Analisi approfondita : Componenti di un tag RFID

Lo IoT è considerata la terza ondata dell'industria dell'informazione dopo il computer e Internet. Nel processo della sua realizzazione, ha bisogno della collaborazione di molte alte e nuove tecnologie. L'RFID, come una delle prime dieci tecnologie importanti nel 21 secolo, è una pietra angolare importante dell'IoT. Combinato con Internet, comunicazione e altre tecnologie, l'RFID può raggiungere monitoraggio globale e condivisione delle informazioni. Le etichette RFID sono la parte più critica e conosciuta, che è entrata in profondità nella nostra vita quotidiana.

Al giorno d'oggi, i tag RFID appaiono nella nostra visione in varie forme, rendendo la nostra vita più comoda e intelligente. I chip RFID possono essere attaccati praticamente ovunque: vestiti, scarpe, veicoli, contenitori e persino piante, animali e esseri umani (come impianti). I microchip sono persino attaccati agli insetti. Oggi, diamo uno sguardo più da vicino al tag RFID e lo sveliamo.

Componenti di un tag RFID

Il tag RFID è uno dei componenti importanti del sistema RFID, che è composto principalmente da tre parti: chip, antenna e substrato. Il chip contiene un'unità di controllo logica, una memoria e un ricetrasmettitore per la decodifica, la decrittografia e il controllo degli errori. L'antenna viene utilizzata per ricevere segnali RF dal lettore o per trasmettere le sue informazioni di identificazione. Il substrato è il vettore del chip e dell'antenna, tenendoli insieme.

Queste tre parti sono indispensabili. Determinano e influenzano le prestazioni e l'ambiente di applicazione dei tag RFID. Chip, design dell'antenna e substrati diversi di materiali diversi possono essere combinati in tag RFID con caratteristiche funzionali diverse per soddisfare una varietà di requisiti.

Chip RFID (IC)

Lo Chip RFID, altrimenti noto come IC (abbreviazione di Integrated Circuit), è solitamente progettato e prodotto da produttori di semiconduttori. È un piccolo microprocessore, che ha un'unità logica che prende le decisioni e fornisce la memoria per memorizzare i dati.

I circuiti integrati necessitano della potenza per funzionare. Questa potenza può provenire dalla batteria del tag (nel tag attivo) o dall'energia radio irradiata dall'antenna dell'interrogatore (nel tag passivo). Parte del circuito integrato viene utilizzata per controllare l'alimentazione.

I circuiti integrati possono integrare un gran numero di micro transistor in un piccolo chip. Nel 2006, l'area del chip variava da pochi millimetri quadrati a 350 mm², con un massimo di un milione di transistor per mm².

Negli ultimi anni, con lo sviluppo della tecnologia dei semiconduttori, i circuiti integrati sono disponibili in dimensioni inferiori, in modo che ogni chip possa incapsulare più circuiti. Il numero di transistor nei circuiti integrati raddoppia ogni 1.5 anni. Ciò aumenta la capacità per unità di superficie, riducendo i costi e aumentando la funzionalità. Il tag IC è più efficiente nel consumo di energia e richiede meno energia per funzionare, aumentando il raggio di lettura del tag passivo.

Classificazione dei chip RFID

CategoriaFrequenzaProtocolloChip comune
Chip RFID LF125kHz ~ 134.2kHzISO7814, ISO7815TK4100,EM4200,T5577,EM4305,SIC7888
Chip RFID HF13.56MHzISO14443, ISO15693 , ISO18000-3MMIFARE Classic EV1 , NTAG 213/215/216, SRI512, ICODE SLIX
Chip RFID UHF860MHz ~ 960MHzISO / IEC 18000-6CHiggs 3, Higgs 4, EM4325, EM4423, Monza 4QT, Ucode HSL

Antenna tag RFID

L'antenna tag RFID è una sorta di antenna a induzione di comunicazione collegata al circuito integrato tag, che è una parte importante del transponder tag RFID. L'antenna riceve il segnale dall'interrogatore, quindi trasmette o riflette il segnale ricevuto in base al tipo di tag. Per i tag attivi, trasmette segnali; per tag semipassivi o passivi, riflette i segnali. Per i tag passivi, l'antenna raccoglie anche energia dalle onde radio e alimenta il circuito integrato.

