射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification，RFID）又稱電子標(biāo)簽，是一種利用射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)信息的技術(shù)，它具有條碼無法提供的整批讀取、可讀寫大量資料、可編程性等特點(diǎn)，在零售、物流、交通、通信終端、醫(yī)療等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。

基本的RFID系統(tǒng)由RFID標(biāo)簽（Tag）、RFID閱讀器（Reader）及應(yīng)用支撐軟件等幾部分組成。按照制造流程區(qū)分，其價(jià)格體系主要由RFID晶片、天線、封裝技術(shù)、載體、記憶體、電池等決定。

其中，天線是一種以電磁波形式把無線電收發(fā)機(jī)的射頻信號(hào)功率接收或輻射出去的裝置。天線按工作頻段可分為長(zhǎng)波、短波、超短波以及微波天線等；按方向性可分為全向天線、定向天線等；按外形可分為線狀天線、面狀天線等。

在RFID系統(tǒng)中，天線分為標(biāo)簽天線和讀寫器天線兩種情況，當(dāng)前的RFID系統(tǒng)主要集中在LF、HF(13.56MHz)、UHF和微波頻段。天線的原理和設(shè)計(jì)在LF、HF和UHF頻段有根本上的不同。實(shí)質(zhì)上，由于在LF和HF頻段系統(tǒng)近場(chǎng)區(qū)并沒有電磁波的傳播，因此天線的問題主要集中在UHF和微波頻段。

1. RFID標(biāo)簽天線設(shè)計(jì)

天線的目標(biāo)是傳輸最大的能量進(jìn)出標(biāo)簽芯片，這需要仔細(xì)的設(shè)計(jì)天線和自由空間以及其相連的標(biāo)簽芯片的匹配，當(dāng)工作頻率增加到微波區(qū)域的時(shí)候，天線與標(biāo)簽芯片之間的匹配問題變得更加嚴(yán)峻。一直以來，標(biāo)簽天線的開發(fā)基于的是50或者75歐姆輸入阻抗，而在RFID應(yīng)用中，芯片的輸入阻抗可能是任意值，并且很難在工作狀態(tài)下準(zhǔn)確測(cè)試，缺少準(zhǔn)確的參數(shù)，天線的設(shè)計(jì)難以達(dá)到最佳。相應(yīng)的小尺寸以及低成本等要求也對(duì)天線的設(shè)計(jì)帶來挑戰(zhàn)，天線的設(shè)計(jì)面臨許多難題。

標(biāo)簽天線特性受所標(biāo)識(shí)物體的形狀及物理特性影響，標(biāo)簽到貼標(biāo)簽物體的距離，貼標(biāo)簽物體的介電常數(shù)，金屬表面的反射，局部結(jié)構(gòu)對(duì)輻射模式的影響等都將影響天線的性能。
在中國(guó)，有近百家的天線公司或工廠。這些天線廠家主要的產(chǎn)品是基本上傳統(tǒng)的衛(wèi)星接收天線、電視接收天線、車載天線，蜂窩基站天線等等，相對(duì)于從事RFID天線設(shè)計(jì)的單位很少，基礎(chǔ)比較薄弱。國(guó)內(nèi)LF和HF的RFID系統(tǒng)的天線設(shè)計(jì)比較成熟。對(duì)于特定環(huán)境應(yīng)用的UHF頻段RFID天線的設(shè)計(jì)和應(yīng)用比較成熟，比如應(yīng)用于鐵路運(yùn)輸上的電子車號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，該系統(tǒng)中閱讀器天線為安裝在地面的微帶天線，并且?guī)в泻軋?jiān)固的防護(hù)外殼。標(biāo)簽體積較大并且封裝在塑料殼中，標(biāo)簽天線可靠性高、加工工藝成熟但是成本高。在讀寫器和標(biāo)簽位置、方向不固定、或者周圍電磁影響嚴(yán)重的一些系統(tǒng)中存在識(shí)別準(zhǔn)確率不高，測(cè)試一致性不理想的問題。

