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A discussão de seleção dos separadores magnéticos anti-metal úrgicos da NFC tem longamente focado em dois parâmetros: permeabilidade magnética μ 'e espessura. O tamanho é frequentemente colocado no final como um elemento suplementar a ser determinado durante o corte de morte.
Mas no circuito equivalente da antena NFC, uma vez que a folha de isolamento magnético está ligada, já não é um "material colocado ao seu lado". Após entrar no campo próximo da antena, um material magnético de alta permeabilidade mudará a distribuição de fluxo magnético ao redor da antena, o que é equivalente à adição de um componente adicional de indução à indução da antena. A magnitude deste componente está relacionada à permeabilidade magnética, espessura, tamanho e área de cobertura do separador magnético. Em outras palavras, o design de tamanho do separador magnético é essencialmente um "orçamento de indução" para gerenciar antenas da NFC. Insuficiente cobertura e compensação de frequência de ressonância; Margem ou espessura excessiva também diminuirá a frequência de ressonância. Duas direções diferentes de dissonância podem causar que a distância de leitura se degrade quietamente em um estado onde parece estar adequadamente ligada.
90% cobertura não é um número de marketing, mas um limite de engenharia de estabilidade resonante
Um critério de engenharia claro aparece repetidamente na literatura patente: arranjar unidades de antenas e placas magnéticas para alcançar uma taxa de cobertura de área (Sb/Sa) de 90% ou maior, o que pode suprimir o desvio entre a frequência resonante de dispositivos IC não contatados e a frequência resonante alvo, e suprimir a redução da distância de comunicação.
A razão pela qual esse limite é eficaz é que a contribuição do separador magnético para a indução da antena varia não linearmente com a taxa de cobertura. Quando a cobertura está abaixo de um determinado nível, as linhas de campo magnético na borda da antena não são efetivamente "tomadas" pelo separador magnético, e ainda entram na placa de trás metal para excitar correntes de eddy. O campo magnético inverso das correntes de eddy causa a diminuição da indução da antena; Entretanto, a distribuição de fluxo magnético entre áreas descobertas e cobertas é desigual, dificultando descrever a indutância equivalente da antena com um parâmetro estável em pedaços. A frequência de ressonância é, portanto, deslocada, e o offset é altamente sensível à posição de montagem e ao estado da placa de trás do metal.
Após a taxa de cobertura exceder 90%, o percurso de fluxo magnético dentro da área de projeção da antena é basicamente assumido pelo separador magnético, e a influência das correntes de eddy metal é suprimida a um nível inferior. A indução equivalente da antena entra numa gama relativamente estável, e o desvio da frequência resonante torna-se controlável. Isso explica um fenômeno comum no local: quando o separador magnético está "ligado", mas o tamanho é um círculo menor que a antena, a distância de leitura é na verdade pior do que não a ligar. O problema não é que a perda material não seja baixa o suficiente, mas que a cobertura insuficiente causa o detonamento da antena, e o custo do detonamento excede os benefícios trazidos pela supressão atual de eddy.
1,0-1,5 mm de margem em cada lado: custo mínimo para cobrir "fluxo de sobrevolução"
90% de cobertura descreve o requisito na superfície. Na implementação da engenharia, é geralmente transformada em uma regra de tamanho mais operable: o separador magnético deixa uma margem de 1,0-1,5 mm em cada lado do contorno externo da antena, que pode ser relaxado para 1,5-2,0 mm em cada lado em ambientes de metal fortes, ou cobrir completamente a área de projeção da antena.
O significado físico desta margem é receber o fluxo magnético que sobrevoca para fora da borda da antena. O campo magnético de bordo da bobina da antena NFC não se pare abruptamente no limite geométrico, e as linhas de campo magnético se espalharão para for a por uma curta distância. Se a borda do separador magnético coincidir com a borda da antena, ainda há uma chance de o fluxo magnético na área da borda se envolver ao redor do exterior do separador magnético e entrar no metal, formando correntes de eddy local e detonando. A margem de 1,0-1,5 mm em cada lado é incorporar o fluxo magnético da borda no caminho de baixa resistência magnética com o custo mínimo da área.
O excedente continua a expandir, e os retornos diminuem rapidamente. Quanto maior a área do separador magnético, maior a indução adicional que introduz no campo próximo da antena. A pesquisa IEEE afirma claramente que folhas magnéticas de alta permeabilidade irão introduzir indutância adicional às antenas NFC. Se a permeabilidade ou tamanho exceder o valor necessário, essa indutância adicional irá reduzir a frequência de ressonância para abaixo de 13,56 MHz. Em outras palavras, o objetivo de projeto da margem de tamanho não é "cobrir tanto quanto possível", mas encontrar uma janela estreita entre "cobrir fluxo magnético de bordo" e "não introduzir indutância adicional excessiva".
Para cenários em que o tamanho da antena é pequeno (como menos de 40 mm) ou a distância entre a antena e a placa de trás metal está perto, esta janela é particularmente estreita. Outro conjunto de dados de IEEE mostra que quando a distância entre a superfície condutiva e a antena NFC é inferior a 40 mm, a mudança na frequência de comunicação torna-se significativa. Quanto mais próxima a distância, mais forte a corrente de eddy metal, e quanto mais orientação do fluxo magnético o separador magnético precisa proporcionar, mas a indutância adicional que ele introduz ao mesmo tempo também é mais difícil de ignorar. O design de tamanho não é um problem a geométrico independente aqui, mas um problema de sistema acoplado com o estado de acompanhamento da antena e distância de metal.
