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La discusión sobre la selección de los separadores magnéticos antimetales de NFC se ha centrado durante mucho tiempo en dos parámetros: la permeabilidad magnética mu 'y el espesor. El tamaño a menudo se coloca al final como un accesorio "por cierto al troquelar".
Pero en el circuito equivalente de la antena nfc, una vez pegada la placa magnética, ya no es un "material colocado al lado". Después de entrar en el campo cercano de la antena, el cuerpo magnético de alta permeabilidad cambiará la distribución del flujo magnético alrededor de la antena, lo que equivale a superponer un componente de inducción adicional a la bobina de inducción de la antena. El tamaño de este componente está relacionado simultáneamente con la conductividad magnética, el grosor y el tamaño y la cobertura del aislador. En otras palabras, el diseño del tamaño del imán está esencialmente gestionando un "presupuesto de inducción" de la antena nfc. Cobertura insuficiente, desplazamiento de frecuencia de resonancia; Un exceso de margen o un espesor demasiado alto también reducirá la frecuencia de resonancia. El desajuste en diferentes direcciones hace que la distancia de lectura se deteriore silenciosamente en un Estado "parece estar pegada".
La cobertura del 90% no es una cifra de marketing, sino un límite de ingeniería para la estabilidad de resonancia.
Un criterio de ingeniería claro se repite en la literatura patentada: la disposición de unidades de antena y piezas magnéticas para que la cobertura de área (sb / sa) alcance el 90% o más puede inhibir la desviación entre la frecuencia de resonancia de los dispositivos IC sin contacto y la frecuencia de resonancia objetivo, y frenar la reducción de la distancia de comunicación.
Este límite es efectivo porque la contribución del aislamiento magnético a la inducción de la antena cambia con la cobertura y no es lineal. Cuando la cobertura está por debajo de un cierto nivel, la línea de fuerza magnética del borde de la antena no está efectivamente "conectada" por la placa de aislamiento magnético, todavía entra en la placa trasera metálica para estimular el vórtice, y el campo magnético inverso del vórtice hace que la inducción de la antena disminuya; Al mismo tiempo, la distribución del flujo magnético entre la zona no cubierta y la zona cubierta es desigual, y la inducción equivalente de la antena es difícil de describir con un parámetro agregado estable. Por lo tanto, la frecuencia de resonancia se desvía y el desplazamiento es muy sensible a la posición de montaje y al Estado de la placa trasera metálica.
Después de que la tasa de cobertura supera el 90%, la ruta de flujo magnético en el área de proyección de la antena es básicamente asumida por la placa de aislamiento magnético, la influencia del vórtice metálico se suprime a un nivel inferior, la inducción equivalente de la antena entra en un rango relativamente estable, y la desviación de la frecuencia de resonancia se Vuelve controlable. Esto explica un fenómeno común en el lugar: los separadores están "pegados", pero el tamaño es un círculo más pequeño que la antena, y la distancia de lectura es peor que no pegarse. El problema no es que la pérdida de material no sea lo suficientemente baja, sino que la cobertura insuficiente hace que la antena sea subarmónica, y el costo de la subarmónica supera los beneficios de la supresión de vórtices.
Margen de 1,0 a 1,5 mm por lado: el costo mínimo de cubrir el "flujo magnético desbordado"
La cobertura del 90% describe los requisitos en la "superficie". En la ejecución de las obras, suele traducirse en una regla de tamaño más operativa: los separadores magnéticos reservan un margen de 1,0 - 1,5 mm en cada lado del contorno exterior de la antena, se pueden relajar a 1,5 - 2,0 mm en cada lado en entornos metálicos fuertes o cubrir completamente el área de proyección de la antena.
El significado físico de este margen es llevar a cabo el flujo magnético que "se desborda" hacia afuera en el borde de la antena. El campo magnético marginal de la bobina de antena NFC no se detiene abruptamente en el límite geométrico, y la línea de campo magnético se propagará una pequeña distancia hacia afuera. Si el borde del imán coincide exactamente con el borde de la antena, el flujo magnético en la zona del borde todavía tiene la oportunidad de rodear el exterior del imán para entrar en el metal, formando un vórtice local y un desajuste. El margen de 1,0 a 1,5 mm por lado es incluir este flujo magnético marginal también en la ruta de baja resistencia magnética a un costo mínimo de área.
El margen continuó expandiéndose y los ingresos disminuyeron rápidamente. Cuanto mayor sea el área de la placa de aislamiento magnético, mayor será la inducción adicional que introduce en el campo cercano de la antena. El estudio del IEEE aclara que las láminas magnéticas de alta permeabilidad introducirán inductores adicionales en las antenas nfc, que reducirán la frecuencia de resonancia por debajo de 13,56 MHz si la permeabilidad o el tamaño "superan los valores necesarios". En otras palabras, el objetivo de diseño del margen de tamaño no es "cubrir tanto como sea posible", sino encontrar una ventana estrecha entre "cubrir el flujo magnético del borde" y "no introducir inductores adicionales excesivos".
Esta ventana es particularmente estrecha para escenarios con un tamaño de antena más pequeño (por ejemplo, menos de 40 mm) o una distancia más cercana entre la antena y la placa trasera metálica. Otro conjunto de datos del IEEE muestra que el desplazamiento de la frecuencia de comunicación se vuelve significativo cuando la distancia entre la superficie conductora y la antena NFC es inferior a 40 mm. Cuanto más cerca esté la distancia, más fuerte será el vórtice metálico y más guía de flujo magnético debe proporcionar la placa de aislamiento magnético, pero cuanto más difícil sea ignorar la inducción adicional que introduce al mismo tiempo. El diseño de tamaño aquí no es un problema geométrico independiente, sino un problema sistemático acoplado al Estado de coincidencia de la antena y la distancia metálica.
