抗金属标签天线的专利分析

郭艳芳 梅金燕

【摘要】 当普通RFID标签需要贴附于金属物体表面时，金属与RFID标签之间由此产生近距离耦合效应，使得RFID天线的工作特性发生变化，进而严重影响RFID读取器对RFID标签的读取距离，甚至无法读取而导致天线失效。因此，为了保证标签天线可以在金属表面上正常工作并保持稳定的性能，近年来大量的抗金属标签天线被应用到RFID标签领域中。本文是针对抗金属标签天线专利技术的分析，对于本领域技术人员理解该项技术的发展有重要意义。

【关键词】 抗金属 RFID 标签

一、引言

金属物体表面对RFID标签的影响主要有：金属表面对入射电磁波的反射作用，将会有较强的反方向电磁波也穿过电子标签，入射波与反射波相位叠加后相互会抵消，电磁强度大大削弱；另外，读写器与RFID标签间产生的磁通量在金属表面感应涡流，同时吸收射频能量转换为自身的电场能，其方向与原来的射频场强方向相反，削弱了原射频场强的总能量。

因此，抗金属标签天线应运而生，抗金属标签天线主要是通过对标签天线与金属之间的处理或者对标签天线本身的优化来实现在金属表面上RFID标签天线的正常使用。

二、抗金属标签天线专利分析

2.1 抗金属标签天线的发展

就全球的关于抗金属标签天线的专利申请量而言，自2005年以后，申请量增长极为迅速；而我国的关于抗金属标签天线的专利申请，2008年前后申请量开始出现增长，并基本保持逐年递增的趋势，中国申请人中66%的申请来源于企业单位，另外，高校研究所和个人申请分别占到了20%、14%。

出现大部分申请来自企业单位的原因在于，随着国外对于射频标签的研究的发展，RFID技术的应用已经成为全球研究的热点问题，并且该技术已广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域中，因此，越来越多的企业单位将RFID产品的研究作为重点项目，另外，在高速公路运输管理、车辆出入管理、铁路运输监控方面，RFID系统都有这广阔的应用前景。在RFID技术的应用中，大量的标签天线被应用在金属表面或是金属物体附近，因此，随着射频标签天线应用的发展，对于抗金属标签天线的研究也随之不断进步。

2.2 抗金属标签天线的主要分支通过对抗金属标签天线专利的分析研究，可以得出为了改善RFID标签在金属环境下的读取情况，主要通过以下几种方式：

第一，通过增加标签天线与金属部件之间的距离，可以避免金属表面造成的反射波对工作电磁波的影响，天线的性能得到保持，常用的增加距离的技术手段有：利用支撑装置将RFID标签垫高、设置RFID标签与金属位于装置不同部位等，另外，还可以调节标签天线与金属部件之间的距离，当天线与金属表面之间的距离被调整为0.25λ时，金属表面造成的反射波和工作用电磁波将同向叠加，天线的性能将得以改善。

第二，在RFID标签上设置电磁干扰抑制材料，通过电磁干扰抑制材料可以排除金属带来的电磁干扰，从而实现RFID标签天线的抗金属性。常用的电磁干扰抑制材料包括吸收材料，也可以叫做抗金属材料。

第三，为了降低抗金属RFID标签的成本，将金属作为RFID标签天线的一部分是实现标签天线抗金属性的一重要手段。首先将金属体作为天线的接地层来使用的天线，应被考虑为金属体附着型标签天线；其次可以将金属作为天线臂或是天线的边界条件考虑，不仅不增加标签天线的制作成本，还可以优化天线的性能，实现抗金属性。

第四，标签天线的读取距离直接和天线阻抗和芯片阻抗的匹配程度相关联，而金属对于标签天线的影响作用恰恰在于破坏标签天线与标签芯片之间的匹配，因此，调节标签天线的阻抗来实现与标签芯片之间的阻抗匹配是抗金属标签天线的重要手段，也是抗金属标签天线中目前使用最多的抗金属方法。

三、总结

本文首先介绍了抗金属标签天线专利在全球以及在中国的申请情况，特别是在中国的发展状况，重点介绍了几种RFID标签天线抗金属的实施方式，对本领域技术人员了解抗金属标签天线有重要意义。