基于分形结构的纸基RFID标签大线研究

在低质基材上研究只有分形结构的RFID标签天线尺寸缩减特性.在偶极子天线加载分支线特性的研究基础上,提出基于Manderlbrot和"分形树"结构的RFID标签天线设计.通过矩量法仿真,给出了两种分形结构标签天线的谐振频率、反射系数及方向图.并制作了纸质基材的3阶分形树结构RFID标签天线实物.仿真和测试结果表明,"分形树"标签天线结构简单,具有较好的尺寸缩减特性.     

一种新型的hilbert分形rfid标签天线

随着射频识别技术研究的迅速发展,寻求具有尺寸缩减特性的天线结构成为RFID设计的实际需要,Hilbert分形结构是天线小型化设计的一种有效解决方案.本文论述了Hilbert分形天线的基本原理,对弯折偶极子天线采用Hilbea分形结构进行小型化设计,并对实物进行仿真.经测试与仿真后结果表明:标签天线尺寸约为25.6mm*16.2mm,工作在中心频率915MHz处,增益达到2.19dB,相对阻抗带宽为90MHz.天线能保持较好的工作性能,可应用于酒瓶盖防伪RFID标签中.     

基于领带结Sierpinski分形结构的RFID标签天线

基于三角形Sierpinski微带分形贴片,提出了一种新型的小尺寸领带结RFID标签天线设计。通过仿真,给出了该分形天线的端口特性,同时给出了该领带结型Sierpinski标签天线的谐振频率、方向图以及天线效率。结果表明,采用不同维数的分形结构,可以实现多频段的工作特性,因而该天线可以很方便地应用于RFID电子标签中。     

RFID分形阅读器天线设计

研究了不同阶数的Minkowski分形微带贴片天线的性能,给出了一种双层2阶Minkowski分形阅读器天线,仿真结果表明,天线在谐振频率点处具有良好的性能,且尺寸大小为30mm×30mm,与普通的方形贴片天线相比,其面积大约减少了43．75％,宽度减少了25％,具有较好的尺寸缩减特性,天线的性能和尺寸能满足手持RFID阅读器的要求。该天线设计具有结构简单、易于制作等特点,适合用于RFID阅读器天线的小型化设计。     

一种新型微带分形贴片天线的设计

采用两点格式法构造了一种新型的分形结构,并利用其设计了微带分形贴片天线,采用AnsoftHFSS软件对天线进行仿真优化,然后制作了实物并完成实验测量。仿真结果和测量数据表明:一阶和二阶微带分形贴片天线的面积尺寸较传统微带贴片天线分别能够缩减46.85%和60.01%,这与传统的Koch微带分形贴片天线和Minkowski微带分形贴片天线比较,具有良好的尺寸缩减性。因此,该结构在天线小型化领域具有研究价值。     

矿用RFID标签天线的分析与设计

本文提出了一种用于矿井人员定位系统的结构紧凑的Hilbert分形倒F标签天线.通过HFSS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Hilbert分形天线经测试,在2.425 GHz的中心频率下,回波损耗为-38.28 dB,带宽为190 MHz.     

一种新型分形印刷折合振子的设计

首先采用递归法构造了一种新型的分形结构,并利用其设计了分形印刷折合振子,然后对传统印刷巴伦进行了结构调整,有效地缩减了馈电电路的物理尺寸.使用Ansoft HFSS和Serenade软件对天线进行仿真优化,制作了实物并完成实验测量.仿真结果和测量数据表明:该新型分形印刷折合振子的横向尺寸较传统的半波印刷振子能够缩减68%,这与Hilbert分形印刷折合振子比较,具有良好的尺寸缩减性.     

基于Minkowski分形边界的微带贴片天线

对不同的迭代次数及缺口深度的M inkowsk i分形微带贴片天线进行了仿真,并取其中一组天线进行了实验测量。实验结果表明:与具有相同谐振频率的方贴片天线相比,2阶M inkowsk i分形(迭代因子为0.5)贴片天线尺寸缩减约10%,面积缩减约44%,并且分形结构对天线的方向图没有影响。因此,可以用M inkowsk i分形贴片天线取代传统的方贴片天线,以实现天线的小型化设计。     

分形天线的特性分析及其在MIMO天线中的应用

分形最基本的特征是自相似特性与分数维,可以很好地应用于设计天线.与传统天线相比,在性能保持相近的情况下,分形天线表现出两个突出的优势:减小天线尺寸和使天线在多频带下工作.文中以Koch天线、分形树天线和分形环天线为例,说明了分形天线减小天线尺寸的优势;以Sierpinski基垫天线为例,说明了分形天线增加天线工作频带的优势.还对Minkowski分形天线阵列进行了分析,表明作为天线阵列单元的分形天线,可以提高天线阵的辐射特性.文中提出了将Minkowski分形天线应用于多输入输出(MIMO)天线中.     

