RFID天線知多少?

2021-01-10 RFID世界網

物聯網被視作繼計算機、網際網路之後，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與網際網路、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，並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。當電子標籤進入讀寫器天線工作區範圍內，電子標籤天線便產生足夠的感應電流，從而獲得能量被激活。對於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。

(圖源：網絡 侵刪)

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佔比還不足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籤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，電子標籤和讀寫器基本都是採用線圈天線，一般使用銅線。不過，由於高頻使用的頻率高，天線繞制的圈數會比低頻少很多，這就使得高頻RFID天線的製作更簡單，價格也更低一些。在超高頻頻段，採用蝕刻工藝的較多，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。

(圖源：RFID世界網整理製作)

不同頻段、不同應用領域對電子標籤天線結構形式的要求也各不相同。總體而言，天線設計往往會遵循以下目標：

(1)天線體積儘量小型化;

(2)天線提供儘量大的信號給晶片;

(3)天線覆蓋的方向性儘量大;

(4)天線的極化能與讀寫器的詢問信號相匹配;

(5)天線價格儘量低廉等等。

RFID天線製造的三大主要工藝

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天線的製作工藝。目前，最常用的RFID天線製作工藝主要有線圈繞製法、蝕刻法和印刷法三種。

(1) 線圈繞製法

用線圈繞製法製作RFID標籤天線時，要在一個繞制工具上繞制標籤線圈並進行固定，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。這種方法一般用於頻率範圍在125至134KHz的RFID標籤。用這種加工方式製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、加工後產品的一致性不夠好等等。

(2) 蝕刻法

蝕刻法常用銅或鋁來製作天線，這種方式在生產工藝上與撓性印製電路板的蝕刻工藝接近。蝕刻法可以運用於大量製造13.56MHz、UHF頻寬的電子標籤，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，如製作程序繁瑣、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、凹印等製作方法。印刷法適合用於大量製作13.56MHz和RFID超高頻頻段的電子標籤。其特點是生產速度快，但由於導電油墨形成的電路的電阻較大，它的應用範圍受到一定的局限。由於印刷天線技術的進步，使得RFID標籤的成本有效降低，推動了RFID的應用普及。

(圖源：RFID世界網整理製作)

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籤中，天線的尺寸往往要比晶片大得多。因此，標籤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標籤的小型化也有利於其進入更多應用場景。

(2)大批量製作

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，更加適合大批量製作。

(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，容易對環境造成汙染，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。因為很多時候人們並非出於對RFID技術的考量，而是難以接受電子標籤背後高昂的成本壓力。現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天線的製作成本。可以預見，未來RFID天線製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。這有助於降低RFID標籤的成本，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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