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Les contraintes spatiales de la conception électromagnétique du téléphone, plus exigeantes que la plupart des appareils électroniques grand public. Les antennes NFC, les bobines de charge sans fil, les modules d'ondes millimétriques, les boucliers métalliques, les modules de caméra et les boucliers de batterie sont comprimés à l'intérieur d'un fuselage de moins de 8 mm d'épaisseur, souvent à une distance de l'ordre du millimètre les uns des autres.
A Cette densité, les lames séparatrices et les lames absorbantes sont souvent disposées dans la zone située devant le même fond métallique. Une idée intuitive est la suivante: Puisque l'espaceur est responsable de la "conductivité magnétique", la lame d'aspiration est responsable de "l'aspiration", empiler les deux ensemble, chaque fonction, devrait être en mesure de résoudre les deux problèmes de distance de lecture NFC et de résonance de la cavité en même temps. Mais dans les tests réels, cette superposition ne fonctionne souvent pas.
Même plaque arrière métallique, deux besoins d'impédance dans des directions opposées
La NFC et la recharge sans fil fonctionnent dans la zone de couplage de champ magnétique proche, la distance entre l'antenne et la plaque arrière métallique étant bien inférieure à la longueur d'onde. Le rôle central de la feuille d'isolation magnétique est d'établir une dérivation de flux magnétique de haut μ ', bas μ "entre l'antenne et le métal. La signification de Low μ "est la suivante: la" consommation "de flux magnétique par le matériau doit être faible pour que l'énergie soit effectivement transmise du lecteur à l'antenne, ou de la bobine au circuit de réception. Du point de vue de l'impédance, le côté de la lame séparatrice qui fait face à l'antenne doit présenter une condition limite proche de celle dans laquelle "le flux peut passer", plutôt qu'une condition limite dans laquelle "l'énergie est absorbée".
Le matériau absorbant les ondes millimétriques fait face à un autre ensemble de conditions physiques. La résonance de la cavité et le couplage d'ondes de surface dans la bande 24 - 43,5 GHz sont essentiellement des ondes stationnaires formées par des réflexions multiples d'ondes électromagnétiques entre les limites métalliques. Le rôle de la lame d'aspiration est de réduire la valeur Q de la cavité par pertes magnétiques et diélectriques, dissipant l'énergie de l'onde stationnaire. Cela signifie que la couche absorbante doit présenter une condition limite dans laquelle « l'énergie est entrée et consommée» et son impédance d'entrée doit être aussi proche que possible de l'impédance d'onde de l'espace libre ou de la cavité cible, permettant aux ondes électromagnétiques d'entrer dans le matériau plutôt que d'être réfléchies sur la surface.
Les deux exigences pour "l'impédance du côté face à l'antenne / cavité" vont dans des directions différentes: la lame d'isolation exige que le flux magnétique "passe par de faibles pertes" et la lame d'aspiration exige que l'onde électromagnétique "soit perdue à l'entrée". Lorsque ces deux catégories de matériaux sont superposées au sein d'un même espace, l'impédance d'entrée équivalente après superposition ne répond ni aux exigences d'une antenne NFC pour une charge à faibles pertes magnétiques, ni aux exigences d'une cavité à ondes millimétriques pour une absorption large bande.
Premier problème côté NFC: μ "de la couche absorbante devient une charge supplémentaire pour l'antenne
Dans l'ordre de laminage, la composante de perte magnétique µ "de la couche absorbante participe directement au chargement de l'antenne NFC si celle - ci est située entre la lame séparatrice et l'antenne NFC, ou si les deux sont disposés côte à côte dans un même plan.
L'énergie du champ magnétique d'une antenne NFC à 13,56 MHz est limitée en soi. 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. L'un des objectifs de conception de l'isolant magnétique est de permettre à cette partie de l'énergie d'être consommée le moins possible par le matériau. Si la couche absorbante a encore un μ "non négligeable autour de 13,56 MHz, cette partie des pertes se traduit par une augmentation de la résistance série équivalente de l'antenne, une diminution de la valeur Q et un raccourcissement de la distance de lecture. Plus discrètement, la constante diélectrique de la couche absorbante modifie également la distribution de la capacité autour de l'antenne, ce qui entraîne un décalage de la fréquence de résonance.
Ainsi, un matériau qui a de bonnes propriétés d’absorption à 24 GHz, si son μ″ à 13,56 MHz n’est pas contrôlé, le mettre avec un séparateur NFC, les propriétés NFC peuvent subir une dégradation avant les performances des ondes millimétriques.
Problème inverse du côté des ondes millimétriques: le μ 'élevé de la lame d'isolation a une "contribution" limitée à la résonance de la cavité, mais peut perturber les ondes de surface
À son tour, placer une feuille d'isolant haute de μ 'près d'une cavité ou d'une antenne à ondes millimétriques pose également des problèmes.
