RFID電子標簽常伴隨在金屬環境下使用，當RFID電(dian)子(zi)標(biao)簽(qian)靠(kao)近(jin)金(jin)屬(shu)時(shi)，由(you)於(yu)金(jin)屬(shu)對(dui)電(dian)磁(ci)波(bo)具(ju)有(you)強(qiang)烈(lie)的(de)反(fan)射(she)性(xing)，所(suo)以(yi)會(hui)伴(ban)隨(sui)著(zhe)信(xin)號(hao)減(jian)弱(ruo)，讀(du)卡(ka)距(ju)離(li)也(ye)會(hui)變(bian)得(de)更(geng)近(jin)


，嚴(yan)重(zhong)幹(gan)擾(rao)則(ze)會(hui)出(chu)現(xian)讀(du)卡(ka)失(shi)敗(bai)的(de)現(xian)象(xiang)。目(mu)前(qian)通(tong)用(yong)的(de)解(jie)決(jue)措(cuo)施(shi)是(shi)在(zai)電(dian)子(zi)標(biao)簽(qian)背(bei)麵(mian)粘(zhan)帖(tie)上(shang)一(yi)層(ceng)具(ju)有(you)磁(ci)性(xing)的(de)吸(xi)波(bo)材(cai)料(liao)。

 

吸波材料在電子設備降噪、吸波和EMC等deng各ge方fang麵mian具ju有you較jiao多duo的de使shi用yong，而er專zhuan家jia們men對dui其qi解jie釋shi工gong作zuo原yuan理li方fang麵mian也ye做zuo了le許xu多duo的de模mo型xing，形xing成cheng了le很hen多duo的de理li論lun知zhi識shi，但dan缺que點dian是shi這zhe些xie理li論lun比bi較jiao複fu雜za，一yi些xie非fei本ben領ling域yu內nei的de讀du者zhe很hen難nan理li解jie。

 

吸波材料參考圖

 

結合現在許多工程師在使用方麵遇到的諸多問題
，本文將以13.56MHz無源RFID係統用到吸波材料為例
，用簡單
、淺顯和通俗的語言來闡述，希望能帶給讀者一些幫助。

 

 

RFID係統是由一張放置在被識別的對象上的電子標簽或非接觸智能卡（比如帶刷卡功能的智能手機）和對電子標簽發出指令和收集由電子標簽反饋信息的裝置，該裝置亦稱為RFID讀卡器或讀寫器兩部分構成。如圖1所示，為了讓其他設備能夠顯示或運用這些數據，一般還可以在讀寫器上外置具有RS232協議的接口，這樣就可以與外部設備進行信息傳遞了。

 

圖1 RFID係統組成簡圖

 

由(you)於(yu)是(shi)無(wu)源(yuan)電(dian)子(zi)標(biao)簽(qian)，所(suo)以(yi)電(dian)子(zi)標(biao)簽(qian)中(zhong)芯(xin)片(pian)和(he)存(cun)儲(chu)器(qi)工(gong)作(zuo)所(suo)需(xu)要(yao)的(de)能(neng)量(liang)則(ze)需(xu)要(yao)由(you)讀(du)寫(xie)器(qi)提(ti)供(gong)，讀(du)寫(xie)器(qi)與(yu)電(dian)子(zi)標(biao)簽(qian)之(zhi)間(jian)的(de)通(tong)信(xin)是(shi)通(tong)過(guo)電(dian)磁(ci)耦(ou)合(he)原(yuan)理(li)來(lai)實(shi)現(xian)的(de)
，電(dian)子(zi)標(biao)簽(qian)的(de)能(neng)量(liang)由(you)讀(du)寫(xie)器(qi)線(xian)圈(quan)天(tian)線(xian)通(tong)過(guo)電(dian)磁(ci)耦(ou)合(he)而(er)產(chan)生(sheng)的(de)。

 

高頻的電磁場由讀寫器的天線線圈產生

，然後磁場穿過線圈橫截麵和線圈周圍的空間。根據標簽的使用頻率13.56MHz，其波長為22.1m
，遠遠大於讀寫器天線和電子標簽的距離，因此可以讀寫器到天線的距離間電磁場當成簡單的交變磁場來處理。

 

圖2為讀寫器為電子標簽提供能量模式圖。

 

圖2 讀寫器與電子標簽之間能量的傳遞

 

