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Introdução
O sistema RFID cobre um intervalo de frequência de 125 kHz de baixa frequência a 860-960 MHz de ultra alta frequência, e o separador magnético não enfrenta o problema de "ajustar diferentes parâmetros com o mesmo material" nessa faixa de frequência, mas sim uma reversão sistemática dos pesos de avaliação. Na faixa frequência, a alta permeabilidade magnética e o alto fluxo de saturação são enfatizados para guiar o fluxo magnético e suprimir correntes de eddy; Bandas de alta frequência e ultra-alta frequência priorizam baixa perda e baixa constante dielétrica, enquanto materiais de alta permeabilidade podem se tornar um fardo devido à perda de corrente e carga dielétrica. A partir da dependência quadrada de frequência das perdas de corrente de eddy, este artigo analisa os requisitos diferenciais das faixas de frequência LF, HF/NFC e UHF para μ ', μ', ε ', e resistência. Combinado com limites de engenharia como tanque δ ≤ 0,1, ε'<20 e resistência ao volume ≥ 10 ⁶Ω· cm, é fornecido um quadro para seleção de separadores magnéticos RFID com "band a de frequência de trabalho" como primeiro sieve.
A seleção e discussão dos separadores magnéticos RFID muitas vezes tratam "RFID" como um cenário unificado: encontrar uma alta permeabilidade, uma folha magnética de baixa perda, colocá-la entre a antena de etiqueta e o metal, e restaurar a distância de leitura para completar.
Mas o intervalo de frequência coberto pela RFID estende de 125 kHz a 960 MHz, abrangendo quase quatro ordens de magnitude. Nesse intervalo, o mecanismo de falha e o peso de avaliação material do separador magnético sofreram mudanças fundamentais. Materiales eficazes na faixa de frequência podem fracassar na faixa de frequência ultra alta devido a perdas excessivas de corrente de eddy; Materiales dielétricos baixos disponíveis na faixa de frequência ultra alta podem não proporcionar orientação suficiente para fluxo magnético na faixa de frequência devido à permeabilidade magnética insuficiente.
A perda atual de Eddy é o ponto de partida para entender este lago
O mecanismo central do fracasso de etiqueta RFID causado pelo ambiente metal é corrente de eddy. O campo magnético alternado induz correntes de eddy na superfície metal, e o campo magnético inverso gerado pelas correntes de eddy cancela o fluxo magnético emitido pelo leitor/escritor. O campo magnético efetivo obtido pela antena de etiqueta é fraquecido, e a distância de leitura diminui ou mesmo retorna a zero.
A função do separador magnético é inserir um caminho de baixa resistência magnética entre a antena e o metal, guiando o fluxo magnético longe da superfície metal. Mas o separador magnético é também um condutor ou semicondutor, que não só guia o fluxo magnético, mas também gera correntes de eddy dentro. A relação aproximada da perda corrente de eddy é:
Pe8733; ( f ² · B ² · t ²) / ρ
f: Frequência B: Intensidade de indução magnética t: Espessura ρ: Resistencia elétrica
Essa relação explica diretamente a fonte da banda de frequências watershed: perdas correntes de eddy são proporcionais ao quadrado da frequência. A frequência aumentou de 125 kHz para 13,56 MHz, e o f ² aumentou cerca de dez mil vezes; De 13,56 MHz para 900 MHz, f ² aumentou milhares de vezes. As perdas atuais de Eddy, que podem ser ignoradas na faixa de frequência, se tornam o mecanismo dominante de perda na faixa de frequência alta.
Portanto, quanto maior a banda de frequência, mais materiais precisam ser finos e ter alta resistência para suprimir correntes de eddy. Na faixa frequência, uma camada magnética mais espessa pode ser usada para trocar capacidade de fluxo magnético, enquanto na alta frequência, espessura e resistência devem ser os primeiros critérios de rastreamento.
Banda de frequência LF: priorizar a capacidade de fluxo magnético, corrente de eddy ainda não se tornou a principal contradição
RFID de baixa frequência com frequências de 125 kHz e 134,2 kHz, aplicações típicas incluem etiquetas de ouvido animal, cartões de acesso e portadores de código industrial. Nesta banda de frequência, f ² é muito pequeno, e a proporção de perda de corrente de eddy na perda total é limitada. A tarefa central de um separador magnético é proporcionar capacidade suficiente de orientação do fluxo magnético para limitar as linhas de campo magnético de baixa frequência emitidas pelo leitor/escritor perto da antena de etiqueta, evitando ser "curto circuito" pelo substrato metal.
janela de recomendação de LF
A janela de recomendação do LF fornecida pelos dados de seleção da Tecnologia do Instituto Avançado é: nanocristalinos ou materiais amorfos, permeabilidade magnética inicial de u'3000-8000 @ 1 MHz, espessura de 0,1-0,3 mm e parâmetros de controle chave de fluxo magnético de alta saturação Bs ≥ 1,0 T. A alta μ 'é eficaz aqui porque as correntes de eddy ainda não se tornaram um obstáculo em baixas frequências, e a capacidade de fluxo magnético determina diretamente o limite superior da recuperação da distância de leitura.
Banda de frequência HF/NFC: baixa perda se torna a primeira restrição
A banda de frequência HF de 13,56 MHz é a principal banda de frequência para pagamentos NFC, etiquetas eletrônicas e sistemas de controle de acesso. O f ² aumentou cerca de dez mil vezes em comparação com o LF, e o peso da perda de corrente de eddy aumentou significativamente. Entretanto, a energia de campo magnético da própria antena NFC é limitada, e a perda magnética do separador magnético consumirá diretamente o orçamento do sinal.
