煤矿井下UHF射频识别标签天线优化设计与性能研究

本文主要探讨了在煤矿井下环境中利用物联网技术的射频识别(RFID)系统中，针对被动式标签天线的设计和优化。文章的焦点是"煤矿井下物联网UHF射频识别标签天线设计"，作者是刘健和李国民，他们来自西安科技大学通信与信息工程学院。 设计的核心是一种平面曲折线偶极子结构的天线，这种设计考虑了实际矿井工作环境的特点，即山西关底煤矿井下的复杂巷道结构。巷道模型被用作天线设计的基础，其中侧壁被等效为电磁波的吸收边界条件。这使得天线设计能够有效地处理巷道对信号传播的影响，确保RFID通信的可靠性。 通过时域有限积分技术，研究者分析了天线在不同位置（如井口、巷道中间和侧壁）下的性能，特别是对频率偏移（频偏）的影响。实验结果显示，当标签位于巷道中部时，巷道对天线的频偏影响相对较小，而在侧壁则明显增大。根据这些发现，文章提出了针对不同识别模式的天线优化策略。 首先，对于阅读器固定、标签在巷道中间平移的情况，建议采用具有较好稳定性的天线结构，以减少巷道对信号传输的影响。其次，在阅读器平移、标签固定于巷道侧壁的模式下，可能需要设计更适应复杂环境变化的动态或增益可调天线。 此外，文章还提到了关键词，如物联网、射频识别标签、曲折线对称阵子、反射系数和方向图，这些都是天线设计和性能评估的重要组成部分。整个研究旨在提升煤矿井下物联网系统的效能，确保在极端环境下，RFID技术能够有效运作，从而提高生产效率和安全性。 本文不仅提供了具体的技术解决方案，还强调了理论分析与实践应用的结合，对于理解如何在特殊条件下优化射频识别技术在煤矿井下的应用具有重要意义。