KR20090097577A - 초소형 광대역 ｒｆｉｄ 태그 안테나 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초소형 광대역 RFID 태그 안테나, 보다 상세하게는 기존의 라벨형 태그 안테나들이 가졌던 반파장 크기의 한계를 극복하기 위해서 변형된 스플릿 링 공진기(Split Ring Resonator) 구조를 이용한 초소형 광대역 RFID 태그 안테나에 관한 것으로써, 본 발명에 따른 초소형 광대역 RFID 태그 안테나는,
리더기로부터 송출된 전자파를 정류하여 동작 전원을 얻고, 상기 동작 전원을 방사부로 공급하며, RFID 태그 칩을 수용하기 위한 갭이 형성된 링으로 이루어진 급전부; 상기 급전부에 형성된 갭에 위치한 RFID 태그 칩; 상기 급전부와 이격되어 그 외부의 동심 평면 상에 형성되어, 상기 리더기로부터 송출된 전자파를 획득하고 상기 급전부로부터 동작 전원을 공급받아 전자파를 방사하며, 사용하고자 하는 RFID 주파수 대역의 전기적 반파장 길이를 가지는 방사부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
RFID 태그 안테나, Split Ring Resonator

Description

초소형 광대역 ＲＦＩＤ 태그 안테나{Compact broadband RFID tag antenna}
본 발명은 초소형 광대역 RFID 태그 안테나에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존의 라벨형 태그 안테나들이 가졌던 반파장 크기의 한계를 극복하기 위해서 변형된 스플릿 링 공진기(Split Ring Resonator) 구조를 이용한 초소형 광대역 RFID 태그 안테나에 관한 것이다.
RFID(Radio Frequency IDentification) 시스템은 임의의 사물의 정보를 무선으로 얻어 이를 식별, 분류, 처리하는 시스템으로 미래의 유비퀴터스 사회를 실현하기 위한 중요한 방법 중의 하나로 각광받고 있다.
RFID 시스템의 성능을 최대화하기 위해서는 제한된 전력에서 효율적으로 동작하는 태그 안테나가 필수적이다. 이러한 태그 안테나가 가지는 요구 조건으로는 일반적으로 첫째 전 방향 방사패턴, 둘째 간편한 입력 임피던스 조절, 셋째 넓은 대역폭, 넷째 작은 크기, 다섯째 평면타입, 여섯째 값싼 제작비를 들 수 있다.
첫째, 전 방향 방사패턴이 필요한 이유는 태그 안테나와 리더기 안테나가 항상 최대 이득을 가지는 방향으로 서로 향하고 있다는 보장이 없기 때문에 태그 안테나의 패턴에 null이 존재한다면 인식거리에 매우 큰 악영향을 미치기 때문이다.
두 번째 요구조건인 간편한 입력 임피던스의 조절의 중요성은 다음과 같다. 안테나에 부착하게 되는 RFID 태그 칩은 보통 낮은 저항과 높은 커패시턴스성분의 임피던스를 갖게 되는데 각 제조사마다 그 수치가 다르다. 따라서, 각 태그 칩에 최대전력을 전달하기 위해서 안테나의 입력임피던스는 태그 칩의 공액정합인 낮은 저항과 높은 인턱턴스 성분이 요구되며 다양한 태그 칩에 정확한 매칭을 위해서는 간편한 입력 임피던스 조절이 요구되는 것이다.
세 번째 조건인 넓은 대역폭은 실질적으로 제시된 태그 칩의 임피던스는 제작 과정상의 오차 및 태그 칩과 안테나의 부착과정에서 일정부분 달라질 수 있다. 이러한 오차를 보상할 수 있는 넓은 대역폭은 안정적으로 태그안테나가 동작하는데 필수적인 요구사항이다.
이외의 작은 크기, 평면 타입, 값싼 제작비는 작은 사물에 대한 인식요구와 프린트로 쉽게 인쇄할 수 있는 구조, 그로 인해 대량생산의 용이함과 함께 값싼 제작비의 효과를 얻을 수 있는 효율적인 디자인이 되도록 하는 중요한 요구사항인 것이다.
