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3D打印嵌入式双椎体螺旋天线，创建紧凑的UHF-RFID标签

3D打印嵌入式双椎体螺旋天线 ， 为更紧凑的UHF-RFID标签技术创建新原型
最近的研究表明 ， 随着巴塞罗?那的科学家们探索一种改进无线电频率识别的更好方法 ， 3D打印和天线技术将进一步融合 。 作者在最近的"用于嵌入式应用的3D打印UHF-RFID标签"中发表的研究结果中 ， 为更紧凑的天线系统创建了原型 ， 这些天线可以轻松集成 。 保持导电性 。
3D打印嵌入式双椎体螺旋天线，创建紧凑的UHF-RFID标签文章插图
无源RFID技术用于需要跟踪 ， 物流和控制的应用中；但是 ， 从历史上看 ， 很难制造出"足够坚固"的设计 。 这是由于电磁干扰的潜在可能性恒定 ， 导致RFID激活范围减小 。
虽然可能会影响许多环境 ， 但最有趣的情况之一是在医疗环境中使用有损耗的介质（会导致能量耗散的材料） ， 从而降低了RFID标签在辐射质量方面的有效性 。 在浸入方面也出现障碍 。 目标是使RFID标签在附近可能发生的环境影响（例如有损耗的介质）以及完全浸入此类材料的环境中有效而有效地工作 。
浸没在某种介质中的天线必须能够最大程度地正常运行 ， 而不管介电常数和电导率如何变化 。 这不仅意味着它必须在一定值范围内表现出良好的匹配性 ， 而且还应当对时间变化做出适当的响应 。 "
研究人员设计并3D打印了四个原型 ， 并考虑了区域间的空间分布 ， 包装的稳定性以及有效的嵌入方法等方面的考虑 。 这些样品采用双圆锥螺旋天线设计 ， 并以电介质涂层作为缓冲液 ， 避免了由于电磁变化而引起的任何变化问题 。
3D打印嵌入式双椎体螺旋天线，创建紧凑的UHF-RFID标签文章插图
涂层和螺旋天线设计的3D视图 。 显示了位于垂直板两侧的匹配网络 。 指示了通孔和芯片位置 。 主要设计参数已标记 。
该设计反映了对商用UHF-RFID集成电路的要求 ， 引入了带有铜电镀的3D打印模型 。 3D天线的中间是一块正方形板 ， "用介电材料制成" 。 由两个辐射器 ， 一个匹配的网络和介电涂层组成 ， 研究人员还必须考虑以下设计参数：
天线总长
锥角
锥形散热器的宽度
锥形螺旋中金属痕迹的宽度
圆锥形螺旋之间的螺距
匹配网络的正方形环的周长和表面
3D打印嵌入式双椎体螺旋天线，创建紧凑的UHF-RFID标签文章插图
对每个样品（由锥形参考天线和3个螺旋形天线组成）进行3D打印 ， 对天线主体进行涂覆 ， 涂层 ， 并评估其在浸入脂肪 ， 骨头 ， 大脑和水等介质中的性能 。
3D打印嵌入式双椎体螺旋天线，创建紧凑的UHF-RFID标签文章插图
电性能 。
3D打印嵌入式双椎体螺旋天线，创建紧凑的UHF-RFID标签文章插图
最终天线原型和涂层的视图 ， 已安装并准备好进行EM表征 。
研究人员验证了天线的圆柱形设计和涂层 ， 然后继续集成来自Alien Technology的Higgs 3D RIFID IC 。 为了防水 ， 读取器标签被包裹在塑料薄膜中 。 使用控制软件验证了连接性 ， 首先在空中进行了测试 ， 然后在浸入水中进行了通信-反映了通信链路范围减少60％ 。
研究人员说："这与考虑到水损失的EM模拟一致 ， 并验证了所提出标签的通信能力 。 "
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最终UHF-RFID标签盒的视图 。
3D打印嵌入式双椎体螺旋天线，创建紧凑的UHF-RFID标签文章插图
RFID读取范围测量设置的视图
【3D打印嵌入式双椎体螺旋天线，创建紧凑的UHF-RFID标签】最后 ， 该团队构建了一个"功能齐全的紧凑型UHF-RFID标签" ， 该标签由天线 ， 涂层和商用RFID IC组成 。 在最终测试期间展示了可行性和性能 ， 研究人员证实了设计和最终原型对于嵌入式应用以及在建筑 ， 医疗保健等行业的使用显示出良好的潜力 。


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