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O número mais prominente do livro de especificações de materiais absorventes de RFID é geralmente a perda de reflexão: atinge -15 dB a 915 MHz e -20 dB a 2,45 GHz, e a largura de banda efetiva cobre quantos MHz. O engenheiro selecionou os dados com uma lógica simples: quanto mais forte a absorção, mais vantajoso é para melhorar a distância de leitura em ambientes metálicos.
Os resultados dos testes de amostras às vezes não coincidem com essa lógica. Apega uma placa de onda com uma perda de reflexão de -18 dB, e a distância de leitura da etiqueta é na verdade mais curta do que apegar uma placa de onda com uma perda de reflexão de -12 dB. Retinando a perda de reflexão da placa de onda absorvente, os dados são corretos. O problema está em outro parâmetro: a constante dielétrica da placa de onda absorvente.
A placa de absorção de ondas não é uma "camada de absorção transparente", é o meio no campo próximo da antena
A antena RFID é uma estrutura resonante, e sua frequência resonante é determinada pelas dimensões geométricas da antena e do ambiente dielétrico ao redor. A placa absorvente é ligada perto da antena e participa em ressonância através de dois parâmetros:
Permabilidade magnética μ'
Mudança da distribuição de fluxo magnético no campo próximo da antena afeta a indução equivalente. Para etiquetas de banda de frequência HF, principalmente baseadas em acoplamento de campo magnético, este parâmetro é dominante; Para marcas de banda UHF, a influência da permeabilidade magnética é relativamente pequena.
Constante dieelétrica ε′
Mudar a distribuição de campo elétrico ao redor da antena é equivalente a adicionar um componente à capacitância da antena. Antenas de etiqueta UHF emitem principalmente radiação de campo elétrico, e o efeito de carga de ε 'é mais significativo do que o de μ'.
Platas absorventes de ondas são geralmente compostas por um composto de enchimentos magnéticos e matrizes de polímeros, com a matriz de polímeros tendo um ε 'na faixa de 3-10 e os enchimentos magnéticos possivelmente tendo um ε maior'. O efetivo ε 'após composto depende da razão de preenchimento e polarização da interface, e pode ser significativamente maior do que o valor de mistura linear dos dois componentes. Este ε "não faz parte de" absorção", é uma mudança nas condições resonantes da antena causada pela placa de absorção agindo como camada dielétrica.
A cadeia causal entre a mudança de ressonância e a distância de leitura diminui quando ε é alto
Antenas de etiqueta UHF são ajustadas à frequência alvo (como 915 MHz) no espaço livre ou em substratos específicos. Após ligar a placa de onda absorvente, sua ε 'aumenta a capacidade equivalente ao redor da antena, fazendo com que a frequência resonante se desloce para frequências mais baixas.
Três variáveis que determinam a compensação
A compensação depende de três variáveis: o ε 'do prato absorvente, a espessura do prato absorvente e a distância entre o prato absorvente e o radiador da antena. Quanto maior é o ε', maior é o offset; Quanto maior a espessura, maior a compensação; Quanto mais perto a distância, maior é a compensação. Para o cenário típico onde uma placa de absorção fina (0,1-0,3 mm) está ligada à parte de trás de uma antena de etiqueta, a mudança de frequência resonante pode alcançar dezenas de MHz à medida que o ε 'aumenta de 5 a 15.
Se a antena de etiqueta foi ajustada a 915 MHz antes da colocação, a frequência de ressonância offset pode cair até a borda ou mesmo além da banda de frequência 860-960 MHz. A impedância de entrada da antena na band a de frequência alvo desvia-se do ponto de correspondência conjugado do chip, resultando em uma diminuição da eficiência de retrodispersão e uma distância de leitura curta. Neste ponto, a perda de reflexão da placa absorvente pode ainda ser boa - ela absorve ondas eletromagnéticas, mas também "desvia" a própria antena de etiqueta.
Por que a folha de especificação não está etiquetada com ε′: hábitos da indústria e testes de separação
A ficha de especificação da placa de onda absorvente normalmente indica a perda de reflexão, espessura, banda de frequência operacional e nível de retardante de chama, e ε 'raramente aparece. Há duas razões.
Primeiro, a indústria tende a avaliar placas absorventes como "materiais de escudo/absorção"
A perda de reflexão descreve a habilidade de um material para atenuar ondas eletromagnéticas de incidentes, que é um indicador chave nos cenários de escudo e sala escura. Mas no cenário RFID, a função da placa absorvente não é proteger, mas mudar a distribuição de campo perto da antena - seu efeito de carga dielétrica é igualmente importante como o efeito de absorção, mas não está dentro do sistema tradicional de avaliação.