國(guó)際上已經(jīng)研制出一種在RFID芯片上嵌入天線的方法，常規(guī)RFID芯片需要用一個(gè)外部天線來實(shí)現(xiàn)它們與外部讀取器的通信，而微芯片的片載天線使它能夠接收來自讀寫器的無線信號(hào)并將ID號(hào)回送。因此這種芯片無需任何外部器件即可自行進(jìn)行工作。目前國(guó)內(nèi)關(guān)于片上天線的研究基本處于空白狀態(tài)。國(guó)外致力于覆蓋各種頻率的復(fù)合天線設(shè)計(jì)，基于研究可以用來紡織復(fù)合天線、電源和數(shù)據(jù)總線的未來服裝所需要的新型材料，促進(jìn)電子標(biāo)簽在服裝上的使用。

2. RFID讀寫器天線設(shè)計(jì)

對(duì)于近距離13.56MHzRFID應(yīng)用(<10cm)，比如門禁系統(tǒng)，天線一般和讀寫器集成在一起，對(duì)于遠(yuǎn)距離13.56MHz(10cm-1m)或者UHF頻段(<3m)的RFID系統(tǒng)，天線和讀寫器采取分離式結(jié)構(gòu)，并通過阻抗匹配的同軸電纜連接到一起。讀寫器由于結(jié)構(gòu)、安裝和使用環(huán)境等變化多樣，并且讀寫器產(chǎn)品朝著小型化甚至超小型化發(fā)展，天線設(shè)計(jì)面臨新的挑戰(zhàn)。

讀寫器天線設(shè)計(jì)要求低剖面、小型化以及多頻段覆蓋。對(duì)于分離式讀寫器，還將涉及到天線陣的設(shè)計(jì)問題。它還涉及到小型化的問題帶來的低效率、低增益問題。目前國(guó)際上已經(jīng)開始研究讀寫器應(yīng)用的智能波束掃描天線陣，讀寫器可以按照一定的處理順序，智能的打開和關(guān)閉不同的天線，使系統(tǒng)能夠感知不同天線覆蓋區(qū)域的標(biāo)簽，增大系統(tǒng)覆蓋范圍。

3. RFID天線制造技術(shù)

目前，有三種天線制造技術(shù)：蝕刻/沖壓天線（etched/punched antenna）、印刷天線（printed antenna）和繞線式天線。其中，繞線和印刷技術(shù)在中國(guó)大陸得到了較為廣泛的應(yīng)用，臺(tái)灣大部分的RFID標(biāo)簽制造商也是采用此技術(shù)；而蝕刻技術(shù)主要應(yīng)用于歐洲地區(qū)，而在臺(tái)灣，目前僅少數(shù)軟性電路板廠有能力運(yùn)用此技術(shù)制造RFID標(biāo)簽。繞線技術(shù)僅可用于制造125K與13.56M頻寬的RFID標(biāo)簽，無法用于制造UHF頻寬的RFID標(biāo)簽。印刷技術(shù)與蝕刻技術(shù)均可以運(yùn)用于大量制造13.56M、UHF頻寬，但是印刷的品質(zhì)較蝕刻的差且耐用年限較短。一般印刷的RFID標(biāo)簽?zāi)陀媚晗逓槎寥�。但蝕刻的RFID標(biāo)簽?zāi)陀媚晗逓槭暌陨稀?/P>

按照美國(guó)護(hù)照案(e-passport)要求，其tag之耐用年限基本要求為十年以上，必須采用蝕刻技術(shù)制造。以下簡(jiǎn)單介紹繞線、印刷二種技術(shù)的特點(diǎn)和差異。

（1）印刷天線結(jié)構(gòu)與特征

RFID標(biāo)簽(又稱非接觸式IC卡)與接觸式IC卡等其他卡產(chǎn)品的顯著不同之處是包括了一個(gè)含有天線和晶片的INLAY層。不同INLAY制造方式形成各有特點(diǎn)的制造技術(shù)。不同的制造技術(shù)也影響RFID標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。一張INLAY的兩面都加上印刷層和保護(hù)膜即組成了一張RFID標(biāo)簽。

與繞線天線相比，印刷天線有以下優(yōu)點(diǎn)：

（a）印刷式天線制造可較精確調(diào)整電性能參數(shù)，將卡片使用性能最佳化。RFID標(biāo)簽電性能參數(shù)的設(shè)計(jì)是十分重要的，它直接影響了RFID標(biāo)簽的讀卡距離對(duì)讀卡機(jī)的適應(yīng)性和工作穩(wěn)定性。RFID標(biāo)簽的主要技術(shù)電性能主要參數(shù)有：諧振頻率、Q值和阻抗。為了達(dá)到最優(yōu)性能所有的RFID標(biāo)簽制造技術(shù)都可以采用改變天線匝數(shù)、天線尺寸大小和線徑粗細(xì)方法來獲得。但印刷天線技術(shù)除此以外，還可以通過局部改變線的寬度，改變晶片層的厚度等精確調(diào)整到所需的目標(biāo)值。RFID標(biāo)簽的諧振頻率、Q值和阻抗可以采用阻抗儀或是網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)出。

