矿用rfid标签天线的分析与设计 analysis and design of rfid tag antenna for mine monitoring systems.pdfVIP

研究与开发 矿用RFID标签天线的分析与设计宰 杨汉华。闫述 (江苏大学计算机科学与通信工程学院镇江212013) 本文提出了一种用于矿井人员定位系统的结构紧凑的HLlbert分形倒F标签天线。通过H礴S软 件仿真．分别给出了普通倒F天线和Hilbert分形倒F天线的回波损耗、方向图及天线增益。仿 真结果表明．这2种天线性能相当，但Hilbert分形倒F天线具有更小的尺寸，更符合矿用RFID 标签天线小尺寸、低功耗的要求。制作的Hilben分形天线经测试，在2．425GHz的中心频率下， 回波损耗为一38．28dB，带宽为190MHz。 貔笑键褥翮q阮犷势定馋豢统{镯￡雾缳》鼹的麟，努黪错礁 GI-Iz微波区域的矿用 用Hilbert分形结构的工作于2．4 1 引言 RFID标签天线。仿真及实测结果表明，该天线能够很好地 近年来煤矿事故频繁发生．直接威胁着矿工的人身安 满足矿井人员定位系统对射频天线的要求，如通信距离、结 全。因此，如何加强安全生产的防范措施，如何准确、实时、 构、稳定性等方面，其低功耗和小尺寸的特点更引人注意。 快速履行煤矿安全监测职能，保证抢险搜救的高效运作， 2天线的结构与分析 成为当前迫切需要解决的课题。射频识别(radio frequency 现在使用的RInD标签天线大多数为单极鞭形天线， iden曲cation．RnD)技术是20世纪90年代兴起的一种自 动识别技术．通过无线射频方式进行非接触双向数据通 其结构简单，但占用空间较大。现代无线通信领域常采用 信，对目标加以识别并获取相关数据。目前该技术已在煤 的天线是倒F型单极天线。它结构紧凑，带宽适中，不容易 矿安全管理中崭露头角111。 损坏。而且功耗更低。若在倒F结构基础上合理采用 射频识别系统在不同的应用场合下。对天线有不同的 Hilbert分形结构，则设计出的天线结构更紧凑，更适用于 要求。对于矿井人员定位系统来说。考虑到矿井设备的防 矿井人员定位系统。 爆要求以及RFID标签小型化、高度灵活等特点，设计标签 2．1平面倒F结构 天线时需要考虑功耗低、体积小、重量轻、性能稳定等因 倒F天线常用于无线通信系统中嘲，典型的倒F天线 素。从这几个角度出发，印刷于标签芯片所在的PCB 结构如图l所示。倒F天线是在如图2所示的倒L天线的 circuit (printedboard，印刷电路板)上的单极天线应该是最垂直元末端加一个倒L结构而成，其作用是调整天线和馈 佳选择。本文以印刷倒F单极天线为基础，设计了一款采 电端的匹配，无需另外的匹配电路，简化了天线结构。倒F 天线具有低轮廓结构，辐射场有水平极化和垂直极化2种， ‘国家自然科学基金资助项目(No 这些特性对于矿用啪D标签天线来说是非常重要的。 70 万方数据 Hilbert曲线的长度呈指数上升，趋近于无穷大。逐渐填充 整个轮廓。参考文献【3】中指出当迭代次数为5时，M4单极