電子產(chǎn)品的FCC認(rèn)證合規(guī)指南【技巧講解】

為電子產(chǎn)品FCC認(rèn)證設(shè)計PCB：每個電子設(shè)計師的指南
      你有一個最好的想法在城里的電子產(chǎn)品，但是認(rèn)證是否會阻礙你的成功？根據(jù)環(huán)測威的研究，所有首次電磁兼容性（EMC）測試中近50％會導(dǎo)致故障，我們都知道這意味著什么 - 重新定價，成本暴漲以及產(chǎn)品的設(shè)計失敗。在這篇文章中，我們將揭開點此產(chǎn)品FCC認(rèn)證的神秘面紗，這樣您就可以設(shè)計出第一次通過的電子產(chǎn)品。
一、電子產(chǎn)品設(shè)計和FCC認(rèn)證
      美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）成立于1934年，是無線電頻譜的守門人，它知道在美國各地使用的設(shè)備和頻率。為什么設(shè)備首先需要加以監(jiān)管？幫助防止?jié)撛诘母蓴_。FCC通過確保每種產(chǎn)品都滿足RF輻射和電磁兼容性的特定限制來控制事情。

二、哪些是不需要做FCC認(rèn)證的對象？
“（a）對于未上市，不是用工具包制造，并且為個人用途而建造的數(shù)量為5或更少的設(shè)備，不需要設(shè)備授權(quán)。
（b）人們認(rèn)識到，自建設(shè)備的個體建造者可能不具備進行測量以確定是否符合規(guī)定的手段。在這種情況下，建筑商應(yīng)采用良好的工程實踐，以在最大可行范圍內(nèi)達到規(guī)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

三、FCC認(rèn)證測試什么？
FCC要求在美國銷售和銷售的電子設(shè)備符合電磁兼容性（EMC）和射頻（RF）發(fā)射的特定指南，兩個一般測試類別是：
a.EMC測試，此測試將測量設(shè)備在各種操作條件下生成的EMF字段的強度。
b.射頻測試，該測試將測量電磁頻譜上特定射頻內(nèi)生成的EMF場。
根據(jù)這兩個測試類別，如果您的設(shè)備具有RF組件，可以假設(shè)您只需要關(guān)注FCC，任何時鐘速度超過8 KHz的電子設(shè)備都會產(chǎn)生某種干擾或噪音，美國聯(lián)邦通信委員會繼續(xù)定義設(shè)備如何有意或無意地輻射干擾。


四、什么是故意輻射器
這些設(shè)備有意發(fā)射RF信號并包括所有典型的無線模塊，如WiFi，藍牙，Zigbee等。這些設(shè)備必須經(jīng)過FCC的測試和認(rèn)證才能在美國銷售和銷售。

五、什么是無意的輻射器
這些設(shè)備無意中發(fā)出干擾/噪聲，可能包括切換電源噪聲，擴展時鐘軌跡或由邋ground地面澆注或跟蹤短截線產(chǎn)生的天線等。雖然這些設(shè)備需要進行測試，但不需要將結(jié)果發(fā)送給FCC。

無論您的設(shè)備是國際還是無意的輻射器，您都需要FCC文檔來支持它。這可以有三種形式：
1.驗證，通過在獨立或FCC驗證的測試實驗室進行測試來驗證設(shè)備。如果FCC敲響，需要將您的產(chǎn)品保存在報告中。
2.符合性聲明，這些設(shè)備在經(jīng)過認(rèn)證的FCC測試實驗室進行測試。測試報告還需要與您的產(chǎn)品一起保存，但不需要發(fā)送給FCC。
3.認(rèn)證，需要認(rèn)證的設(shè)備在經(jīng)認(rèn)可的FCC測試實驗室進行測試。測試報告將發(fā)送給FCC審核，提交，并希望通過。
【現(xiàn)在1.2已經(jīng)合并為SDOC認(rèn)證】

