3D列印天線改善了RFID標籤技術

2020-10-15 白令三維

最近的研究表明，隨著巴塞隆納的科學家們探索一種改進無線電頻率識別的更好方法，3D列印和天線技術將進一步融合。作者（來自巴塞隆納大學和加泰隆尼亞理工大學的稱呼）在最近發表的「用於嵌入式應用的3D列印UHF-RFID標籤」中發表的研究結果中，為更緊湊的天線系統創建了原型，這些天線可以輕鬆集成。保持導電性。

無源RFID技術用於需要跟蹤，物流和控制的應用中；但是，從歷史上看，很難製造出「足夠堅固」的設計。這是由於電磁幹擾的潛在可能性恆定，導致RFID激活範圍減小。

雖然可能會影響許多環境，但最有趣的情況之一是在醫療環境中使用有損耗的介質（會導致能量耗散的材料），從而降低了RFID標籤在輻射質量方面的有效性。在浸入方面也出現障礙。目標是使RFID標籤在附近可能發生的環境影響（例如有損耗的介質）以及完全浸入此類材料的環境中有效而有效地工作。

浸沒在某種介質中的天線必須能夠最大程度地正常運行，而不管介電常數和電導率如何變化。這不僅意味著它必須在一定值範圍內表現出良好的匹配性，而且還應當對時間變化做出適當的響應。」

研究人員設計並3D列印了四個原型，並考慮了區域間的空間分布，包裝的穩定性以及有效的嵌入方法等方面的考慮。這些樣品採用雙圓錐螺旋天線設計，並以電介質塗層作為緩衝液，避免了由於電磁變化而引起的任何變化問題。

塗層和螺旋天線設計的3D視圖。顯示了位於垂直板兩側的匹配網絡。指示了通孔和晶片位置。主要設計參數已標記。

該設計反映了對商用UHF-RFID集成電路的要求，引入了帶有銅電鍍的3D列印模型。3D天線的中間是一塊正方形板，「用介電材料製成」。由兩個輻射器，一個匹配的網絡和介電塗層組成，研究人員還必須考慮以下設計參數：

  • 天線總長

  • 錐角

  • 錐形散熱器的寬度

  • 錐形螺旋中金屬痕跡的寬度

  • 圓錐形螺旋之間的螺距

  • 匹配網絡的正方形環的周長和表面

對每個樣品（由錐形參考天線和3個螺旋形天線組成）進行3D列印，對天線主體進行塗覆，塗層，並評估其在浸入脂肪，骨頭，大腦和水等介質中的性能。

電性能。

最終天線原型和塗層的視圖，已安裝並準備好進行EM表徵。

研究人員驗證了天線的圓柱形設計和塗層，然後繼續集成來自Alien Technology的Higgs 3D RIFID IC。為了防水，讀取器標籤被包裹在塑料薄膜中。使用控制軟體驗證了連接性，首先在空中進行了測試，然後在浸入水中進行了通信-反映了通信鏈路範圍減少60％。

研究人員說：「這與考慮到水損失的EM模擬一致，並驗證了所提出標籤的通信能力。」

最終UHF-RFID標籤盒的視圖。

最後，該團隊構建了一個「功能齊全的緊湊型UHF-RFID標籤」，該標籤由天線，塗層和商用RFID IC組成。在最終測試期間展示了可行性和性能，研究人員證實了設計和最終原型對於嵌入式應用以及在建築，醫療保健等行業的使用顯示出良好的潛力。

近年來，也為衛星技術以及可穿戴設備等其他獨特應用創建了其他類型的天線，也成功地進行了3D列印。

RFID讀取範圍測量設置的視圖


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  • RFID技術及其標籤生產新工藝詳解
    RFID系統的應用範圍　　國際物聯網時代即將到來，據悉，RFID技術已在歐美市場廣泛應用，隨著中國市場RFID技術的日趨成熟和RFID標籤價格的降低，RFID電子標籤將替代傳統的一維條形碼和二維碼。如果說二維碼是一維碼標籤的延伸，那RFID的誕生就是標籤行業的一場革命。
  • RFID技術及其標籤有怎樣的新工藝
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    因為從一開始便沒有考慮到晶片與天線的匹配問題，而這一點又決定了標籤是否可以正常工作以及工作的距離有多遠，因此天線的設計應當與晶片的技術同步，並需要相互配合才能設計出符合要求的RFID標籤。蝕刻技術生產的天線可以運用於大量製造13.56M、UHF頻寬的電子標籤中，它具有線路精細、電阻率低、耐候性好、信號穩定等優點。 線圈繞製法 利用線圈繞製法製作RFID標籤時，要在一個繞制工具上繞制標籤線圈並進行固定，此時要求天線線圈的匝數較多。這種方法用於頻率範圍在 125-134KHz的RFID標籤，其缺點是成本高、生產速度慢、生產效率較低。