郭艷芳 梅金燕

【摘要】 當普通RFID標簽需要貼附于金屬物體表面時，金屬與RFID標簽之間由此產(chǎn)生近距離耦合效應(yīng)，使得RFID天線的工作特性發(fā)生變化，進而嚴重影響RFID讀取器對RFID標簽的讀取距離，甚至無法讀取而導致天線失效。因此，為了保證標簽天線可以在金屬表面上正常工作并保持穩(wěn)定的性能，近年來大量的抗金屬標簽天線被應(yīng)用到RFID標簽領(lǐng)域中。本文是針對抗金屬標簽天線專利技術(shù)的分析，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解該項技術(shù)的發(fā)展有重要意義。

【關(guān)鍵詞】 抗金屬 RFID 標簽

一、引言

金屬物體表面對RFID標簽的影響主要有：金屬表面對入射電磁波的反射作用，將會有較強的反方向電磁波也穿過電子標簽，入射波與反射波相位疊加后相互會抵消，電磁強度大大削弱；另外，讀寫器與RFID標簽間產(chǎn)生的磁通量在金屬表面感應(yīng)渦流，同時吸收射頻能量轉(zhuǎn)換為自身的電場能，其方向與原來的射頻場強方向相反，削弱了原射頻場強的總能量。

因此，抗金屬標簽天線應(yīng)運而生，抗金屬標簽天線主要是通過對標簽天線與金屬之間的處理或者對標簽天線本身的優(yōu)化來實現(xiàn)在金屬表面上RFID標簽天線的正常使用。

二、抗金屬標簽天線專利分析

2.1 抗金屬標簽天線的發(fā)展

就全球的關(guān)于抗金屬標簽天線的專利申請量而言，自2005年以后，申請量增長極為迅速；而我國的關(guān)于抗金屬標簽天線的專利申請，2008年前后申請量開始出現(xiàn)增長，并基本保持逐年遞增的趨勢，中國申請人中66%的申請來源于企業(yè)單位，另外，高校研究所和個人申請分別占到了20%、14%。

出現(xiàn)大部分申請來自企業(yè)單位的原因在于，隨著國外對于射頻標簽的研究的發(fā)展，RFID技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為全球研究的熱點問題，并且該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、商業(yè)自動化、交通運輸控制管理等眾多領(lǐng)域中，因此，越來越多的企業(yè)單位將RFID產(chǎn)品的研究作為重點項目，另外，在高速公路運輸管理、車輛出入管理、鐵路運輸監(jiān)控方面，RFID系統(tǒng)都有這廣闊的應(yīng)用前景。在RFID技術(shù)的應(yīng)用中，大量的標簽天線被應(yīng)用在金屬表面或是金屬物體附近，因此，隨著射頻標簽天線應(yīng)用的發(fā)展，對于抗金屬標簽天線的研究也隨之不斷進步。

2.2 抗金屬標簽天線的主要分支通過對抗金屬標簽天線專利的分析研究，可以得出為了改善RFID標簽在金屬環(huán)境下的讀取情況，主要通過以下幾種方式：

第一，通過增加標簽天線與金屬部件之間的距離，可以避免金屬表面造成的反射波對工作電磁波的影響，天線的性能得到保持，常用的增加距離的技術(shù)手段有：利用支撐裝置將RFID標簽墊高、設(shè)置RFID標簽與金屬位于裝置不同部位等，另外，還可以調(diào)節(jié)標簽天線與金屬部件之間的距離，當天線與金屬表面之間的距離被調(diào)整為0.25λ時，金屬表面造成的反射波和工作用電磁波將同向疊加，天線的性能將得以改善。

第二，在RFID標簽上設(shè)置電磁干擾抑制材料，通過電磁干擾抑制材料可以排除金屬帶來的電磁干擾，從而實現(xiàn)RFID標簽天線的抗金屬性。常用的電磁干擾抑制材料包括吸收材料，也可以叫做抗金屬材料。

第三，為了降低抗金屬RFID標簽的成本，將金屬作為RFID標簽天線的一部分是實現(xiàn)標簽天線抗金屬性的一重要手段。首先將金屬體作為天線的接地層來使用的天線，應(yīng)被考慮為金屬體附著型標簽天線；其次可以將金屬作為天線臂或是天線的邊界條件考慮，不僅不增加標簽天線的制作成本，還可以優(yōu)化天線的性能，實現(xiàn)抗金屬性。

第四，標簽天線的讀取距離直接和天線阻抗和芯片阻抗的匹配程度相關(guān)聯(lián)，而金屬對于標簽天線的影響作用恰恰在于破壞標簽天線與標簽芯片之間的匹配，因此，調(diào)節(jié)標簽天線的阻抗來實現(xiàn)與標簽芯片之間的阻抗匹配是抗金屬標簽天線的重要手段，也是抗金屬標簽天線中目前使用最多的抗金屬方法。

三、總結(jié)

本文首先介紹了抗金屬標簽天線專利在全球以及在中國的申請情況，特別是在中國的發(fā)展狀況，重點介紹了幾種RFID標簽天線抗金屬的實施方式，對本領(lǐng)域技術(shù)人員了解抗金屬標簽天線有重要意義。