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La distance de lecture d'une étiquette NFC a chuté près du panneau arrière métallique, l'un des problèmes les plus familiers des ingénieurs en matériel. Une réaction commune est: trouver un morceau d'isolant avec une Perméabilité magnétique plus élevée à coller. μ 'passe de 50 à 150, de 150 à 300, mais la distance de lecture n'est pas récupérée proportionnellement, parfois plus courte.
Le problème n'est pas que "la Perméabilité magnétique n'est pas assez élevée", mais qu'un paramètre aussi critique que μ 'a été omis lors de la sélection: la partie imaginaire μ "de la Perméabilité magnétique.
À 13,56 MHz, μ 'est responsable de « l'initiation » et μ « de la « consommation ».
NFC fonctionne dans une zone de couplage de champ magnétique proche de 13,56 MHz. La fonction principale de la feuille d'isolation magnétique est d'insérer une voie de faible résistance magnétique entre l'antenne et le panneau arrière métallique, de « tirer» les lignes de champ magnétique de la surface métallique, d'éviter les tourbillons induits par le métal pour créer un champ magnétique inverse pour annuler le flux de l'antenne.
Dans cette voie, μ 'et μ "jouent des rôles complètement opposés. µ 'représente la capacité de stockage d'énergie et de conductivité magnétique du matériau, plus élevée signifie plus de flux magnétique pouvant être guidé; μ "représente les pertes magnétiques, la partie de l'énergie du champ magnétique entrant dans le matériau qui est convertie en chaleur. La recherche de l'Université des sciences et technologies de Shanghai le dit clairement: les pièces magnétiques NFC doivent avoir un μ 'plus grand pour la conductivité magnétique à 13,56 MHz et au - dessous, alors que μ "est" sensiblement nul "à ce moment - là pour éviter de dissiper les champs magnétiques utiles de la manière des pertes par courants de Foucault.
L'énergie du champ magnétique de l'antenne NFC elle - même est très limitée. L'énergie disponible pour exciter la résonance de l'antenne est déjà faible lorsque le flux émis par le lecteur et l'écrivain passe par l'atténuation spatiale pour atteindre le téléphone. Si le μ "de l'isolant est élevé, cette partie de l'énergie est directement consommée par le matériau pendant le processus de" guidage ", l'antenne reçoit moins d'énergie et la distance de lecture est naturellement réduite. À ce stade, même si le μ 'est élevé, l'effet réel peut ne pas être aussi bon qu'une feuille de matériau dont le μ' est moyen mais extrêmement faible.
"Isolation magnétique" vs "absorption d'ondes" dans la bande NFC sont deux choses
Dans la pratique de l'ingénierie, les termes "diaphragme" et "lame absorbante" sont souvent mélangés, mais dans la bande NFC, leurs exigences de mécanisme de perte sont opposées. La feuille d'espacement poursuit un µ 'élevé, un µ "faible, un Tan δ faible, avec pour objectif" la conductivité magnétique ne consomme pas d'énergie "; Les lames absorbantes peuvent alors rechercher des pertes μ "ou diélectriques plus élevées pour convertir l'énergie électromagnétique en chaleur.
Placez une pièce de matériau absorbant conçue pour l'absorption de la bande GHz entre l'antenne NFC et le métal, il peut encore avoir un μ "non négligeable autour de 13,56 MHz, une partie de la perte sera directement chargée sur l'antenne NFC, ce qui se traduit par une augmentation de la résistance série équivalente et une diminution de la valeur Q. A son tour, déposer dans la cavité millimétrique une lame d'isolant magnétique optimisée pour la conductivité NFC à faibles pertes ne permet pas une absorption suffisante de la large bande, un μ 'élevé peut également modifier les conditions d'adaptation de l'antenne. Ainsi, au lieu de comparer « qui a la Perméabilité magnétique la plus élevée », la première étape de l’option NFC anti - métal confirme si le niveau de perte du matériau à 13,56 MHz est suffisamment faible. Les données de μ "et tanδ, plus que la valeur absolue de μ ', permettent de prédire si la distance de lecture peut être restaurée.
Limites techniques à faibles pertes: de Tan δ ≤ 0,05 à Q ≈ 28
Les données de l'industrie fournissent une limite quantifiable opérationnelle pour les « faibles pertes».