La geometria dell'antenna è determinata dalla frequenza con cui funziona il tag. Sebbene il tag possa utilizzare lo stesso IC, le modifiche al design dell'antenna consentono al tag di avere caratteristiche e comportamenti completamente diversi. L'antenna può assumere la forma di una bobina a spirale, un singolo dipolo, un doppio dipolo (uno perpendicolare all'altro) o un dipolo piegato.

Tra questi tipi di base, esistono molte variazioni nella forma dell'antenna, a seconda dei requisiti specifici dell'applicazione e delle capacità del progettista. Anche frequenze e materiali diversi possono influenzare il design dell'antenna. Ad esempio, l'antenna HF e l'antenna UHF hanno diversi modelli di antenna a causa dei loro diversi principi di funzionamento. Ci sono anche differenze nella fabbricazione delle antenne. Parametri di base e indicatori tecnici delle due antenne (come mostrato nella tabella seguente):

Antenna ad alta frequenza
Materiale Frequenza
alluminio30μm / 10μm13.56 ± 0.2 M Hz
ANIMALE DOMESTICO38μm
Antenna ad altissima frequenza
Materiale Frequenza
alluminio10μm860 ~ 960MHz
ANIMALE DOMESTICO50μm

Classificazione dell'antenna

A causa della differenza nel materiale del filo, nella struttura del materiale e nel processo di produzione, l'antenna tag RFID può essere suddivisa nelle seguenti categorie: antenna incisa, antenna stampata, antenna avvolta, antenna aggiuntiva, antenna in ceramica, ecc.

1 、 Antenna incisa (antenna incisa in rame e antenna incisa in alluminio)

L'antenna incisa è il processo di produzione principale dell'antenna RFID, che ha la più alta quota di mercato e la tecnologia più matura. Esistono due metodi: il metodo di incisione tradizionale e il metodo di incisione di precisione.

La più grande differenza tra i due è che l'antenna di incisione di precisione ha linee morbide e una piccola tolleranza della larghezza della linea. La larghezza minima della linea dell'incisione su alluminio può raggiungere 0.1 mm e la larghezza minima della linea dell'antenna per incisione in rame può raggiungere 0.05 mm, ma il costo sarà relativamente alto.

Dal materiale, può essere suddiviso in antenna PET, antenna PI (poliimmide), antenna PCB, ecc., In cui l'antenna PI viene utilizzata principalmente per resistenza alle alte temperature, resistenza chimica e altri ambienti speciali, mentre l'antenna PCB è adatta per etichette anti-metallo.

2,Antenna stampata (inclusa antenna stampata in 3D)

L'antenna stampata deve utilizzare direttamente inchiostro conduttivo speciale o pasta d'argento per stampare il circuito dell'antenna sul substrato. Il processo più maturo è la stampa rotocalco o la serigrafia. Ha il vantaggio di nessuna incisione, nessun inquinamento evidente, processo tecnologico breve, consegna rapida e basso costo.

Tuttavia, a causa della grande resistenza dell'inchiostro conduttivo o della pasta d'argento e della grande differenza nelle prestazioni dei materiali conduttivi, ci sarà un calo delle prestazioni nel tempo. E ci sono ancora alcuni problemi nella consistenza e nella durata dell'antenna UHF.

3 、 Wound Antenna (antenna avvolta in rame)

L'antenna avvolta in rame, utilizzando il metodo di avvolgimento della bobina, avvolse la bobina sullo strumento di avvolgimento e la fissò. Avvolge un certo numero di giri in base alle diverse esigenze di frequenza. L'antenna è utilizzata principalmente per tag a bassa frequenza (125-134 kHz) e ad alta frequenza (13.56 MHz), ma raramente per UHF (ad eccezione dell'antenna accoppiata a micromoduli UHF).

Il più grande vantaggio è che mostra ancora buone prestazioni in caso di piccola area o volume dell'antenna. Ma i suoi svantaggi: bassa efficienza produttiva, costo elevato, elevato spessore del prodotto, non resistente alla flessione.

4 、 Antenna in ceramica

L'antenna in ceramica utilizza un substrato ceramico (allumina) come substrato e pasta d'argento come corpo del filo. E il motivo dell'antenna viene stampato sul substrato e quindi sinterizzato ad alta temperatura per formare un circuito dell'antenna.

