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[讨论] RFID封装:有时候比电路还重要

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    [LV.3]偶尔看看II

    发表于 2020-2-5 09:02:47 | 显示全部楼层 |阅读模式
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    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。

    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。

    元器件.jpg

    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。

    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。

    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。

    电子标签定位器.jpg

    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。

    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。

    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。

    平架线圈.jpg

    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。

    常平架.jpg

    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。

    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。

    正交线圈.jpg

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

    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?  


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