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RFIDタグへの吸収材料の応用
Apr 25, 2018

開発の10年以上後に、中国のRFID業界は、現在の技術は物事のインターネット上の様々な要因の継続的な進歩と、特に過去2年間で、比較的成熟している、それは状況の発展の着実な上昇を維持している。


業界はまた、RFIDの周波数標準に関するコンセンサスにも達しました。 現在の国際比較は13.56MHzです。 安定した性能とリーズナブルな価格、読み取り距離の範囲と実際のアプリケーションの範囲と13.56 MHzのRFID技術の高周波ので、RFID技術は公共交通機関カード、モバイル支払い、特に韓国、日本で広く使用されています。


RFIDタグは金属環境で使用されることが多く、RFIDタグが金属に近い場合は電磁波を強く反射します。 電磁干渉が深刻な場合、RFIDタグの読み取りは失敗します。 現在の一般的な解決法は、磁気吸収材料をRFIDタグの背面に取り付けることである。


吸収材料は、電子機器の騒音低減、吸収波およびEMCにおいて多くの用途を有する。 専門家はまた、多くの理論的知識を形成している作業原理を説明するために多くのモデルを作っている。 しかし、欠点は、これらの理論が複雑であり、理解することが難しいことです。


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RFIDシステムの構成


RFIDシステムは、識別された対象物上に置かれた電子タグまたは非接触型スマートカードを置く装置、およびRFIDリーダまたはリーダとも呼ばれる命令を送信し、信号を収集するための装置である。 図1に示すように、他のデバイスがこれらのデータを表示または使用できるようにするには、通常、RS232プロトコルを使用して外部インターフェイスで読み書きすることができ、外部デバイスと通信することができます。


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図1


RFIDはパッシブな電子タグなので、 そこで電子タグチップとメモリは、電子タグ通信を用いて読み書き、読み上げ、書き込み、書き込みデバイスが提供する必要のあるエネルギーで動作するためには、電磁結合原理により、電子タグアンテナコイルのエネルギーカップリング。


リーダのアンテナコイルによって高周波電磁界が発生し、コイルの断面とコイルの周囲の空間を磁場が通過する。 ラベルによると、13.56 MHzの使用周波数、その波長は22.1 mで、電子タグアンテナの距離は、読み取りと書き込みのデバイスよりもはるかに大きいので、電磁場間のアンテナ間距離を単純に読み書きすることができます対処する磁場。


図2は、リーダー用の電子タグのエネルギーモデルを示しています。


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図2


RFIDタグのアンテナコイルとコンデンサの共振回路を調整することにより、読み取りと書き込みのデバイスに同調して、13.56MHzの送信周波数をループの共振に応じて指定します。したがって、電圧ピークのタグコイルのインダクタンスになります。 そして、コイルコイルの可読性とラベルとの間の電力転送効率をラベルにして、コイルコイルのコイルによって囲まれた巻数の領域におけるラベルは、相対角度と互いの距離に正比例し、これはRFIDタグカード読み取り距離にも一定の制限があります。


13.56MHzで使用されるRFIDタグの場合、最大読み取り/書き込み距離は通常約10cmであり、チップの消費電流は約1ミリアンペアです。 周波数が増加するにつれて、必要なラベルコイルのインダクタンスは、通常3~10回の周波数で巻数のターンによって減少する。


RFIDタグ読み取りカードの距離は、それ自体に関連するだけでなく、環境との良好な関係も有する。 誘導結合無線周波数識別システムを使用する場合、リーダまたはタグアンテナを金属表面に直接取り付けることがしばしば必要となる。 しかし、金属製のアンテナを直接金属面に設置することは不可能です。


レンツの法則によれば、金属表面を通るアンテナ磁束は渦電流センサを生成するので、渦電流はフィールドアンテナに対して悪影響を受け、磁場の表面上の金属は急速に減衰するので、読取り/書込みデバイスとラベルデータの読み取り距離は、重大な影響を受け、誤った解釈や読み取り障害が発生する可能性があります。 その結果は、金属表面上のコイル自体によって生成される磁場または外部からの金属プレートの近くのフィールド(RFIDタグは金属表面上にある)に関係なく同じである。


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RFIDにおける材料の吸収原理


吸収材料は、高い透過性を有する磁気機能材料である。 それは、通常、ポリマー材料中にある吸収剤で満たされ、特殊なプロセスによって作られる。 伝統的な吸収材料と比較して、このクラスは13.56MHzの高性能吸収材料の性能特性と動作原理が異なります。


伝統的な吸収材料は、高周波のマイクロ波セグメントの使用、分析と遠方のフィールドモデルを使用して、レーダー偵察機、軍艦と装甲タンクのいくつかを混乱させ、覆い隠すために、軍事対決の主なアプリケーションオブジェクトです。


この論文で述べた吸収材料は、主に磁路の磁化器を提供するための民間の電子機器のために高周波透磁率、低磁気損失を使用しているが、周波数を使用する場合よりも高いと特性を待つ損失が増加するローパスフィルタの性質。 しかしながら、柔軟性と便利な設置の利点のために、ますます多くの研究開発エンジニアがそれに惹かれてきた。


図3に示すように、図3(a)は、(a)電磁場の透過に影響されないか、または元の方向に従って、自由空間における電磁波の伝播と同等の非金属および非磁性物体であるため、電磁場のエネルギー及び方向は乱されない。 イチジク。 図3(b)は、図2に基づいて良好な導電性を有する金属板である。 図3(a)から明らかなように、磁力線の方向は大きく変化していることが分かる。 磁場の前後での金属板の主な性能は、シールド現象として知られています。


磁場を持たない金属板の裏側にも、また、発生した渦電流が電磁場の反対方向に入射電磁場を有する金属板を生成して磁場を弱めるか、または完全にしても入射電磁界の方向に向く元の磁界をオフセットする。 この問題は、図3(c)に示すように、解決策、すなわち、入射電磁界方向の吸収材(フィルム)を有する金属プレート表面に面して、磁気伝達の有効経路を効果的に提供することができるので、吸収材料の存在は、渦電流効果の金属板を効果的に回避する。


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図3


同様に、板金付近のRFIDタグでは、図4(a)に示すように同様の効果が得られ、コイルfrの共振周波数が変化し、frが低周波方向に移動するこの時点では、電子タグの通信能力が大きく低下し、カード読み取り距離が大きく乱れてしまう。


図4(b)に示すように、コイルと金属表面インサートとの間を通って、磁性材料の高透磁率は渦電流の発生を避けることができ、ラベルにも大部分は金属表面上で安全に使用することができる。 磁気シートにアンテナを取り付ける際は注意が必要です:磁性材料の高透磁率によるコイルアンテナのインダクタンスに戻るため、共振周波数を調整する必要があります。読み取り/書き込み装置を決定する必要がある)。


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図4

長年の開発の後、吸収材料は大きな進歩を遂げたが、電磁波遮蔽の要求がますます高くなるにつれて、吸収材料がますます重要になる。 吸収材料はまた、薄い厚さ、高性能および軽量の方向に展開される。