通過調整電子標簽的天線線圈和電容器構成諧振回路，調諧到讀寫器指定的發射頻率13.56MHz，這zhe樣yang按an照zhao該gai回hui路lu的de諧xie振zhen，標biao簽qian中zhong的de線xian圈quan電dian感gan上shang所suo產chan生sheng的de電dian壓ya達da到dao最zui大da值zhi。而er讀du寫xie器qi的de天tian線xian線xian圈quan與yu電dian子zi標biao簽qian二er者zhe之zhi間jian的de功gong率lv傳chuan輸shu效xiao率lv則ze與yu標biao簽qian中zhong線xian圈quan的de匝za數shu、線圈所包圍的麵積
，二者放置的相對角度以及彼此之間的距離成正比

，這也是RFID標簽讀卡距離有一定限值的原因所在。

 

針對13.56MHz下使用的RFID電子標簽，它的最大讀寫距離通常在10厘米左右，芯片的電流消耗大致在1毫安。因為隨著頻率的增加，所需的電子標簽線圈的電感表現為線圈匝數的減少

，通常在該頻率下，典型匝數為3～10匝。

 

RFID標簽讀卡距離不僅與自身有關，同時與其所處環境有很大的關係。在使用電感耦合的射頻識別係統時
，經常提出這樣的要求：將讀寫器或電子標簽的天線直接安裝在金屬表麵上。然而，將磁性天線直接安裝在金屬表麵上是不可能的。

 

yinweitianxiancitongliangchuanguojinshubiaomianhuichanshengganyingwoliu，genjulengcidinglvkezhi，woliuhuiduitianxiandechangshishifanzuoyong，bingshijinshubiaomianshangdecichangxunsudishuaijian
，yizhiyuduxieqiyudianzibiaoqianzhijiandeshujuduqujulijianghuishoudaoyanzhongdeyingxiang，shenzhikenengchuxianwuduhuoduqushibai。buguanzaijinshubiaomianshanganzhuangdexianquanbenshenchanshengdecichang
，haishicongwaibujiejinjinshubandechang（電子標簽在金屬表麵）
，其結果都是一樣的。

 

 

吸xi波bo材cai料liao是shi具ju有you高gao磁ci導dao率lv的de一yi種zhong磁ci性xing功gong能neng材cai料liao，通tong常chang是shi將jiang一yi些xie吸xi收shou劑ji均jun勻yun地di填tian充chong在zai高gao分fen子zi材cai料liao上shang
，通tong過guo特te殊shu工gong藝yi製zhi作zuo而er成cheng。與yu傳chuan統tong意yi義yi上shang的de吸xi波bo材cai料liao相xiang比bi，該gai類lei針zhen對dui13.56MHz高性能吸波材料在性能表征和使用原理都有所不同。

 

傳統的吸波材料，主要應用對象是在軍事對抗上，進行掩蓋、迷惑對方雷達偵察的一些飛機
、戰艦以及裝甲坦克上，具有使用頻率極高的微波段，而運用分析也是遠場模型。

 

本文提到的吸波材料
，主要針對民用電子設備內用於為磁場提供路徑的導磁體，具有在使用頻率下磁導率高、磁損耗低
，而在高於使用頻率時
，損耗則會增大等特點，具有低通濾波器的性質。但由於其具備柔性
、安裝方便等優勢，現已受到越來越多的研發工程師的青睞。

 

下麵來具體對比一下吸波材料在電子標簽產品中的特殊應用

，同時解決上述提高電子標簽遇到金屬板時不能正常通信的難題。

 