이러한 태그안테나의 많은 요구조건을 전부 만족하는 데에는 많은 한계가 존 재한다. RFID 시스템이 사용되고 있는 많은 주파수 대역 중 902-928 MHz 대역은 세계적으로 가장 많이 쓰이고 있는 주파수 범위이며, 이를 만족하는 대역폭이 넓은 RFID 태그 안테나들이 제안되었다.(H.W.Son and C.S.Pyu, "Design of RFID tag antennas using an inductively coupled feed," Electronics Letters, Vol.41, No.18, 1st, Sept. 2005. 및 H.W.Son, G.Y.Choi and C.S.Pyu, "Open-Ended Two-Strip Meander-Line Antenna for RFID Tags," ETRI Journal, Vol.28, No.3, June 2006. 참조)
하지만, 공진 주파수의 약 λ/2의 큰 사이즈로 인해 작은 사물에 부착하는 데에는 큰 어려움이 존재하며, 특히 길쭉한 형태의 구조로써 원형 모양의 작은 사물에 적용하기엔 부적합한 측면이 있다.
이러한 작은 원형 모양의 사물을 인식하기 위한 요구에 따라 평면 타입의 CD에 부착하여 동작하는 형태의 안테나가 제안되었지만 매우 작은 대역폭을 가지고 있어 26 MHz의 대역폭을 가지는 북미지역의 RFID 시스템에 적용하는 데엔 적당하지 않다.(Andrey S.A, Manabu K, Toru M and Takashi Y. "Compact Printed-On-CD UHF RFID Tag Antennas," 2007 IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium, pp. 5455-5458, June 10-15, 2007. 참조)
또한, 플라스틱 마개에 부착하여 동작하는 헬리컬 형태의 방사부와 루프 형태의 급전부로 이루어진 구조로 상호유도결합을 이용한 수동형 태그 안테나가 제안 되어 실질적으로 용기에 보관된 액체와의 일정간격이 이격되어 안테나의 액체에 대한 영향을 최소화한 태그 안테나가 제안된 바 있다.(하정형, 배기웅, 손해원, 명로훈 "플라스틱 마개 부착용 UHF 대역 수동형 RFID 태그 안테나 설계,"2006년 추계 마이크로파 및 전파전파 학술대회 Vol.29 No.2 pp. 367-370, Sept. 2006. 참조)
하지만, 작은 대역폭으로 인해 이 역시 북미지역의 RFID 시스템에 사용되는 데 한계점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래 기술이 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 급전부와 방사부가 동일 평면에 위치한 구조로써 제조가 용이하고 제조비용을 절감시킬 수 있으며, 소형화되면서도 넓은 대역폭을 가지는 초소형 광대역 RFID 태그 안테나를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 해결하기 위한 본 발명에 따른 초소형 광대형 RFID 태그 안테나는,
리더기로부터 송출된 전자파를 정류하여 동작 전원을 얻고, 상기 동작 전원을 방사부로 공급하며, RFID 태그 칩을 수용하기 위한 갭이 형성된 링으로 이루어진 급전부; 상기 급전부에 형성된 갭에 위치한 RFID 태그 칩; 상기 급전부와 이격 되어 그 외부의 동심 평면 상에 형성되며, 상기 리더기로부터 송출된 전자파를 획득하고 상기 급전부로부터 동작 전원을 공급받아 전자파를 방사하며, 사용하고자 하는 RFID 주파수 대역의 전기적 반파장 길이를 가지는 방사부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 방사부와 상기 급전부는 상기 급전부 라인 두께의 5 내지 30배 거리로 이격된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 급전부와 방사부의 링 형상은 다각형, 타원형, 원형, 주름진 타원형 그리고 주름진 원형 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 급전부와 방사부의 링 형상은 정사각형이며, 상기 급전부와 상기 방사부의 한변의 길이의 비는 1 : 2 ~ 6이고, 상기 급전부와 방사부는 상기 급전부 라인 두께의 5 내지 30배의 거리로 이격되어 있으며, 상기 급전부와 상기 방사부의 두께의 비는 1 : 1 ~ 3인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 급전부와 방사부의 링 형상은 원형이며, 상기 급전부와 상기 방사부의 반지름의 비는 1 : 2 ~ 6이고, 상기 급전부와 방사부는 상기 급전부 라인 두께의 5 내지 30배의 거리로 이격되어 있으며, 상기 급전부와 상기 방사부의 두께의 비는 1 : 1 ~ 3 인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 급전부와 방사부의 링 형상은 주름진 원형이며, 상기 급전부와 상기 방사부의 반지름의 비는 1 : 2 ~ 6이고, 상기 급전부의 주름이 형성하는 폭과 상기 방사부의 주름이 형성하는 폭의 비는 1 : 1 ~ 3인 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 초소형 광대역 RFID 태그 안테나에 의하면,
방사부의 반지름, 급전부의 두께, 급전부와 방사부와의 간격에 따라 원하는 공진 주파수 및 다양한 태그 칩의 공액정합을 위한 임피던스에 쉽게 맞출 수 있는 장점이 있으며, 넓은 반 전력 대역폭(102MHz)을 가짐으로써 북미 지역 및 유럽, 일본지역에서도 사용이 가능하고, 급전부와 방사부가 한 평면에 구성되어 있어 프린트 형태로 대량 생산이 가능하여 낮은 제작비로 원형 형태의 작은 사물에 부착되는 많은 응용분야에 사용될 수 있다는 장점이 있다.
