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隨著物聯(lián)網時代的到來，產品開發(fā)的重點轉為增加連接能力，以及連接能力所支持的新功能和服務。這通常意味著向產品上添加一個或多個無線功能以提供無線連接解決方案。從燈到筆記本電腦，從暖通空調系統(tǒng)到家用電器，各類產品正在集成無線技術以在物聯(lián)網和消費者之間相互通信。相應地，除了電磁兼容性 (EMC) 問題之外，現(xiàn)在更多的制造商必須關注無線電合規(guī)性。

EMC測試旨在防止產品之間以及產品與其運行環(huán)境之間直接發(fā)生意外的電氣相互作用。電子產品在正常運行時會無意中產生電磁場，會對各種無線電服務造成干擾。在某些情況下，它們會以意想不到的方式直接相互影響。

在這種情況下，EMC 測試有兩種形式：

1) 發(fā)射測試（emissions testing），測量產品產生的電磁場，以確保它們保持在可接受的電平以下，以最大限度地減少干擾的可能性；和 

2) 抗擾度測試（immunity testing），將產品置于其預期環(huán)境的典型電氣干擾下，以確定產品是否會受到EMC干擾的顯著影響。將無線功能加入產品中為產品合規(guī)性和 EMC 測試增加了新的考量因素。

基本EMC考量

即使沒有集成無線功能，電子產品也需要滿足世界許多國家與地區(qū)的EMC要求。適用的要求因地理區(qū)域而異，但通常混合了發(fā)射和抗擾度要求。在美國，聯(lián)邦通信委員會 (FCC) 要求大多數(shù)工作頻率高于 9 kHz 的電子設備滿足《聯(lián)邦法規(guī)》第47篇第15部分B部分的要求，其中包含對產品外殼和電源線的電磁輻射的限制。加拿大在其一系列干擾設備標準 (ICES) 中對各種產品類型有類似的發(fā)射要求。

其他經濟體，例如歐盟 (EU)，要求同時進行發(fā)射測試和抗擾度測試。歐盟有許多不同的EMC合規(guī)標準。適用哪一種標準取決于產品類型，但通常包括抗浪涌、電源線干擾、輻射干擾、靜電放電 (ESD)、環(huán)境磁場，甚至產品在停電或斷電期間的性能。美國、加拿大、歐盟和其他經濟體的醫(yī)療設備通常需要滿足 IEC 60601-1-2 中包含的EMC要求，其中包含類似于歐盟標準中的發(fā)射和抗擾度測試。

沒有無線功能的產品的發(fā)射測試通常在測試實驗室需要大約一天時間，并且在測試期間需要一個或多個配置成正常工作的樣品。每次發(fā)射掃描可能需要幾分鐘到幾個小時，并且產品需要在掃描運行時正常工作，因此可能需要將產品配置為重復工作模式，這在日常使用中可能不會如此。應提供所有必需的設備和電源，因為實驗室可能沒有合適的設備來運行產品。提供清晰簡明的操作說明，而不是一本大手冊總是有幫助的。

每種操作模式的抗擾度測試通常需要2~4天，有些測試可以運行數(shù)小時。與發(fā)射相同的設置注意事項，以及在抗擾度測試期間指定產品性能標準的附加要求，以便實驗室人員可以確定產品是否受到 EMC干擾的影響。

對于某些抗擾度測試，例如輻射和傳導射頻抗擾度，在一個頻率范圍內逐步對產品施加干擾時，必須觀察完整的產品操作周期，同時每個頻率施加干擾3秒時間。如果產品操作周期長于3秒，則必須將其修改為3秒或更短以進行測試，或者必須延長測試停留時間。由于浪涌和ESD等一些抗擾度測試可能具有破壞性，因此可能需要多個樣本。對于發(fā)射和抗擾度測試，可能需要特殊軟件來滿足這些配置要求。

無線電特定監(jiān)管問題

除了典型的EMC問題之外，無線電法規(guī)合規(guī)性也帶來了一系列挑戰(zhàn)。在美國和加拿大等許多地區(qū)，具備無線功能的產品需要認證和特殊標簽，與通常的供應商符合性聲明（Declaration of Conformity）相比，這增加了批準過程的成本和時間。在歐盟，必須滿足無線電設備指令 (RED) 的要求，而不是EMC指令中的要求。對于在歐盟限制使用的某些無線技術，獲得CE標志可能不僅僅涉及發(fā)布符合性聲明，甚至可能需要公告機構（Notified Body）審查產品的技術合規(guī)性文件。 

