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RFID的天線

點擊率:0    更新時間:2020-09-17 14:40:12

物聯網被視作繼計算機、互聯網之后,信息產業的第三次浪潮,在其實現的過程中,需要通信、傳感器、RFID、定位等眾多高新技術的合力協作。RFID與互聯網、通信等技術相結合,可以實現對全球物品的跟蹤與信息共享,因而被認為是實現物聯網的重要基石,并被列為二十一世紀十大重要技術之一。

在無線通信實現的過程中,天線是必不可少的部件。RFID利用無線電波來進行信息的傳輸,電波的產生和接收都需要通過天線來完成。當電子標簽進入讀寫器天線工作區范圍內,電子標簽天線便產生足夠的感應電流,從而獲得能量被激活。對于RFID系統來說,天線是至關重要的部分,它與系統的性能緊密相關。

比如在一個倉儲管理的項目中,RFID天線的成本在總體成本中占比還不足1%。但如果為了一味降低成本或其他原因導致選型失誤,選用性能欠佳的RFID天線,在布局RFID天線的過程中就會容易出現讀取不穩定、漏讀、串讀、讀取失敗等問題。在這種情況下,不但成本不會降低,反而會增加好幾倍。因此在RFID系統部署時,需要對RFID天線加以重視。

RFID天線有哪些類型?

RFID系統的天線大體可以分為電子標簽天線和讀寫器天線兩大類,這兩類天線根據方向性還能細分為全向天線和定向天線等,按照外形差異還能分為線狀天線和面狀天線等。RFID讀寫器天線需要具備寬頻帶、圓極化的特性。在低頻和高頻頻段,電子標簽和讀寫器基本都是采用線圈天線,一般使用銅線。不過,由于高頻使用的頻率高,天線繞制的圈數會比低頻少很多,這就使得高頻RFID天線的制作更簡單,價格也更低一些。在超高頻頻段,采用蝕刻工藝的較多,包括銅蝕刻天線和鋁蝕刻天線,工藝也較為成熟。在微波頻段,天線的形式更為多樣化,包括對稱振子天線、微帶天線、陣列天線、寬頻帶天線等等。

不同頻段、不同應用領域對電子標簽天線結構形式的要求也各不相同??傮w而言,天線設計往往會遵循以下目標:

(1)天線體積盡量小型化;

(2)天線提供盡量大的信號給芯片;

(3)天線覆蓋的方向性盡量大;

(4)天線的極化能與讀寫器的詢問信號相匹配;

(5)天線價格盡量低廉等等。

RFID天線制造的三大主要工藝

為了適應不同應用場景對RFID性能參數的不同要求,出現了各類RFID天線的制作工藝。目前,最常用的RFID天線制作工藝主要有線圈繞制法、蝕刻法和印刷法三種。

(1) 線圈繞制法

用線圈繞制法制作RFID標簽天線時,要在一個繞制工具上繞制標簽線圈并進行固定,要求天線線圈的匝數較多,線圈既可以是圓形環的,也可以是矩形環的。這種方法一般用于頻率范圍在125至134KHz的RFID標簽。用這種加工方式制作天線的缺點很明顯,主要可以概括為成本高、生產效率較低、加工后產品的一致性不夠好等等。

(2) 蝕刻法

蝕刻法常用銅或鋁來制作天線,這種方式在生產工藝上與撓性印制電路板的蝕刻工藝接近。蝕刻法可以運用于大量制造13.56MHz、UHF頻寬的電子標簽,它具有線路精細、電阻率低、耐候性好、信號穩定等優點。不過這種方式的缺點也很明顯,如制作程序繁瑣、產能低下等。

(3) 印刷法

印刷天線是直接用導電油墨在絕緣基板(或薄膜)上印刷導電線路,形成天線的電路。主要的印刷方法已從只用絲網印刷擴展到膠印、柔性版印刷、凹印等制作方法。印刷法適合用于大量制作13.56MHz和RFID超高頻頻段的電子標簽。其特點是生產速度快,但由于導電油墨形成的電路的電阻較大,它的應用范圍受到一定的局限。由于印刷天線技術的進步,使得RFID標簽的成本有效降低,推動了RFID的應用普及。

RFID天線未來的發展趨勢

(1)尺寸小型化

隨著智能化需求及工藝技術的發展,RFID天線的尺寸仍在不斷往小型化方向發展。在低頻和高頻電子標簽中,天線的尺寸往往要比芯片大得多。因此,標簽的尺寸往往就是受天線的尺寸制約的。從市場需求角度來看,RFID標簽的小型化也有利于其進入更多應用場景。

(2)大批量制作

與傳統工藝相比,導電油墨印刷天線有著更低廉的成本,更高效的生產,主要反映在導電油墨所用的材料價格很低,網印工序中所用的印刷設備也比蝕刻設備更便宜。再加上這種印刷工藝操作起來簡單快捷,整個工藝流程也較為簡單,更加適合大批量制作。

(3)工藝綠色環保

此外,蝕刻工藝中的化學侵蝕反應會產生廢料,容易對環境造成污染,相較之下,導電油墨印刷技術則要環保得多。

(4)更低成本

RFID想要實現更大規模的應用,成本還需要進一步降低。因為很多時候人們并非出于對RFID技術的考量,而是難以接受電子標簽背后高昂的成本壓力?,F在導電油墨技術可以使RFID應用走出成本困局,大大降低了RFID天線的制作成本??梢灶A見,未來RFID天線制作與先進印刷技術的結合會更為緊密。

隨著導電油墨和印刷技術的發展,RFID印刷天線技術將會進一步普及。這有助于降低RFID標簽的成本,從而降低RFID的應用門檻,推動RFID技術在各行各業中落地,讓萬物互聯的物聯網世界早日到來。

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