抗金屬標簽天線的專利分析

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標簽之間由此產生近距離耦合效應，使得RFID天線的工作特性發生變化，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定的性能，近年來大量的抗金屬標簽天線被應用到RFID標簽領域中。本文是針對抗金屬標簽天線專利技術的分析，對于本領域技術人員理解該項技術的發展有重要意義。

【關鍵詞】 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標簽間產生的磁通量在金屬表面感應渦流，同時吸收射頻能量轉換為自身的電場能，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化來實現在金屬表面上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展

就全球的關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；而我國的關于抗金屬標簽天線的專利申請，2008年前后申請量開始出現增長，并基本保持逐年遞增的趨勢，中國申請人中66%的申請來源于企業單位，另外，高校研究所和個人申請分別占到了20%、14%。

出現大部分申請來自企業單位的原因在于，隨著國外對于射頻標簽的研究的發展，RFID技術的應用已經成為全球研究的熱點問題，并且該技術已廣泛應用于工業自動化、商業自動化、交通運輸控制管理等眾多領域中，因此，越來越多的企業單位將RFID產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、鐵路運輸監控方面，RFID系統都有這廣闊的應用前景。在RFID技術的應用中，大量的標簽天線被應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用的發展，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手段有：利用支撐裝置將RFID標簽墊高、設置RFID標簽與金屬位于裝置不同部位等，另外，還可以調節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，還可以優化天線的性能，實現抗金屬性。

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聯，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，調節標簽天線的阻抗來實現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

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，對本領域技術人員了解抗金屬標簽天線有重要意義。