由于頻率分配因國家/地區(qū)而異，因此某種無線技術可以在一個國家/地區(qū)合法運行，而在另一個國家/地區(qū)則不合法。這可能導致同一無線技術的多個版本或包含不同無線技術的多個產品版本。

此外，與監(jiān)管審批無關，Wi-Fi、藍牙等某些無線設備還需要相關行業(yè)協(xié)會的注冊和批準才能合法使用Wi-Fi、藍牙或其他已商標注冊的行業(yè)標識。與監(jiān)管審批流程的不同之處在于，這些行業(yè)標識的認證關注的是采用同類型無線技術的設備的互操作性，而不是滿足監(jiān)管要求，以便消費者知道當他們購買它時，它將可與其他同類型無線設備一起工作。

將無線功能添加到設備中時，測試要求也會增加。射頻暴露是一個問題，可能需要進行測試或計算以表明符合暴露限制。在距離人體 20 厘米范圍內使用的設備可能還需要特定吸收率 (SAR) 射頻暴露測試，其中帶有場探頭的機械臂會在典型使用距離處繪制電場強度圖，以證明產品在使用時不會將過多的能量耦合到身體。

與非無線電設備相比，集成無線功能的設備還需要滿足擴展的發(fā)射測試要求，通常需要在工作頻段和更寬的頻率范圍內測試多個通道，通常擴展到無線工作頻率的10次諧波。具有多種信號調制類型和數(shù)據(jù)速率的無線技術（如 Wi-Fi）必須在所有操作模式下都符合要求，因此測試周期可以持續(xù)一兩天到幾周不等，具體取決于無線技術的類型和實現(xiàn)。

更改工作信道、輸出功率、調制方式、數(shù)據(jù)速率以及在測試期間需要更改的任何其他參數(shù)幾乎總是需要特殊的軟件。有一些例外，例如歐盟針對Wi-Fi的標準 ETSI EN 300 328，它指定在正常工作模式下進行測試。但在大多數(shù)情況下，有必要同時提供正常工作模式和測試模式，以允許改變所提到的參數(shù)，包括打開和關閉、在藍牙等跳頻無線技術上跳頻，以及提供連續(xù)或幾乎連續(xù)的傳輸模式以支持一些測試，即使該無線技術通常不以這種方式運行。

在產品中添加無線功能時，EMC抗擾度測試也會發(fā)生變化。除了在測試期間觀察基本產品功能外，歐盟無線電EMC標準還要求在EMC干擾期間監(jiān)測無線鏈路的質量。在許多情況下，會在無線電空閑時執(zhí)行測試，以查看EMC干擾是否會導致其意外發(fā)射。這給制造商帶來了獨特的挑戰(zhàn)，他們通常必須提供定制的測試軟件解決方案，以在發(fā)射機和接收機之間建立和維持連續(xù)或重復的射頻鏈路，并且還允許在測試期間監(jiān)控該鏈路的質量。通常，需要為各種預期的測試場景專門設計此類軟件。

無線電EMC測試需要大量準備，以確定所需的測試模式并在制造商到達實驗室時提供可以支持測試的軟件。否則，由于在實驗室測試期間解決問題，項目將遇到延遲。對于包含無線功能的醫(yī)療設備尤其如此。在無線支持醫(yī)療設備的基本性能的情況下，美國食品和藥物管理局 (FDA) 法規(guī)通常要求按照 ANSI C63.27 進行無線共存測試，以確定由于附近的無線技術造成無線鏈路惡化而導致的對患者安全的潛在影響。FDA還希望在危害分析和風險管理文件中提供證實無線電工作評估的證據(jù)。在這種情況下，EMC測試期間的無線電性能也與醫(yī)療設備相關。