Em segundo lugar, o teste de ε é separado do teste de perda de reflexão
A perda de reflexão é medida usando métodos de arco ou guia de onda, e ε 'é invertida de parâmetros S usando métodos coaxiais ou guia de onda. Ambos podem ser completados com o mesmo analisador de rede de vetores, mas o relatório geralmente apresenta apenas a curva de perda de reflexão, e os dados ε 'não entram na ficha de especificação.
Isso significa que se os engenheiros apenas olharem para a seleção da perda de reflexão, sua capacidade de predizer como a antena vai parecer depois de a placa de absorção estar ligada é incompleta.
A absorção forte e a longa distância de leitura não são a mesma coisa
A perda de reflexão descreve a capacidade de atenuação de uma placa de ondas absorvente para ondas eletromagnéticas de incidentes externos. No cenário RFID, a placa absorvente enfrenta dois tipos de ondas eletromagnéticas: a onda de incidente do leitor e a onda radiada/espalhada pela própria antena de etiqueta. O primeiro precisa ser absorvido para reduzir a interferência das reflexões metálicas, enquanto o último precisa ser "soltado" para manter a eficiência de radiação do rótulo.
O mecanismo de absorção de uma placa de onda não distingue entre esses dois tipos de ondas. Uma forte placa de ondas absorvente pode absorver interferência externa ao mesmo tempo que absorve a energia radiada pela própria antena de etiqueta, reduzindo a eficiência de radiação da etiqueta. Entretanto, seu ε 'alterará as condições de ressonância da antena. A direção da mudança na distância de leitura pode não ser determinada pela combinação de dois efeitos, mas pelo efeito líquido entre ganho de absorção e perda de carga. É por isso que "a distância de leitura da placa de absorção com perda de reflexão de -18 dB não é tão boa quanto a da placa de absorção com perda de reflexão de -12 dB" não é uma anomalia, mas o resultado da carga dielétrica e perdas de eficiência de radiação que excedem o ganho de absorção em condições específicas.
Seleção e julgamento de materiais absorventes por RFID baseados em "resonância combinada"
Primeiro, o fornecedor é obrigado a fornecer os dados ε 'da placa absorvente na banda de frequência alvo, em vez de apenas fornecer a perda de reflexão
ε 'é um parâmetro necessário para prever efeitos de carga dielétrica. Se o fornecedor só pode fornecer a curva de perda de reflexão, é impossível prever a direção e amplitude do offset de ressonância da antena após a montagem da placa de absorção.
Em segundo lugar, durante o estágio da amostra, usar uma combinação de "placas de onda absorventes de antenas" para medir a frequência de ressonância e a distância de leitura, em vez de apenas medir a perda de reflexão das placas de onda absorventes
Testar a placa de absorção sozinha não pode refletir suas mudanças nas condições de ressonância da antena. Ao selecionar, a placa de absorção deve ser ligada à antena de etiqueta real, e a frequência de ressonância combinada, impedância de entrada e distância de leitura devem ser medidas para confirmar se o offset está dentro da gama de tolerância do chip de etiqueta.
Em terceiro lugar, fazer uma compensação conjunta entre a espessura da placa absorvente e o valor de ε ', em vez de perseguir separadamente "fino" ou "baixo ε'"
O efeito de carga das placas de absorção de ondas finas é relativamente pequeno, mas a profundidade de absorção pode ser insuficiente; A compensação de ressonância da placa de onda absorvente baixa ε é pequena, mas a largura da banda de absorção pode ser estreita. Ao selecionar, a compensação aceitável de ressonância deve ser determinada com base na tolerância correspondente da antena de etiqueta, e então o esquema de desempenho óptimo de absorção deve ser selecionado dentro desta restrição.
Em quarto lugar, no estágio de design da antena de etiqueta, a carga dielétrica da placa de onda absorvente deve ser incluída no cálculo correspondente, em vez de ajustar a antena primeiro e então montar
Se o projeto permitir, a rede correspondente da antena de etiqueta deve ser ajustada no estado combinado da "placa de absorção de antena", de modo que a frequência de ressonância ainda caia dentro da banda de frequência alvo após ser montada. Dessa forma, o ε da placa de onda absorvente muda de uma "variável de interferência" para uma "entrada de design", resultando em melhor estabilidade da distância de leitura.
Advanced Institute (Shenzhen) Technology Co., Ltd.A linha de produto do material absorvente RFID cobre as faixas de frequência UHF e 2,4 GHz, fornecendo curvas de perda de reflexão e dados ε′ na faixa de frequência alvo, bem como dados de frequência de ressonância e de avaliação de intervalo de leitura para a combinação de "placa de absorção de antenas de etiqueta".
O produto suporta a correspondência articular de ε e espessura baseada na tolerância correspondente da antena de etiqueta, ajudando os engenheiros a encontrar um equilíbrio aceitável entre o desempenho de absorção e a carga dielétrica. Para mais informação técnica, visitehttp://www.avanzado.cn/.