基于電子商務(wù)物流業(yè)務(wù)電子標簽的雙頻分形天線(xiàn)研究

搭建開(kāi)放場(chǎng)區測試系統， 測得天線(xiàn)在0.915 GHz和2.415 GHz時(shí)的方向圖如圖5（b），圖5（c）所示。天線(xiàn)低頻段E面方向圖有兩個(gè)瓣，一個(gè)在310°~60°之間，另一個(gè)在130°~230°之間，低頻段H 面方向圖全向覆蓋；天線(xiàn)高頻段E面方向圖有兩個(gè)瓣，一個(gè)在310°~75°之間，另一個(gè)在130°~250°之間；高頻段H面方向圖有兩個(gè)瓣，一個(gè)在 350°~100°之間，另一個(gè)在160°~270°之間。兩個(gè)瓣基本上覆蓋大部分角度，該天線(xiàn)在兩個(gè)工作頻段均具有全向輻射特性，但天線(xiàn)在高頻段輻射強 度不夠均勻，有一定的方向性。

4 2 階雙頻π型分形折疊偶極子天線(xiàn)的設計與制作

上節中設計的1階雙頻π型分形折疊偶極子天線(xiàn)基本滿(mǎn)足了設計要求，但在低頻段回波損耗最小值偏高； 在高頻段輻射強度不夠均勻，有一定的方向性，還需要進(jìn)一步改進(jìn)。構成天線(xiàn)臂的π型分形折疊是一種線(xiàn)分形結構，高階的線(xiàn)分形結構具有更好的自相似特性，由其 組成的天線(xiàn)將具備更好的性能。因此在設計改進(jìn)型天線(xiàn)結構時(shí)，使用2階π型分形折疊結構來(lái)設計天線(xiàn)的折疊臂。2階π型分形折疊結構由一條直線(xiàn)段經(jīng)過(guò)兩次π型 分形折疊變換得到，第一次變換得到如圖2所示的變形π型分形折疊結構，再將其所有直線(xiàn)段依次迭代生成2階π型分形折線(xiàn)結構。在設計中，使用FR4介質(zhì)板作 為天線(xiàn)的介質(zhì)基板。介質(zhì)板厚度為h = 1.5 mm,相對介電常數εr = 3.7 .天線(xiàn)尺寸為66 mm×45 mm.天線(xiàn)結構如圖6所示。

天線(xiàn)整體可以看作是兩個(gè)分別工作在不同頻段的折疊偶極子天線(xiàn)的疊加。根據式（1）可得，工作在 0.902~0.928 GHz 頻段的天線(xiàn)臂總長(cháng)約為86 mm,由一個(gè)橫向臂和一個(gè)折疊臂相融合而成，橫向臂長(cháng)度為15.25 mm,折疊臂由一個(gè)原長(cháng)度為21 mm的直線(xiàn)段經(jīng)過(guò)兩次π型分形折疊變換得到；工作在2.4~2.483 5 GHz頻段的天線(xiàn)臂總長(cháng)約為32 mm,由一個(gè)橫向臂和一個(gè)折疊臂相融合而成，橫向臂長(cháng)度為3.25 mm,折疊臂由一個(gè)原長(cháng)度為9 mm的直線(xiàn)段經(jīng)過(guò)兩次π型分形折疊變換得到。在設計過(guò)程中，依然在天線(xiàn)輻射臂下方添加了鏡像補償結構來(lái)改善天線(xiàn)性能。

根據上文所述設計方案，用腐蝕工藝制板法制作出了天線(xiàn)樣品，如圖7所示。

天線(xiàn)的回波損耗測量結果如圖8（a）所示，天線(xiàn)的低頻段諧振頻率在0.90 GHz 處，諧振頻率處的回波損耗S11 值（S11 最小值）為-21.42 dB,天線(xiàn)的工作帶寬為0.204 GHz;天線(xiàn)的高頻段諧振頻率在2.43 GHz處，諧振頻率處的回波損耗S11 值（S11 最小值）為-21.36 dB,天線(xiàn)的工作帶寬為0.241 GHz.

測得天線(xiàn)在0.90 GHz 和2.43 GHz 時(shí)的方向圖如圖8（b），圖8（c）所示。天線(xiàn)低頻段E 面方向圖有兩個(gè)瓣，一個(gè)在310°~50°之間，另一個(gè)在130°~240°之間，兩個(gè)瓣基本上覆蓋大部分角度，低頻段H面方向圖全向覆蓋；天線(xiàn)高頻段E 面方向圖有兩個(gè)瓣，一個(gè)在310°~70°之間，另一個(gè)在110°~230°之間，兩個(gè)瓣基本上覆蓋大部分角度，高頻段H面方向圖全向覆蓋。該天線(xiàn)在兩個(gè) 工作頻段均具有全向輻射特性。

5 結論

本文針對電子商務(wù)物流系統電子標簽的天線(xiàn)雙頻工作及各個(gè)工作頻段性能平衡的要求，分別采用1階π型 分形折疊結構和2階π型分形折疊結構，設計了兩款能夠雙頻帶工作的分形天線(xiàn)，用腐蝕工藝制板法制作了天線(xiàn)樣品，并對天線(xiàn)的回波損耗和方向圖特性進(jìn)行了測 試。測試結果顯示，兩款天線(xiàn)的回波損耗 （S11）值在兩個(gè)5 結論本文針對電子商務(wù)物流系統電子標簽的天線(xiàn)雙頻工作及各個(gè)工作頻段性能平衡的要求，分別采用1階π型分形折疊結構和2階π型分形折疊結構，設計了兩款能 夠雙頻帶工作的分形天線(xiàn)，用腐蝕工藝制板法制作了天線(xiàn)樣品，并對天線(xiàn)的回波損耗和方向圖特性進(jìn)行了測試。

測試結果顯示，兩款天線(xiàn)的回波損耗 （S11）值在兩個(gè)工作頻帶內都在-10 dB 以下，天線(xiàn)完全覆蓋了0.902~0.928 GHz 和2.4~2.483 5 GHz 兩個(gè)工作頻段；兩款天線(xiàn)低頻段的工作帶寬都大于100 MHz,高頻段的工作帶寬應都大于200 MHz;兩款天線(xiàn)在兩個(gè)工作頻段都具有全向輻射特性。1階π型分形天線(xiàn)在低頻段由于制作公差造成了天線(xiàn)輕度失配，回波損耗最小值偏高；在高頻段輻射強度不 夠均勻，有一定的方向性。作為改進(jìn)設計的2階π型分形天線(xiàn)解決了上述問(wèn)題，在縮小天線(xiàn)尺寸的同時(shí)降低了天線(xiàn)低頻段的回波損耗最小值，且使天線(xiàn)在高頻段的輻 射強度分布更加均勻，全向輻射特性更好。該款天線(xiàn)完全實(shí)現了設計要求，在兩個(gè)工作頻段都有較好的性能，且工作性能平衡。