Kui palju te teate RFID-antennidest?

Asjade internetti peetakse arvutite ja interneti järel infotööstuse kolmandaks laineks. Selle realiseerimise protsessis on vaja paljude kõrgtehnoloogiliste tehnoloogiate, näiteks kommunikatsiooni, andurite, RFID ja positsioneerimise ühiseid jõupingutusi. RFID ja interneti, kommunikatsiooni ja muude tehnoloogiate kombinatsioon võimaldab jälgida ja jagada globaalseid esemeid, seega peetakse seda asjade interneti realiseerimise oluliseks nurgakiviks ja see on loetletud 21. sajandi kümne olulisema tehnoloogia hulka.

Traadita side realiseerimise protsessis on antenn oluline komponent. RFID kasutab teabe edastamiseks raadiolaineid ning raadiolainete genereerimine ja vastuvõtmine peab toimuma antennide kaudu. Kui elektrooniline silt siseneb lugejaantenni tööpiirkonda, genereerib elektroonilise sildi antenn piisavalt indutseeritud voolu, et saada energiat ja aktiveerida. RFID-süsteemide puhul on antenn oluline osa, mis on tihedalt seotud süsteemi jõudlusega.

Näiteks laohaldusprojektis moodustab RFID-antennide maksumus vähem kui 1% kogumaksumusest. Kui aga valite kulude pimesi või muudel põhjustel halva jõudlusega RFID-antenni ja valite halva jõudlusega RFID-antenni, tekivad RFID-antenni paigutamisel kergesti probleemid nagu ebastabiilne lugemine, lugemise vahelejätmine, ristlugemine ja lugemisvead. Sellisel juhul mitte ainult ei vähene maksumus, vaid see suureneb mitu korda. Seetõttu on RFID-süsteemi juurutamisel vaja RFID-antennile tähelepanu pöörata.

Mis tüüpi RFID-antenne on olemas?

RFID-süsteemi antennid saab laias laastus jagada kahte kategooriasse: elektrooniliste siltide antennid ja lugejaantennid. Neid kahte tüüpi antenne saab suuna järgi jagada ka omnidirektsionaalseteks antennideks ja suundantennideks. Kuju erinevuse järgi saab neid jagada ka lineaarseteks antennideks ja tasapinnalisteks antennideks jne. RFID-lugeja antennil peavad olema lairiba- ja ringpolarisatsiooni omadused. Madal- ja kõrgsagedusribades kasutavad elektroonilised sildid ja lugejad põhimõtteliselt mähisantenne, tavaliselt vasktraate. Kõrgsageduse kõrge sageduse tõttu on antenni keerdude arv aga palju väiksem kui madalsagedusel, mis muudab kõrgsagedusliku RFID-antenni tootmise lihtsamaks ja odavamaks. Ülikõrgsagedusribas kasutatakse rohkem söövitusprotsesse, sealhulgas vase söövitusantenne ja alumiiniumi söövitusantenne, ning need protsessid on suhteliselt küpsed. Mikrolaineahju sagedusribas on antennide kuju mitmekesisem, sealhulgas sümmeetriline dipoolantenn, mikroribaantenn, massiivantenn, lairibaantenn jne. Erinevate sagedusribade ja erinevate rakendusvaldkondade puhul on elektroonilise sildi antenni struktuurile erinevad nõuded. Üldiselt kipub antenni disain järgima järgmisi eesmärke:

(1) Antenni maht peaks olema võimalikult miniatuurne;

(2) Antenn annab kiibile võimalikult suure signaali;

(3) Antenni leviala suunavus on võimalikult suur;

(4) Antenni polarisatsioon peaks vastama lugeja päringusignaalile;

(5) Antenni hind peaks olema võimalikult madal jne.

RFID-antenni tootmise kolm peamist protsessi

Erinevate rakendusstsenaariumide RFID-jõudlusparameetrite erinevate nõuete täitmiseks on tekkinud mitmesugused RFID-antenni tootmisprotsessid. Praegu hõlmavad kõige sagedamini kasutatavad RFID-antenni tootmisprotsessid peamiselt mähise mähkimise meetodit, söövitusmeetodit ja trükkimismeetodit.

