紙基RFID包裝箱標簽天線(xiàn)設計

同樣的，假設包裝箱壁厚度為1 mm，εr = 3. 3，d = 200 mm，以h和介電常數ε′r為參數，用IE3D工具仿真在915MHz頻段上物品介電常數對新RFID標簽天線(xiàn)（Ⅱ）電阻和電抗的影響，如圖10和圖11所示。

圖10ε′r對標簽天線(xiàn)（Ⅱ）電阻R天線(xiàn)Ⅱ的影響

圖11ε′r對標簽天線(xiàn)（Ⅱ）電抗X天線(xiàn)Ⅱ的影響

從圖10和圖11中可以看出，空氣層和金屬層面積擴大一倍后，天線(xiàn)的電阻變化曲線(xiàn)明顯得到改善，當h≥2 mm時(shí)，新標簽（Ⅱ）天線(xiàn)阻抗的電阻和電抗變化曲線(xiàn)平緩，波動(dòng)范圍不超過(guò)5%.由此可見(jiàn)，標簽天線(xiàn)（Ⅱ）的阻抗只與天線(xiàn)的結構和空氣層厚度有關(guān)，包裝箱內的物品種類(lèi)對其影響不大。采用RFID標簽（Ⅱ）結構，可以實(shí)現與包裝箱內物品種類(lèi)無(wú)關(guān)的通用“RFID包裝箱”。

3 實(shí)物測試與結果

根據上述仿真結果，采用標準白卡紙（εr =215） ，電鍍鋁箔成型制作了h = 2 mm的RFID標簽（Ⅰ）和（Ⅱ）兩種標簽天線(xiàn)結構，如圖12所示。

圖12 RFID標簽天線(xiàn)實(shí)物

選擇箱壁厚度為1 mm，εr = 2. 2， d = 175 mm的包裝箱作為測試環(huán)境，待測標簽天線(xiàn)內附在包裝箱壁，在包裝箱內均勻填充空氣（介電常數為1） ，復印紙（介電常數為2. 5） ， PET塑料（介電常數為4. 2）和食鹽（介電常數為6. 2） ，使用矢量網(wǎng)絡(luò )分析儀Agilent 8753ET測試在上述介電常數的物質(zhì)填充情況下，在915MHz頻段上圖12中的RFID標簽天線(xiàn)的阻抗測量值，如表1和表2所示。

由表1和表2可以看出，在不同介電常數的物品影響下， RFID標簽天線(xiàn)（Ⅰ）和標簽天線(xiàn)（Ⅱ）的阻抗測量值均保持不變。其中， RFID標簽（Ⅱ）天線(xiàn)電阻和電抗始終保持在20Ω和800Ω左右，基本接近常用的RFID標簽芯片阻抗目標，具有很高的應用價(jià)值。

4 結束語(yǔ)

本文通過(guò)仿真手段模擬包裝箱內的介質(zhì)環(huán)境，研究了介質(zhì)環(huán)境對附著(zhù)在包裝箱內壁的RFID標簽天線(xiàn)的影響。仿真結果表明紙基包裝箱壁和包裝箱內的物品是影響RFID標簽天線(xiàn)的兩大主要因素，需要根據特定的包裝箱和所包裝的物品訂制RFID標簽天線(xiàn)。包裝箱內物品的容積和等效介電常數對RFID標簽天線(xiàn)的阻抗有非常大的影響。為了減少RFID標簽天線(xiàn)的設計工作量，本文設計并改進(jìn)了一種懸置微帶多層介質(zhì)結構的RFID標簽天線(xiàn)，通過(guò)增加空氣層和金屬層隔離了包裝箱內物品對RFID標簽天線(xiàn)的影響，并最終通過(guò)實(shí)際制作和測試，證實(shí)了上述RFID標簽結構的可行性，使得“通用型”RFID包裝箱成為可能，具有廣泛的應用前景。