[发明专利]用于射频识别系统的光子带隙陶瓷谢尔宾斯基分形天线

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光子带隙陶瓷谢尔宾斯 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(B.B.Mandelbrot.“The Fractal Geometry of Nature”.New York，Freeman，1982，20-113)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。

谢尔宾斯基(Sierpinski)分形天线是一种典型的分形天线，Sierpinski分形结构的初始元为 一正方形，将其九等分，去掉中间的一个，保留四条边，剩下八个小正方形，即构成一阶 Sierpinski分形结构。将一阶Sierpinski分形结构的八个小正方形再分别进行九等分，各自去 掉中间的一个，保留它们的边，得到二阶Sierpinski分形结构。按此迭代，可生成各高阶 Sierpinski分形结构。Sierpinski分形天线具有良好的宽频带特性，在微带贴片天线中获得很好 应用。此外，它还有助于改善辐射方向图和减小交叉极化。