Les matériaux à haut μ 'sont capables de guider efficacement le flux magnétique dans les basses bandes de fréquences (kHz à 13,56 MHz), mais au - delà de 24 GHz, les mécanismes de résonance naturelle et de résonance d'échange des matériaux magnétiques ont changé et les processus d'aimantation dont dépendent les matériaux à haut μ' ne répondent plus de la même manière aux champs magnétiques à haute fréquence. Les lames d'espacement dans la bande d'ondes millimétriques ne fournissent pas de pertes magnétiques efficaces à large bande pour abaisser la valeur Q de la cavité, et leur propre constante diélectrique et géométrie peuvent également modifier la distribution du champ à l'intérieur de la cavité, décalant le point de fonctionnement de la couche absorbante initialement conçu.
Plus précisément, les ondes de surface TM peuvent être excitées autour de 20 GHz lorsque les ondes millimétriques 5G se propagent sous l'écran de verre du téléphone, et le mode te se propage à partir d'environ 30 GHz. La suppression de ce type d'ondes de surface nécessite une structure Sub - longueur d'onde conçue ou un absorbant en couche mince avec un spectre de perte diélectrique / magnétique spécifique, plutôt qu'une feuille magnétique de haut μ 'optimisée pour le guidage du flux magnétique à 13,56 MHz.
Voie de découplage 1: stratification sélective en fréquence, permettant à chaque couche de fonctionner dans « sa propre bande de fréquences »
L'idée la plus simple de découplage d'ingénierie est la stratification sélective en fréquence: séparer la couche d'isolation magnétique et la couche absorbante dans le sens de l'épaisseur et ajouter une couche d'isolation présentant une Haute impédance à la bande cible entre les deux, de sorte que le flux magnétique basse fréquence et les ondes électromagnétiques haute fréquence sont "tamisées" avant d'entrer dans la couche fonctionnelle de l'autre.
Cette ligne de pensée est déjà incarnée dans la recherche sur les antennes bi - fréquences NFC / wpt. L'insertion d'un corps magnétique à haute perméabilité entre l'antenne et le métal peut améliorer simultanément l'efficacité de transmission wpt et la distance de communication NFC, mais l'augmentation de la résistance de l'antenne lors de l'insertion entraîne un décalage d'impédance qui nécessite une suppression ciblée. En d'autres termes, le "chargement efficace" d'une feuille magnétique est en soi un comportement d'équilibrage d'impédance, et ce n'est pas le simple fait de mettre un matériau haut en μ 'qui résoudra tout le problème.
Pour une structure multicouche dans laquelle l'isolation magnétique coexiste avec l'onde absorbante, le jugement opérationnel est le suivant: vérifier si les pertes d'insertion de la couche d'isolation dans la bande des ondes millimétriques sont suffisamment faibles (éviter une absorption supplémentaire d'énergie des ondes millimétriques), tout en confirmant si le µ "de la couche absorbante autour de 13,56 MHz est pressé à un niveau négligeable. Si le fournisseur ne peut fournir que les « meilleures données» pour les bandes de fréquences respectives et non les paramètres s ou les données d'impédance après superposition, l'effet réel d'une conception hiérarchique ne peut pas être prédéterminé.
Découplage du chemin deux: Partitionnement de l'espace, en plaçant deux types de besoins dans différentes zones physiques
Lorsque la stratification sélective en fréquence est difficile à réaliser dans une épaisseur limitée, la partition spatiale est un chemin plus réaliste: les lamelles d'espacement ne couvrent que la zone de projection de la bobine NFC / Wireless charge et les lamelles d'aspiration ne sont disposées que autour du module d'ondes millimétriques ou dans la zone sensible à la résonance de la paroi interne du masque de blindage, les deux étant décalées dans le plan en évitant une superposition directe dans le sens de l'épaisseur.
La clé de l'ingénierie de ce chemin est la distribution du champ à la frontière. Le flux magnétique du bord de la lame séparatrice "déborde" vers l'extérieur, et si la lame absorbante est immédiatement adjacente au bord de la lame séparatrice, le flux déversé peut entrer dans la couche absorbante et être partiellement consommé, ce qui se traduit par des pertes supplémentaires dans la zone du bord de l'antenne NFC. Les bords de la couche absorbante millimétrique peuvent également produire des mutations d'impédance sur les structures métalliques voisines, provoquant de nouvelles ondes de surface. La partition spatiale n'est pas simplement une "coupure", mais nécessite de laisser une zone de transition ou une structure de gradient d'impédance à la frontière.