如圖3所示，圖3(a)表(biao)示(shi)一(yi)個(ge)非(fei)金(jin)屬(shu)且(qie)非(fei)磁(ci)性(xing)物(wu)體(ti)對(dui)電(dian)磁(ci)場(chang)的(de)傳(chuan)播(bo)基(ji)本(ben)沒(mei)有(you)受(shou)到(dao)影(ying)響(xiang)，還(hai)是(shi)按(an)照(zhao)原(yuan)來(lai)的(de)方(fang)向(xiang)，相(xiang)當(dang)於(yu)電(dian)磁(ci)波(bo)在(zai)自(zi)由(you)空(kong)間(jian)傳(chuan)播(bo)
，所(suo)以(yi)電(dian)磁(ci)場(chang)的(de)能(neng)量(liang)和(he)方(fang)向(xiang)未(wei)受(shou)到(dao)幹(gan)擾(rao)。而(er)圖(tu)3(b)是在圖3(a)基(ji)礎(chu)上(shang)貼(tie)合(he)了(le)一(yi)塊(kuai)具(ju)有(you)良(liang)好(hao)導(dao)電(dian)性(xing)能(neng)的(de)金(jin)屬(shu)板(ban)
，在(zai)圖(tu)中(zhong)可(ke)以(yi)清(qing)晰(xi)的(de)看(kan)出(chu)磁(ci)力(li)線(xian)方(fang)向(xiang)發(fa)生(sheng)了(le)很(hen)大(da)的(de)變(bian)化(hua)。主(zhu)要(yao)表(biao)現(xian)在(zai)金(jin)屬(shu)板(ban)前(qian)後(hou)的(de)磁(ci)場(chang)均(jun)出(chu)現(xian)變(bian)化(hua)，這(zhe)就(jiu)是(shi)所(suo)謂(wei)屏(ping)蔽(bi)現(xian)象(xiang)。

 

金(jin)屬(shu)板(ban)後(hou)麵(mian)沒(mei)有(you)磁(ci)場(chang)
，而(er)麵(mian)對(dui)入(ru)射(she)電(dian)磁(ci)場(chang)的(de)方(fang)向(xiang)也(ye)會(hui)因(yin)為(wei)金(jin)屬(shu)板(ban)所(suo)產(chan)生(sheng)渦(wo)電(dian)流(liu)引(yin)產(chan)生(sheng)一(yi)與(yu)入(ru)射(she)電(dian)磁(ci)場(chang)方(fang)向(xiang)相(xiang)反(fan)的(de)電(dian)磁(ci)場(chang)，從(cong)而(er)削(xue)弱(ruo)磁(ci)場(chang)，甚(shen)至(zhi)完(wan)全(quan)抵(di)消(xiao)原(yuan)磁(ci)場(chang)。該(gai)問(wen)題(ti)則(ze)可(ke)從(cong)圖(tu)3(c)所示的方案解決，即在麵對入射電磁場方向金屬板表麵貼上吸波材料（片）後，則可有效地為磁場傳輸提供有效的路徑，因此由於吸波材料的存在，有效地避免了金屬板的渦流效應。

 

圖3.金屬板對電磁場傳播的影響

 

同理，在RFID電子標簽靠近金屬板材時，見圖4(a)所示
，同樣會發生以上類似的效應，同時線圈的諧振頻率fr也會發生改變
，fr將向低頻方向移動，此時
，電子標簽的通信能力大大下降

，讀卡距離受到嚴重幹擾。

 

通過在線圈和金屬表麵之間插入高磁導的磁性材料
，見圖4(b)所(suo)示(shi)
，將(jiang)能(neng)夠(gou)在(zai)很(hen)大(da)程(cheng)度(du)上(shang)避(bi)免(mian)渦(wo)流(liu)的(de)產(chan)生(sheng)，從(cong)而(er)電(dian)子(zi)標(biao)簽(qian)也(ye)就(jiu)可(ke)以(yi)放(fang)心(xin)地(di)在(zai)金(jin)屬(shu)表(biao)麵(mian)上(shang)使(shi)用(yong)了(le)。在(zai)將(jiang)天(tian)線(xian)安(an)裝(zhuang)在(zai)磁(ci)性(xing)片(pian)材(cai)上(shang)時(shi)應(ying)該(gai)注(zhu)意(yi)：回形線圈天線的電感由於磁性材料的高磁導率而會變得明顯增大，以至於需要重新調整諧振頻率或連同匹配網絡（在讀寫器內部都需要重新確定）。

 

圖4.金屬板和吸波材料對線圈天線頻率的影響

 

 

suizheguojiduidianciganraokongzhibiaozhunyuelaiyueyange，woguoyeyuguojijiegui

，jiakuaileduidiancizaoshengdezhili
，tebieshidianzichanpin。yinciruheshixiandianzichanpinmanzuzhexieyaoqiujiangshiyimenzhongyaodekecheng。xibocailiaojingguozhexieniandefazhan，qudelehendadejinbu，dansuizheduidianziyaoqiuyuelaiyuegao，xibocailiaozaishiyongpinlvzehuiyuelaiyuegaodeqiantixia，yejianghuiwanghoudubo
、性能高
、重量輕等方麵發展，而這也是材料進步的動力之所在。

 

本文來源於深圳鵬彙功能材料有限公司。