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抗金属标签资料

1.金属介质对RFID被动标签的影响

1.1 能量转换的影响

当金属处于读写器发出的电磁场中时，由于电磁感应作用，其内部会产生涡流，同时吸收射频能量转换成自身的电场能，因此减弱了原有射频场强的总能量。

1.2 涡流自身的感应磁场影响

前述的涡流也会产生自身的感应磁场，该场的磁力线垂直于金属表面，且方向与射频场强相反。这种感应磁场对原磁场的阻碍效果使得射频场强的分布在金属表面发生变形磁力曲线趋于平缓，在很近的区域内甚至平行于金属表面。

因此当标签贴附在金属表面或非常接近金属表面时，该空间内实际并无射频场强分布，包装箱制作标签天线无法切割磁力线而获得电磁场能量，在这种情况下被动标签无法正常工作。

金属对电磁场的影响很大，如果善加利用，反而可以起到增强标签性能的作用。许多论文都

在讨论这个问题。

2.抗金属标签的一般设计思路

2.1 增加标签天线与金属表面的距离

标签紧贴金属表面时，标签完全平行于分布在金属表面的磁力线，从而没有角度进行磁力线切割获取能量，无法进行读取。而远离金属表面的磁力线中开始出现不与金属表面平行的弯曲的磁力线，所以，处在离金属表面一段距离的标签可以发生切割磁力线运动，从进行数据通讯。

国内许多金属表面标签天线都是在传统偶极子标签天线上改进的，通过增加标签天线与金属表面的距离来减少金属反射面对标签的影响。缺点是虽然提高了标签的读取距离，但会使整个标签的体积和成本增加，天线的带宽降低，并没有很好地解决表面金属对标签天线的影响，此时标签天线的性能远没有其用于非金属表面的性能好。

天线与金属表面间距离的选择：

将读写器发出的电池波看作入射波，金属的感应磁场看作反射波，在金属表面两者有180°的相位差，两者完全抵消，因此标签读取性能极差。将天线与金属表面间距拉开，随着间距的增大，入射波与反射波的相位也随之变化，在某些距离上，反射波能与入射波叠加，反而增加了标签的读写性能。

一篇论文经过仿真和实验给出了如下结论，两者的最佳距离为λ/4。（λ为入射波波长）

两者间距为λ/2时的相位对比图

两者间距为λ/4时的相位对比图

但即使对925MHz的超高频标签，λ/4的距离也有80mm。该信息价值还有待商榷。

改进方式：

设法在金属表面设置对电磁波进行二次反射焗炉，从而使其电场位相与原始电场相同，提高标签的读取率。一种方式是在金属表面与标签之间放置一片金属层。从而对磁场产生影响，下图为一篇论文中的实验数据。

可以看出，图中vga连接器实验四所附加的金属层不是简单缓解金属表面对读取标签的负面效应，而是与金属表面配合起到了大大增强射频信号对标签的感应能力。

根据该原理设计的标签可以如下图：

图中的各种材料均可以改进，如将金属层改为人工磁导体（AMC），空气层改为其他介质等。该方案较为可行。

2.2 基于陶瓷介质的微带天线

基于陶瓷介质的微带天线也可以用到金属表面，它利用陶瓷介质的高介电常数，使天线的体积能够做到很小，利用金属表面作为自己更大的反射面，使天线的性能十分稳定，但由于陶瓷天线的造价太高，不适合电子标签的低成本批量生产。

2.3 印刷结构标签天线

该大体积混凝土降温种天线首先在一片平面材料(如 PVC 薄膜、纸等)上采用银浆(或铜、铝等)印刷（如左图所示）的平面结构。标签芯片安装后，将此平面贴纸标签沿折线粘贴于方形介质材料上。

当此标签固定在金属表面(无论使用标签的哪一个面贴于金属)使用时，标签天线可以等效成

PIFA天线模型(如右图所示)。此时金属平面作为天线的反射面，对天线的性能将产生有益的影响。

造纸废水处理工艺论文中还做了对各种参数的讨论和仿真，得出该种天线具有高增益、远距离等特点的结论。

3其他

一些论文中提到了一种能消除金属对电磁场影响的隔离层，如爱默森·康明微波产品公司的ECCOPAD材料，其产品信息如下：

爱默森·康明微波产品公司致力于解决射频识别与金属的问题，并且现已生产出一种已获专利的极薄人造橡胶，将这种橡胶放在射频识别标签与金属之间时，标签就能被解读。该产品的名称是ECCOPAD，这种隔离材料比普通的隔离泡棉薄很多，并能在保持极小厚度的同时使金属上的射频识别标签被解读(见图)。其厚度仅为1/10英寸，可以被用来分离射频识别标签与金属。

标准的射频识别标签被置于金属上或其附近而不能被解读，原因是标签的天线失谐。ECCOPAD具有的独特电磁特性，能将标签天线重新调谐至正确频率，使天线能够与解读器通讯。ECCOPAD拥有独特的双层设计，底层可以放置并紧贴在金属上，面层则可以放置标签。底层用具有高磁穿透力的材料制成。这对天线重新调谐是非常必要的。面层则是由一种可以很好地调谐标签天线性能的纯电介质材料构成。

但专为某种标签优化后的ECCOPAD可能不适用于其它标签。因为实践证明，金属标签隔

离层的电磁参数和厚度可能不尽相同。因此，一个适用于所有射频识别标签的ECCOPAD是不存在的。

还有一篇论文设计了一款在金属容器中使用的标签天线，样式如下图：