RFID(Radio Frequency IDentification) 기술은 각 사물에 전자 태그를 부착하고, 사물의 고유 ID를 무선으로 인식하여, 사물을 식별하는 기술이다. RFID 시스템은 적용 분야별로 125kHz의 저주파 대역에서 5.8GHz의 마이크로파 대역에 이르기까지 다양한 주파수 대역을 사용하고 있다.
최근 유통 물류 분야 등에서 원거리 인식에 대한 요구가 증가함에 따라 RFID 시스템의 동작 주파수가 UHF 대역이상으로 높아졌다. 주파수가 올라감에 따라서 인식 거리와 같은 시스템의 성능을 최대화하기 위해서는 RFID 태그 안테나의 설계가 매우 중요한 요소가 되었다.
특히 별도의 배터리를 가지지 못하고 리더기로부터 송출된 전자파를 정류하여 자신의 동작 전원을 얻는 수동형 RFID 태그 안테나의 경우 가능한 최대의 전력을 손실 없이 태그 칩으로 전달하여야 하며, 이를 위하여 우수한 방사 특성과 함께 태그 칩과의 완벽한 정합이 이루어져야 한다.
태그 칩과 완벽한 정합을 이룰 수 있도록 하는 본 발명에 따른 초소형 광대형 RFID 태그 안테나는 크게 급전부, 태그 칩, 그리고 방사부를 포함하여 구성된다.
상기 급전부는 리더기로부터 송출된 전자파를 정류하여 동작 전원을 얻고, 이 동작 전원을 방사부로 공급한다. 상기 급전부는 RFID 태그 칩을 수용하기 위한 갭이 형성된 링으로 이루어진다. 이때, 상기 급전부를 형성하는 링의 형태는 태그 안테나가 부착되는 물건의 형상에 따라 다각형, 원형, 타원형, 주름진 원형, 주름진 타원형 등 다양한 형태로 형성된다.
이때, 상기 갭에는 수동형 RFID 태그 칩이 위치한다.
상기 방사부는 상기 급전부와 일정한 거리만큼 이격되어 그 외부의 동심 평면 상에 형성되고, 원하는 파장 길이의 전기적으로 약 1/2에 해당하는 길이를 가진다. 상기 방사부와 상기 급전부는 상기 급전부 라인 두께의 5 내지 30배 거리로 이격되는 것이 바람직하다. 이렇게 상기 급전부와 방사부 사이의 거리가 상기 급전부 및 방사부의 금속 두께보다 훨씬 크기 때문에 급전부와 방사부 사이에 생기는 커패시턴스 커플링 양은 무시할 수 있게 된다.