六、電子產(chǎn)品不合符FCC認(rèn)證要求的罰款
      FCC合規(guī)性的測試和認(rèn)證過程成本較高，了解您的預(yù)期投資的第一步是確定您的設(shè)備是無意或有意的輻射器，一旦定義，您需要確定您的設(shè)備是否需要驗證，符合性聲明或認(rèn)證文書工作。對于無意輻射器，47 CFR 15第15.101節(jié)的B部分列出了以下設(shè)備類型及其要求的符合性：

故意輻射器需要認(rèn)證，這些設(shè)備的測試和認(rèn)證過程可能需要四到六周，我們還看到測試中心花了十個月的時間在一臺設(shè)備上工作，過程將根據(jù)您的產(chǎn)品規(guī)格和所選測試實驗室的響應(yīng)性而有所不同。

電子產(chǎn)品FCC認(rèn)證費用多少？

故意輻射產(chǎn)品成本在8,000元到20,000元之間才能獲得設(shè)備認(rèn)證，只需要驗證或符合性聲明的設(shè)備運行在1,000元到5,000元之間。
還有一個不合規(guī)費用的痛苦主題，2016年7月1日，聯(lián)邦通信委員會對違反規(guī)定的產(chǎn)品處以罰款，每次違規(guī)產(chǎn)品或違規(guī)行為持續(xù)存在的每一天，最高罰款從37,500美元上升到47,350美元，持續(xù)違規(guī)行為也從40萬美元上升到473,402美元。

七、怎樣使您的電子產(chǎn)品快速通過FCC認(rèn)證？
FCC提供的認(rèn)證類型稱為模塊化認(rèn)證，這基本上允許您作為設(shè)計人員購買已經(jīng)過認(rèn)證的無線模塊，可用于您的設(shè)計。

如果您想在產(chǎn)品開發(fā)的早期階段避免與FCC排放測試相關(guān)的所有細(xì)節(jié)，成本和文書工作，這是一種很好的方法。有很多公司為BLE，WiFi，Zigbee，GSM和其他無線技術(shù)制作模塊。

     他們產(chǎn)品已經(jīng)通過了FCC批準(zhǔn)的過程，并銷售包括芯片，平衡 - 不平衡轉(zhuǎn)換器，天線，晶體和屏蔽的模塊，這些模塊可以快速焊接到PCB上。當(dāng)您使用其中一個經(jīng)過認(rèn)證的模塊時，您根本不必?fù)?dān)心FCC有意輻射測試。

     我們通常會看到設(shè)計團隊在計劃生產(chǎn)小批量產(chǎn)品時使用這些模塊。這使他們能夠快速開始他們的開發(fā)過程，而無需在FCC繁忙工作中占用寶貴的資源。一旦產(chǎn)品起飛，財務(wù)狀況到位，團隊通常會考慮設(shè)計自己的RF技術(shù)。有兩種類型的模塊需要了解：

什么是預(yù)認(rèn)證模塊？
      這些模塊由制造商生產(chǎn)，該制造商已采取獲得FCC認(rèn)證所需的所有步驟。通過使用這些模塊，您將獲得符合FCC要求的優(yōu)勢，但您也將受限于您選擇的天線。

      生產(chǎn)這些模塊的OEM將與EMC測試實驗室合作，對可與變送器配合使用的少數(shù)天線進行認(rèn)證。這意味著作為最終用戶，您需要選擇用于通過FCC指南的相同天線。大多數(shù)預(yù)認(rèn)證模塊都附帶一本集成手冊，概述了該設(shè)備如何適應(yīng)您現(xiàn)有的設(shè)計項目。

在考慮預(yù)先認(rèn)證的模塊時，請記住以下幾點：

陽性	否定
可以幫助您快速啟動產(chǎn)品開發(fā)過程。	顯著高于設(shè)計自己的RF模塊的成本。
消除故意輻射合規(guī)的風(fēng)險。	只能使用特定的天線類型和調(diào)制方案。
允許無線技術(shù)快速集成到您的設(shè)備中	你受制造商供應(yīng)的擺布。

