抗金屬標(biāo)簽資料1. 金屬介質(zhì)對 RFID 被動標(biāo)簽的制約 1.1 能量轉(zhuǎn)化的制約 當(dāng)金屬進(jìn)入讀寫器發(fā)出的電磁場中時，由于電磁感應(yīng)作用，其外部會造成渦 流， 同時吸收射頻能量轉(zhuǎn)化成自身的電場能， 因此減少了原有射頻場強的總能量。 1.2 渦流自身的感應(yīng)電場影響 前述的渦流也會造成自身的感應(yīng)電場，該場的載流子垂直于金屬表層，且方 向與射頻場強相反。 這種感應(yīng)磁場對原磁場的制約效果并且射頻場強的分布在金 屬表面出現(xiàn)變形磁力曲線趨于平靜，在最近的區(qū)域內(nèi)或者垂直于金屬表層。 因此當(dāng)標(biāo)簽貼附在塑料表面或特別接近金屬表層時， 該空間內(nèi)實際并無射頻 場強分布，標(biāo)簽天線能夠切割磁力線而獲得電磁場能量，在這些狀況下被動標(biāo)簽 無法正常工作。 金屬對電磁場的妨礙很大，如果善加運用， 金屬對電磁場的妨礙很大，如果善加運用，反而可以起至提升標(biāo)簽性能的 作用。許多論文都在探討這個難題。 作用。許多論文都在探討這個難題。 2. 抗金屬標(biāo)簽的通常設(shè)計模式 2.1 增加標(biāo)簽天線與塑料表面的距離 標(biāo)簽緊貼金屬表層時，標(biāo)簽完全垂直于分布在金屬表層的磁力線，從而沒有 角度進(jìn)行磁力線切割獲取能量，無法進(jìn)行讀取。而避開金屬表層的磁力線中起初 出現(xiàn)不與金屬表層平行的伸直的磁力線，所以，處在離金屬表面一段距離的標(biāo)簽 可以出現(xiàn)切割磁力線運動，從進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。
國內(nèi)許多塑料表面標(biāo)簽天線都是在特色偶極子標(biāo)簽天線上優(yōu)化的，通過增 加標(biāo)簽天線與塑料表面的距離來降低金屬反射面對標(biāo)簽的妨礙。 缺點是即使增加 了標(biāo)簽的讀取距離，但會使整個標(biāo)簽的重量跟成本提高，天線的帶寬減小，并沒 有很高地解決表面金屬對標(biāo)簽天線的影響， 此時標(biāo)簽天線的性能遠(yuǎn)沒有其用于非 金屬表層的性能好。 天線與塑料表面間距離的選擇： 天線與塑料表面間距離的選擇： 將讀寫器發(fā)出的電源波看作入射波，金屬的感應(yīng)電場看作反射波，在金屬表 面三者有180°的相位差，兩者完全抵消，因此標(biāo)簽讀取性能較差。將天線與金 屬表面厚度拉開，隨著長度的減小，入射波與反射波的相位也逐漸變化，在這些 距離上，反射波能與入射波疊加，反而降低了標(biāo)簽的讀寫性能。 一篇論文經(jīng)過仿真和試驗給出了如下結(jié)論，兩者的最佳距離為λ/4。 （λ為 入射波波長）兩者長度為λ/2時的相位對比圖兩者厚度為λ/4時的相位對比圖但仍然對925MHz的超高頻標(biāo)簽， /4的距離也是80mm。 但仍然對925MHz的超高頻標(biāo)簽，λ/4的距離也是80mm。該信息價值也有待 925MHz的超高頻標(biāo)簽 的距離也是80mm 商榷。 商榷。 改進(jìn)方法： 改進(jìn)形式： 設(shè)法在金屬表層設(shè)置對電磁波進(jìn)行二次反射，從而讓其磁場位相與原始電 場同樣， 提高標(biāo)簽的讀取率。
