西班牙科學(xué)家開發(fā)全新的3D打印RFID標(biāo)簽

在天線系統(tǒng)的開發(fā)中，增材制造的潛力已經(jīng)逐漸開始實(shí)現(xiàn)，比如3D打印的5G網(wǎng)絡(luò)天線、太空任務(wù)印刷金屬傳感器等等。而西班牙的科學(xué)家團(tuán)隊借助3D打印系統(tǒng)，創(chuàng)造了擁有更強(qiáng)性能、更可靠的UHF-RFID（射頻識別）標(biāo)簽。

RFID芯片廣泛用于工業(yè)領(lǐng)域，作為跟蹤庫存，控制人員訪問和各種物流應(yīng)用的一種手段，但是它們?nèi)匀挥芯窒扌?。有時，當(dāng)設(shè)備在電磁條件（EM）變化的地方運(yùn)行時，芯片的激活范圍可能會受到限制。

尤其是醫(yī)院，由于EM設(shè)備在醫(yī)療保健中很普遍，經(jīng)常會導(dǎo)致RFID標(biāo)簽發(fā)生故障，結(jié)果可能會影響跟蹤芯片的輻射效率。在其他地方，在汽車和建筑領(lǐng)域，RFID設(shè)備無法完全浸入水中而無法工作，這也阻止了它們在制造工作流程的某些區(qū)域中使用。

全新的RFID設(shè)備中天線被封裝在一個帶電的外殼內(nèi)部

為了克服現(xiàn)有RFID標(biāo)簽的局限性，研究人員設(shè)計了一種新穎的天線布局，當(dāng)設(shè)備浸入另一種介質(zhì)中時可以防止信號電抗。該團(tuán)隊的芯片設(shè)計包括兩個主要的對稱輻射體，一個匹配網(wǎng)絡(luò)和一個介電涂層，該涂層經(jīng)過優(yōu)化可在某些頻率下工作。

天線的主體具有雙錐形結(jié)構(gòu)，中間有一塊金屬板，該金屬板已預(yù)先編程，介電常數(shù)為2.8，損耗角正切為0.02。兩個方形金屬條也纏繞在板的兩側(cè)，并通過一個孔連接，這最終使天線的寬帶與RFID芯片的寬帶匹配。

利用先進(jìn)的EM仿真軟件在設(shè)備設(shè)計中，研究人員可以對其進(jìn)行優(yōu)化，以用于常見的RFID頻率。一旦團(tuán)隊的最終產(chǎn)品準(zhǔn)備就緒，他們就可以通過將圓柱狀聚合物主體分兩半進(jìn)行3D打印來制造其介電涂層，然后再將它們連接以將天線封裝在內(nèi)部。

天線也涂有導(dǎo)電的銀墨水，用作電鍍銅的種子。一旦完成，該設(shè)備的圓錐形結(jié)構(gòu)就會被一層薄薄的合金覆蓋，這使其能夠成功接收和傳輸信號。

隨后的測試表明，科學(xué)家的仿真與原型性能之間存在一些不匹配，特別是在帶寬方面?？紤]到器件幾何形狀的復(fù)雜性，其最終設(shè)計的精度在某些區(qū)域的精度方面有所不同，這對芯片的EM行為產(chǎn)生了連鎖效應(yīng)。