KR100746733B1 - A reader for using a helical antenna formed by a dual folded dipole - Google Patents

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Abstract

본 발명은 각종 사물에 부착된 전자태그(tag)를 인식하기 위하여 폴디드 다이폴 구조의 헤리컬 안테나를 듀얼로 설치하여 전력을 향상시킨 무선주파 인식용 리더기에 관한 것이다.The present invention relates to a radio frequency reader for improving power by installing a helical antenna of a folded dipole structure in dual to recognize an electronic tag attached to various objects.

본 발명은 상부 및 하부 기판에 에칭된 감지 안테나 회로와, 이 상부 및 하부 기판의 감지 안테나 회로에 수직 연결하여 크로스된 두 개의 폴디드 다이폴 안테나를 형성하고, 나선형으로 된 헤리컬 안테나 형태를 형성하기 위해 두 개의 폴디드 다이폴 안테나를 상호 소정의 각도 차이가 생기도록 회전 이동시키고, 이 듀얼 폴디드 다이폴형 헤리컬 안테나에 지연회로를 설치함으로써 두 개의 폴디드 다이폴 안테나 사이에 흐르는 전류를 90°지연시키므로, 안테나의 출력레벨에 대한 감도를 향상시키는 것이다.The present invention is to form a sense antenna circuit etched on the upper and lower substrates, two folded dipole antennas which are vertically connected to the sense antenna circuits of the upper and lower substrates, and form a spiral helical antenna shape. For this reason, the two folded dipole antennas are rotated to have a predetermined angle difference, and a delay circuit is installed in the dual folded dipole type helical antenna to delay the current flowing between the two folded dipole antennas by 90 °. In other words, the sensitivity of the antenna to the output level is improved.

Description

듀얼 폴디드 다이폴형 헤리컬 안테나를 이용한 리더기{A reader for using a helical antenna formed by a dual folded dipole}A reader for using a helical antenna formed by a dual folded dipole}

도 1은 본 발명에 따른 리더기내에 내장된 듀얼 폴디드 다이폴형 헤리컬 안테나의 사시도이다.1 is a perspective view of a dual folded dipole type helical antenna embedded in a reader according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 리더기내에 내장된 듀얼 폴디드 다이폴형 헤리컬 안테나의 평면도이다.2 is a plan view of a dual folded dipole type helical antenna embedded in a reader according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 듀얼 폴디드 다이폴형 헤리컬 안테나를 이용한 리더기 본체를 나타낸 도면이다.3 is a view showing a reader main body using a dual folded dipole type helical antenna according to the present invention.

*도면에 대한 설명* Description of drawings

1. 상부 기판 2. 하부 기판1. Upper substrate 2. Lower substrate

3. 지연회로 4. 감지 안테나 회로3. Delay circuit 4. Detection antenna circuit

5. 동축선 6. 와이어5. Coaxial 6. Wire

7. 어스선 10. 리더기7. Earthship 10. Reader

11. 조작부 12. 감지부11. Control panel 12. Sensor

본 발명은 각종 사물에 부착된 칩의 내용을 읽어내는 무선주파 인식용 리더기에 관한 것으로 특히, 각종사물에 부착된 전자태그(tag)를 인식하기 위하여 폴디드 다이폴 구조의 헤리컬 안테나를 듀얼로 설치하여 전력을 향상시킨 듀얼 폴디드 다이폴형 헤리컬 안테나를 이용한 리더기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a radio frequency reader for reading the contents of a chip attached to various objects. In particular, a helical antenna having a folded dipole structure is dually installed in order to recognize an electronic tag attached to various objects. The present invention relates to a reader using a dual folded dipole type helical antenna having improved power.

