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介质环境对标签天线的影响分析及纸基RFID标签天线设计实现

更新时间:2020-06-12点击次数:字号:T|T

  近年来,射频识别(Radio frequency of identification=▪, RFID:)手艺,尤其是正在物流供应链上的产物包装箱标识和自愿跟踪束缚手艺的钻探及操纵赶速成长。类型的 RFID 编造由 RFID 读写器和 RFID 标签构成, RFID 标签凭借读写器发射的电磁信号供电,并通过反射调造电磁信号与读写器通讯▼。RFID标签由RFID标;签芯片和标签天线构成。RFID 标签天线与标签芯片之间的阻抗完婚水平,决策了RFID 标签 的供电功效和读写间隔。是影、响 RFID 标签职能目标的紧要成分。包装箱内的物品与 RFID 标签天线额表切近,而其体积相对标签天线来说近”似;无量大…•,对标签天线?的阻抗有相当大的影响。于是-, RFID 标签天线的策画务必将边缘处境的影响,尤其是物品介质的影响商量进去。

  目前琢磨边缘介质对天线影响的钻探紧要操纵于雷达天线罩策画,涉及“到军事手!艺,故国表:里公然的文件”较少●-。本文着重琢磨 RFID 标签边缘处境对标签天线阻抗特色的影响,提出了一种对包装箱内物品不敏锐的通用 RFID 标签天线策画技巧,无需为特定产物订造专用的 RFID 标签■。

  本文钻探的RFID标签天线为正在纸质基板表观电镀铝箔印刷变成的天线图形。天线为准绳白卡纸(介电常数r = 2. 5 ) , 纸质基板厚度为1mm。众发娱乐登录标签天线采用弯折线加,载偶极子天线所示-,包装箱内的物品等效于一个平均的介质层, RFID 标签天线的铝箔层夹正在纸基包装箱壁和标签天线基板之间,而基板下面是无量大的平均介质“物品” 层(以下简称物品) 。

  物品的介电常数和厚度是影响 RFID 标签天线的紧要成分。以下假设包装!箱壁的厚度为1mm▲,介电常数r = 3. 3▼•,以物品厚?度d和介电常数r为参数,用IE3D软件?仿线, MHz频段上物品介电常数对标“签天线电阻和电抗的影响,如图4和■、图5所示…。

  图中物品的介电常数取常见介电常数值1~8,以及81. 5 (81▲■. 5是水正在,准绳状况温度25 ℃,大气压力0•. 101MPa下的介电常数值) ▼。由图4和图5可见, d对RFID标签天线的电阻和电抗影响较幼,尤其是当d 50 mm的时辰(日常的d均大于50 mm) -,包装箱的容积对RF I标签天线阻抗完婚险些没有什么影响。影响标签天线阻抗的处境成分紧要是氛围层厚度h和r。

  而r对标签天线阻抗的影响额表大,正在某些介电常数值上▼,天线 k,电抗抵达1. 5 k。而 RFID 标签▼☆”天线阻抗受包装箱内物品介电常数的影响●,阻抗值振动万,分激烈。于是,为了与常见的 RFID 标签芯片▼“相完婚,须要针对特定产物订造包装箱的 RFID 标签天线。但当代社会中商品不下数十万;种•◁,为每种产物订造分歧的 RFID 标签天线的做事量太孔多□,重要阻拦RFID 手艺正在物流规模的推行操纵。于是▷,研造对物品介电常数不敏锐的通用 RFID 标签天线,是 RFID 手艺推行操纵的闭节打破点▷◆。

  为使 RFID 标签天线对包装箱内的物品介电常数不敏锐,本文策画了一种悬置微带多层“介质构造的RF▽、ID标签天线■:正在原有的RFID标签天线基板下增加氛围层(发泡塑料填充)和金属层(铝箔或导电油墨笼盖) ,变成3层构造的 RFID 标签天线基板•,简称为RFID标签(Ⅰ)构造,如图6所示•▽。

  从图7和图8中能够看出,采用新标签( Ⅰ)时,当h2 mm;时▲,新标。签天线(? Ⅰ)的电阻▷▽“和电抗弧线较平缓,对物品介电”常数不、敏锐。振动局限正在50~100之间•◁。但因为RFID标签IC的电□:阻较幼(20把握)? =◁,而标签天线)照旧太大,与RFID 标签芯片完婚存正在困穷▷□。

  从图10和图11中能够看出▪,氛围层和金属层面积增加一倍后•,天线的电阻改观弧线彰彰取得改进,当h2 mm◆△!时,新标签( Ⅱ)天线阻抗的电阻和电抗改观弧线%。由此可见,标签天线( Ⅱ)的阻□”抗只与天线的构造和氛围层厚度相闭,包装箱内的物品品种对其影响•!不大◆。采用RFID 标签( Ⅱ)构造,能够实行与包装箱内物品品种无闭的通用“RFID 包装箱”。

  依照上述仿真结果,采用准绳白卡纸(r =215) ○▷,电镀铝箔成型筑造了h = 2 mm的RFID 标签( Ⅰ)和( Ⅱ)两种标签天线所示。

  采选箱壁厚度为1 mm,r = 2. 2, d = 175 mm的包装箱举动测试处境,待测标签、天线内附正在包装箱壁,正在包装箱内平均填充氛围(介电常数为1) ○○,复印纸(介电。常▽=“数为2. 5) , PET塑料(介电常数为4. 2)和•、食盐(介电常数为、6. 2) ,操纵矢量收集理会仪Agilent 8753ET测试正。在上述介电常数“的物质填充处境下,正在915MHz频段上图12中的RFID标签天线能够看出,正在分歧介电常数的物品影响下◇, RFID 标;签天线(Ⅰ)和标签天线(Ⅱ)的阻抗衡量值均保留稳:固□▪。个中■, RFID 标签(Ⅱ)天线把握, 基础亲密常用的 RFID 标签芯片阻抗方向=,拥有很高的操纵价格-☆。

  本文通过仿真手腕模仿包装箱内的介质处境,钻探了介质处境对附着正在包装箱内壁的 RFID 标签天线的影响。仿真结果阐明“纸基包装箱壁和包装箱内的物品是影响 RFID 标签天线的两大紧要成分,须要依照特定的包装箱和所包装的物品订造 RFID 标签天线◆▷。包装箱内物品的容积和等效介电常数对 RFID 标签天线的阻抗有额表大的影响•。为了节减 RFID 标签天线的策画做事量•▲,本文策画并改良了一种悬置微带多层介质构造的 RFID 标签天线,通过扩展氛围层和金属层隔断了包装箱内物品对 RFID 标签天线的影响,并最终通过本质筑造和测试,证明了上述 RFID 标签构造的可行性▲,使得•▲“通用型” R:FID、 包装箱,成为恐怕,拥有普遍的操纵远景▷。

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