無線電EMC測試至少需要一個樣品，但可以提供盡可能多的樣品以涵蓋所有必要的測試模式并更換測試期間損壞的任何樣品。不必對同一樣品進行所有測試。

無線模塊

將無線技術集成到產品中所帶來的一些挑戰(zhàn)可以通過使用預先批準的無線模塊來緩解。美國和加拿大的法規(guī)允許對帶有內置天線的無線電路板進行認證，這些電路板可以集成到帶有適當標簽和用戶說明的主機產品中，并且無需執(zhí)行額外的認證，只要模塊認證中記錄的任何使用限制受到遵守。只有帶有天線的完整無線電實現(xiàn)可以是模塊，并且參考設計不允許用于認證。

在歐盟，技術上來說預先批準的無線模塊不存在；然而，一些無線制造商預先測試了模塊化配置，以證明無線功能在放置在主機產品中時可能能夠符合要求。在查看無線模塊的符合性聲明時應小心謹慎，因為由于模塊的開放板性質（例如ESD），并非所有要求都經過了測試。 

然而，使用預先批準的模塊并不能解決所有的合規(guī)性問題。在歐盟和北美，將無線模塊集成到其產品中的制造商仍然負責確保已安裝模塊的主機設備的合規(guī)性。因此，在聲明符合性之前，重要的是評估已安裝模塊的主機產品的合規(guī)性。根據(jù)模塊的性質及其預期用途，在不滿足模塊的認證限制情況下，可能需要額外認證才能在美國和加拿大合法分銷（例如修改天線或在人體20cm范圍內使用）。

在歐盟，支持符合性聲明的主機產品技術文檔應包括主機中無線模塊合規(guī)性支持的文檔。這意味著要么需要從無線模塊制造商處獲得它，要么可能需要從頭開始構建一整套包括測試報告在內的合規(guī)性文檔。

即使在可以獲得文檔的情況下，無線模塊本身的測試也可能不能代表其在主機產品中的性能。因此，RED規(guī)定的不合規(guī)風險評估需要確定合規(guī)文件中是否存在需要填補的空白。例如，在主機中工作可能會降低天線性能。而且，盡管在這種情況下滿足輸出功率要求可能更容易，但天線性能可能會降級到接收機不再滿足適用要求。

在其他情況下，主機電路和無線部分電路之間的交互可能會導致意外的互調產物，或者可以給信號提供了諧振天線（在兩個設備整合之前沒有的）。由于這些原因，F(xiàn)CC敦促無線模塊的最終集成商考慮在主機產品中進行一定數(shù)量的無線測試。類似的測試也可能有助于縮小歐盟符合性聲明技術文檔中的差距。至少，必須測試主機是否與安裝的無線不兼容。提前預測這些需求有助于更有效地管理產品部署計劃，從而避免因從模塊制造商處采購測試軟件而造成不必要的延遲。

由于其他原因，預先批準的無線模塊有時需要進行測試。它們可能在美國和加拿大、日本或韓國獲得預先批準，但在其他地區(qū)則沒有。每個地區(qū)可能對認證有不同的限制。一些國家/地區(qū)需要在國內進行測試，或者沒有模塊化批準流程，因此需要在該國家/地區(qū)銷售之前對每個主機中的每個無線功能進行測試。

在其他情況下，可以利用FCC認證和測試或歐盟測試報告和符合性聲明。但可能仍需要當?shù)卮?、認證費或文書工作來批準無線功能。甚至規(guī)劃標簽也可以呈現(xiàn)新的維度，因為大多數(shù)監(jiān)管機構都要求在過去可能沒有出現(xiàn)在產品標簽上的無線標記或ID號。

結論

利用具有EMC和無線測試和知識的專家，可以更輕松地開發(fā)任何互聯(lián)設備。獨立的第三方測試團隊可以充當?shù)诙p眼睛，幫助確保產品的安全性和性能。此外，第三方團隊通常擁有熟悉該領域，熟悉法規(guī)要求，并且有經驗可以幫助對制造商進行有關要求的教育，間接幫助產品的測試和開發(fā)。

互聯(lián)產品為多個行業(yè)提供了令人興奮的新機遇。必須理解、考慮和實施這項開創(chuàng)性技術帶來的新考量，不僅是為了必要的法規(guī)目的，而是為了確保提供滿足客戶需求的優(yōu)質產品。當涉及到產品（和品牌）的成功時，這可以使一切變得不同。