상기 방사부는 리더기로부터 송출된 전자파를 획득하고, 상기 급전부로부터 동작 전원을 공급받아 전자파를 방사하는 역할을 수행하며, 사용하고자 하는 RFID 주파수 대역의 전기적 반파장 길이를 가진다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 초소형 광대역 RFID 태그 안테나를 도시한 도, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 초소형 광대역 RFID 태그 안테나의 급전부의 크기에 따른 입력 리액턴스의 변화를 도시한 그래프, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 초소형 광대역 RFID 태그 안테나의 방사부의 크기에 따른 공진 주파수의 변화를 도시한 그래프, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 초소형 광대역 RFID 태그 안테나의 급전부와 방사부의 거리 간격에 따른 입력 저항의 변화를 도시한 그래프, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 초소형 광대역 RFID 태그 안테나의 반사계수와 방사효율 모의실험 및 측정 결과를 도시한 그래프이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 초소형 광대형 RFID 태그 안테나는, 상기 급전부(110)와 방사부(120)가 사각형 형상, 특히 정사각형 형 상의 링으로 이루어진다. 이때, 상기 급전부(110)와 상기 방사부(120)의 한변의 길이의 비(in_x : out_x)는 1 : 2 ~ 6이고, 상기 급전부(110)와 방사부(120)는 상기 급전부 라인 두께(in_w)의 5 내지 30배의 거리로 이격되어 있으며, 상기 급전부(110)와 상기 방사부(120)의 두께의 비(in_w : out_w)는 1 : 1 ~3 인 것이 바람직하다.
상기 급전부(110)는 RFID 태그 칩을 수용하기 위한 갭(in_gap)이 형성된 내부의 사각형 스플릿 링이다. 상기 갭에는 RFID 태그 칩(130)이 연결된다. 이때, 상기 급전부(110)는 크기를 조절하여 태그 안테나 정합에 필요한 입력 인턱턴스 성분을 만들어 낼 수 있다. 이때 안테나의 공진주파수 변화가 없으므로 쉽게 정합을 이룰 수 있다.
상기 방사부(120)는 상기 급전부(110)와 이격되어 그 외부의 동심 평면 상에 형성되고, 리더기로부터 송출된 전자파를 획득하고, 상기 급전부로부터 동작 전원을 공급받아 전자파를 방사하며, 사용하고자 하는 RFID 주파수 대역의 전기적 반파장 길이를 가지는 외부의 사각형 스플릿 링이다. 상기 방사부(120)의 크기를 조절하여 공진 주파수를 조절할 수 있고, 내부와 외부의 사각형 스플릿 링의 간격(즉 급전부와 방사부 간의 간격)을 조절함으로써 태그 안테나의 입력 저항성분을 조절할 수 있다.
일반적으로 스플릿 링은 스플릿 링에 수직 방향으로 외부에서 자기장이 가해지면 스플릿 링에 전류가 유기되고 1/8 파장에서 공진을 일으킨다. 이를 이용하기 위해서 내부의 사각형 스플릿 링에 태그 칩을 부착시키면 전류가 루프를 형성되고,자기장이 수직으로 형성되므로 스플릿 링을 공진시킬 수 있다.
수동형 RFID 태그는 태그 안테나가 리더로부터 전자기장을 받아서 전류를 유도시키고 이를 이용해서 태그 칩에 전력을 공급하게 된다. 따라서 태그 칩이 작동할 수 있는 전력의 공급여부가 태그의 인식 거리를 제한하게 된다.
일반적으로 태그 칩은 낮은 저항성분과 높은 캐패시턴스 성분을 가지고 있으므로 전력을 최대로 공급하기 위해서는 공액정합이 되어야 한다. 따라서, 캐패시턴스 성분을 상쇄시킬 수 있는 인덕턴스 성분이 있어야 한다. 이는 내부의 사각형 스플릿 링(급전부, 110)이 루프를 형성하므로 인덕턴스 성분을 가지게 된다.
보통 칩 제조사마다 칩의 입력 임피던스가 다르므로 내부 루프의 크기를 조절해서 칩에 따라 다른 캐패시턴스를 상쇄시킬 수 있는 인덕턴스를 만들 수 있다. 내부 사각형 스플릿 링(급전부, 110) 크기에 따른 태그 안테나 입력 리액턴스 성분의 크기 변화가 도 2에 도시되어 있다.
또한, 외부의 사각형 스플릿 링(방사부, 120)은 전체 안테나의 크기를 결정하게 되고 외부의 사각형 스플릿 링의 크기를 조절해서 공진 주파수를 조절할 수 있다. 이는 도 3에 도시되어 있다.