一種方式是在塑料表面與標(biāo)簽之間放置一片金屬層。 從而對磁場造成妨礙，下圖為一篇論文中的實驗數(shù)據(jù)。可以看出，圖中試驗四所附加的金屬層不是簡單解決金屬表層對讀取標(biāo)簽的 負(fù)面效應(yīng)，而是與金屬表層配合起至了大大增強射頻信號對標(biāo)簽的感應(yīng)能力。根據(jù)該機理設(shè)計的標(biāo)簽可以如下圖： 根據(jù)該原理設(shè)計的標(biāo)簽可以如下圖：圖中的各類材料均可以優(yōu)化，如將塑料層改為人工磁導(dǎo)體（AMC），空氣層改為 圖中的各類材料均可以優(yōu)化，如將塑料層改為人工磁導(dǎo)體（AMC），空氣層改為 ）， 其他介質(zhì)等。該細(xì)則較為可行。 其他介質(zhì)等。該細(xì)則較為可行。 2.2 基于陶瓷介質(zhì)的微帶天線 基于陶瓷介質(zhì)的微帶天線也可以用到金屬表層， 它運用陶瓷介質(zhì)的高介電常 數(shù)，使天線的密度從而做到更小，利用金屬表層作為自己更大的反射面抗金屬RFID標(biāo)簽，使天線 的性能非常穩(wěn)固，但因為陶瓷天線的造價很高，不合適電子標(biāo)簽的低成本批量生 產(chǎn)。 2.3 印刷結(jié)構(gòu)標(biāo)簽天線 該種天線首先在一片平面材料(如 PVC 薄膜、 紙等)上選用銀漿(或鐵、 鋁等) 印刷（如左圖所示）的平面結(jié)構(gòu)。標(biāo)簽芯片安裝后，將此平面貼紙標(biāo)簽沿折線粘 貼于圓形介質(zhì)材料上。當(dāng)此標(biāo)簽固定在塑料表面(無論使用標(biāo)簽的哪一個面貼于金屬)使用時， 標(biāo)簽 天線可以等效成PIFA天線模型(如右圖圖示)。
此時金屬平面作為天線的反射面， 對天線的性能將造成有益的妨礙。 論文中還做了對各類參數(shù)的探討跟仿真，得出該種天線具有高增益、遠(yuǎn)距離 等特征的結(jié)論。3 其他 一些論文中提及了一種能防止金屬對電磁場影響的防護(hù)層抗金屬RFID標(biāo)簽，如愛默森·康明微波 產(chǎn)品公司的ECCOPAD材料，其產(chǎn)品信息如下：愛默森·康明微波產(chǎn)品公司致力于解決射頻識別與金屬的難題，并且現(xiàn)已生產(chǎn)出一種已獲專利的極薄人 造橡膠，將這些塑料放在射頻識別標(biāo)簽與金屬之間時，標(biāo)簽?zāi)軌虮唤庾x。該產(chǎn)品的名稱是 ECCOPAD，這種 隔離材料比普通的防護(hù)泡棉薄很多，并可在維持極小厚度的同時讓塑料上的射頻識別標(biāo)簽被解析(見圖)。 其厚度僅為 1/10 英寸，可以被用來分離射頻識別標(biāo)簽與塑料。標(biāo)準(zhǔn)的射頻識別標(biāo)簽被放在塑料上或其附近而不能被解讀，原因是標(biāo)簽的天線失諧。ECCOPAD 具有的獨 特電磁特性，能將標(biāo)簽天線重新調(diào)諧到恰當(dāng)頻率，使天線才能與探討器通信。ECCOPAD 擁有絕佳的雙層設(shè) 計，底層可以放置并貼近在金屬上，面層則可以放置標(biāo)簽。底層用帶有高磁穿透力的材料制成。這對天線 重新調(diào)諧是相當(dāng)必要的。面層則是由一種可以較好地調(diào)諧標(biāo)簽天線性能的純電介質(zhì)材料構(gòu)成。
但專為某些標(biāo)簽優(yōu)化后的 ECCOPAD 可能不適用于其它標(biāo)簽。因為實踐證明，金屬標(biāo)簽隔離層的電磁 參數(shù)跟重量可能不盡相似。因此，一個適用于所有射頻識別標(biāo)簽的 ECCOPAD 是不存在的。還有一篇論文設(shè)計了一款在塑料容器中使用的標(biāo)簽天線，樣式如下圖：其中L×W=70×140mm L1=140mm L2=132mm L3=21mm W3=36mm W4=46mm W5=60mm.可以作為參考。W1=70mmW2=53mm
