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ZigBee技术及其CE认证要求
2010-11-23 10:46:04 栏目：通讯专栏
核心导读
文章脉络/关键词：
ZigBee技术、CE认证要求、无线通信认证、R&TTE指令、射频测试标准、智能家居无线技术
内容摘要：
ZigBee是一种低功耗、低成本的短距离无线通信技术，广泛应用于智能家居和工业自动化领域。本文详解ZigBee技术特性及欧盟CE认证要求，涵盖射频性能(RF)、电磁兼容(EMC)及产品安全(Safety)三大核心测试标准，助力企业顺利进入欧洲市场。
AI 深度解读
ZigBee技术诞生于2002年，由IEEE 802.15.4工作组与ZigBee联盟共同推动发展，其核心优势在于极低功耗与低成本，使其成为物联网早期关键连接技术之一。2010年前后，该技术正处产业化爆发期，飞利浦、摩托罗拉等巨头积极布局。对于中国企业而言，CE认证是打开欧盟市场的必经之路——R&TTE指令(1999/5/EC)强制要求无线产品通过射频、电磁兼容及安全三项测试，其中2.4GHz频段的功率限制与杂散发射指标尤为关键。建议出口厂商提前进行预测试，关注ETSI EN 300 328与EN 301 489系列标准的更新动态，同时建立完整的合规文档体系。从行业视角看，ZigBee的认证框架为后续LoRa、Z-Wave等低功耗广域技术提供了监管参考，其标准化经验至今仍具借鉴价值。
一．ZigBee 技术介绍
ZigBee 是最近提出的一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，主要适用于自动控制和远程控制领域，是为了满足小型廉价设备的无线联网和控制而制定的。
ZigBee是IEEE 802.15.4技术的商业名称，其前身是“Home RF lite”技术。该技术的核心协议由2000 年12月成立的IEEE 802.15.4工作组制定，高层应用、互联互通测试和市场推广由2002年8月组建的ZigBee联盟负责。ZigBee 联盟由英国Invensys公司、日本三菱电气公司、美国摩托罗拉公司以及荷兰飞利浦半导体公司等组成，已经吸引了上百家芯片公司、无线设备开发商和制造商的加入。同时IEEE 802.15.4标准也受到了其他标准化组织的注意，例如IEEE 1451工作组正在考虑在IEEE 802.15.4标准的基础上实现传感器网络 (sensor network)。
有别于GSM、GPRS等广域无线通信技术和IEEE802.11a、IEEE802.11b等无线局域网技术，ZigBee的有效通信距离在几米到几十米之间，，属于个人区域网络 (PAN: Personal Area Network)范畴。IEEE 802委员会制定了三种无线PAN技术：适合多媒体应用的高速标准IEEE 802.15.3；基于蓝牙技术，适合话音和中等速率数据通信的IEEE 802.15.1；适合无线控制和自动化应用的较低速率的IEEE 802.15.4，也就是ZigBee技术。得益于较低的通信速率以及成熟的无线芯片技术，ZigBee设备的复杂度、功耗和成本等均较低，适于嵌入到各种电子设备中，服务于无线控制和低速率数据传输等业务。
ZigBee技术的主要特征：
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特性 |
取值 |
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数据速率 |
869MHz:20kbit/s; 915MHz:40 kbit/s; 2.4GHz:250 kbit/s |
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通信范围 |
10~ |
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通信延时 |
≥15ms |
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信道数 |
869/915MHz:11 2.4GHz:16 |
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频段 |
869, 915MHz, 2.4GHz |
|
寻址方式 |
64bitIEEE地址，8bit网络地址 |
|
信道接入 |
CSMS-CA和时隙化的CSMS-CA |
|
温度 |
-40~85oC |
二．ZigBee的CE认证要求
ZigBee属于无线产品，因此进入欧盟地区必须要满足无线与通信电信终端产品指令(R&TTE) 1999/5/EC, 主要包含有三个方面的测试要求：射频性能 (RF)，电磁兼容 (EMC)，产品安全 (Safety)。其具体要求分别为：
射频测试项目要求（RF）：
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执行标准： |
ETSI EN 300 328 | |||
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全向发射功率e.i.r.p* |
小于100mW | |||
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最大功率谱密度 |
小于10mW/MHz | |||
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频率范围* |
峰值下30dB的带宽边沿必须处于2400MHz与2483.5MHz之间 | |||
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发射机杂散测试 |
宽带 |
工作模式 |
30MHz to1GHz 1GHz to 12,75GHz 1.8GHz to 1.9GHz 5.15GHz to 5.3GHz |
-36dBm -30dBm -47dBm -47dBm |
|
待机模式 |
30MHz to1GHz 1GHz to 12,75GHz 1.8GHz to 1.9GHz 5.15GHz to 5.3GHz |
-57dBm -47dBm -47dBm -47dBm | ||
|
窄带 |
工作模式 |
30MHz to1GHz 1GHz to 12,75GHz 1.8GHz to 1.9GHz 5.15GHz to 5.3GHz |
-86dBm/Hz -80dBm/Hz -97dBm/Hz -97dBm/Hz | |
|
待机模式 |
30MHz to1GHz 1GHz to 12,75GHz 1.8GHz to 1.9GHz 5.15GHz to 5.3GHz |
-107dBm/Hz - 97dBm/Hz - 97dBm/Hz - 97dBm/Hz | ||
|
发射机杂散测试 |
宽带 |
工作模式 |
30MHz to1GHz 1GHz to 12,75GHz |
-57dBm -47dBm |
|
窄带 |
待机模式 |
30MHz to1GHz 1GHz to 12,75GHz |
-107dBm/Hz - 97dBm/Hz | |
|
*该测试需要在正常和极限温度/电压条件下测试。 | ||||
电磁兼容测试要求（EMC）：
|
执行标准： |
EN 301 489-1/17 | |
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骚扰测试 | ||
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辐射连续骚扰测试 |
按照EN55022 Class B的限值要求 | |
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电源线传导连续骚扰测试 |
按照EN55022 Class B的限值要求 | |
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电压波动和闪烁 |
常见问题 Q: ZigBee产品进入欧盟市场必须通过哪些CE认证测试？ A: ZigBee无线产品需符合R&TTE指令(1999/5/EC)要求，完成三大测试：射频性能(RF)依据ETSI EN 300 328标准、电磁兼容(EMC)依据EN 301 489-1/17标准、以及产品安全(Safety)测试。其中射频测试需在正常和极限温度/电压条件下进行，重点管控发射功率、频率范围及杂散发射指标。 Q: ZigBee技术相比WiFi和蓝牙有什么独特优势？ A: ZigBee专为低速率、低功耗控制场景设计，数据速率仅20-250kbit/s，通信距离10-20米，但具备极低复杂度、超低功耗和极低成本三大特性。与WiFi的高带宽、蓝牙的话音传输不同，ZigBee更适合传感器网络、智能家居自动化等需要长期电池供电的大规模节点部署场景。 Q: ZigBee设备在2.4GHz频段的发射功率限制是多少？ A: 根据CE认证射频测试要求，ZigBee设备在2.4GHz频段的全向发射功率(e.i.r.p)必须小于100mW，最大功率谱密度小于10mW/MHz，且峰值下降30dB的带宽边沿必须处于2400MHz与2483.5MHz之间。这些限制确保设备不会对其他无线系统造成有害干扰。  | |