Le schéma de feuille de blindage NFC divulgué dans la littérature de brevet montre une plage de μ 'de 100 à 250 pour une feuille de ferrite ni - Zn à une fréquence de fonctionnement de 13,56 MHz, tanδ (= μ "/ μ') Exigences0,05 ou moins.dans le même protocole, le μ 'de la Feuille de polymère métallique est de 30 à 70 et tanδ nécessite également ≤ 0,05. Cela signifie que dans la bande NFC, Tan δ 0,05 est une ligne de démarcation validée par l'ingénierie au - delà de laquelle l'érosion du budget du signal NFC par les pertes de matière commence à devenir non négligeable.
Référence de niveau de produit pour TDK ifq06
μ '≈ 55, μ "≈ 2 à 13,56 MHz, la valeur de q correspondante (μ' / μ") est d'environ 28. Ce niveau de valeur Q permet déjà d'assurer une dérivation efficace du flux magnétique sans consommer significativement l'énergie du champ NFC. Le μ 'de l'ifq06 n'est pas élevé - seulement 55, bien en dessous des centaines, voire des milliers, de disques magnétiques séparateurs de charge sans fil. Mais cet ensemble de données illustre,Une feuille d'espacement NFC n'a pas besoin d'un μ 'extrêmement élevé, elle a besoin d'un μ "suffisamment faible..μ '= 55 est déjà suffisant pour assurer un guidage efficace du flux, mais si μ "passe de 2 à 20, la valeur de q chute à moins de 3 et l'antenne ne fonctionne toujours pas correctement.
La recherche académique soutient également cette frontière. Des études de co - remplacement de Ferrites NiCuZn ont montré qu'à 13,56 MHz, le μ 'peut atteindre plus de 150, tandis que le μ "reste inférieur à 2. Les données du projet High Expo on the cloud montrent que le μ 'du matériau du substrat de ferrite pour les antennes NFC est supérieur à 175@13.56MHz ， μ "inférieur à 3.5@13.56MHz , le niveau de production par lots peut atteindre μ '> 150, μ "< 2,5. Le pointage commun de ces données est le suivant: l'objectif de faible perte pour les lames d'espacement NFC est de comprimer le µ "à un seul chiffre, voire moins, tout en restant disponible en µ '.
Deux chemins de matériaux: les « faibles pertes intrinsèques» de la ferrite et les « pertes de contrôle de processus» des nanocristaux
Les voies techniques pour atteindre cette limite de faibles pertes sont principalement au nombre de deux.
Chemin de ferrite: faible perte naturelle
La Ferrite de nizn a une résistivité extrêmement élevée, les pertes par courants de Foucault sont négligeables à 13,56 MHz et les principales sources de μ "sont les pertes par hystérésis et les pertes résiduelles, qui peuvent être pressées à des niveaux inférieurs grâce à la formulation et au processus de frittage. Les feuilles de ferrite ni - Zn de µ '100 - 250, Tan δ ≤ 0,05 dans les brevets précédents, et µ "≈ 2 pour ifq06, sont des incarnations de ce chemin. La Ferrite est limitée par le fait que la limite supérieure de μʹ est limitée par les caractéristiques du matériau et ne dépasse généralement pas 250–300 à 13,56 MHz, que la capacité de guidage du flux magnétique réglable est limitée et que les caractéristiques de fragilité dure la rendent limitée dans les scénarios de montage en surface.
Chemin nanocristallin: perte de contrôle de processus
Le µ 'de la bande nanocristalline peut être très supérieur à celui de la ferrite, et le BS aussi, mais sa résistivité est extrêmement faible, la bande continue non traitée perd significativement par courants de Foucault à 13,56 MHz, le µ "est élevé et une utilisation directe dans la NFC provoque un effondrement de la valeur Q. Ainsi, la prémisse pour que les nanocristaux entrent dans la scène NFC n'est pas que "μ 'soit assez haut", mais que "le vortex soit pressé en premier". Le moyen d'ingénierie est le magnétisme fractionné: diviser la bande continue en minuscules morceaux isolés les uns des autres, coupant le chemin fermé du tourbillon sur une grande surface. Après magnétisation fractionnée, le μ 'efficace du produit fini tombe généralement dans l'intervalle 150 - 800, et le niveau de contrôle du μ "dépend de la taille des fragments, du type de remplissage de l'espace et de la conception du nombre de couches. Le procédé de préparation d'espaceurs nanocristallins divulgué dans le brevet, c'est - à - dire l'introduction de fissures latérales, la formation de fragments écailleux à l'aide de rouleaux magnétiques de déchiquetage de stries latérales et de réticules, vise précisément à réduire les pertes de lignes de champ magnétique tout en réduisant les pertes par courants de Foucault.
