文 献 综 述
摘要：普通RFID需要贴附于金属物体表面时，金属与RFID标签之间会产生近距离耦合效应，使得RFID天线的工作特性发生变化。在无线射频识别技术的应用中，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，近年来大型的抗金属标签天线被应用到RFID标签领域中。本文主要分析了国内外抗金属标签设计现状，从而为接下来的研究打开思路。
关键词：RFID金属标签 抗金属标签天线 工业应用
- 选题背景
无线射频识别即射频识别技术RFID是自动识别技术的一种，通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，利用无线射频方式[1]对记录媒体进行读写，从而达到识别目标和数据交换的目的，其被认为是21世纪最具发展潜力的信息技术之一。
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。但在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。而改善RFID标签在金属环境下的读取情况，主要通过以下几种方式：
- 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；
- 在RFID标签上设置电磁千扰抑制材料，通过电磁千扰抑制材料可以排除金属带来的电磁千扰，从而实现 RFID标签天线的抗金属性；
- 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个重要手段；
- 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。
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，近年来大型的抗金属标签天线被应用到RFID标签领域中。随着物联网信息技术的发展，UHF频段RFID工作频段被广泛应用于远距离信息读写，本课题准备设计一种可以安装在含金属在内的不同材质表面的标签天线。
- 国内外研究现状综述
超高频RFID系统受环境，尤其是金属的影响很大。通过理论分析，结合实验测试和仿真研究的金属对RFID系统的影响[2]。金属对读写器的场合有反射和屏蔽的作用，反射会引起读写空洞，屏蔽会使读取率降低，但并不是完全无法读取。标签放置在金属附近会很难接收到读写器的能量，同时标签天线的阻抗和增益都会改变，引起失谐。
在标签制作方面，天线制作异常重要， 关乎标签的整体性能和成本[3]。普通标签天线直接应用于金属表面时，由于受到金属边界的影响，其性能会出现一定程度的下降。这时可以采用4种无源超高频抗金属标签天线的设计方法，包括调整天线与金属面的间距、采用吸波材料、引入高阻抗表面基板、采用平面倒F天线(PIFA)或微带天线结构。其中，微带贴片天线不仅具有低剖面、高方向性等优点，而且含有金属接地板，常用作抗金属标签天线的设计原型[4]。在抗金属标签天线的设计与实际应用中，研究者可针对具体要求灵活运用这些设计方法。
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%。[5]
基于回波损耗和标签天线谐振频率的变化来评估性能。为了进行性能分析，针对无源标签提出了折叠偶极子和曲折偶极子天线。拟议中的天线被设计在低剖面天线上，该天线可以在英国和欧洲UHF RFID频带中以866 MHz运行[6]。该设计还考虑了阻抗匹配，馈电技术，缩小尺寸以及无源UHF标签天线的带宽。最后，仿真结果表明，当将标签天线安装在更靠近金属表面的位置时，标签天线的回波损耗会显着增加，并且谐振频率也会从所需频率偏移。
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