이러한 스플릿 링의 구조는 광대역 태그 안테나를 설계하는 방법인 상호 유도 결합 급전 구조와 유사하다. 상호 유도 결합 급전 구조의 태그 안테나는 방사부 에 커플링 되는 양에 의해서 입력 임피던스를 조절할 수 있다. 본 발명의 제1 실시예로 제안된 구조의 태그 안테나도 외부의 사각형 스플릿 링(방사부, 120)에 커플링 되는 양에 의해서 태그 안테나의 입력 임피던스를 조절할 수 있다. 커플링 되는 양은 두 사각형 스플릿 링(110, 120)의 간격(d)에 의해서 조절이 가능하다. 두 사각형 스플릿 링의 간격이 가까워지면 외부의 사각형 스플릿 링에 커플링 되는 양이 증가하게 되고, 스미스 차트 상에서 보면 공진 루프의 크기가 커지므로 입력 임피던스가 증가하게 된다. 두 사각형 스플릿 링의 간격에 따른 입력 임피턴스의 변화가 도 4에 도시되어 있다.
두 사각형 스플릿 링(110, 120)의 간격(d)은 스플릿 링의 크기를 결정하게 된다. 그 크기에 따라 공진 주파수가 변하게 되므로 설계 시에 원하는 반사계수를 맞추기 위해서는 공진 주파수를 조금 조정해야 하지만 본 발명의 태그 안테나는 이런 단점을 커버할 수 있을 정도로 광대역 특성을 보이고 있으므로 태그 안테나로서 성능은 충분히 보장할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 초소형 광대역 RFID 태그 안테나에 대한 시뮬레이션 실험은 미국 에일리언 테크놀로지(Alien Technology)사가 제조하는 상용 태그 칩의 임피던스 (6.2 - j127Ω)에 공액정합 되도록 수행하였다. 반사계수 10dB에 정합되도록 설계하기 위해서 공진 주파수는 915MHz로 설정하였고, 자세한 스플릿 링의 파라메타는 표1에 나타내었다.
[표 1]
파라메타 크기(mm)
out_x 42.5
out_y 42.5
out_w 2
out_gap 2
in_x 10
in_y 10
in_w 0.8
in_gap 2
d 14.25
반사계수와 방사효율에 대한 결과는 도 5에 나타내었다. 시뮬레이션 결과 10dB 대역폭은 62MHz이며 실제 측정결과와 비슷한 경향을 보임을 알 수가 있다. 방사효율은 -10dB 대역폭 내에서 70%이상을 가지며 북미지역의 RFID 주파수 대역인 902MHz~928MHz에서는 80%이상을 나타낸다. 전체 크기는 약 43mm×43mm이므로 상용태그로 사용하기에 적합한 구조이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 초소형 광대역 RFID 태그 안테나를 도시한 도, 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 초소형 광대역 RFID 태그 안테나의 급전부의 크기에 따른 입력 리액턴스의 변화를 도시한 그래프, 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 초소형 광대역 RFID 태그 안테나의 방사부의 크기에 따른 공진 주파수의 변화를 도시한 그래프, 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 초소형 광대역 RFID 태그 안테나의 급전부와 방사부의 거리 간격에 따른 입력 저항의 변화를 도시한 그래프, 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 초소형 광대역 RFID 태그 안 테나의 반사계수와 방사효율 모의실험 결과를 도시한 그래프이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 초소형 광대형 RFID 태그 안테나는, 상기 급전부(210)와 방사부(220)가 원형의 링으로 이루어진다. 이때, 상기 급전부(210)와 상기 방사부(220)의 반지름의 비(in_r : out_r)는 1 : 2 ~ 6이고, 상기 급전부와 방사부는 상기 급전부 라인 두께(in_w)의 5 내지 30배의 거리로 이격되어 있으며, 상기 급전부와 상기 방사부의 두께의 비(in_w : out_w)는 1 : 1 ~ 3 인 것이 바람직하다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 초소형 광대형 RFID 태그 안테나도 그 형상에 있어서 차이가 있을 뿐, 전술한 제1 실시예에 따른 태그 안테나의 경우와 같은 특성을 보이며, 이를 구현한 구체적인 수치는 [표 2]에 기재된 바와 같다. 그리고, 제2 실시예에 따른 태그 안테나 구조의 특징은 도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같다.
