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本文针对RFID系统双频工作的要求，设计了两款能够双频带工作的π型分形折叠偶极子天线，使其能够同时覆盖现代电子商务物流RFID 系统常用的两个工作频段：0.902~0.928 GHz和2.4~2.483 5 GHz,且在两个工作频段都有较好的性能，分别仿真并测试了两款天线的回波损耗和方向图特性。
0 引言
电子商务作为一个新的业务形态正逐步成为商业的主流，电子商务企业开展业务过程中市场营销和推广活 动面对的是全网用户，庞大的客户群会在活动的短时间内同时产生大量的物流需求。在2012年淘宝双11节的促销活动中，当日产生8 000多万单的快件，而目前我国整个物流行业单日运力之和仅有1 600万~2 000万单左右，没有更加科技化和自动化手段支持的物流系统无法满足电子商务物流业务的需求，无法有效支撑网络经济的发展。借助电子标签技术的现代化电子 商务物流拣货系统需要逐步建设和推广。自动化的电子标签拣货系统一般包括主机、控制器、电子标签、系统软件、数据库、机械设备等，通过系统化的统一服务， 可以大幅度地提高分拣效率，减少误捡率，从而提高电子商务物流的整体效率。
电子标签即射频识别（RFID）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。与传统的自动识别系统如条形码相比，RFID技术具有很多优势：可以定向或不定向的远距离读取或写入数据，无需保持识别的目标可见，可以透过外部非屏蔽材料读 取数据，可以在复杂环境下工作，可以同时处理多个电子标签，可以储存的信息量较大等等。天线是一种将无线电收发信机的射频功率信号以电磁波的形式接收或辐 射出去的器件，天线所形成的电磁场强度和有效作用范围决定了RFID 系统的识别距离和范围，因此天线设计及制造技术是RFID的核心关键技术之一。
1 双频RFID系统对天线的要求
当前，国际上RFID 系统两个常用工作频段的频率范围分别为0.902~0.928 GHz 和2.4~2.483 5 GHz,其带宽要求分别为26 MHz和83.5 MHz.由于传统的天线只能工作在单一的频段范围内，应用传统天线的RFID 标签只能被工作在某一频率上的读写设备所读取，若更换不同频率的读写设备，则标签失效，这限制了RFID 系统的应用范围。而应用了双频天线的RFID 标签使问题变得简单，它可以被工作在两个频段的读写设备识别，具有良好的频率兼容性。现有的双频RFID天线两个工作频段的性能常出现不平衡，呈现“一主 一从”的辐射特性，天线在两个工作频段的回波损耗和带宽有较大差异，限制了双频RFID天线的应用。
一款性能良好的双频RFID 天线，必须能够同时覆盖现代RFID系统两个常用工作频段：0.902~0.928 GHz和2.4~2.483 5 GHz,且在两个工作频段都有较好的性能，天线 的 回 波 损 耗 （S11） 值 在 两 个 工 作 频 带 内 都 应在-10 dB以下，低频段的回波损耗最小值应小于-20 dB,工作带宽应大于100 MHz;高频段的回波损耗最小值应小于-20 dB,工作带宽应大于200 MHz;天线在两个工作频段都应有全向辐射特性。
2 π型分形折叠结构简介
分形天线是把天线辐射结构设计为分形结构的天线，其整体与局部以及局部和局部之间都具有自相似性，多层次的自相似性使得分形天线上的射频电流得到均匀分布，因此天线具备宽频工作特性。
π型分形结构是一种线式分形结构，其迭代构造过程如下：将一条一定长度的直线段分为三段，分别在左 右两段横向线段和中段横向线段间插入两段纵向线段，即构成一个1 阶π型折线。对1 阶π型分形折线的所有直线段依次进行π型分形折叠，则生成了2 阶π型分形折线，如图1所示。
3 1 阶双频π型分形折叠偶极子天线的设计与制作
在远距离耦合的RFID 应用系统中，最常用的是偶极子天线。典型的偶极子天线由两段同样粗细和等长的直导线排成一条直线构成。为了缩小天线的尺寸，使之可以放进RFID 标签或读写器中，采用π型分形折叠技术对偶极子天线臂进行了改进设计。
在设计中，在一个偶极子天线的横向臂上添加两个折叠臂。折叠臂的形状为变形π型分形折叠结构，如图 2所示。使用FR4介质板作为天线的介质基板。介质板厚度为h = 1.5 mm,相对介电常数εr = 3.7.天线的结构示意图如图3所示，天线尺寸为95 mm×40 mm.
在忽略天线粗细的横向影响下，偶极子天线设计可以取天线臂的长度为λ/4 的整数倍。在设计中，为了使偶极子天线有更大的带宽和更好的辐射特性，采用了全波偶极子天线的设计方案。偶极子天线臂需满足以下条件：
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