行業新聞
吸波材料在RFID標簽中的應用大揭秘!
時間:2018-06-12
RFID電子標簽常伴隨在金屬環境下使用,當RFID電子標簽靠近金屬時,由于金屬對電磁波具有強烈的反射性,所以會伴隨著信號減弱,讀卡距離也會變得更近,嚴重干擾則會出現讀卡失敗的現象。目前通用的解決措施是在電子標簽背面粘帖上一層具有磁性的吸波材料。
吸波材料在電子設備降噪、吸波和EMC等各方面具有較多的使用,而專家們對其解釋工作原理方面也做了許多的模型,形成了很多的理論知識,但缺點是這些理論比較復雜,一些非本領域內的讀者很難理解。
結合現在許多工程師在使用方面遇到的諸多問題,本文將以13.56MHz無源RFID系統用到吸波材料為例,用簡單、淺顯和通俗的語言來闡述,希望能帶給讀者一些幫助。
RFID系統是由一張放置在被識別的對象上的電子標簽或非接觸智能卡(比如帶刷卡功能的智能手機)和對電子標簽發出指令和收集由電子標簽反饋信息的裝置,該裝置亦稱為RFID讀卡器或讀寫器兩部分構成。
由于是無源電子標簽,所以電子標簽中芯片和存儲器工作所需要的能量則需要由讀寫器提供,讀寫器與電子標簽之間的通信是通過電磁耦合原理來實現的,電子標簽的能量由讀寫器線圈天線通過電磁耦合而產生的。
高頻的電磁場由讀寫器的天線線圈產生,然后磁場穿過線圈橫截面和線圈周圍的空間。根據標簽的使用頻率13.56MHz,其波長為22.1m,遠遠大于讀寫器天線和電子標簽的距離,因此可以讀寫器到天線的距離間電磁場當成簡單的交變磁場來處理。
通過調整電子標簽的天線線圈和電容器構成諧振回路,調諧到讀寫器指定的發射頻率13.56MHz,這樣按照該回路的諧振,標簽中的線圈電感上所產生的電壓達到最大值。而讀寫器的天線線圈與電子標簽二者之間的功率傳輸效率則與標簽中線圈的匝數、線圈所包圍的面積,二者放置的相對角度以及彼此之間的距離成正比,這也是RFID標簽讀卡距離有一定限值的原因所在。
針對13.56MHz下使用的RFID電子標簽,它的最大讀寫距離通常在10厘米左右,芯片的電流消耗大致在1毫安。因為隨著頻率的增加,所需的電子標簽線圈的電感表現為線圈匝數的減少,通常在該頻率下,典型匝數為3~10匝。
RFID標簽讀卡距離不僅與自身有關,同時與其所處環境有很大的關系。在使用電感耦合的射頻識別系統時,經常提出這樣的要求:將讀寫器或電子標簽的天線直接安裝在金屬表面上。然而,將磁性天線直接安裝在金屬表面上是不可能的。
因為天線磁通量穿過金屬表面會產生感應渦流,根據楞次定律可知,渦流會對天線的場實施反作用,并使金屬表面上的磁場迅速地衰減,以至于讀寫器與電子標簽之間的數據讀取距離將會受到嚴重的影響,甚至可能出現誤讀或讀取失敗。不管在金屬表面上安裝的線圈本身產生的磁場,還是從外部接近金屬板的場(電子標簽在金屬表面),其結果都是一樣的。
吸波材料是具有高磁導率的一種磁性功能材料,通常是將一些吸收劑均勻地填充在高分子材料上,通過特殊工藝制作而成。與傳統意義上的吸波材料相比,該類針對13.56MHz高性能吸波材料在性能表征和使用原理都有所不同。
傳統的吸波材料,主要應用對象是在軍事對抗上,進行掩蓋、迷惑對方雷達偵察的一些飛機、戰艦以及裝甲坦克上,具有使用頻率極高的微波段,而運用分析也是遠場模型。
隨著國際對電磁干擾控制標準越來越嚴格,我國也與國際接軌,加快了對電磁噪聲的治理,特別是電子產品。因此如何實現電子產品滿足這些要求將是一門重要的課程。吸波材料經過這些年的發展,取得了很大的進步,但隨著對電子要求越來越高,吸波材料在使用頻率則會越來越高的前提下,也將會往厚度薄、性能高、重量輕等方面發展,而這也是材料進步的動力之所在。
