RFID天线知多少?

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                                                                                                              本文来自RFID世界网

物联网被视作继计算机、互联网之后,信息产业的第三次浪潮,在其实现的过程中,需要通信、传感器、RFID、定位等众多高新技术的合力协作。RFID与互联网、通信等技术相结合,可以实现对全球物品的跟踪与信息共享,因而被认为是实现物联网的重要基石,并被列为二十一世纪十大重要技术之一。

在无线通信实现的过程中,天线是必不可少的部件。RFID利用无线电波来进行信息的传输,电波的产生和接收都需要通过天线来完成。当电子标签进入读写器天线工作区范围内,电子标签天线便产生足够的感应电流,从而获得能量被激活。对于RFID系统来说,天线是至关重要的部分,它与系统的性能紧密相关。

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(图源:网络 侵删)

比如在一个仓储管理的项目中,RFID天线的成本在总体成本中占比还不足1%。但如果为了一味降低成本或其他原因导致选型失误,选用性能欠佳的RFID天线,在布局RFID天线的过程中就会容易出现读取不稳定、漏读、串读、读取失败等问题。在这种情况下,不但成本不会降低,反而会增加好几倍。因此在RFID系统部署时,需要对RFID天线加以重视。

RFID天线有哪些类型?

RFID系统的天线大体可以分为电子标签天线和读写器天线两大类,这两类天线根据方向性还能细分为全向天线和定向天线等,按照外形差异还能分为线状天线和面状天线等。RFID读写器天线需要具备宽频带、圆极化的特性。在低频和高频频段,电子标签和读写器基本都是采用线圈天线,一般使用铜线。不过,由于高频使用的频率高,天线绕制的圈数会比低频少很多,这就使得高频RFID天线的制作更简单,价格也更低一些。在超高频频段,采用蚀刻工艺的较多,包括铜蚀刻天线和铝蚀刻天线,工艺也较为成熟。在微波频段,天线的形式更为多样化,包括对称振子天线、微带天线、阵列天线、宽频带天线等等。

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(图源:RFID世界网整理制作)

不同频段、不同应用领域对电子标签天线结构形式的要求也各不相同。总体而言,天线设计往往会遵循以下目标:

(1)天线体积尽量小型化;

(2)天线提供尽量大的信号给芯片;

(3)天线覆盖的方向性尽量大;

(4)天线的极化能与读写器的询问信号相匹配;

(5)天线价格尽量低廉等等。

RFID天线制造的三大主要工艺

为了适应不同应用场景对RFID性能参数的不同要求,出现了各类RFID天线的制作工艺。目前,最常用的RFID天线制作工艺主要有线圈绕制法、蚀刻法和印刷法三种。

(1) 线圈绕制法

用线圈绕制法制作RFID标签天线时,要在一个绕制工具上绕制标签线圈并进行固定,要求天线线圈的匝数较多,线圈既可以是圆形环的,也可以是矩形环的。这种方法一般用于频率范围在125至134KHz的RFID标签。用这种加工方式制作天线的缺点很明显,主要可以概括为成本高、生产效率较低、加工后产品的一致性不够好等等。

(2) 蚀刻法

蚀刻法常用铜或铝来制作天线,这种方式在生产工艺上与挠性印制电路板的蚀刻工艺接近。蚀刻法可以运用于大量制造13.56MHz、UHF频宽的电子标签,它具有线路精细、电阻率低、耐候性好、信号稳定等优点。不过这种方式的缺点也很明显,如制作程序繁琐、产能低下等。

(3) 印刷法

印刷天线是直接用导电油墨在绝缘基板(或薄膜)上印刷导电线路,形成天线的电路。主要的印刷方法已从只用丝网印刷扩展到胶印、柔性版印刷、凹印等制作方法。印刷法适合用于大量制作13.56MHz和RFID超高频频段的电子标签。其特点是生产速度快,但由于导电油墨形成的电路的电阻较大,它的应用范围受到一定的局限。由于印刷天线技术的进步,使得RFID标签的成本有效降低,推动了RFID的应用普及。

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(图源:RFID世界网整理制作)

RFID天线未来的发展趋势

(1)尺寸小型化

随着智能化需求及工艺技术的发展,RFID天线的尺寸仍在不断往小型化方向发展。在低频和高频电子标签中,天线的尺寸往往要比芯片大得多。因此,标签的尺寸往往就是受天线的尺寸制约的。从市场需求角度来看,RFID标签的小型化也有利于其进入更多应用场景。

(2)大批量制作

与传统工艺相比,导电油墨印刷天线有着更低廉的成本,更高效的生产,主要反映在导电油墨所用的材料价格很低,网印工序中所用的印刷设备也比蚀刻设备更便宜。再加上这种印刷工艺操作起来简单快捷,整个工艺流程也较为简单,更加适合大批量制作。

(3)工艺绿色环保

此外,蚀刻工艺中的化学侵蚀反应会产生废料,容易对环境造成污染,相较之下,导电油墨印刷技术则要环保得多。

(4)更低成本

RFID想要实现更大规模的应用,成本还需要进一步降低。因为很多时候人们并非出于对RFID技术的考量,而是难以接受电子标签背后高昂的成本压力。现在导电油墨技术可以使RFID应用走出成本困局,大大降低了RFID天线的制作成本。可以预见,未来RFID天线制作与先进印刷技术的结合会更为紧密。

随着导电油墨和印刷技术的发展,RFID印刷天线技术将会进一步普及。这有助于降低RFID标签的成本,从而降低RFID的应用门槛,推动RFID技术在各行各业中落地,让万物互联的物联网世界早日到来。

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RFID 是无线射频识别(Radio Frequency Identification)英文简写,是自动识别技术的一种,通过无线射频方式进行非接触双向数据通信,利用无线射频方式对记录媒体(电子标签或射频卡)进行读写,从而达到识别目标和数据交换的目的,其被认为是 21 世纪最具发展潜力的信息技术之一。

RFID射频识别系统详解

物联网已被确定为中国战略性新兴产业之一,《物联网“十二五”发展规划》的出台,无疑给正在发展的中国物联网又吹来一股强劲的东风,而RFID技术作为物联网发展的关键技术,其应用市场必将随着物联网的发展而扩大。

基于UHF频段的远距离RFID模块化系统设计

随着物联网在智能电网、智能交通、智能物流和生态监视等国民经济方方面面的大量应用,UHF频段的RFID技术更是发展迅速,它是一种非接触式的自动识别技术,通过射频信号可以自动识别目标对象、获取相关数据,识别工作无须人工干预,适用于各类恶劣环境。RFID系统由标签、读写器和天线三部分构成,其中RFID读写器为关键。

RFID助推运营商IDC机房资产管理智能化

电信运营商IDC机房分布广,服务器权属较多,对IDC机房服务器进行自动盘点、位置追踪较为困难。

RFID技术应用与七大特点

随着微型集成电路的进步,微型智能RFID标签得到了很大发展,在低功耗IC技术方面的突破,为发展小型、低功耗主动式标签创造了条件。被动式标签无需电池,由读写器产生的磁场中获得工作所需的能量,但读取距离较近,且单向通信,局限性较大,RFID主动式电子标签不但具备被动式电子标签的所有特性,而且还具读取距离更远,双向通讯,寿命更长,性能更可靠等优点。