Hilbert分形结构在RFID标签天线中的应用

相对于相同纵向长度的普通偶极子天线，随着分形阶数的增加， 0~2阶二维Hilbert标签天线的方向图基本保持不变，但谐振频率逐渐减小： 2阶二维Hilbert标签天线的谐振频率约为410MHz,若要保持谐振频率为915MHz,则2阶二维Hilbert标签天线的等边长度约为0. 46 h。

虽然Hilbert分形结构有效地减小了天线的电长度，然而随着分形阶数的增加，二维Hilbert标签天线的增益和效率急剧下降， 2阶二维Hilbert标签天线的效率仅为8. 83%. 这表明二维Hilbert分形结构对标签天线的尺寸缩减是以降低天线增益和天线效率为代价的，不能满足RFID标签天线设计的需要。

图4　二维Hilbert分形标签天线的S11曲线

表1　二维Hilbert分形标签天线参数

3 一维Hilbert分形标签天线分析

为了提高Hilbert分形结构的RFID标签天线的效率，本文提出了另一种形式的Hilbert标签天线结构，如图5所示。 谐振频率为915MHz的半波振子天线长度2L = 149mm. 取三等分弯折线，各弯折线段长度均为h = 2417mm,在弯折线部分采用Hilbert分形变换，弯折线天线为0阶Hilbert标签天线。

用矩量法对一维Hilbert标签天线进行仿真，结果如图6, 7所示，天线参数见表2.

图5　一维Hilbert分形标签天线结构

图6　一维Hilbert分形标签天线的方向图仿真结果

图7　一维Hilbert分形标签天线的S11曲线