Ăng ten in 3D Cải thiện công nghệ thẻ RFID

Ngày tạo: 13/10/2020 2:33:16 CH

Nghiên cứu gần đây cho thấy sự hội tụ nhiều hơn nữa của công nghệ in 3D và ăng-ten, khi các nhà khoa học từ Barcelona khám phá một cách tốt hơn để cải thiện khả năng nhận dạng tần số vô tuyến. Với phát hiện của họ được công bố gần đây “Thẻ UHF-RFID in 3D cho các ứng dụng nhúng”, các tác giả (đến từ Đại học Barcelona và Đại học Politècnica de Catalunya) đã tạo ra các nguyên mẫu cho các hệ thống ăng ten nhỏ gọn hơn có thể dễ dàng tích hợp, với độ dẫn điện được bảo toàn.

Công nghệ RFID thụ động được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu theo dõi, hậu cần và kiểm soát; tuy nhiên, trong lịch sử, rất khó để tạo ra một thiết kế “đủ mạnh”. Điều này là do khả năng gây nhiễu liên tục do điện từ, dẫn đến giảm phạm vi kích hoạt RFID.

Trong khi nhiều môi trường có thể bị ảnh hưởng, một trong những điều thú vị nhất là trong môi trường y tế với phương tiện mất mát (vật liệu làm tiêu tán năng lượng) làm giảm hiệu quả của thẻ RFID về chất lượng bức xạ. Những trở ngại cũng nảy sinh trong điều kiện ngâm nước. Mục đích là để thẻ RFID hoạt động hiệu quả và hiệu quả trong khi gần các tác động môi trường có thể xảy ra như phương tiện bị mất mát, cũng như khi chúng hoàn toàn chìm trong vật liệu đó.

“Một ăng-ten được ngâm trong một môi trường nhất định phải có thể hoạt động tốt, ở mức tối đa, bất kể sự thay đổi của hằng số điện môi và độ dẫn điện. Điều này không chỉ có nghĩa là nó phải thể hiện sự phù hợp tốt trong một phạm vi giá trị nhất định, mà còn phải đáp ứng đầy đủ với các biến thể theo thời gian, ”các tác giả giải thích.

Các nhà nghiên cứu đã thiết kế và in 3D bốn nguyên mẫu, với những cân nhắc như phân bố không gian với các khu vực, đóng gói để ổn định và phương pháp nhúng hiệu quả. Các mẫu có thiết kế ăng-ten xoắn ốc hai mặt với lớp phủ điện môi đóng vai trò như một bộ đệm, tránh mọi vấn đề về biến thể do thay đổi điện từ.

Chế độ xem 3D của lớp phủ và thiết kế ăng-ten xoắn ốc. Mạng kết hợp nằm ở mỗi bên của tấm vuông góc được hiển thị. Các vị trí lỗ và phoi được chỉ định. Các thông số thiết kế chính được dán nhãn.

Thiết kế phản ánh các yêu cầu đối với mạch tích hợp UHF-RFID thương mại, giới thiệu mô hình in 3D với lớp mạ đồng. Ăng-ten 3D có một tấm hình vuông ở giữa và "được thực hiện bằng vật liệu điện môi." Bao gồm hai bộ tản nhiệt, một mạng kết hợp và lớp phủ điện môi, các nhà nghiên cứu cũng phải xem xét các thông số thiết kế sau:

Tổng chiều dài của ăng ten
Góc nón
Chiều rộng của các phần tản nhiệt hình nón
Chiều rộng của dấu vết kim loại trong hình xoắn ốc hình nón
Pitch giữa các ngã rẽ theo hình xoắn ốc hình nón
Chu vi và bề mặt của các vòng vuông cho mạng phù hợp

Thân chính của ăng-ten được in 3D cho từng mẫu (bao gồm ăng-ten tham chiếu hình nón và 3 ăng-ten xoắn ốc), được tráng và đánh giá hiệu suất trong quá trình ngâm trong môi trường như mỡ, xương, não và nước.

Tính chất điện.

Xem nguyên mẫu và lớp phủ ăng-ten cuối cùng, đã được gắn và sẵn sàng để mô tả đặc tính EM.

Các nhà nghiên cứu đã xác nhận cả thiết kế hình trụ và lớp phủ của ăng-ten, sau đó chuyển sang tích hợp vi mạch RIFID, một Higgs 3D từ Alien Technology. Để chống thấm, thẻ đọc được bao bọc trong màng nhựa. Khả năng kết nối đã được xác minh bằng phần mềm điều khiển, lần đầu tiên được thực hiện trong không khí và sau đó là khi ngâm trong nước - phản ánh sự giảm 60% phạm vi liên kết giao tiếp.

Các nhà nghiên cứu cho biết: “Điều này đồng ý với các mô phỏng EM giải thích sự thất thoát nước và xác nhận khả năng giao tiếp của thẻ được đề xuất.

Hình ảnh viên nang Thẻ UHF-RFID cuối cùng.

Cuối cùng, nhóm đã xây dựng một “thẻ UHF-RFID nhỏ gọn đầy đủ chức năng”, được tạo thành từ ăng-ten, lớp phủ và IC RFID thương mại. Cả tính khả thi và hiệu suất đều được thể hiện trong quá trình thử nghiệm cuối cùng, với các nhà nghiên cứu xác nhận rằng thiết kế và nguyên mẫu cuối cùng cho thấy tiềm năng tốt cho các ứng dụng nhúng — và để sử dụng trong các ngành như xây dựng, chăm sóc sức khỏe, v.v.

Các loại ăng ten khác cũng đã được in 3D thành công trong những năm gần đây, được tạo ra cho công nghệ vệ tinh, cũng như các ứng dụng độc đáo khác như thiết bị đeo được.

Chế độ xem thiết lập đo dải đọc RFID