Voie de découplage III: structure de gradient, dans le même système de matériaux pour atteindre "basse fréquence basse perte, haute fréquence haute perte"
L'idée est de construire un spectre de pertes dépendant de la fréquence au sein d'un système monomatériau: il reste faible en μ "dans la bande basse (13,56 MHz, 100 - 205 kHz) et présente des pertes magnétiques et diélectriques suffisantes dans la bande haute (24 - 43,5 GHz). La structure en empilement de Perméabilité magnétique à gradient est une pratique courante de cette ligne de pensée dans les scénarios de coexistence NFC / wpt - la Perméabilité magnétique est incrémentée de 8 à 40% du côté le plus proche de l'antenne NFC vers le côté le plus éloigné, de sorte que la couche inférieure de μ 'du côté de l'antenne évite les désaccordements de charge et que la couche supérieure de μ' du côté distal assume le guidage du flux magnétique.
Mais pour couvrir simultanément l'absorption d'ondes millimétriques, l'espace de conception de la structure de gradient sera plus étroit. L'absorption des ondes millimétriques nécessite que les matériaux aient des mécanismes de perte efficaces à haute fréquence (tels que la résonance naturelle, la relaxation diélectrique ou la résonance structurelle), et ces mécanismes ont tendance à être limités au niveau des matériaux par rapport à l'exigence de faibles pertes à basse fréquence. La réalité technique actuelle est la suivante: il est difficile de répondre parfaitement à la fois aux faibles pertes NFC et à l'absorption large bande d'ondes millimétriques avec une couche de matériau, et l'empilement de gradients est plus optimisé dans le domaine de « l'isolation magnétique prédominante, en tenant compte de la suppression des Hautes fréquences», plutôt que de remplacer la couche d'absorption d'ondes millimétriques dédiée.
Le tableau suivant résume les limites applicables aux trois chemins de découplage:
Choix du matériau électromagnétique du téléphone à partir de la superposition d'impédance
Premièrement, avant la superposition, confirmer les données de perte des deux catégories de matériaux dans la « bande de fréquence opposée».
Les fournisseurs d'espaceurs doivent fournir μ "à 13,56 MHz et des pertes d'insertion ou des constantes diélectriques de 24 à 43,5 GHz; Les fournisseurs de lames absorbantes doivent fournir leurs μ′, μ″ à 13,56 MHz et de 100 à 205 kHz. Si la couche absorbante n'est pas contrôlée en µ "de la bande NFC, la dégradation de la distance de lecture NFC après superposition peut apparaître plus tôt que l'amélioration des ondes millimétriques.
Deuxièmement, faire la distinction entre « optimum de bande respective» et « disponible après superposition».
μ '300 - 500, μ "100 - 200 à 13,56 MHz sont des intervalles de performance courants, mais cet ensemble de données ne peut pas être directement généralisé à un scénario de « coexistence avec une couche absorbante ». Le fournisseur doit être tenu de fournir le paramètre s après la superposition de la structure multicouche ou la valeur Q de l'antenne NFC, la variation mesurée de la fréquence de résonance, au lieu de fournir un cahier des charges pour les matériaux monocouches uniquement.
Troisièmement, la priorité est donnée à la résolution du problème de la « direction opposée de la demande» avec le zonage spatial et du problème de la « sélectivité en fréquence requise dans la même zone» avec une structure en gradient.
Si la bobine NFC peut être séparée du module millimétrique dans la disposition, le zonage spatial est un chemin moins risqué pour l'ingénierie et la conception de la zone de transition limite est plus facile à vérifier que la sélectivité fréquentielle propre au matériau. Si les deux doivent partager la même zone de projection, il est nécessaire de confirmer si l'empilement de gradients a encore des pertes disponibles dans la bande des ondes millimétriques au lieu de la valeur par défaut "un diaphragme de μ 'élevé peut aspirer les ondes millimétriques en passant".
Advanced House (Shenzhen) technologie Co., LtdLa ligne de produits de matériaux d'isolation magnétique et d'absorption d'ondes pour téléphones portables couvre des plaques d'isolation magnétique en ferrite, des plaques d'isolation magnétique nanocristalline, des plaques d'absorption d'ondes ultra - minces et des mousses d'absorption d'ondes à pores fins.
La série de diaphragmes magnétiques peut fournir des données de bande de division de μ 'à μ "à 13,56 MHz, soutenant la conception de schéma Composite stratifié avec la couche absorbante; Mousse absorbante à trous fins pour résonance de cavité 24 - 43,5 GHz avec suppression des ondes de surface, épaisseur 1 - 3 mm personnalisable.
Les produits prennent en charge les bobines, les feuilles et le découpage de précision, ce qui permet d'évaluer l'adaptation d'impédance des structures superposées en fonction de la configuration réelle de la charge NFC / sans fil avec le module d'ondes millimétriques. Plus d'informations techniques surhttp://www.avanzado.cn/- Oui.