[표 2]
파라메타 크기(mm)
out_r 25.4
out_gap 2
out_w 2
in_r 6
in_gap 0.6
in_w 1
d 17.4
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 초소형 광대역 RFID 태그 안테나를 도시한 도, 도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 초소형 광대역 RFID 태그 안테나의 급전부의 크기에 따른 입력 리액턴스의 변화를 도시한 그래프, 도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 초소형 광대역 RFID 태그 안테나의 방사부의 크기에 따른 공진 주파수의 변화를 도시한 그래프, 도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 초소형 광대역 RFID 태그 안테나의 급전부와 방사부의 거리 간격에 따른 입력 저항의 변화를 도시한 그래프, 도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 초소형 광대역 RFID 태그 안테나의 반사계수 모의실험 및 측정 결과를 도시한 그래프이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 초소형 광대형 RFID 태그 안테나는, 상기 급전부(310)와 방사부(320)가 주름진 원형의 링으로 이루어진다. 이때, 상기 급전부와 상기 방사부의 반지름의 비(in_r : out_r)는 1 : 2 ~ 6이고, 상기 급전부의 주름이 형성하는 폭과 상기 방사부의 주름이 형성하는 폭의 비(in_w : out_w)는 1 : 1 ~ 3 인 것이 바람직하다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 초소형 광대형 RFID 태그 안테나도 그 형상에 있어서 차이가 있을 뿐, 전술한 제1 및 제2 실시예에 따른 태그 안테나의 경우와 같은 특성을 보이며, 이를 구현한 구체적인 수치는 [표 3]에 기재된 바와 같다. 제3 실시예에 따른 태그 안테나는 사용되는 파장(예를 들면, 900MHz)에 비해 상당히 작은 구조인 플라스틱 마개, 또는 카지노 칩과 같은 곳에 부착하기 위한 목적으로 설계되기에 적합하다. 제3 실시예에 따른 태그 안테나 구조의 특징은 도 12 내지 도 15에 도시된 바와 같다.
[표 3]
파라메타 크기(mm)
out_r 13.2
out_gap 0.5
out_w 4.8
in_r 4.2
in_gap 0.3
in_w 2
tag 1
d 4.2
상기와 같은 본 발명에 따른 초소형 광대역 RFID 태그 안테나는, PET 필름에 동박 에칭하여 내부와 외부의 두 개의 스플릿 링(Split Ring)으로 이루어진 구조로서, 내부의 스플릿 링(급전부: 110, 210, 310)에는 태그 칩을 연결하였다. 외부의 스플릿 링(방사부: 120, 220, 320)과의 간격을 조절함으로써 임피던스 특성 및 공진 주파수를 조절 가능하고, 스플릿 링 공진기의 특성상 소형화가 가능하고 광대역 특성을 보일 수 있다. 또한, 내부 및 외부의 스플릿 링의 구조를 사각형 또는 원형으로 부착하고자 하는 물체에 맞게 설계가 가능하다.