¿¿ por qué el orden de "dimensionar primero y luego ajustar la coincidencia" es inverso?
El documento de aplicación del NXP tiene un recordatorio directo de esto: el material de blindaje cambiará significativamente el modelo equivalente eléctrico de la antena, por lo que al realizar cálculos de red de ajuste y emparejamiento del pn7160, el modelo de antena debe medirse en un Estado en el que el diafragma ya está en su lugar.
El significado de ingeniería de esta frase es que la placa de aislamiento no es un accesorio que "se agrega" después de que se completa la coincidencia de antena, y su tamaño y espesor son en sí mismos una entrada previa al diseño de coincidencia. Si la antena se ajusta primero a 13,56 MHz en un espacio libre sin una placa magnética, y luego se pega una placa magnética con una cobertura del 90%, la inducción de la antena aumentará debido a la carga del material magnético y la frecuencia de resonancia se desviará hacia la baja frecuencia; En este momento, si se utiliza un capacitor de emparejamiento para "retroceder", en realidad se está compensando un circuito equivalente que ha cambiado, y el margen y la estabilidad de la compensación dependen de la consistencia del lote y la precisión de la posición de montaje de la placa magnética. El orden más sólido es determinar primero el tamaño del aislamiento magnético (cubrir el área de proyección de la antena y dejar un margen de 1,0 a 1,5 mm), medir la inducción equivalente de la antena cuando el aislamiento magnético está en su lugar, y luego calcular el valor de la capacidad de la red de coincidencia en consecuencia. De esta manera, la red de emparejamiento bloquea el punto de resonancia del sistema completo de "placa magnética de antena", en lugar de un Estado de espacio libre que se desviará después de la pasta.
Marco de juicio para retroceder el tamaño de la placa magnética desde el tamaño de la antena
En primer lugar, se toma como referencia la zona de proyección efectiva de la antena, no "parece casi grande".
Primero se confirma el tamaño real del contorno exterior de la bobina de antena NFC como SA. el área de la placa de aislamiento magnético SB debe hacer que SB / SA ≥ 90%. Para las bobinas cuadradas o redondas comunes, esto suele significar que cada lado se expande 1,0 - 1,5 mm hacia el exterior. si la placa posterior del metal es un material de alta conductividad como cobre o aluminio, o la distancia entre la antena y el metal es inferior a 5 mm, el margen puede inclinarse entre 1,5 y 2,0 mm, pero no debe seguir ampliándose.
En segundo lugar, tomar "si la cobertura cumple con los estándares" como el elemento de verificación principal en la etapa de muestra, en lugar del elemento de Inspección final.
Después de pegar el aislamiento magnético, se mide la frecuencia de resonancia y la resistencia de entrada de la antena nfc. Si la frecuencia de resonancia se desvía de 13,56 MHz por encima del rango aceptable, primero verifique si la cobertura y la posición de montaje cumplen con SB / SA ≥ 90%, en lugar de ajustar directamente el capacitor de coincidencia. El desajuste causado por una cobertura insuficiente no se puede compensar completamente a través de una red de emparejamiento, ya que el desajuste cambiará con el entorno metálico y la posición de montaje.
En tercer lugar, completar la coincidencia de la antena en lugar de ajustar la antena primero y luego pegarla en el Estado en el que el imán está en su lugar.
Si el proyecto lo permite, el aislador magnético se utiliza como entrada fija para el diseño de emparejamiento de antena: primero se mide la inducción equivalente del "aislador magnético de antena" bajo la cobertura objetivo, y luego se calcula el capacitor de emparejamiento. Si el proyecto ha completado la coincidencia del Estado del espacio libre, el punto de resonancia debe ser reevaluado después de la introducción del imán y se debe confirmar si el desplazamiento está dentro del rango de tolerancia de la etiqueta ic.
En cuarto lugar, para escenarios de antenas de pequeño tamaño o distancias cercanas al metal (> 40 mm), se incluyen las tolerancia de tamaño en la evaluación de la tolerancia de coincidencia.
Cuanto menor sea el tamaño de la antena, más sensible será la cobertura al desplazamiento de posición; Cuanto más cerca esté el metal, mayor será el desplazamiento de la frecuencia de resonancia. En este tipo de escenarios, la tolerancia de la dimensión de troquelado y la precisión de la posición de montaje de la placa de separación magnética deben gestionarse como parte de la estabilidad de coincidencia, en lugar de asumir que "siempre que se pegue es lo mismo".
Academia avanzada (shenzhen) Technology co., Ltd.La línea de productos de película magnética antimetal NFC cubre la placa compuesta de ferrita y la placa compuesta de nanocristales, admite el troquelado de precisión de acuerdo con la zona de proyección efectiva de la antena y proporciona reglas de diseño estándar de un margen de 1,0 a 1,5 mm por lado.
El producto puede proporcionar datos sobre la frecuencia de resonancia y los cambios de resistencia después de ajustarse a la estructura de la antena nfc, ayudando a los ingenieros a completar el diseño de emparejamiento en el estado completo de la "placa magnética de la antena". Para más información técnica, visitehttp://www.avanzado.cn/.