非認(rèn)證模塊
也許您沒有預(yù)算花在認(rèn)證模塊上，或者您將盡快制作自己的RF設(shè)備。如果是這樣，那么非認(rèn)證模塊值得一看。這些模塊尚未通過官方認(rèn)證測試，這意味著您需要自己進行測試。但是，它們確實提供了一種經(jīng)濟有效的方法來快速構(gòu)建想法。

免責(zé)聲明：這條路不適合疲憊。我們已經(jīng)看到足夠多的公司將非認(rèn)證模塊集成到他們的電路板中，但在測試實驗室中卻失敗了。數(shù)千美元后來和推遲上市的幾個星期教給他們一個艱難的教訓(xùn)。僅使用非認(rèn)證模塊作為臨時措施，而不是現(xiàn)場解決方案！

在考慮非認(rèn)證模塊時，請記住以下幾點：

陽性	否定
成本低于認(rèn)證模塊，非常適合預(yù)算緊張和原型。	與設(shè)計自己的RF模塊相比，成本更高。
天線和調(diào)制相位選擇更靈活。	仍然受制造商供應(yīng)的擺布。
仍然可能比嘗試設(shè)計自己的RF模塊更好。	沒有FCC認(rèn)證，你是獨立的。

1.組件和豁免產(chǎn)品
      如果您仍在尋找避免測試產(chǎn)品的麻煩的方法，那么我們有兩個最后的選擇。首先，您的設(shè)備可以使用幾種免除的產(chǎn)品類別。這些類別可以在“聯(lián)邦法規(guī)”第47篇第15部分第15.103節(jié)中找到。

      還可以選擇將您的設(shè)備保持在FCC對子組件的定義范圍內(nèi)。這些被定義為數(shù)字設(shè)備的子系統(tǒng)，其不作為較大系統(tǒng)的一部分進行銷售。如果它們作為系統(tǒng)的一部分進行銷售，那么它們將需要遵守FCC規(guī)定。

2.徹底研究您的組件
      在原型設(shè)計階段，這是一個很好的成本削減策略。但是，當(dāng)您將該模塊留在FCC測試過程中時，如果它返回失敗，請不要感到驚訝。

為避免這種混亂，我們建議您對所有組件進行徹底的研究。在理想的世界中，我們說只使用預(yù)先認(rèn)證的模塊，但您需要考慮所有組件，而不僅僅是無線組件。以下是一些要記住的提示：
a、請務(wù)必檢查以確保您沒有使用可能導(dǎo)致設(shè)備其他部件出現(xiàn)干擾問題的組件。具有長跡線的傳感器是許多示例之一。
b、請注意連接外部組件的電線和電纜。這些將始終發(fā)射電磁（EM）輻射。
c、對于預(yù)先認(rèn)證的模塊，雙重和三重檢查您使用的是原始認(rèn)證中使用的天線。如果你不這樣做，那么你需要自己提交測試。

3.識別無意的輻射器
你最近在電源線上看過鐵氧體磁珠嗎？這些小汽缸是排放災(zāi)難最后解決方案的標(biāo)志。這也是一個指標(biāo)，設(shè)計師要么沒有時間，要么沒有花時間擔(dān)心設(shè)備產(chǎn)生的噪音。

不要等待災(zāi)難發(fā)生，而是要預(yù)先知道EMI問題往往會有許多問題來源。您有時可以通過調(diào)整最響亮的EMI源來完成測試，但最好的辦法是減少所有輻射器的頻率。

為此，首先需要識別設(shè)計中的所有無意輻射器，這可以包括以下內(nèi)容：
a.數(shù)字時鐘
b.開關(guān)電源
c.電機驅(qū)動程序
d.具有重復(fù)電流泵浦的組件
所有這些設(shè)備都將在排放測試中看到，您的目標(biāo)是識別這些噪聲制造者是什么，以及在開始EMC測試之前如何調(diào)低它們。