一种正六边形嵌套分形超宽带天线的设计

针对当前超宽带天线存在的方向性差、增益小的现状,提出了一种正六边形嵌套分形的超宽带天线。天线利用嵌套分形结构的自相似性和空间填充特性,有效拓展带宽,缩减天线尺寸。通过对天线维数进行仿真分析,选择带宽满足超宽带指标的四维和五维天线;对四维天线和五维天线的E-H面方向图及增益进行对比得知,五维天线较高增益由方向图畸变产生,故选择方向性更好的四维天线为此次设计的目标天线。目标天线尺寸仅为20 mm×23 mm×1.6 mm,带宽为2.7~10.6 GHz,增益为1.8~7.8 dBi,且天线实现了良好阻抗匹配。与引文其它天线相比,目标天线具有较小的尺寸,同时具有良好的方向性和较高的增益。天线实测结果与仿真基本吻合,验证了其研究与应用价值。     

抗干扰设备中的Sierpinski分形微带天线

设计了一种新型Sierpinski分形天线,通过对接地板开槽和改进天线结构,使天线满足在多频带要求下,实现了3.65～5.35GHz（37.5%）的频率缺口的功能,大大提高了天线的抗干扰性。利用HFSS仿真和实验测试表明：天线的远场辐射方向图、回波损耗均满足天线设计要求,并且分形特有的尺寸缩减性实现了天线的小型化。     

一种基于分形结构的树生长微带天线设计

基于分形理论和自然树竞争(TGCA)思想,提出了采用树枝结构在不同生长因子下进行迭代生长的方法,对分形天线多谐振频率点进行优化控制,克服常见分形天线难于调整多个谐振频率点位置关系的缺点。树生长分形天线通过生长因子和天线尺寸的线性调整,可以方便地实现高低谐振频率的优化设计,方法简单易行。基于该方法,采用时域有限差分(FDTD)算法优化设计了一种具有GSM900/DCS1800双频谐振点的树生长微带分形天线。从实验和仿真结果可以看出,该微带分形天线在0.91 GHz,1.81 GHz谐振频率处带宽均大于100 MHz,水平方向为全向辐射,测量所得结果和仿真数据吻合较好,验证了采用生长因子调整分形天线谐振频率的方法。     

分形理论在天线技术中的应用

文中针对分形的独特特征一自相似性（或自仿射性）和空间填充性，论述了将其运用于天线设计中。与传统的天线相比，在保持相同性能的条件下，这种天线有两个突出的优点：天线尺寸缩减和多频带性。文章还分析研究了分形几何在天线阵列设计中的应用，并探讨了分形理论在天线研究中的发展趋势和需要解决的问题。     

小型化准分形加载单极子天线

提出了一种小型化宽带加载单极子天线,即对有顶部加载的单极子天线进行准分形和RLC集总加载.研究表明准分形可以有效地降低天线的谐振频率,提高辐射能力.准分形加载单极子天线和三维分形树单极子天线相比,结构非常简单,容易实现,和典型的加载单极子天线相比,天线的电尺寸要小得多.对准分形加载单极子模型天线进行了测试,实测结果和仿真结果比较一致.加入匹配网络后,可得到10:1的带宽.     

改进型Sierpinski三角形分形多频天线研究

分形天线可以实现多频工作和尺寸减缩,在军用与民用方面都有着很大的发展潜力.研究了一种新结构形式的改进型Sierpinski分形天线,与普通结构相比,其可以通过调节各个三角形的高度比例来调整频比,且结构简单,加工制作更容易.仿真结果验证了改进型Sierpinski多三角形天线的多频特性.     

基于矩量法的分形环八木天线的特性分析

八木天线是一种常用的天线形式.本文将Minkowski分形环应用于八木天线设计中,利用分形结构的空间填充特性来减小天线的横向尺寸,从而实现天线小型化设计.设计了工作于880～960MHz的6元二阶Minkowski分形环八木天线,以矩量法为核心对设计天线进行数值分析,将线天线模拟为细带线模型,天线表面采用三角单元进行剖分,RwG基函数作为电流展开函数.同方环八木天线进行了比较,在驻波特性、辐射特性相似情况下,分形环八木天线的尺寸缩减了29.8%.     

适用于WiMAX的小型化微带天线设计

设计了一种加载U型缝的小型化分形结构微带天线。该天线应用Giuseppe Peano分形理论和U型缝加载技术,延长电流的有效路径,从而降低天线的谐振频率,实现天线小型化,同时采用空气作为介质层,减小天线的Q值,增加天线带宽。通过使用HFSS对天线进行仿真优化,得到了天线尺寸参数。仿真结果表明,天线的相对带宽为6%(3.47～3.71 GHz),最大增益可达2.91 dBi,整体辐射性能良好。天线贴片尺寸仅为14 mm×14 mm,相比于普通微带天线,面积缩减了59%。该天线结构简单,尺寸小,能较好地适用于WiMAX通信。     

具有陷波特性的超宽带分形缝隙天线

结合超宽带缝隙天线和分形结构的优点,设计了一种具有陷波特性的超宽带分形缝隙天线.选择E形缝隙结构,并在缝隙下边缘采用树状分形,构造半波长谐振结构,实现了天线的陷波功能,有效地避免了超宽带频带范围内的系统干扰.给出了天线设计的总体思路,通过理论分析和仿真测试,对天线的阻抗特性、增益进行了研究.结果表明,该陷波天线的阻抗频带为3 GHz ～12 GHz,在5 GHz～6.25 GHz频带内具有陷波特性.同时,分形结构的引入极大地缩小了天线的尺寸.     

新型分形结构在印刷振子中的应用

为了设计小型化、多频化的印刷振子,采用递归法构造了一种新型的分形结构,并设计了单层分形印刷振子,利用Ansoft HFSS软件对天线进行仿真优化,结果表明:新型单层分形印刷振子尺寸缩减性优于Hilbert单层分形印刷振子.针对单层分形印刷振子频比固定的不足,提出了双层分形印刷振子模型,仿真结果表明:除具备单层分形印刷振子的所有特性外,双层分形印刷振子还具备频比可调特性,这将大大解决目前印刷振子所面临的小型化、多频化难题.     

分形倒L天线的研究

构建了一种紧凑结构的分形倒L天线,用矩量法对天线的阻抗特性、辐射方向图特性和天线电流分布作分析研究,并进行实验验证.结果表明,分形倒L天线不仅大大降低了天线的高度,而且有效地缩减了天线的水平长度,是天线小型化设计的重要方法.