井下NFC天线的研究及仿真分析

来源：电子测量技术杂志2024年第1期北京时间：

作者：张祁梦莎，胡永建，孙成芹，孙琦，张冠杰

单位：北京石油机械有限公司 北京 102206

摘要：为实现井下复杂环境中的近场通信，首先用三维有限元电磁仿真软件对铁氧体天线结构进行建模仿真，结果表明：线圈半径、导线半径、天线间距对天线正向传输系数的影响较大，铁氧体相对磁导率的影响较小。其次，为探究井下环境对天线传输性能的影响，用阻抗匹配工具对天线进行阻抗匹配，并建立带钻井液介质的金属钻具模型，结果表明：井下金属环境导致正向传输系数衰减3.3 dB；钻井液电导率从0 S/m增加到2 S/m后，正向传输系数衰减8.2 dB。将天线仿真模型与相同参数的实物模型进行对比，结果表明基本模型正向传输系数误差小于0.3 dB，扩展模型正向传输系数误差小于5.5 dB，仿真结果与实物测试结果具有一致性，可指导井下NFC天线设计。 关

关键词：近场通信（NFC）;NFC天线;铁氧体环形天线;天线仿真;阻抗匹配

基金资助：中国石油集团公司直属院所基金（2021DQ03-47）项目资助