일반적으로 리더기는 RFID형식의 IC칩 등에 내장된 정보를 송신수신 안테나를 통하여 비접촉식으로 감지 및 물체의 정보를 인식하고 있다. 특히, 전동장치를 통하여 구동하는 자동차, 기차 또는 규모가 큰 사물 등에 칩이 내장된 태그를 설치하고, 이 설치된 태그를 리더기에 의해 읽음으로써 여러 가지 정보를 얻을 수 있었다. 그러나, 이러한 휴대용 리더기는 일반적인 마이크로 스트립 패치 또는 폴디드 다이폴 안테나를 사용하기 때문에, 안테나의 유효이득이 낮고, 이로 인해 정보를 인식하기 위한 인식거리가 짧아져서, 규모가 큰 사물에 부착된 태그 정보를 취득하기 위하여 최대한 근거리로 접근시키지 않으면 안되는 문제점이 있다.In general, a reader detects information of an object and detects information embedded in an RFID type IC chip through a transmitting and receiving antenna in a non-contact manner. In particular, various information can be obtained by installing a tag having a chip embedded in a car, a train, or a large object that is driven through a transmission, and reading the installed tag by a reader. However, since the portable reader uses a general microstrip patch or folded dipole antenna, the effective gain of the antenna is low, and thus the recognition distance for recognizing the information is shortened, so that tag information attached to a large object can be read. There is a problem that must be approached as close as possible to obtain.

따라서, 상기와 같은 문제점을 감안하여 본 발명은 원거리에서 원하는 정보를 얻을 수 있도록 폴디드 다이폴 안테나를 듀얼로 설치하고 이 폴디드 다이폴 안테나를 회전 이동시킴으로써 나선형으로 형성하고, 또한, 듀얼 폴디드 다이폴 안테나와 연결된 동축선과 어스선(earth line) 사이에 위상 지연회로를 연결하여 설치함으로써 종래의 리더기의 출력레벨을 더욱 향상시킨 듀얼 폴디드 다이폴형 헤리컬 안테나를 이용한 리더기를 제공하는 것이다.Therefore, in view of the above problems, the present invention is to form a spiral by installing a folded dipole antenna in a dual and to rotate the folded dipole antenna so as to obtain the desired information from a long distance, and also, a dual folded dipole antenna The present invention provides a reader using a dual-folded dipole type helical antenna that further improves the output level of a conventional reader by connecting and installing a phase delay circuit between a coaxial line connected to an earth line.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 외부에 설치된 무선주파 태그 칩의 정보를 감지할 수 있는 리더기에 있어서,In order to achieve the above object, the present invention is a reader that can sense the information of the radio frequency tag chip installed in the outside,

상기 칩의 정보를 비접촉으로 감지할 수 있도록 동일 평면상에 크로스형으로 다수 개의 감지 안테나 회로가 부착되어 있는 상부 기판과.An upper substrate having a plurality of sensing antenna circuits attached in a cross shape on the same plane so as to detect information of the chip in a non-contact manner;

상기 상부 기판의 하부에 평행하게 배치되며, 동일 평면상에 크로스형으로 다수 개의 감지 안테나 회로가 부착되어 있는 하부 기판과,A lower substrate disposed parallel to a lower portion of the upper substrate, and having a plurality of sensing antenna circuits attached in a cross shape on the same plane;

상기 상부 및 하부 기판상에 부착된 감지 안테나 회로를 각각 수직으로 연결하여 크로스 배열함으로써 형성된 두 개의 폴디드 다이폴 안테나를 상호 소정의 각도 차이가 나도록 회전시킨 헤리컬 안테나 요소를 포함하고,And a helical antenna element rotated so as to have a predetermined angle difference between two folded dipole antennas formed by vertically connecting and cross-aligning sensing antenna circuits attached on the upper and lower substrates, respectively.

상기 두 개의 폴디드 다이폴 안테나 사이의 위상이 90°차이를 가지도록 위상을 지연시키는 지연회로로 구성된다.It consists of a delay circuit for delaying the phase so that the phase between the two folded dipole antenna has a 90 ° difference.

또한, 상기 지연회로는 상기 상부 기판에서의 감지 안테나 회로의 중앙 하단에 수직으로 연결된 동축선 및 상기 하부 기판에서의 감지 안테나 회로와 연결되는 어스선에 접속된다.In addition, the delay circuit is connected to a coaxial line vertically connected to the center lower end of the sensing antenna circuit in the upper substrate and an earth line connected to the sensing antenna circuit in the lower substrate.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 대한 리더기의 구조를 첨부되는 도면의 실시예를 참고하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the embodiment of the accompanying drawings, the structure of the reader for the present invention configured as described above will be described in more detail.