Le rapprochement des deux chemins dépend des contraintes de la scène. Si l'espace permet un montage à plat, la demande en μ 'est inférieure à 250, la faible perte intrinsèque de ferrite et la structure de coût mature sont des points de départ plus sûrs. Si un montage sur une surface incurvée ou une bordure étroite est nécessaire, ou si un μ 'plus élevé est nécessaire pour faire face à une plaque de fond métallique plus épaisse, l'avantage de flexibilité et l'espace μ' des nanocristaux sont déterminants - mais seulement si le processus de fragmentation du fournisseur est capable de pousser le μ "à 13,56 MHz à un niveau où la valeur Q est disponible.
Jugement de sélection à partir des valeurs μ "et q
Tout d'abord, prenez μ "et tanδ à 13,56 MHz comme premières conditions de criblage au lieu de μ '
Au lieu de fournir uniquement des perméabilités magnétiques à 100 kHz ou 1 MHz, les fournisseurs sont tenus de fournir des données μ ', μ "et tanδ pour les points de fréquence cibles. Les limites techniques auxquelles on peut se référer sont Tan δ ≤ 0,05, μ "autant que possible contrôlé au niveau d'un seul chiffre. Un schéma de µ '= 200, µ "= 4, qui peut être supérieur à celui de µ' = 600, µ" = 40 sur la récupération de distance de lecture NFC. Si un fournisseur n'est pas en mesure de fournir des données sur les pertes à 13,56 MHz, son applicabilité aux scénarios NFC ne peut être jugée.
Deuxièmement, différencier la « bande μ '» de la « valeur effective μ' et q après ajustement de l'antenne sur le produit Fini».
Le μ 'initial d'une feuille d'isolant nanocristallin peut être aussi élevé que des dizaines de milliers, mais le μ' efficace du produit fini après magnétisation fractionnée et laminage est généralement seulement de 150 à 800. La conception inductive d'une antenne NFC repose sur l'effet de chargement réel après que le produit fini ait été collé à l'arrière de l'antenne. Lors de l'option, le fournisseur doit être tenu de fournir des données sur l'état du produit fini, le μ 'effectif et la variation de la valeur Q après ajustement de la structure de l'antenne NFC, plutôt que sur la valeur initiale indiquée sur le ruban.
Troisièmement, selon l'état du panneau arrière métallique et l'espace de montage, faire un alignement systématique entre la ferrite et les nanocristaux
Lorsque le panneau arrière en métal est mince, que la surface de l'antenne est suffisante et que l'espace permet un montage à plat, le μ "naturellement bas de la ferrite est un point de départ plus robuste. Les avantages de l'espace μ 'et de la flexibilité des nanocristaux ne sont nécessaires que lorsque le fond de panier métallique est épais, que la surface de l'antenne est limitée ou qu'un montage incurvé est nécessaire - mais il faut confirmer que son processus de fragmentation magnétique presse μ "à un niveau où la valeur Q est disponible à 13,56 MHz. La correspondance entre la taille des fragments, le mode de remplissage de l'espace et le μ "fini doit être recherchée lors de la sélection, plutôt que de regarder uniquement la valeur nominale finale.
Advanced House (Shenzhen) technologie Co., LtdLa feuille d'espacement antimétallique NFC couvre les deux voies de la feuille composite de ferrite et de la feuille Composite nanocristalline. La feuille composite de ferrite peut fournir des données de division de bande de μ 'à μ "à 13,56 MHz, face à une scène de montage à plat; Les plaques composites nanocristallines contrôlent les pertes par courants de Foucault grâce à un traitement magnétique fragmenté et isolant, le μ 'effectif du produit fini est réglable dans l'intervalle 150 - 800, prend en charge une épaisseur de 0,03 à 0,2 mm et un montage incurvé.
Les produits peuvent fournir des changements de valeur Q après ajustement à la structure de l'antenne NFC avec des données de récupération de distance de lecture et une adaptation du système de matériau en fonction des conditions du panneau arrière métallique et des contraintes spatiales. Plus d'informations techniques surhttp://www.avanzado.cn/- Oui.