[发明专利]用于射频识别系统的矩形宽缝陶瓷明可夫斯基分形天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种微带天线，尤其是涉及一种用于射频识别系统的矩形宽缝陶瓷明可夫斯 基分形天线。

背景技术

RFID是射频识别技术的英文Radio Frequency Identification的缩写。射频识别技术是20世 纪90年代开始兴起的一种用射频通信实现的非接触式自动识别技术。RFID标签具有体积小、 容量大、寿命长、可重复使用等特点，可支持快速读写、非可视识别、移动识别、多目标识 别、定位及长期跟踪管理等，将此技术与互联网、通讯等技术相结合，用于物流、制造、公 共信息服务等行业，可实现高效管理与运作，降低成本。随着安全软信息相关技术的不断完 善和成熟，RFID系列产业将成为一个新兴的高技术产业群，成为国民经济新的增长点，对 提升社会信息化水平、促进经济可持续发展、提高人民生活质量、增强公共安全与国防安全 等方面都将产生深远的影响，并具有重大的战略性意义。可以预计RFID技术将成为继移动 通讯技术、互联网技术之后又一项影响全球经济与人类生活的新一代技术。

天线设计及制造技术是射频识别技术的核心关键技术之一，天线的各项特性及形态大小， 极大程度地影响了射频识别系统的工作性能及应用领域，随着RFID技术系列应用的飞速发 展，人们对RFID天线在宽带化、小型化、宽标定无适应性、抗破坏性、多频段多网络兼容性 等方面提出了更高的要求。天线在RFID系统中具有举足轻重的地位，对其进行深入的研究具 有重要的参考价值和实用意义。

20世纪70年代，法国数学家B.B.Mandelbrot在总结了自然界中非规则几何图形后，第 一次提出了分形这个概念，认为分形几何学可以处理自然界中那些极小规则的构型，指出分 形几何将成为研究许多物理现象的有力工具。到了20世纪80年代，关于波与分形结构相互 作用的研究促进了分形电动力学的发展，而分形天线正是分形电动力学的众多应用之一。它 能够使得我们有效地设计小型化天线或把多个无线电通信元件集成到一块设备上。分形几何 是通过迭代产生的具有自相似特性的几何结构，它的整体与局部之间以及局部与局部之间都 具有自相似性，天线的分形设计是电磁理论与分形几何学的融合。研究发现，与传统天线相 比，分形天线具有小型化、宽频带、多频工作、高辐射电阻、自加载等优点，能够很好的满 足RFID系统对天线的要求。

射频识别系统的常用工作频段的频率范围为2.4～2.4835GHz，其带宽要求为83.5MHz。 对于RFID系统的天线设计要求具有大带宽、小尺寸，且在整个方位平面上提供均匀覆盖， 增益在0dB以上。

明可夫斯基(Minkowski)分形天线是一种典型的分形天线，明可夫斯基(Minkowski)分形 结构迭代生成方式如图1所示。设初始单元方贴片M0的直线边长为L，将其三等分挖去中 间位置宽度为L/3、深度为h的矩形区域，即形成一个L/3×h的矩形缺口。设缺口的深度与宽 度之比为p，即p＝3h/L(0<p<1)表示缺口深度的相对大小。通过改变p值，可以得到不同的 1阶Minkowski分形贴片M1。对1阶Minkowski分形贴片的所有直线边三等分，按照相同的p 值依次迭代生成了2阶Minkowski分形贴片M2。这样迭代下去，可生成高阶的Minkowski 分形曲线，由该曲线围成的贴片即明可夫斯基(Minkowski)分形天线贴片。