矿井定位系统：Hilbert分形倒F RFID标签天线设计与优势

本文主要探讨了矿用RFID标签天线的设计与分析，特别是在矿井人员定位系统中的应用。作者提出了一个创新的结构设计，即采用Hilbert分形倒F天线，这种设计源于对传统倒F天线的改进。普通倒F天线以其紧凑的结构、适中的带宽和较低的功耗被广泛应用于无线通信，而Hilbert分形结构则进一步提升了这些优点。 通过ANSYS HFSS软件进行仿真，研究者对比了Hilbert分形倒F天线与普通倒F天线的性能。结果显示，尽管两种天线在基本性能上相似，但Hilbert分形设计显著减小了天线尺寸，更符合矿用RFID标签对小型化、低功耗的需求。具体到实验数据，制作的Hilbert分形天线在2.425 GHz中心频率下，回波损耗达到-38.28 dB，带宽达到了190 MHz，显示出良好的通信性能。 在矿井环境的应用中，天线必须满足防爆、轻便和稳定的特性，印刷在PCB上的单极天线，特别是倒F型设计，因其低功耗和小型化优势而被优选。Hilbert分形结构的引入使得天线的结构更为紧凑，能够有效增强信号的传输距离，同时保持结构的稳定性和可靠性，这对于确保在复杂地下环境中RFID系统的可靠运行至关重要。 总结来说，本文的贡献在于提出了一种高效的矿用RFID标签天线设计，它不仅提升了天线的性能，还兼顾了矿井环境下的特殊需求，为提升矿井人员定位系统的精确性和效率提供了技术支持。随着Hilbert分形技术在无线通信领域的应用不断深入，这种设计方法有可能引领未来矿用RFID标签天线的发展趋势。