L'antenna in ceramica offre prestazioni stabili e una forte adattabilità all'ambiente. Ma costa troppo e non è facile da installare. È adatto per etichette anti-metallo UHF e etichette anti-smontaggio del parabrezza dell'auto.

5 、 Antenna fragile

La caratteristica della fragile antenna è quella di realizzare l'unicità dei tag RFID. Viene spesso trasformato in un'etichetta e apposto su una superficie piana e pulita come sigillatura, vetro, plastica, imballaggi in cartone. E quando l'hai scoperto, l'antenna verrà distrutta e non potrà essere riciclata.

Substrato per tag RFID

Il substrato del tag RFID è un supporto che tiene insieme il chip RFID e l'antenna. L'antenna tag viene depositata o stampata sul substrato e l'IC viene quindi attaccato a questa antenna. I substrati sono generalmente realizzati con materiali flessibili come PVC, PET, carta, ma possono anche essere realizzati con materiali rigidi come PCB.

Il substrato deve essere in grado di resistere a una varietà di condizioni ambientali, come alta temperatura, elevata umidità, luce solare, corrosione chimica, usura e strappi, ecc. E i materiali del substrato devono fornire la dissipazione dell'accumulo elettrostatico, superfici stampate lisce per il layout dell'antenna, durata e stabilità in varie condizioni operative e protezione meccanica di antenne, chip e loro interconnessioni.

Inoltre, il materiale del substrato può influenzare la frequenza di progettazione dell'antenna; pertanto, l'influenza del materiale del substrato deve essere presa in considerazione quando si sintonizza correttamente l'antenna.

Incapsulamento di tag RFID

Esistono molte forme di imballaggio di tag RFID e non sono limitate dalle dimensioni e dalla forma standard e anche la loro composizione è diversa. Pertanto, anche i processi di confezionamento come la produzione di antenne, la formazione di urti, l'incollaggio di chip e l'interconnessione sono diversi.

1,Intarsio RFID

L'intarsio RFID è la forma più semplice di tag RFID. Puoi vederlo come un semilavorato perché tutti i tag RFID iniziano come un intarsio, ma in realtà è un'etichetta RFID con funzionalità complete. Un intarsio è costituito da IC, antenna, che è attaccata al substrato.

2,Etichetta RFID

Tipo di adesivo: È il prodotto più diffuso nell'applicazione pratica. Questa etichetta ha uno strato adesivo e facile da attaccare agli oggetti, adatta per etichette per bagagli aerei, etichette per pallet, ecc.

Tipo di tag: Trova largo impiego nell'abbigliamento e negli articoli, che si caratterizza per le dimensioni compatte e può essere riciclato.

3,carta di RFID

Tipo laminato: Esistono due tipi: pressione di fusione e pressione di saldatura. La fusione e la pressatura sono realizzate con fogli di intarsio e fogli di PVC superiori e inferiori mediante riscaldamento e pressatura. Il materiale in PVC viene fuso con intarsio, quindi perforato e tagliato alla dimensione specificata.

Tipo di incollaggio: I materiali superiore e inferiore del Transponder vengono incollati insieme con carta o altri materiali mediante colla a freddo, quindi fustellati in schede di varie dimensioni.

4, etichetta a forma speciale

Braccialetti RFID: I braccialetti RFID sono facili da indossare e sono disponibili in una varietà di materiali, come braccialetti in silicone, braccialetti intrecciati, braccialetti di carta, braccialetti in PVC, che possono essere utilizzati usa e getta (ad esempio medici) o riutilizzati. Sono ampiamente utilizzati in parchi di divertimento, bagni in spiaggia, eventi o attività su larga scala, ecc.

RFID Keyfob: È generalmente realizzato in ABS e materiali gocciolanti di colla, piccoli e raffinati. Il portachiavi RFID è disponibile in una varietà di forme, come gocce d'acqua, cerchi, quadrati, forme di animali, ecc. È facile da trasportare e può essere appeso a un portachiavi o una borsa, ampiamente utilizzato per la gestione del controllo degli accessi.

Etichette animali: Le etichette degli animali sono diverse dalle altre etichette. Per la comodità della gestione degli animali, le etichette degli animali sono spesso sotto forma di tubi di vetro per iniezione, marchi auricolari, braccialetti con fibbia, perni di identificazione incorporati, ecc.

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