(1) Mähise mähkimise meetod

RFID-sildi antenni valmistamiseks mähise mähkimise meetodi kasutamisel on vaja sildi mähis mähkimisvahendile kerida ja kinnitada, mis nõuab antenni mähise suurt arvu keerdeid ja mähis võib olla kas ümmargune rõngas või ristkülikukujuline rõngas. Seda meetodit kasutatakse üldiselt RFID-siltide puhul sagedusvahemikus 125–134 kHz. Selle töötlemismeetodi puudused antennide valmistamiseks on ilmsed, mida võib kokku võtta kui kõrge hind, madal tootmistõhusus ja töödeldud toodete ebapiisav konsistents.

(2) Söövitusmeetod

Antennide valmistamiseks kasutatakse sageli vaske või alumiiniumisöövitamine, mis on tootmisprotsessi poolest lähedane painduvate trükkplaatide söövitamisprotsessile. Söövitusmeetodit saab rakendada 13,56 MHz, UHF ribalaiusega elektrooniliste siltide masstootmiseks, mille eelised on peened jooned, madal takistus, hea ilmastikukindlus ja stabiilsed signaalid. Siiski on sellel meetodil ka ilmsed puudused, näiteks tülikad tootmisprotseduurid ja madal tootmisvõimsus.

(3) trükimeetod

Trükitud antenn on vooluring, mis trükib juhtivaid jooni otse isoleerivale aluspinnale (või kilele) juhtiva tindiga, moodustades antenni. Peamised trükimeetodid on laienenud ainult siiditrükist ofsettrükki, fleksotrükki, sügavtrükki ja muude tootmismeetoditeni. Trükimeetod sobib elektrooniliste siltide masstootmiseks 13,56 MHz ja RFID UHF sagedusalades. Seda iseloomustab kiire tootmiskiirus, kuid juhtiva tindi moodustatud vooluringi kõrge takistuse tõttu on selle rakendusala teatud määral piiratud. Trükitud antennitehnoloogia arengu tõttu on RFID-siltide maksumust tõhusalt vähendatud, mis on soodustanud RFID-rakenduste populaarsust.

RFID-antenni tulevane arengusuund

(1) Suuruse miniaturiseerimine

Intelligentsete nõuete ja protsessitehnoloogia arenguga areneb RFID-antennide suurus endiselt miniaturiseerimise suunas. Madal- ja kõrgsageduslike elektrooniliste siltide puhul on antenni suurus sageli palju suurem kui kiibil. Seetõttu piirab sildi suurust sageli antenni suurus. Turunõudluse seisukohast soodustab RFID-siltide miniaturiseerimine ka nende sisenemist rohkematesse rakendusstsenaariumidesse.

(2) Masstootmine

Võrreldes traditsioonilise protsessiga on juhtiva tindiga trükiantennil madalam hind ja tõhusam tootmine, mis kajastub peamiselt juhtiva tindi materjalide madalas hinnas ning siiditrükiprotsessis kasutatav trükiseade on samuti odavam kui söövitusseadmed. Lisaks on see trükiprotsess lihtne ja kiire kasutada ning kogu protsess on suhteliselt lihtne, mis sobib paremini masstootmiseks.

(3) Protsess on roheline ja keskkonnasõbralik

Lisaks tekitab söövitusprotsessis keemiline reaktsioon jäätmeid, mis võivad keskkonda kergesti reostada. Seevastu juhtiva tindiga trükitehnoloogia on palju keskkonnasõbralikum.

(4) Madalamad kulud

Kui RFID-i eesmärk on saavutada suuremahulisi rakendusi, tuleb kulusid veelgi vähendada. Kuna inimesed pole sageli RFID-tehnoloogiast võõrdunud, on elektroonilise sildi taga peituvat kõrget hinnasurvet raske aktsepteerida. Nüüd saab juhtiva tindi tehnoloogia abil RFID-rakendused kuluprobleemist välja tuua, vähendades oluliselt RFID-antennide tootmiskulusid. On ette näha, et tulevikus on RFID-antennide tootmise ja täiustatud trükitehnoloogia kombinatsioon tihedam.

Juhtiva tindi ja trükitehnoloogia arenguga populariseeritakse RFID-trükiantennide tehnoloogiat veelgi. See aitab vähendada RFID-siltide maksumust, langetades seeläbi RFID-i rakendusläve, edendades RFID-tehnoloogia rakendamist kõigis eluvaldkondades ja tuues võimalikult kiiresti asjade interneti maailma koos kõige sellega ühendatud esemetega.