Critérios de janela e engenharia recomendados pela HF
O sistema de material recomendado para a banda de frequência HF é composto de ferrito ou nanocristalina, com uma frequência inicial de 150 a 800 MHz e uma espessura de 0,05 a 0,2 mm. O parâmetro de controle chave é baixa perda magnética tanque δ ≤ 0,1. A literatura de patente fornece um critério mais estrito para isso: a 13,56 MHz, μ ′ ≥ 50, Δμ tan ≤ 0,1 e uma resistência ao volume ≥ 10 Ω· cm para suprimir correntes de eddy.
A s érie IFL04 da TDK fornece uma referência ao nível de produto: a 13,56 MHz, a espessura da camada magnética é de 0,05 mm com um μ'45 e μ'1,3. A μ'não é alta, mas a μ'é presa para um nível extremamente baixo - na banda de frequência HF, "perda suficientemente baixa" é mais previsiva do desempenho da NFC do que "permeabilidade magnética suficientemente alta".
Banda de frequência UHF: constante dielétrica e resistência substituem a permeabilidade magnética como variáveis primárias
860-960 MHz RFID de alta frequência, usado para etiquetas logísticas, inventário de retalho e gestão de ativos. O f ² já é muito grande nesta faixa de frequências, e a perda de corrente de eddy se tornou a restrição central no design de separadores magnéticos. Mais importante, o comprimento de onda de funcionamento das antenas de etiqueta UHF está no intervalo de centímetros, e a constante dielétrica do separador magnético participa diretamente na distribuição próxima do campo e na combinação de impedância da antena.
janela de recomendação UHF
A janela recomendada UHF para Tecnologia do Instituto Avançado é ferrito de zinco de níquel ou composto de baixa perda, com um μ'50-200 @ 1 MHz inicial, uma espessura de 0,1-0,5 mm, e um parâmetro de controle chave da constante dielétrica ε′<20. A faixa alvo de μ 'é significativamente menor que a faixa de frequência HF, pois nessa frequência, a permeabilidade magnética excessivamente alta é frequentemente acompanhada de perdas de corrente de eddy maiores e carga dielétrica, o que pode realmente danificar as condições correspondentes da antena. O objetivo de projeto dos separadores magnéticos UHF mudou de "guiar o fluxo magnético" para "fornecer um ambiente estável próximo ao campo para antenas sem introduzir perdas excessivas e perturbações dielétricas".
Comparação de pesos de parâmetros para três faixas de frequência
A tabela seguinte resume as diferenças de peso dos parâmetros chave dos separadores magnéticos nas faixas de frequência LF, HF e UHF:
Seleção e julgamento de separadores magnéticos RFID baseados em "banda de frequência"
Primeiro, confirmar a banda de frequências operacionais antes de discutir parâmetros materiais
LF, HF e UHF têm pesos completamente diferentes para μ ', μ ', ε' e ρ. Utilizando a lógica de alta permeabilidade da LF para selecionar materiais UHF, ou ignorando o tanque δ em cenários HF, pode levar à seleção desviando-se das restrições reais. O primeiro passo na seleção não é comparar os valores μ, mas confirmar qual intervalo a frequência operacional do sistema RFID alvo entra dentro.
Em segundo lugar, na banda de frequência HF, usar o tanque δ como o primeiro sieve
Tan δ ≤ 0,1 é um limite de engenharia referenciável. O material com μ'45 e μ ″ apenas 1,3 pode ser superior ao esquema com μ mais elevado mas tanque δ perto do limite 0,1 nos cenários da NFC. Se o fornecedor apenas fornece μ 'e não fornece μ" ou tan δ a 13,56 MHz, a aplicabilidade da HF não pode ser determinada.
Em terceiro lugar, na banda de frequência UHF, a constante dielétrica e a resistência ao volume são colocados antes da permeabilidade magnética
ε '<20 é o limite chave para evitar a explosão da antena. Entretanto, uma resistência ao volume de ≥ 10 Ω· cm é a condição fundamental para suprimir correntes de eddy. Os separadores magnéticos UHF não precisam perseguir alta μ ', eles precisam de um equilíbrio composto de 'perda suficientemente baixa, dielétrica suficientemente baixa e resistência suficientemente alta'.
Em quarto lugar, em cenários de compatibilidade de band a cruzada, deveria ser dada prioridade aos esquemas camadas ou particionados em vez de usar um único material para cobrir todas as bandas de frequência
Se o mesmo dispositivo precisa suportar tanto HF como UHF RFID, é difícil para um único material cair dentro da janela disponível em duas frequências que são duas ordens de magnitude separadas. A estrutura camada pode separar a camada de guia de fluxo magnético de baixa frequência e a camada de baixa frequência em direção à espessura, reduzindo o compromisso dentro do material de camada única.
Advanced Institute (Shenzhen) Technology Co., Ltd.A linha de produto do separador magnético RFID cobre soluções materiais nas faixas de frequência LF, HF/NFC e UHF, fornecendo dados sobre μ ', μ', ε', e resistência ao volume na faixa de frequência alvo.
A série LF é composta principalmente por nanocristalina/materiais amorfos de alta permeabilidade, a série HF é composta principalmente por folhas compostas de ferrito de baixo tanque δ, e a série UHF é composta principalmente por folhas compostas de ferrito de níquel dielétrico de níquel/folhas compostas de baixa perda. O produto suporta o sistema de material correspondente e o design de estrutura camada de acordo com a faixa de frequência de trabalho, tamanho de etiqueta e condições de substrato de metal. Para mais informação técnica, visitehttp://www.avanzado.cn/.