（b）印刷式天線制造可任意改變線圈形狀，以適應(yīng)用戶表面加工要求。由于RFID卡片的多用途使用，以及各種個(gè)性化的要求越來越多，將對(duì)RFID標(biāo)簽表面及卡體夾有種種限制，如打凸字，敏感圖形等。印刷天線INLAY可按要求方便地改變成任何形狀，甚至為非規(guī)則曲線以滿足客戶要求，而不降低任何使用性能。

（c）印刷式天線制造可使用各種不同卡基體材料，此種結(jié)構(gòu)可按用戶要求使用不同卡體材料，除PVC外，還可使用PET-G、PET、ABS、PC和紙基材料等。如果采用繞線技術(shù)，就很難用PC等材料生產(chǎn)出適應(yīng)惡劣環(huán)境條件的RFID標(biāo)簽。

（d）印刷式天線制造適合于各種不同廠家提供的晶片模塊。隨著RFID標(biāo)簽的廣泛使用，越來越多的IC晶片廠家都加入到生產(chǎn)RFID晶片模塊的隊(duì)伍。由于缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，電性能參數(shù)也不同，而印刷天線INLAY結(jié)構(gòu)的靈活性，可分別與各種不同晶片以及采用不同封裝形式的模塊相匹配，以達(dá)到最佳使用性能。

（2）天線印刷技術(shù)

天線印刷是一道重要加工工序。天線印刷技術(shù)與一般網(wǎng)版印刷技術(shù)相同。首先按設(shè)計(jì)好的天線形狀進(jìn)行制版。印刷網(wǎng)目可按實(shí)際需要在100-257目/吋之間選用。印刷油墨的選用十分關(guān)鍵。由于油墨是導(dǎo)電體。油墨主要成分是金屬如銀和鋁等。要選用那些低電阻率、荷值比高的油墨。印刷后線圈的電阻一般在2-25Ω之間。

根據(jù)實(shí)際技術(shù)需要，采用單面或雙面印刷天線，可以獲得所需要的感抗。要想獲得高質(zhì)量的天線，還需要在許多細(xì)微之外進(jìn)行改進(jìn)，如油墨選用、油墨調(diào)和、壓力大小、網(wǎng)目選用等，印刷板制作和油墨干燥等方面。這些都需要長(zhǎng)期的工作實(shí)際經(jīng)驗(yàn)累積。與繞線和蝕刻天線相比，印刷天線的技術(shù)的最顯著特點(diǎn)是投資少、效率高。

（3）晶片模塊與天線之間的連接技術(shù)

連接是指晶片模塊與天線之間的連接，它是所有不同天線制造技術(shù)中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。印刷天線與模塊之間一般采用導(dǎo)電膠粘合或是直接壓合的方法。印刷天線的塔接面積一般都大于模塊連接端的面積，保證了連接的可靠性，再加上層壓時(shí)高溫高壓，使得模塊引線端與天線塔接塊熔為一體。此種連接方式的優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)可操作性高和性能可靠性高。

繞線式天線通常采用焊接的方式連接模塊。此種技術(shù)在保證焊接牢靠、天線硬實(shí)和模塊位置十分準(zhǔn)確以及焊接電流控制較好的情況下，能保證較好的連接。但因受控的因素較多，容易出現(xiàn)虛焊、假焊和偏焊等缺陷。此種連接方法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可使用體積細(xì)小的模塊，如Mifare1、FCP2模塊等方便地進(jìn)行連接，而不降低產(chǎn)能和增加成本。采用此類小型封裝模塊，可以制作厚度≦0.5mm的RFID標(biāo)簽，而且表面無痕跡。RFID標(biāo)簽制造業(yè)現(xiàn)在已經(jīng)有將晶片(Die)與印刷天線貼合的技術(shù)，并廣泛用于智能標(biāo)簽的生產(chǎn)。