线宽和线间距对平面螺旋电感性能的影响

由于矩形电感线圈所具备的种种优势，下文的研究主要集中于矩形电感线圈［7］。为便于对比，矩形电感线圈的匝数同为4，但线宽不同，一组为0.2 mm，另一组为0.5 mm。线圈间距主要分为0.4 mm、0.6 mm、0.8 mm和1.0 mm 4种情况。对每组线圈的多个样本进行测试后取均值。图10.9为矩形电感的电感值（a）和品质因数（b）与线圈线宽和线间距的对应关系。由图可知，当线间距相同时，线圈的电感值随着线宽的增加而减小。其原因在于大的线宽会减小螺旋线圈内部的空心面积。当线宽相同时，线圈的电感值随着线间距的减小而增大。然而无论是线宽的变化还是线间距的变化，其品质因数均无规律可循，仍然是由凹槽中液态金属墨水的无规则填充造成的。

在了解了匝数、线宽、线间距对电感性能的影响之后，按照电子标签的应用要求来进一步制作电感量及品质因数均合适的电感。频率范围为8～16 MHz。

以下以其中一组电感线圈为例来说明问题［7］。电感线圈的匝数为4，线宽为0.2 mm，线间距为0.6 mm。由图10.10可知，该线圈的电感值随着频率的增加而缓慢降低，然而品质因数曲线却随着频率的增加而缓慢上升。当测量频率为13.56 MHz时，该线圈的电感值与品质因数分别为1.27 μH和13.5，因此可以用作电子标签的天线。

图10.9　矩形电感的电感值（a）和品质因数（b）与线圈线宽和线间距的对应关系［7］(www.xing528.com)

图10.10　矩形电感线圈的频率特征曲线［9］

图10.11　GaIn10墨水在不同柔性基底上直写RFID矩形电感线圈［9］

图10.11为GaIn10墨水在不同柔性基底上直接绘制RFID矩形电感线圈，例如织物、聚酰亚胺、PVC、纸、橡胶等。该电感线圈面积为2cm×2cm，膜厚约为10 μm。GaIn10墨水含有极少量的氧化物，使其黏附性得到了较大提高，可实现在各种基底上的快速绘制。因此，柔性电感线圈或天线的制作被有效地简化了。该RFID电感线圈的制备技术，很大程度上实现了柔性和低成本电子标签的制作。