4.計劃您的電路策略
在識別出所有無意的輻射器之后，您可以開始降低功耗或限制其高次諧波輸出的過程。在規(guī)劃電路策略時，請牢記以下準(zhǔn)則：

      如果您的信號用于低帶寬路徑，則不需要完美無缺的方波和皮秒上升時間。對于I / O驅(qū)動程序，這意味著它只需要足夠強大的九次諧波內(nèi)容及以上。

      直流電動機可能是EMF災(zāi)難，在設(shè)計使用電樞電刷的直流電機時，您可能需要在電機上包含一個100 pf或0.1 uF的電容，以實現(xiàn)正確的電弧放電。您還需要PCB和電機之間的兩個共模扼流圈以及電機上的反激二極管或緩沖電路  來保護驅(qū)動晶體管。

5.減少您的板載天線尺寸
天線有自己的發(fā)射源問題，這些問題通常源于一系列較小的天線。因此，我們建議盡可能減少板載天線尺寸，并將它們封閉在地平面之間。您還可以在信號線周圍使用板載層和泛光接地層，以幫助降低EMI并改善信號完整性。

6.注意外部聯(lián)系
      將PCB連接到外部連接的導(dǎo)線由于其長度而成為最常見的輻射源之一，務(wù)必使用雙絞線在兩根導(dǎo)線之間創(chuàng)建緊密的共模特性，這將有助于產(chǎn)生接地參考信號，并保持外部電線連接的完整性和阻抗，它還有助于避免從開環(huán)導(dǎo)線創(chuàng)建環(huán)形天線。

請記住，雙絞線無法幫助減少來自兩條線的共模輻射，因為它們會輻射相同的信號，在這種情況下，您需要共模扼流圈來減少輻射。

對于USB和以太網(wǎng)等高速線路，請在雙絞線的兩端插入共模線圈，這將確保來自PCB的共模EMI不會進入導(dǎo)線。它還可以減弱設(shè)備兩端的任何接地反彈。

對于電源連接，請務(wù)必將兩根導(dǎo)線穿過相同的共模鐵氧體扼流圈，這樣做可以抵消直流電流并最大限度地減少鐵氧體中產(chǎn)生的磁場，扼流圈應(yīng)安裝在外殼出口處的PCB上。

7.考慮一個屏蔽盒
      考慮為具有各種噪聲源的設(shè)計添加屏蔽盒。如果您正在塑料外殼中使用消費類設(shè)備，那么您可以在外殼內(nèi)選擇導(dǎo)電涂層。在機箱上與機械團隊合作時，請務(wù)必在設(shè)計過程的早期階段確定法拉第籠的要求。

8.PCB布局策略
有大量的布局策略會影響RF設(shè)計中的發(fā)射。我們不能在這里全部介紹它們，但這里有一些指導(dǎo)方針可以幫助您入門：
a.減少跡線長度
始終盡可能縮短走線長度，因為這有助于減少EMI問題。多短？這取決于你的設(shè)計。作為一般準(zhǔn)則，保持您的信號輸入盡可能短的接收路徑。此外，保持接收器及其輸入靠近在一起。這兩個放置考慮因素自然會導(dǎo)致更短的痕跡。

b.注意你的接地實踐
理想情況下，在設(shè)計中使用一個堅固的地平面，并使用精心布線的返回路徑。使用兩個單獨的接地層會導(dǎo)致電路部分的參考不同，從而增加干擾的可能性。

還要確保將任何旁路或去耦電容直接連接到地，以減少干擾的可能性。通向太長的接地路徑會增加EMI的風(fēng)險。

c.使用旁路電容器降低噪音
您可以在直流分量附近放置旁路電容，以降低噪聲并產(chǎn)生更清晰的直流信號。對于放置，您可以使用電路板的底部，這為頂層上的過孔和扇出跡線提供了額外的空間。

總結(jié)：

      以上是正對電子產(chǎn)品FCC認(rèn)證方面的技巧總結(jié)，如有疑問，請始終選擇使用預(yù)先認(rèn)證的模塊，以使您的設(shè)計快速進行。這些模塊為FCC合規(guī)性提供了一條簡單有效的途徑，無需任何繁忙工作。對于那些敢于設(shè)計自己的RF模塊的人，請務(wù)必依靠您最寶貴的資源，測試中心以及我們在此處介紹的設(shè)計策略。