吸波材料在電子設備降噪、吸波和EMC等各方面具有較多的使用,而專家們對其解釋工作原理方面也做了許多的模型,形成了很多的理論知識,但缺點是這些理論比較復雜,一些非本領域內的讀者很難理解。
結合現在許多工程師在使用方面遇到的諸多問題,本文將以13.56MHz無源RFID系統用到吸波材料為例,用簡單、淺顯和通俗的語言來闡述,希望能帶給讀者一些幫助。
RFID系統是由一張放置在被識別的對象上的電子標簽或非接觸智能卡(比如帶刷卡功能的智能手機)和對電子標簽發出指令和收集由電子標簽反饋信息的裝置,該裝置亦稱為RFID讀卡器或讀寫器兩部分構成。
由于是無源電子標簽,所以電子標簽中芯片和存儲器工作所需要的能量則需要由讀寫器提供,讀寫器與電子標簽之間的通信是通過電磁耦合原理來實現的,電子標簽的能量由讀寫器線圈天線通過電磁耦合而產生的。
高頻的電磁場由讀寫器的天線線圈產生,然后磁場穿過線圈橫截面和線圈周圍的空間。根據標簽的使用頻率13.56MHz,其波長為22.1m,遠遠大于讀寫器天線和電子標簽的距離,因此可以讀寫器到天線的距離間電磁場當成簡單的交變磁場來處理。
通過調整電子標簽的天線線圈和電容器構成諧振回路,調諧到讀寫器指定的發射頻率13.56MHz,這樣按照該回路的諧振,標簽中的線圈電感上所產生的電壓達到最大值。而讀寫器的天線線圈與電子標簽二者之間的功率傳輸效率則與標簽中線圈的匝數、線圈所包圍的面積,二者放置的相對角度以及彼此之間的距離成正比,這也是RFID標簽讀卡距離有一定限值的原因所在。
針對13.56MHz下使用的RFID電子標簽,它的最大讀寫距離通常在10厘米左右,芯片的電流消耗大致在1毫安。因為隨著頻率的增加,所需的電子標簽線圈的電感表現為線圈匝數的減少,通常在該頻率下,典型匝數為3~10匝。
RFID標簽讀卡距離不僅與自身有關,同時與其所處環境有很大的關系。在使用電感耦合的射頻識別系統時,經常提出這樣的要求:將讀寫器或電子標簽的天線直接安裝在金屬表面上。然而,將磁性天線直接安裝在金屬表面上是不可能的。
因為天線磁通量穿過金屬表面會產生感應渦流,根據楞次定律可知,渦流會對天線的場實施反作用,并使金屬表面上的磁場迅速地衰減,以至于讀寫器與電子標簽之間的數據讀取距離將會受到嚴重的影響,甚至可能出現誤讀或讀取失敗。不管在金屬表面上安裝的線圈本身產生的磁場,還是從外部接近金屬板的場(電子標簽在金屬表面),其結果都是一樣的。
吸波材料是具有高磁導率的一種磁性功能材料,通常是將一些吸收劑均勻地填充在高分子材料上,通過特殊工藝制作而成。與傳統意義上的吸波材料相比,該類針對13.56MHz高性能吸波材料在性能表征和使用原理都有所不同。
傳統的吸波材料,主要應用對象是在軍事對抗上,進行掩蓋、迷惑對方雷達偵察的一些飛機、戰艦以及裝甲坦克上,具有使用頻率極高的微波段,而運用分析也是遠場模型。
隨著國際對電磁干擾控制標準越來越嚴格,我國也與國際接軌,加快了對電磁噪聲的治理,特別是電子產品。因此如何實現電子產品滿足這些要求將是一門重要的課程。吸波材料經過這些年的發展,取得了很大的進步,但隨著對電子要求越來越高,吸波材料在使用頻率則會越來越高的前提下,也將會往厚度薄、性能高、重量輕等方面發展,而這也是材料進步的動力之所在。
上一篇:小型RFID洗衣標簽發布
下一篇:智能圖書館中重要技術RFID











