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西班牙科学家开发3D打印RFID标签

在天线系统的开发中,增材制造的潜力已经逐渐开始实现,比如3D打印的5G网络天线、太空任务印刷金属传感器等等。而西班牙的科学家团队借助3D打印系统,创造了拥有更强性能、更可靠的UHF-RFID(射频识别)标签。

RFID芯片广泛用于工业领域,作为跟踪库存,控制人员访问和各种物流应用的一种手段,但是它们仍然有局限性。有时,当设备在电磁条件(EM)变化的地方运行时,芯片的激活范围可能会受到限制。

尤其是医院,由于EM设备在医疗保健中很普遍,经常会导致RFID标签发生故障,结果可能会影响跟踪芯片的辐射效率。在其他地方,在汽车和建筑领域,RFID设备无法完全浸入水中而无法工作,这也阻止了它们在制造工作流程的某些区域中使用。

全新的RFID设备中天线被封装在一个带电的外壳内部

为了克服现有RFID标签的局限性,研究人员设计了一种新颖的天线布局,当设备浸入另一种介质中时可以防止信号电抗。该团队的芯片设计包括两个主要的对称辐射体,一个匹配网络和一个介电涂层,该涂层经过优化可在某些频率下工作。

天线的主体具有双锥形结构,中间有一块金属板,该金属板已预先编程,介电常数为2.8,损耗角正切为0.02。两个方形金属条也缠绕在板的两侧,并通过一个孔连接,这最终使天线的宽带与RFID芯片的宽带匹配。

利用先进的EM仿真软件在设备设计中,研究人员可以对其进行优化,以用于常见的RFID频率。一旦团队的最终产品准备就绪,他们就可以通过将圆柱状聚合物主体分两半进行3D打印来制造其介电涂层,然后再将它们连接以将天线封装在内部。

天线也涂有导电的银墨水,用作电镀铜的种子。一旦完成,该设备的圆锥形结构就会被一层薄薄的合金覆盖,这使其能够成功接收和传输信号。

随后的测试表明,科学家的仿真与原型性能之间存在一些不匹配,特别是在带宽方面。考虑到器件几何形状的复杂性,其最终设计的精度在某些区域的精度方面有所不同,这对芯片的EM行为产生了连锁效应。

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