【技术】解析吸波材料在RFID领域的应用

时间： 2022-03-08 来源：华中技术

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吸波材料RFID的工作频率有：125kHz，133kHz，13.56MHz，27.12MHz，433MHz，902~928MHz，2.45GHz，5.8GHz，吸波材料的频率必须与RFID的工作频率形成阻抗匹配，这样才有利于吸波材料对干扰电波的吸收，此节，华中技术主要讲的是中高频率13.56MHzRFID与相对应频率的吸波材料。

随着物联网概念逐步走向普及，物联网关键组成技术的射频身份识别技术越来越受到人们的关注。双扣充电头是我坚持做的产品,主要原因是同时用两个设备的人越来越多，充电也很麻烦,所以,我希望一个充电器可以同时给两个设别充电。中心频率在１３．５６ＭＨｚ的ＲＦＩＤ技术已经广泛在生活中使用，主要应用于近距离信息读写，并且发展出另外一个分支：近场通讯技术，信息读取方式与中心频率１３．５６ＭＨｚ的ＲＦＩＤ技术基本相同。RFID技术是一种短距离的高频无线通信技术，允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输（在１０ｃｍ内）。

RFID技术最早由Ｐｈｉｌｉｐｓ、Ｎｏｋｉａ和Ｓｏｎｙ主推，由于近场通讯具有天然的安全性，因此，RFID技术被认为在手机支付等领域具有很大的应用前景。RFID技术现在已经小范围应用于移动手持设备支付领域，以其较高的读写速度（依据ＩＳＯ１８０９２标准，根据应答模式的不同，传输速率分别能达到１０６ｋｂ／ｓ，２１２ｋｂ／ｓ和４２４ｋｂ／ｓ）、较高的保密性、方便携带等特性，备受金融领域及移动通信领域关注。

中心频率在１３．５６ＭＨｚ的RFID设备使用平面环形金属天线作为收发天线进行能量的输送及数据的读取。防磁贴由于高功率雷达、通信机、微波加热等设备的应用，防止电磁辐射或泄漏、保护操作人员的身体健康是一个全新而复杂的课题，防磁贴就可达到这一目的。在自由空间中，RFID标签（目标设备）中的环状金属天线可以轻松耦合到RFID发射设备发出的磁场能量及信息，使用方式类似在生活中成熟应用的公交卡系统。但是如果将RFID标签系统集成于移动手持设备中（例如手机、ＰＤＡ、平板电脑等手持设备），则会遇到复杂的金属环境，金属环境对发射机发出的信号产生严重干扰，使集成于手持设备中的接收天线没有办法耦合到足够能量，更无法读写发射机发出的有效信号。

本文主要介绍吸波材料改善RFID标签天线在金属环境下读写能力的基本原理，RFID系统可以有两种工作模式：主动模式和被动模式，天线系统震荡频率为１３．５６ＭＨｚ。本文所述发射机及目标设备工作于被动模式，工作于被动模式的RFID系统，发射机产生一个载频为１３．５６ＭＨｚ的载波信号，数据信号对载波信号进行幅度调制（ＡＳＫ）调制，由发射天线发出ＡＳＫ调制信号。当接收天线进入发射天线形成的特性：波粒的辐射信号场区，进行磁场耦合读取信号，并对发射信号进行电阻负载调制（以改变电阻的方式改变Ｑ值，对载波信号进行幅度调制），经接收系统电阻负载调制后的信号被发射机接收，完成发射机与标签天线之间的通讯。

金属环境对标签天线的主要影响是空间场没有足够的纵向磁通量穿过标签天线。由理想介质表面边界条件可知，磁场穿过磁导率不同的介质分界面时，会产生方向偏折，偏折角度由分界面两侧介质磁导率决定，可由式（１）计算：ｔａｎθ１ｔａｎθ２＝μ１μ2（１）式（１）中，θ１，θ２代表介质分界面两侧磁场与分界面法线夹角；μ１，μ２代表分界面两侧介质磁导率。防磁贴由于高功率雷达、通信机、微波加热等设备的应用，防止电磁辐射或泄漏、保护操作人员的身体健康是一个全新而复杂的课题，防磁贴就可达到这一目的。

如果在标签天线与金属间加入高磁导率吸波材料，空间磁场在空气与吸波材料分界面处产生偏折，因为天线与金属间放置了一层很薄的高磁导率吸波材料，吸波材料内部磁场近似平行于吸波材料与空气分界面，所以磁性材料处ｔａｎθ可近似看做为一个定值。这样，吸波材料下方磁场偏折角度就取决于吸波材料磁导率的大小，磁导率越大，吸波材料下方磁场与分界面法线夹角越小，则通过接收天线的纵向磁通量越大。根据上面的理论分析，制作出一种磁导率实部为１２０、虚部为０．５、厚度为０．１ｍｍ的铁氧体吸波材料和一种磁导率实部为３５、虚部为３、厚度为０．３ｍｍ的金属软磁吸波材料。将这两种材料置于天线与金属平面之间，达到削弱金属涡流影响的目的。

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