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

搭建開放場區(qū)測試系統(tǒng)， 測得天線在0.915 GHz和2.415 GHz時的方向圖如圖5（b），圖5（c）所示。天線低頻段E面方向圖有兩個瓣，一個在310°~60°之間，另一個在130°~230°之間，低頻段H 面方向圖全向覆蓋；天線高頻段E面方向圖有兩個瓣，一個在310°~75°之間，另一個在130°~250°之間；高頻段H面方向圖有兩個瓣，一個在 350°~100°之間，另一個在160°~270°之間。兩個瓣基本上覆蓋大部分角度，該天線在兩個工作頻段均具有全向輻射特性，但天線在高頻段輻射強 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的設(shè)計與制作

上節(jié)中設(shè)計的1階雙頻π型分形折疊偶極子天線基本滿足了設(shè)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(gòu)成天線臂的π型分形折疊是一種線分形結(jié)構(gòu)，高階的線分形結(jié)構(gòu)具有更好的自相似特性，由其 組成的天線將具備更好的性能。因此在設(shè)計改進(jìn)型天線結(jié)構(gòu)時，使用2階π型分形折疊結(jié)構(gòu)來設(shè)計天線的折疊臂。2階π型分形折疊結(jié)構(gòu)由一條直線段經(jīng)過兩次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(jié)構(gòu)，再將其所有直線段依次迭代生成2階π型分形折線結(jié)構(gòu)。在設(shè)計中，使用FR4介質(zhì)板作 為天線的介質(zhì)基板。介質(zhì)板厚度為h = 1.5 mm,相對介電常數(shù)εr = 3.7 .天線尺寸為66 mm×45 mm.天線結(jié)構(gòu)如圖6所示。

天線整體可以看作是兩個分別工作在不同頻段的折疊偶極子天線的疊加。根據(jù)式（1）可得，工作在 0.902~0.928 GHz 頻段的天線臂總長約為86 mm,由一個橫向臂和一個折疊臂相融合而成，橫向臂長度為15.25 mm,折疊臂由一個原長度為21 mm的直線段經(jīng)過兩次π型分形折疊變換得到；工作在2.4~2.483 5 GHz頻段的天線臂總長約為32 mm,由一個橫向臂和一個折疊臂相融合而成，橫向臂長度為3.25 mm,折疊臂由一個原長度為9 mm的直線段經(jīng)過兩次π型分形折疊變換得到。在設(shè)計過程中，依然在天線輻射臂下方添加了鏡像補償結(jié)構(gòu)來改善天線性能。

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

天線的回波損耗測量結(jié)果如圖8（a）所示，天線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,天線的工作帶寬為0.204 GHz;天線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,天線的工作帶寬為0.241 GHz.

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

5 結(jié)論

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

測試結(jié)果顯示，兩款天線的回波損耗 （S11）值在兩個工作頻帶內(nèi)都在-10 dB 以下，天線完全覆蓋了0.902~0.928 GHz 和2.4~2.483 5 GHz 兩個工作頻段；兩款天線低頻段的工作帶寬都大于100 MHz,高頻段的工作帶寬應(yīng)都大于200 MHz;兩款天線在兩個工作頻段都具有全向輻射特性。1階π型分形天線在低頻段由于制作公差造成了天線輕度失配，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(shè)計的2階π型分形天線解決了上述問題，在縮小天線尺寸的同時降低了天線低頻段的回波損耗最小值，且使天線在高頻段的輻 射強度分布更加均勻，全向輻射特性更好。該款天線完全實現(xiàn)了設(shè)計要求，在兩個工作頻段都有較好的性能，且工作性能平衡。