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Hilbert分形结构RFID天线谐振研究及HFSS仿真

更新时间：2019-08-25 09:15:03 大小：527K 上传用户：杨义查看TA发布的资源 标签：hilbertrfid天线谐振hfss 下载积分：1分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

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Hilbert分形结构RFID天线谐振研究及HFSS仿真  
陈晓峰  
北京邮电大学电信工程学院，北京(100876)  
E-mail：
摘 要：Hilbert分形天线是分形天线的一种。本文介绍了使用近似平行传输线的电感分析  
的方法，推算Hilbert分形天线的谐振频率，并利用Ansoft公司的HFSS软件进行仿真验证。  
关键词：Hilbert分形天线，谐振频率，电感，HFSS  
中图分类号：TN8  
1. 引言  
射频识别(RFID)技术在物流和供应管理、文档追踪/图书馆管理、动物身份标识、门禁  
控制/电子门票以及道路自动收费等诸多应用中发挥了越来越重要的作用，日益受到关注,并  
得到迅速发展. 典型的RFID 系统由阅读器和标签两部分组成, 对于读写器部分，天线和读  
写器采取分离式结构，并通过阻抗匹配的同轴电缆连接到一起，由于结构、安装和使用环境  
等变化多样，并且读写器产品朝着小型化、多频点化发展，天线设计面临新的挑战。  
近几年开始使用分形天线作为RFID读写器天线，本文对分形天线的谐振频率进行仿真运  
算。分形理论由美国科学家B.B.Manderblot在1975年提出,由此建立了不同于传统欧氏几何  
的分形几何，对之前一些无法解释了几何学难题（如Koch曲线长度）成功进行了分析和计算  
[1]。上世纪九十年代开始人们开始将分形几何应用于天线单元的设计。将标准的振子天线和  
环天线通过分形的方式弯曲,虽然总长度不变, 然而其所占用的面积却大大缩小了。由于具  
有分形结构的物体一般都有比例自相似性和空间填充性的特点,应用到天线设计上可以实现  
天线多频段特性和尺寸缩减特性.  
分形天线主要有Sierpinski垫圈、Koch 曲线、分形树、Hilbert 曲线、环形振子等几种  
形态，其中Sierpinski垫圈、Koch 曲线单极子等分形结构的天线国内外已有人做了大量研  
究工作[2],证实了这两种结构的分形结构的天线具有良好的尺寸缩减特性,可以在有限的空间  
内大幅度提高天线效率，并提供一定的多频点特性了。  
图1：Sierpinski垫圈、Koch分形、树状分形、Hilbert分形  
本文主要分析一、二、三阶Hilbert 分形结构的RFID 读写器天线,以2 阶Hilbert 分  
形结构为例使用近似平行传输线的电感分析的方法分析其谐振频率，得到谐振频率近似计算  
公式并验证了多频点的特性，使用Ansoft 公司仿真软件HFSS 对其进行仿真，并对相同尺  
寸的各阶分形标签天线分别比较了其谐振频率、天线效率及方向图随分形阶数的变化关系.  
仿真结果表明之前近似分析的方法能相对比较准确的得出 Hilbert 分形标签天线在尺寸确  
定时的谐振频率，并可以看到３阶.  
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