Por que a ordem de "tamanho primeiro, nota de base mais tarde" é invertida
A documentação de aplicação do NXP tem uma lembrança direta sobre isso: os materiais de escudo podem alterar significativamente o modelo elétrico equivalente da antena, então ao realizar cálculos de sintonização e correspondência de rede para PN7160, o modelo de antena deve ser medido com o separador magnético já em vigor.
O significado de engenharia desta frase é que o separador magnético não é um acessório que é "adicionado" após a correspondência da antena ter sido completada. Seu tamanho e espessura são próprios entradas para o design correspondente. Se a antena estiver ajustada a 13,56 MHz em um estado espacial livre sem separador magnético, e então um separador magnético de cobertura de 90%, a induntância da antena aumentará devido à carga de materiais magnéticos, e a frequência de ressonância mudará para frequências mais baixas; Se utilizarmos capacitores correspondentes para "retirar para trás" neste ponto, estamos de fato compensando um circuito equivalente que já foi alterado. A margem de compensação e a estabilidade dependem da coerência do lote e da precisão da posição de montagem do separador magnético. Uma sequência mais robust a é primeiro determinar o tamanho do separador magnético (cobrindo a área de projeção da antena e deixando uma margem de 1,0-1,5 mm), medir a induntância equivalente da antena com o separador magnético em lugar, e então calcular o valor de capacitação da rede correspondente com base nisso. Dessa forma, a rede correspondente bloqueia o ponto de ressonância do sistema completo, o "isolador de antenas", em vez de um estado espacial livre que irá mudar após a instalação.
Um quadro de julgamento para inferir o tamanho do separador magnético do tamanho da antena
Primeiro, usar a área de projeção efetiva da antena como referência, em vez de "parecer quase grande" como referência
Primeiro, confirmar o contorno externo real da bobina de antena NFC como Sa. A área Sb do separador magnético deve ser tal que Sb/Sa ≥ 90%. Para bobinas quadradas ou circulares comuns, isso normalmente significa que cada lado se estende para fora de 1,0-1,5 mm. Se a placa de trás metal é feita de materiais de alta condutividade, como cobre ou alumínio, ou a distância entre a antena e o metal é inferior a 5 mm, a margem pode ser vixiada em direção a 1,5-2,0 mm, mas não é recomendado continuar a amplificar.
Em segundo lugar, tornar "se a cobertura cumpre o padrão" o elemento de verificação primária no estágio da amostra, em vez do elemento de inspecção final
Após instalar a folha de isolamento magnético, medir a frequência de ressonância e a impedência de entrada da antena NFC. Se a frequência de ressonância se desvia de 13,56 MHz além do intervalo aceitável, primeiro verifique se a cobertura e a posição de montagem satisfazem o requisito de Sb/Sa ≥ 90%, em vez de ajustar diretamente o capacitor correspondente. O incumprimento causado pela cobertura insuficiente não pode ser completamente compensado pela rede correspondente, uma vez que a quantidade de incumprimento varia com o ambiente metal e a posição de montagem.
Em terceiro lugar, a correspondência de antenas deve ser completada com o separador magnético em lugar, em vez de ajustar a antena primeiro e depois aplicar o parche
Se o projeto permitir, usar a folha de isolamento magnético como entrada fixa para o design de correspondência da antena: primeiro medir a induntância equivalente da "folha de isolamento magnético da antena" na taxa de cobertura alvo, e então calcular a capacidade de correspondência. Se o projeto tiver completado a correspondência do estado espacial livre, o ponto de ressonância deve ser reevaluado após introdução do separador magnético, e deve ser confirmado se o offset está dentro da gama de tolerância da etiqueta IC.
Em quarto lugar, para cenários com antenas de pequeno tamanho ou distâncias metálicas próximas (<40 mm), incluem tolerências dimensionais na avaliação das tolerências correspondentes
Quanto menor o tamanho da antena, mais sensível é a cobertura de posição de compensação; Quanto mais perto a distância do metal, maior é o offset da frequência de ressonância. Nesses cenários, a tolerância do tamanho de corte de morte e a precisão da posição de montagem do separador magnético devem ser geridas como parte da estabilidade correspondente, em vez de supor que seja a mesma desde que esteja ligada.
Advanced Institute (Shenzhen) Technology Co., Ltd.A linha de produto da folha de isolamento magnético anti-metal da NFC abrange folhas compostas de ferrito e folhas compostas de nanocristalina, suporta corte de precisão de acordo com a área de projeção efetiva da antena, e fornece regras padrão de design com uma margem de 1,0-1,5 mm em cada lado.
O produto pode fornecer dados de frequência de ressonância e mudança de impedência após instalar a estrutura da antena NFC, ajudando os engenheiros a completar o design de correspondência no estado completo da "folha de isolamento magnético da antena". Para mais informação técnica, visitehttp://www.avanzado.cn/.