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关于电感耦合非接触IC卡系统的EMI问答

2009年01月06日 ?? 收藏0

  射频识别(RFID)的应用越来越广泛深入,RFID的电磁干扰(EMI)问题也倍受人们的关注。本文仅对电感耦合非接触IC卡的EMI问题结合相关国际标准进行了介绍和剖析。

  引 言

  射频识别(RFID)技术近年来发展迅速,并获得了广泛应用。但作为一种无线射频技术,其电磁兼容(EMC)性能也越来越受到人们的关注。RFID涉及的频率范围甚广,包括低于135kHz、13.56MHz、433MHz、860-960MHz、2.45GHz、5.8GHz等多个频段。本文仅就低于135kHz和13.56MHz两个频段的电感耦合非接触RFID卡的电磁干扰(EMI)问题结合相关国际标准进行介绍和剖析问答。

  1 电子产品的电磁兼容性

  Q1-1、什么叫电磁兼容性?

  电子产品的电磁兼容性EMC包含两个方面:一是电磁干扰EMI,另一是抗电磁干扰能力EMS。EMI是指电子产品产生的任何可能降低其它装置、设备、系统的性能,或可能对生物、物质产生不良影响的电磁效应。EMS是指电子产品在某种电磁环境下,其性能不致造成恶化的抵御能力。

  Q1-2、对电子产品EMI有限制吗?

  电子产品EMI有严格限制,体现在很多国际标准和相关国家标准中。制定这些标准的代表性机构和组织有:国际无线电干扰特别委员会CISPR、国际标准化组织ISO、国际电工委员会IEC、美国联邦通信委员会FCC、欧洲电信标准研究所EISI等。一个电子产品必须符合相关的EMI标准,否则不能在该地区或国家的市场销售和使用。

  2 工作频率范围和标准

  Q2-1电感耦合非接触式IC卡的工作频率范围和标准是什么?

  通常,电感耦合非接触式IC卡的工作频率为低于135kHz和13.56MHz。

  (1)135kHz的频率主要适用于较低成本的应答标签芯片。系统的读写器可以提供较高功率,该频段对于非金属材料和水具有较高的穿透深度,因此在生物识别、水表等领域有着广泛的应用。由于其载波频率较低,虽然应答器的功耗也较低,但数据传输速率不高。目前,ISO/IEC18000-2给出了这类系统的空中接口标准。

  (2)在13.56MHz的非接触式IC卡又可分为近耦合IC卡(PICC)和疏耦合卡(VICC)。其读写器亦被称之为PCD和VCD。

  13.56MHz是世界范围的工业、科学和医疗频段(ISM)。在此频段工作的RFID由于载波频率较高,在应答器中可以采用微处理器,因而可以实现智能非接触IC卡功能。此外,在此载波频率下,应答器的天线回路可以实现片上电容和印刷电感的谐振电路,为其应用获得了很大的便利。

  13.56MHz射频识别主要的标准有:①ISO/IEC 14443,是近耦合IC卡系统的标准,它又分为TYPE A和TYPE B两种;②ISO/IEC 15693,是疏耦合IC卡系统的标准;③ISO/IEC18000-3标准,它有两种模式,即MODE 1和MODE 2,MODE 1和ISO/IEC 15693标准兼容,MODE 2给出了相位抖动调制(PJM)等新方法。

  3 非接触IC卡的EMI标准

  Q3-1、低于135kHz的非接触IC卡的EMI标准是多少?

  在低于135kHz的非接触IC卡中,采用125kHz的芯片较多。其读写器电路的功放为B类或D类电路,采用具有电感回路的天线发送器,属于小功率和微功率发射。对于在此频率范围的射频识别系统,有下述规范:

  允许最大场强:

  (1)FCC标准

  FCC标准第15部分209节(FCC part15.209)规定了其载波的允许场强,是以最大电场强度E给出的,即E不大于(2400/f)?V/m@300m。其中:f为9~490kHz,@300m 表示距离为300m。因此,对于125kHz频率,其E应不大于19.2μV/m@300m。如果将其换算为dBμV,则E=19.2mV/m为E=20log(19.2/1)=25.66dBμV/m。

  (2)其它标准

  在另外一些标准中,允许最大场强是以H场给出的。例如EN300330和德国的标准17TR2100。E场和H场表示值可以用下式来相互推算,即:H[dBμA/m ]=E[dBμV/m]-51.5dB。在17TR2100中,规定的极限值为H= 13.5dBμA/m@30m。将此值按上式转换,可以得到E=65 dBμV/m@30m

  如果我们将FCC标准的300m距离换算为30m,按40dB/十倍距离(自由场的衰减值)增加,则25.66dBμV/m@300m可表示为65.66dBμV/m@30m。从上面的推算看,两种标准的极限值是差不多的。如果将此表示为10m处的场值,则可得到约为40log(30/10)+13.5=32.5 dBμA/m。


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电感耦合? 非接触? IC卡系统?

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