天線是一種具有將導行波與自由空間波相互轉功能的結構。它存在于一個由波束范圍、立體弧度和立體角構成的三維世界中。無線電設計輸出的射頻信號功率,通過饋線輸送到天線,由天線以電磁波形式輻射出去。電磁波到達接收地點后,由天線接收下來,并通過饋線發送到無線電接收機。沒有天線也就沒有無線電通信。
在超高頻電子標簽中,天線面積占主導地位,即標簽面積主要取決于其天線面積。然而天線的物理尺寸受到其工作頻率電磁波波長的限制,在超高頻下電磁波波長為30cm,相對于電子標簽的應用來說,這個尺寸不是太大,因此實際電子標簽天線設計的尺寸都會小于這個尺寸,一般尺寸設計到5-10cm,這種天線一般稱為小天線。
一般在超高頻應用頻段中,最常用的是偶極子天線(又稱為對稱振子天線)。其中,偶極子天線由兩端同樣粗細和等長的直導線排成一條直線構成,信號從中間的兩個端點饋入,在偶極子的兩臂上產生一定的電流分布,種種電流分布就在天線周圍空間激發起電磁場。偶極子天線也可分為4種類型,即半波偶極子天線、雙線折疊偶極子天線、三線折疊偶戒子天線和雙偶極子天線。如下圖。
四、超高頻電子標簽的封裝
封裝的分類
從材料: 1、紙質標簽;2、塑料標簽;3、玻璃標簽
從形狀: 1、信用卡標簽;2、線形標簽;3、圓形標簽;4、手表型標簽;5、其他形狀
封裝的加工
封裝環節主要包括3個主要工藝,即天線基板制作、Inlay的制作(一次封裝)和基板上的涂覆絕緣膜、沖裁(二次封裝)。
1、天線基板的制作目前主要包括兩種方式,一種是傳統的蝕刻工藝,另一種是通過絲網印刷工藝來實現。蝕刻工藝是將鋁箔和薄膜加工成鋁復合材料,再通過印刷彩色防腐蝕劑形成新的復合材料,通過蝕刻生產設備,加工成天線形狀的復合材料基板。這種工藝實際上是一種天線復合材料的成型過程。如今超高頻電子標簽印制的過程中,導電油墨主要用于印制RFID天線,以替代傳統的壓箔法或腐蝕法制作金屬天線。
2、Inlay的制作(一次封裝)是指將帶有天線的基板和芯片通過點膠的方式制作成Inlay的過程,超高頻電子標簽的封裝環節主要體現在天線基板和芯片的互聯上,最適宜的封裝方式為倒貼裝芯片技術(FlipChip),它具有高性能、低成本、微型化、高可靠性的特點,為適應柔性基板材料,倒貼裝的鍵合材料要以導電膠來實現芯片與天線焊盤的互連。
3、基板上得涂覆絕緣膜、沖裁(二次封裝)。超高頻電子標簽從形態上分為三大類,即傳統標簽類(不干膠)、注塑類和卡片類。
4、傳統的自粘不干膠電子標簽用標簽復合設備完成封裝加工過程。標簽由層面、芯片線路層、膠層、底層組成。面層可以用紙、PP、PET等多種材質制作產品的表面,應用涂布設備將冷凝膠涂覆到Inlay層上,再加上塑料材質的底紙,就形成了電路帶保護的標簽,再刷上膠,和離型紙結合,就形成了成卷的不干膠電子標簽,再經過模切等工序,就形成了單個的不干膠電子標簽;
5、注塑類和PVC卡片與傳統的制卡工藝相似,即在成卷的Inlay表面上涂光油,通過與印刷好的上下底料相結合,形成大張的成品標簽卡,再通過印刷、層壓、沖切等形成符合ISO7810卡片標準尺寸的標簽卡,也可按照需要加工成異性等形式。
五、超高頻RFID標簽的技術參數
1、標簽的能量需求:標簽的能量需求指的是激活標簽芯片電路所需要的能量范圍
2、標簽的傳輸速率:標簽向讀寫器反饋所攜帶的數據的傳輸速率以及接受來自讀寫器的寫入數據命令的速率
3、標簽的讀寫速度:被讀寫器識別和寫入的時間決定,一般為毫秒級
4、標簽的容量:一般可達到1024Byte的數據量
5、標簽的封裝形式:取決于標簽天線的形狀
六、電子標簽應用領域
應用領域主要包括:供應鏈上的管理和應用、生產線自動化的管理和應用、航空包裹的管理和應用、集裝箱的管理和應用、鐵路包裹的管理和應用、后勤管理的應用等。
七、超高頻RFID標簽的標準
1、ISO/IEC18000-6定義了超高頻的物理層和通信的協議;空中接口定義了TypeA和TypeB兩部分;支持可讀和可寫操作。
2、EPCglobal定義了電子物品編碼的結構和超高頻的空中接口以及通信的協議,如class0、Class1Gen1、ClassGen2.
3、UbiquitousID,日本的組織,定義了UID編碼的結構和通信管理協議。
作者:許雷,北京國金源富公司