또한, 제3 실시예에 따른 초소형 광대역 RFID 테그 안테나는 주름진 구조를 사용함으로써 방사부의 전기적인 길이를 연장하여 반지름이 약 13 mm인 작은 크기의 구조로 북미지역의 RFID 주파수 대역인 902-928 MHz에서 동작이 가능하다. 각각의 주름진 방사부 및 급전부의 간격에서 발생하는 많은 기생 커패시턴스 및 인덕턴 스가 존재하나, 이는 하나의 등가 커패시턴스와 등가 인덕턴스로 표현할 수 있고, 설계시에 이를 반영하여 기생 커패시턴스 및 기생 인덕턴스에 의한 효과를 제거할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 초소형 광대역 RFID 태그 안테나를 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상 범위내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 초소형 광대역 RFID 태그 안테나를 도시한 도,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 초소형 광대역 RFID 태그 안테나의 급전부의 크기에 따른 입력 리액턴스의 변화를 도시한 그래프,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 초소형 광대역 RFID 태그 안테나의 방사부의 크기에 따른 공진 주파수의 변화를 도시한 그래프,
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 초소형 광대역 RFID 태그 안테나의 급전부와 방사부의 거리 간격에 따른 입력 저항의 변화를 도시한 그래프,
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 초소형 광대역 RFID 태그 안테나의 반사계수와 방사효율 모의실험 및 측정 결과를 도시한 그래프,
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 초소형 광대역 RFID 태그 안테나를 도시한 도,
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 초소형 광대역 RFID 태그 안테나의 급전부의 크기에 따른 입력 리액턴스의 변화를 도시한 그래프,
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 초소형 광대역 RFID 태그 안테나의 방사부의 크기에 따른 공진 주파수의 변화를 도시한 그래프,
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 초소형 광대역 RFID 태그 안테나의 급전부와 방사부의 거리 간격에 따른 입력 저항의 변화를 도시한 그래프,
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 초소형 광대역 RFID 태그 안테나의 반 사계수와 방사효율 모의실험 및 측정 결과를 도시한 그래프,
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 초소형 광대역 RFID 태그 안테나를 도시한 도,
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 초소형 광대역 RFID 태그 안테나의 급전부의 크기에 따른 입력 리액턴스의 변화를 도시한 그래프,
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 초소형 광대역 RFID 태그 안테나의 방사부의 크기에 따른 공진 주파수의 변화를 도시한 그래프,
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 초소형 광대역 RFID 태그 안테나의 급전부와 방사부의 거리 간격에 따른 입력 저항의 변화를 도시한 그래프,
도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 초소형 광대역 RFID 태그 안테나의 반사계수 모의실험 및 측정 결과를 도시한 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110, 210, 310 : 급전부
120, 220, 320 : 방사부
130, 230, 330 : 태그칩
in_gap : 갭
out_gap : 제2 갭

Claims (6)

  1. 리더기로부터 송출된 전자파를 정류하여 동작 전원을 얻고, 상기 동작 전원을 방사부로 공급하며, RFID 태그 칩을 수용하기 위한 갭이 형성된 링으로 이루어진 급전부;
    상기 급전부에 형성된 갭에 위치한 RFID 태그 칩;
    상기 급전부와 이격되어 그 외부의 동심 평면 상에 형성되고, 상기 리더기로부터 송출된 전자파를 획득하고, 상기 급전부로부터 동작 전원을 공급받아 전자파를 방사하며, 사용하고자 하는 RFID 주파수 대역의 전기적 반파장 길이를 가지는 방사부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 초소형 광대역 RFID 태그 안테나.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 방사부와 상기 급전부는 상기 급전부 라인 두께의 5 내지 30배의 거리로 이격된 것을 특징으로 하는 초소형 광대역 RFID 태그 안테나.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 급전부와 방사부의 링 형상은 다각형, 타원형, 원형, 주름진 타원형 그 리고 주름진 원형 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 초소형 광대역 RFID 태그 안테나.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 급전부와 방사부의 링 형상은 정사각형이며, 상기 급전부와 상기 방사부의 한변의 길이의 비는 1 : 2 ~ 6이고, 상기 급전부와 방사부는 상기 급전부 라인 두께의 5 내지 30배의 거리로 이격되어 있으며, 상기 급전부와 상기 방사부의 두께의 비는 1 : 1 ~ 3 인 것을 특징으로 하는 초소형 광대역 RFID 태그 안테나.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 급전부와 방사부의 링 형상은 원형이며, 상기 급전부와 상기 방사부의 반지름의 비는 1 : 2 ~ 6이고, 상기 급전부와 방사부는 상기 급전부 라인 두께의 5 내지 30배의 거리로 이격되어 있으며, 상기 급전부와 상기 방사부의 두께의 비는 1 : 1 ~ 3 인 것을 특징으로 하는 초소형 광대역 RFID 태그 안테나.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 급전부와 방사부의 링 형상은 주름진 원형이며, 상기 급전부와 상기 방 사부의 반지름의 비는 1 : 2 ~ 6이고, 상기 급전부의 주름이 형성하는 폭과 상기 방사부의 주름이 형성하는 폭의 비는 1 : 1 ~ 3 인 것을 특징으로 하는 초소형 광대역 RFID 태그 안테나.
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