在物聯網（IoT）技術快速發展的推動下，超高頻（UHF）RFID系統在物流、倉儲、零售及智能制造等領域的應用愈發廣泛。特別是在密集標簽識別（Dense Reader Mode, DRM）場景中，RFID系統對天線設計、電磁兼容性（EMC）、信號完整性（SI）等PCB級別的性能提出了更高的要求。如何在PCB設計中優化UHF RFID的密集標簽識別能力，成為PCB設計工程師的技術挑戰之一。本文將從天線匹配、電磁干擾控制、板材選擇、阻抗控制以及系統調試五個方面，深入探討優化策略。1. UHF RFID密集識別場景的挑戰UHF RFID系統通常工作在860 MHz – 960 MHz頻段，其通信基于反向散射原理。在密集標簽識別環境下，多個標簽同時響應讀寫器指令，造成信號重疊（collision）、多徑干擾（multipath fading）及互調干擾（intermodulation distortion）等問題。同時，多讀寫器共存時也容易引起頻率干擾，影響識別率。在PCB層面，如何實現高效的天線耦合、最小化信號損耗及互擾，是優化RFID系統性能的關鍵。2. PCB天線設計與匹配優化2.1 天線類型選擇在UHF RFID應用中，常用的PCB天線類型包括倒F天線（Inverted-F Antenna, IFA）、微帶貼片天線及偶極子天線。對于空間受限或成本敏感的應用，IFA因其尺寸緊湊和調諧靈活性受到青睞。2.2 天線阻抗匹配天線與射頻前端（如功率放大器或低噪聲放大器）之間的阻抗匹配直接影響信號反射損耗（S11指標）。通常目標匹配阻抗為50Ω。通過調節天線饋點位置、加載匹配網絡（如π型網絡）、或使用Smith圓圖法進行優化，可以顯著提升反射性能，進而提高標簽識別靈敏度。2.3 天線布局策略在密集標簽識別場景中，天線的輻射方向性和增益對系統性能影響顯著。建議：采用多極化（如線極化+圓極化）設計以適應標簽任意方向；避免天線與金屬地平面過近，防止諧振頻率偏移；預留足夠的天線凈空區，防止被鄰近器件耦合干擾。3. 電磁干擾與EMC控制3.1 高頻隔離設計UHF頻段下，信號路徑極其敏感。應采用如下策略降低EMI：盡量使用差分傳輸結構，以抑制共模干擾；高頻線布線避免90°轉折，并保持走線連續光滑；高頻線與其他信號層保持足夠間距，減少串擾（crosstalk）；使用屏蔽地層或GND via柵欄包圍射頻走線。3.2 電源完整性與濾波電源噪聲直接影響射頻模塊的穩定性。建議在RF前端供電路徑上添加LC低通濾波器或π型濾波器，并靠近器件布置去耦電容（典型值為100nF～1μF）。4. 板材與層疊結構選擇4.1 高頻板材傳統FR-4材料在UHF頻段下損耗較大。推薦使用低損耗板材如Rogers RO4350B、Taconic TLX等，其介電常數穩定性和低耗散因子（Df）有助于保持信號完整性。4.2 層疊結構優化合理的層疊結構可以提升傳輸線的阻抗控制精度和EMC性能。例如：頂層用于RF天線及射頻通道；中間層作為完整接地層，形成參考平面；信號層與接地層之間保持適當介質厚度（通常為0.2～0.3mm）以控制微帶阻抗。5. 多標簽抗沖突協議支持與硬件協同設計雖然EPC Gen2協議已內建防沖突機制，如ALOHA算法和時隙隨機化，但在硬件設計中，仍可通過提高信噪比（SNR）和接收靈敏度，提升協議執行效率。可行的優化包括：使用低相位噪聲的本振（LO）器件；調整前端增益器件的線性范圍，防止近距離標簽信號“淹沒”遠距離標簽；加強本地解調與數字處理模塊的濾波能力，提升多標簽解碼能力。6. PCB調試與測試建議在實際調試階段，建議使用以下方法驗證設計有效性：使用矢量網絡分析儀（VNA）測試天線S11參數與帶寬；利用頻譜儀觀察干擾信號與互調產物；在實際應用環境中進行標簽識別距離、角度、數量測試，對比識別率；使用近場探頭掃描PCB板面，查找潛在的EMI熱區。結語超高頻RFID在密集標簽環境下的識別性能，不僅依賴于協議層的優化，更深層次地依賴于PCB設計的系統性優化。從天線匹配到電磁兼容，從板材選擇到信號完整性，每一個細節都可能成為影響識別率的關鍵因素。面向未來更高頻率、更高密度、更復雜環境的RFID應用，PCB設計師需要具備跨領域的系統思維，融合射頻、電磁、信號處理等多方面知識，才能打造出真正高性能的RFID硬件平臺。