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RFID封装:有时候比电路还重要

2020-02-03 Bill Schweber 阅读:
电子工程师经常在电路和元器件上耗费大量时间,这很正常,毕竟他们的工作就是如此。但在某些情况下,这些可比整个产品封装容易多了。RFID就是一个很好的例子。

电子工程师经常在电路和元器件上耗费大量时间,这很正常,毕竟他们的工作就是如此。但在某些情况下,这些可比整个产品封装容易多了。射频识别,或者说RFID大家更熟悉一些,就是一个很好的例子。1AEednc

图1所示是Tempo Communications公司近期推出的Omni Marker II射频标签系列,适合埋在地下,对地下管道、电缆或其它埋地设备进行定位。1AEednc

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图1:Tempo communication公司推出的无源、密封Omni Marker II射频标签适用于埋地管道和电缆,不同颜色表示不同的频率和用途。1AEednc

Omni标签采用传统的无源射频技术,电感线圈用作天线,电容形成的LC电路在工作频率下与偶极磁场共振,标签从检测器磁场获取能量。这类标签的工作频率在50千赫到150千赫之间,不同的应用分配到的具体频率各不相同。1AEednc

Omni标签采用高密度聚乙烯封装,其检测范围约为1.5米(5英尺),直径100毫米(约4英寸),重154克(约5½盎司),其频率允差为±0.35%。为检测到标签(不管其频率是多少),该公司还推出了EML-100电子标签定位器,其外型跟金属检测器相似,如图2所示。1AEednc

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图2:EML-100电子标签定位器可以激励并检测RFID标签支持的所有频率。在不同频率的标签离得很近时(这是经常发生的事),EML-100定位器能够区分它们。1AEednc

考虑到频率及其无源特性,电路设计本身必须很简单(找不到原理图,但应该是一个不错的方案)。许多RFID标签都采用轻薄的塑料盒封装设计,通常背面有粘胶,但Omni电子标签却采用了更先进的常平架封装,如图3所示。1AEednc

由于将标签埋入地下时方向是随机的,因此安装常平架线圈十分重要,它使标签能将其“上/下”朝向调整到最好(应使用电缆扎带将其牢牢绑在管道上),如图4所示。1AEednc

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图3:Omni Marker II射频电子标签内部有一个常平架,以确保朝向表面这一最佳方向。1AEednc

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图4:当标签定位器正好位于标签上方时,接收到的信号最强,因为天线是自动平衡指向正上方的。1AEednc

有趣的是,Tempo communication公司还提供了一款旧版的RFID标签——Omnimarker,这款标签有三个正交线圈,如图5所示。美国专利5,699,048(地下无源全方位电子标签)显示了该线圈的排列方式以及由此产生的射频场,另一项美国专利6,097,293(“地下无源电子标签及其制造方法”)则详细描述了其结构和组装。带常平架的电子标签应该是其优化升级版,因为它能更好地利用射频激励能量,而且借助其固有的表面指向性,它还可以提供更好的响应信号。1AEednc

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图5:旧版标签Omnimarker采用三个正交线圈,因此不需要常平架。1AEednc

不论其电子设计目标是什么,三线圈版和常平架线圈版的无源RFID标签皆表明,封装也是产品设计的主要考虑因素。你是否设计过这样的简单电路,其封装设计和生产过程有时候甚至比电子产品设计本身更费精力?  1AEednc

(原文刊登于ASPENCORE旗下Planet Analog网站,参考链接:RFID packaging: Sometimes more important than circuits。)1AEednc

本文为《电子技术设计》2020年02月刊杂志文章,版权所有,禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里1AEednc

本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
Bill Schweber
EE Times/EDN/Planet Analog资深技术编辑。Bill Schweber是一名电子工程师,他撰写了三本关于电子通信系统的教科书,以及数百篇技术文章、意见专栏和产品功能介绍。在过去的职业生涯中,他曾担任多个EE Times子网站的网站管理者以及EDN执行编辑和模拟技术编辑。他在ADI公司负责营销传播工作,因此他在技术公关职能的两个方面都很有经验,既能向媒体展示公司产品、故事和信息,也能作为这些信息的接收者。在担任ADI的marcom职位之前,Bill曾是一名备受尊敬的技术期刊副主编,并曾在其产品营销和应用工程团队工作。在担任这些职务之前,他曾在英斯特朗公司(Instron Corp., )实操模拟和电源电路设计以及用于材料测试机器控制的系统集成。他拥有哥伦比亚大学电子工程学士学位和马萨诸塞大学电子工程硕士学位,是注册专业工程师,并持有高级业余无线电执照。他还在计划编写和介绍了各种工程主题的在线课程,包括MOSFET基础知识,ADC选择和驱动LED。
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