基于分形结构的UHF RFID阅读器天线设计

基于分形结构设计了一种工作于UHF频段的RFID阅读器天线，其工作频段覆盖了中国的RFID标准频段 *通讯作者。

RFID (Radio Frequency Identification)， 即无线射频识别标签， 是一种非接触式的通信技术， 通过电磁波在空间的传播实现信息的传递，相较于条形码技术，RFID 具有更高的稳定性，更快的传输速率以及更大的信息容量。RFID 阅读器能够对处于恶劣环境中的电子标签进行识别，并且阅读速度快，广泛应用于产品跟踪、供应链、生物传感等领域[1]。

RFID 标签在要求低成本的同时， 还要求具有高的可靠性。

其中， 标签天线和读写器天线还分别承担着接收能量和发射能量的作用，这些因素对天线设计都提出了严格的要求。当前对RFID 天线的研究主要集中在研究天线结构和环境因素对天线性能的影响上。相比之下， 由于信号在高频段的传输速率快，传播距离远，因此UHF 频段的RFID 应用备受青睐，围绕UHF 频段RFID 天线的设计也成为广大研究工作者的关注点之一。

由于无线应用中频率资源的有限，为了达到管理和创造效益的目的，不同国家和地区规定了各自能够使用的RFID 频段， 北美为902 MHz~928 MHz， 欧洲为865 MHz~868 MHz， 日本为952 MHz~957.6 MHz [2]。

根据中国颁布的国家标准， UHF 频段RFID 技术具体使用频率为840 MHz~845 MHz 和920 MHz~925 MHz。因为这些标准的设立，使得一定区域内RFID 设备能够通用和流通，在一定程度上降低了技术成本和制造难度。

天线是RFID 系统的重要组成部分， 其工作频率决定了整个RFID 系统的工作频率， 因此一款性能优越的天线将对整个RFID 系统的性能产生至关重要的影响。

在大部分的近场应用中， 要求RFID 设备的便携性要好，为此RFID 天线也要求尽可能的小型化，并且易于集成到设备当中。在射频识别的众多频段当中，人们对低频和高频频段的研究已经相对比较成熟，目前发展最快应用也最为广泛的UHF 频段的RFID 系统正成为亟待加强研究的领域之一。由于采用传统技术的UHF 频段的RFID 天线尺寸较大，为了应对实际发展的需要，本文在此着重研究了UHF 频段RFID 天线的小型化技术，并创造性地将两种分形结构(闵可夫斯基分形和科赫分形)结合在一起，应用到RFID 天线结构的设计当中，从而有效地达到RFID 天线小型化的目的。另外，为了使RFID 天线易于集成和加工，并且达到降低制作成本的目的，本文设计的RFID 阅读器天线采用了微带贴片设计方案， 以FR-4 材料作为天线介质基板， 采用通用的50 Ω同轴线进行馈电，满足了简单易用小型化的设计要求，并且其工作频段位于RFID 所要求的国家标准频段(920 MHz~925 MHz)。