超高頻RFID電磁兼容研究

　　考慮到目前中國在840～843 MHz頻段沒有規(guī)劃任何無線電業(yè)務(wù)，且845 MHz頻段RFID應(yīng)用與CDMA下行還有25 MHz的頻段間隔，本文主要研究920~925 MHz頻段RFID系統(tǒng)對GSM網(wǎng)絡(luò)和無中心對講機業(yè)務(wù)的干擾。

　　2 UHF頻段RFID系統(tǒng)與900 MHz無線網(wǎng)絡(luò)的電磁兼容性分析

　　目前900 MHz頻段電波傳播模型大多采用奧村-哈達(dá)模型，本文將主要采用該模型分析不同環(huán)境下的UHF頻段RFID系統(tǒng)與其他無線網(wǎng)絡(luò)的兼容性，并在暗室中做相關(guān)測試。

　　奧村-哈達(dá)模型的市區(qū)傳播模型是Lb＝69.55＋26.16lgf－13.82lgh1－α（h2）＋（44.9－6.55lgh1）lgd，其中：Lb是市區(qū)準(zhǔn)平滑地形電波傳播損耗中值（單位是dB），f 是工作頻率（單位是MHz），h 1是基站天線有效高度（單位是m），h 2是移動臺天線有效高度（單位是m），d是基站、移動臺之間的距離（單位是km），α（h 2）是移動臺天線高度因子。

　　對于大城市，a (h 2 ) =3.2[lg(11.75h 2 )] 2 -4.97；對于中、小城市，a (h 2 ) =(1.1lgf -0.7)h 2 -1.56lgf +0.8；對于郊區(qū)，L bs ＝L b (市區(qū))-2[lg(f /28)] 2 -5.4；對于開闊地，L bq = L b (市區(qū))-4.78(lgf ) 2 +18.33lgf -40.94。

　　2.1 兼容性測試中使用的RFID設(shè)備參數(shù)

　　本文干擾測試實驗所用的RFID讀寫器的工作頻率為924.5 MHz，等效全向輻射功率（EIRP）為28.29 dBm.

　　2.2 RFID業(yè)務(wù)與無中心對講機業(yè)務(wù)的兼容性分析

　　常用的900 MHz無中心對講機的最大發(fā)射功率為3 W，天線增益為0 dBi左右。保證20 dB以上的信納比（SINA）的接收靈敏度在25 kHz的信道帶寬下為-110 dBm左右，所以允許最大傳播損耗為145 dB左右。對講機使用時移動臺天線有效高度為1.5 m左右。由此利用傳播模型可以得到在大城市中使用無中心對講機的正常通信距離為1.2 km；在郊區(qū)使用時的正常通信距離為2.17 km；在開闊地使用時的正常通信距離為2.6 km.當(dāng)無中心對講機的發(fā)射功率為27 dBm時，保證20 dB以上信納比的接收機靈敏度在25 kHz的信道帶寬下為-110 dBm左右，所以允許最大傳播損耗為137 dB左右，無中心對講機使用時移動臺天線有效高度為1.5 m左右。由此利用傳播模型可以得到在大城市中使用無中心對講機的正常通信距離為0.78 km，在郊區(qū)使用時的正常通信距離為1.4 km，在開闊地使用時的正常通信距離為1.7 km.

　　由于一般的RFID設(shè)備在最大功率情況下的工作距離為3～5 m，所以一般情況下持有無中心對講機的人的活動范圍應(yīng)當(dāng)在距離RFID設(shè)備3 m之外的區(qū)域。920 MHz附近的頻率在3 m的距離處，空間損耗約為41 dB.圖3顯示了參考文獻(xiàn)[5]中的測試方法進行的測試，在保證RFID設(shè)備在917 MHz處帶外發(fā)射等效輻射功率（ERP）譜密度在100 kHz的信道帶寬下為-30 dBm，在正對RFID設(shè)備天線3 m處使用無中心對講機，通信距離為400 m左右，對其通信距離略有影響，但基本可以保證其一定的通信距離。

　　如果要完全消除RFID對于無中心對講機通信的影響，由RFID設(shè)備至無中心對講機的傳播損耗應(yīng)當(dāng)達(dá)到-36-（-110）=74 dB.由傳播模型計算可得，此時RFID與無中心對講機的兼容距離為28 m左右。但是考慮到RFID設(shè)備的天線有較強的方向性，在偏離天線最大傳播方向處使用無中心對講機的兼容距離將進一步縮小。

　　表4給出了由傳播模型理論計算得到的在不同環(huán)境下距離RFID設(shè)備3 m處使用無中心對講機的最大通信距離以及在完全保證無中心對講機的最大通信距離時RFID設(shè)備與無中心對講機的兼容距離。

　　2.3 RFID業(yè)務(wù)與GSM移動通信業(yè)務(wù)的兼容性分析

　　干擾測試顯示，在保證RFID設(shè)備在GSM移動通信下行頻段930~960 MHz的帶外發(fā)射在100 kHz的信道帶寬下為-47 dBm （EIRP）的情況下，在正對RFID設(shè)備3 m處使用GSM手機，GSM移動通信基本不受影響。

　　一般的GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋信號強度在大城市繁華市區(qū)室內(nèi)覆蓋電平在200 kHz的信道帶寬下為-70 dBm，一般市區(qū)室內(nèi)覆蓋電平在200 kHz的信道帶寬下為-80 dBm.在正對RFID設(shè)備天線3 m處，由傳播模型可得由于其產(chǎn)生的噪聲電平在100 kHz的信道帶寬下為-47 dBm-41 dBm=-88 dBm.所以RFID對于GSM網(wǎng)絡(luò)的下行信號基本沒有影響，而在偏離天線最大傳播方向處使用GSM手機，應(yīng)當(dāng)完全可以保證其正常通信。

　　而對于上行信號，在RFID設(shè)備滿足在上行頻率段的輻射雜散在100 kHz的信道帶寬下小于-36 dBm （EIRP）的情況下，由于RFID設(shè)備一般與GSM基站之間保持較遠(yuǎn)的距離，手機的發(fā)射功率又遠(yuǎn)大于帶外發(fā)射，所以在此條件下RFID設(shè)備對于GSM上行信號不會有影響。所以在GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋相對較好的地區(qū)，RFID設(shè)備在滿足在GSM下行頻率段的輻射雜散在100 kHz的信道帶寬下小于-47 dBm （EIRP），上行頻段的輻射雜散在100 kHz的信道帶寬下小于-36 dBm的情況下，對于GSM通信基本沒有影響。

　　3 結(jié)束語

　　RFID系統(tǒng)在GSM網(wǎng)絡(luò)和無中心對講系統(tǒng)中使用時必須保證RFID讀寫器天線與GSM用戶終端或?qū)χv機保持一定的安全距離，否則GSM用戶終端將受到其信號干擾而無法識別網(wǎng)絡(luò)，無中心對講機也將無法檢測到空閑信道而無法正常工作。本文的部分?jǐn)?shù)據(jù)是使用奧村-哈達(dá)模型計算得到，然而實際的RFID系統(tǒng)使用環(huán)境可能處于室內(nèi)或更加復(fù)雜的環(huán)境中， 在這種情況下應(yīng)采用更精確的數(shù)學(xué)模型以獲得更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。