RFID天線知多少?

物聯(lián)網(wǎng)被視作繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后，信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮，在其實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，需要通信、傳感器、RFID、定位等眾多高新技術(shù)的合力協(xié)作。RFID與互聯(lián)網(wǎng)、通信等技術(shù)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)全球物品的跟蹤與信息共享，因而被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的重要基石，并被列為二十一世紀(jì)十大重要技術(shù)之一。

在無(wú)線通信實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，天線是必不可少的部件。RFID利用無(wú)線電波來(lái)進(jìn)行信息的傳輸，電波的產(chǎn)生和接收都需要通過(guò)天線來(lái)完成。當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入讀寫(xiě)器天線工作區(qū)范圍內(nèi)，電子標(biāo)簽天線便產(chǎn)生足夠的感應(yīng)電流，從而獲得能量被激活。對(duì)于RFID系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，天線是至關(guān)重要的部分，它與系統(tǒng)的性能緊密相關(guān)。

(圖源：網(wǎng)絡(luò) 侵刪)

比如在一個(gè)倉(cāng)儲(chǔ)管理的項(xiàng)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?qū)е逻x型失誤，選用性能欠佳的RFID天線，在布局RFID天線的過(guò)程中就會(huì)容易出現(xiàn)讀取不穩(wěn)定、漏讀、串讀、讀取失敗等問(wèn)題。在這種情況下，不但成本不會(huì)降低，反而會(huì)增加好幾倍。因此在RFID系統(tǒng)部署時(shí)，需要對(duì)RFID天線加以重視。

RFID天線有哪些類型?

RFID系統(tǒng)的天線大體可以分為電子標(biāo)簽天線和讀寫(xiě)器天線兩大類，這兩類天線根據(jù)方向性還能細(xì)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(xiě)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(biāo)簽和讀寫(xiě)器基本都是采用線圈天線，一般使用銅線。不過(guò)，由于高頻使用的頻率高，天線繞制的圈數(shù)會(huì)比低頻少很多，這就使得高頻RFID天線的制作更簡(jiǎn)單，價(jià)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(duì)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(wǎng)整理制作)

不同頻段、不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)﹄娮訕?biāo)簽天線結(jié)構(gòu)形式的要求也各不相同?？傮w而言，天線設(shè)計(jì)往往會(huì)遵循以下目標(biāo)：

(1)天線體積盡量小型化;

(2)天線提供盡量大的信號(hào)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(xiě)器的詢問(wèn)信號(hào)相匹配;

(5)天線價(jià)格盡量低廉等等。

RFID天線制造的三大主要工藝

為了適應(yīng)不同應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)RFID性能參數(shù)的不同要求，出現(xiàn)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(biāo)簽天線時(shí)，要在一個(gè)繞制工具上繞制標(biāo)簽線圈并進(jìn)行固定，要求天線線圈的匝數(shù)較多，線圈既可以是圓形環(huán)的，也可以是矩形環(huán)的。這種方法一般用于頻率范圍在125至134KHz的RFID標(biāo)簽。用這種加工方式制作天線的缺點(diǎn)很明顯，主要可以概括為成本高、生產(chǎn)效率較低、加工后產(chǎn)品的一致性不夠好等等。

(2) 蝕刻法

蝕刻法常用銅或鋁來(lái)制作天線，這種方式在生產(chǎn)工藝上與撓性印制電路板的蝕刻工藝接近。蝕刻法可以運(yùn)用于大量制造13.56MHz、UHF頻寬的電子標(biāo)簽，它具有線路精細(xì)、電阻率低、耐候性好、信號(hào)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。不過(guò)這種方式的缺點(diǎn)也很明顯，如制作程序繁瑣、產(chǎn)能低下等。

(3) 印刷法

印刷天線是直接用導(dǎo)電油墨在絕緣基板(或薄膜)上印刷導(dǎo)電線路，形成天線的電路。主要的印刷方法已從只用絲網(wǎng)印刷擴(kuò)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(biāo)簽。其特點(diǎn)是生產(chǎn)速度快，但由于導(dǎo)電油墨形成的電路的電阻較大，它的應(yīng)用范圍受到一定的局限。由于印刷天線技術(shù)的進(jìn)步，使得RFID標(biāo)簽的成本有效降低，推動(dòng)了RFID的應(yīng)用普及。

(圖源：RFID世界網(wǎng)整理制作)

RFID天線未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)

(1)尺寸小型化

隨著智能化需求及工藝技術(shù)的發(fā)展，RFID天線的尺寸仍在不斷往小型化方向發(fā)展。在低頻和高頻電子標(biāo)簽中，天線的尺寸往往要比芯片大得多。因此，標(biāo)簽的尺寸往往就是受天線的尺寸制約的。從市場(chǎng)需求角度來(lái)看，RFID標(biāo)簽的小型化也有利于其進(jìn)入更多應(yīng)用場(chǎng)景。

(2)大批量制作

與傳統(tǒng)工藝相比，導(dǎo)電油墨印刷天線有著更低廉的成本，更高效的生產(chǎn)，主要反映在導(dǎo)電油墨所用的材料價(jià)格很低，網(wǎng)印工序中所用的印刷設(shè)備也比蝕刻設(shè)備更便宜。再加上這種印刷工藝操作起來(lái)簡(jiǎn)單快捷，整個(gè)工藝流程也較為簡(jiǎn)單，更加適合大批量制作。

(3)工藝綠色環(huán)保

此外，蝕刻工藝中的化學(xué)侵蝕反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生廢料，容易對(duì)環(huán)境造成污染，相較之下，導(dǎo)電油墨印刷技術(shù)則要環(huán)保得多。

(4)更低成本

RFID想要實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的應(yīng)用，成本還需要進(jìn)一步降低。因?yàn)楹芏鄷r(shí)候人們并非出于對(duì)RFID技術(shù)的考量，而是難以接受電子標(biāo)簽背后高昂的成本壓力?，F(xiàn)在導(dǎo)電油墨技術(shù)可以使RFID應(yīng)用走出成本困局，大大降低了RFID天線的制作成本?？梢灶A(yù)見(jiàn)，未來(lái)RFID天線制作與先進(jìn)印刷技術(shù)的結(jié)合會(huì)更為緊密。

隨著導(dǎo)電油墨和印刷技術(shù)的發(fā)展，RFID印刷天線技術(shù)將會(huì)進(jìn)一步普及。這有助于降低RFID標(biāo)簽的成本，從而降低RFID的應(yīng)用門(mén)檻，推動(dòng)RFID技術(shù)在各行各業(yè)中落地，讓萬(wàn)物互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)世界早日到來(lái)。