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。

 

因yin為wei天tian線xian磁ci通tong量liang穿chuan過guo金jin屬shu表biao麵mian會hui產chan生sheng感gan應ying渦wo流liu，根gen據ju楞leng次ci定ding律lv可ke知zhi，渦wo流liu會hui對dui天tian線xian的de場chang實shi施shi反fan作zuo用yong
，並bing使shi金jin屬shu表biao麵mian上shang的de磁ci場chang迅xun速su地di衰shuai減jian

，以yi至zhi於yu讀du寫xie器qi與yu電dian子zi標biao簽qian之zhi間jian的de數shu據ju讀du取qu距ju離li將jiang會hui受shou到dao嚴yan重zhong的de影ying響xiang
，甚shen至zhi可ke能neng出chu現xian誤wu讀du或huo讀du取qu失shi敗bai。不bu管guan在zai金jin屬shu表biao麵mian上shang安an裝zhuang的de線xian圈quan本ben身shen產chan生sheng的de磁ci場chang，還hai是shi從cong外wai部bu接jie近jin金jin屬shu板ban的de場chang（電子標簽在金屬表麵）
，其結果都是一樣的。

 

 

xibocailiaoshijuyougaocidaolvdeyizhongcixinggongnengcailiao，tongchangshijiangyixiexishoujijunyunditianchongzaigaofenzicailiaoshang，tongguoteshugongyizhizuoercheng。yuchuantongyiyishangdexibocailiaoxiangbi
，gaileizhendui13.56MHz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)suoshi，jiangnenggouzaihendachengdushangbimianwoliudechansheng
，congerdianzibiaoqianyejiukeyifangxindizaijinshubiaomianshangshiyongle。zaijiangtianxiananzhuangzaicixingpiancaishangshiyinggaizhuyi：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

 

 

隨sui著zhe國guo際ji對dui電dian磁ci幹gan擾rao控kong製zhi標biao準zhun越yue來lai越yue嚴yan格ge，我wo國guo也ye與yu國guo際ji接jie軌gui，加jia快kuai了le對dui電dian磁ci噪zao聲sheng的de治zhi理li，特te別bie是shi電dian子zi產chan品pin。因yin此ci如ru何he實shi現xian電dian子zi產chan品pin滿man足zu這zhe些xie要yao求qiu將jiang是shi一yi門men重zhong要yao的de課ke程cheng。吸xi波bo材cai料liao經jing過guo這zhe些xie年nian的de發fa展zhan，取qu得de了le很hen大da的de進jin步bu

，但dan隨sui著zhe對dui電dian子zi要yao求qiu越yue來lai越yue高gao，吸xi波bo材cai料liao在zai使shi用yong頻pin率lv則ze會hui越yue來lai越yue高gao的de前qian提ti下xia，也ye將jiang會hui往wang厚hou度du薄bo、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。