도 1은 본 발명에 따른 리더기(10)내에 내장된 헤리컬 안테나의 사시도이다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 리더기(10)는 외부 물체 등을 인식하기 위해 동일평면상에 4개의 감지 안테나 회로(4)가 십자형으로 부착된 상부 기판(1)과, 상기 상부 기판의 하부에 배열되고 동일평면상에 4개의 감지 안테나 회로(4)가 십자 형으로 부착된 하부 기판(2)을 가진다. 여기서, 상기 상부 및 하부 기판(1, 2)은 PCB 기판으로 이루어지고, 상부 및 하부 기판(1, 2)에 부착된 감지 안테나 회로(4)는 PCB 기판에 에칭된 와이어(4)를 말한다.1 is a perspective view of a helical antenna embedded in a reader 10 according to the present invention. As shown in FIG. 1, the reader 10 of the present invention includes an upper substrate 1 having four sensing antenna circuits 4 cross-attached on the same plane to recognize an external object and the like, and the upper substrate. It has a lower substrate 2 which is arranged at the bottom of the four sensing antenna circuits 4 on the same plane and is attached crosswise. Here, the upper and lower substrates 1 and 2 are made of a PCB substrate, and the sensing antenna circuit 4 attached to the upper and lower substrates 1 and 2 refers to the wire 4 etched to the PCB substrate.

이들 상부 및 하부 기판(1, 2)의 각각의 십자형 감지 안테나 회로(4)의 끝단을 와이어(6)로 수직 연결한 후, 듀얼 폴디드 다이폴 안테나와 같은 역할을 수행하는 크로스된 두 개의 폴디드 다이폴 안테나를 형성하고, 그 다음 와이어(6)로 연결하여 형성된 크로스된 두 개의 폴디드 다이폴 안테나를 상호 소정의 각도만큼 차이가 생기도록 회전하므로 와이어(6)가 나선형으로 형성되고, 이 나선형인 와이어를 통해 헤리컬 안테나 성분을 구비하는 헤리컬 안테나로서도 동작할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 도 1에 도시된 바와 같이, 두 개의 폴디드 다이폴 안테나가 나선형으로 형성되기 위한 소정의 각도는 180°로 하여도 좋다.After the vertical connection of the ends of each of the cross sensing antenna circuits 4 of these upper and lower substrates 1 and 2 with the wires 6, the two cross-folded crosses serve as a dual folded dipole antenna. A wire 6 is formed in a spiral shape by forming a dipole antenna and then rotating two cross-folded dipole antennas formed by connecting with the wire 6 to be different from each other by a predetermined angle. It can also operate as a helical antenna having a helical antenna component through. For example, as shown in Fig. 1 of the present invention, a predetermined angle for forming two folded dipole antennas in a spiral shape may be 180 degrees.

즉, 구체적으로 기술하면, 이들 상부 및 하부 기판(1, 2)은 와이어(6)가 나선형으로 상부 기판(1)의 끝단과 상부 기판(1)의 끝단에 반대 방향으로 향하는 하부 기판(2)의 끝단과 엇갈리는 모양으로 연결된다. 이로 인해 상부 기판(1)보다 하부 기판(2)이 회전 이동된 것을 알 수 있다. 이와 같이 하여, 본 발명에 따른 듀얼 폴디드 헤리컬 안테나로서의 동작을 수행할 수 있다.In other words, specifically, these upper and lower substrates 1 and 2 have a lower substrate 2 in which wires 6 are helically oriented in opposite directions to the ends of the upper substrate 1 and the ends of the upper substrate 1. It is connected in a staggered shape with the ends of the. Thus, it can be seen that the lower substrate 2 is rotated than the upper substrate 1. In this manner, the operation as the dual folded helical antenna according to the present invention can be performed.

도 2는 본 발명에 따른 리더기(10)내에 내장된 듀얼 폴디드 다이폴형 헤리컬 안테나의 평면도이다. 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 상부 기판(1)의 중심부 하단에 수직으로 연결된 2개의 동축선(5)과 하부 기판(2)의 중심부 하단에 수직으로 연결된 하나의 어스선(7) 사이 즉, 상부 및 하부 기판(1, 2) 사이에서 동축선(5) 및 어스선(7)에 접속되는 지연회로(3)를 가진다.2 is a plan view of a dual folded dipole type helical antenna embedded in the reader 10 according to the present invention. 1, 2, between two coaxial lines 5 vertically connected to the lower end of the center of the upper substrate 1 and one earth line 7 connected vertically to the lower end of the center of the lower substrate 2. And a delay circuit 3 connected to the coaxial line 5 and the earth line 7 between the upper and lower substrates 1 and 2.

이 상부 기판(1)에 연결된 동축선(5)은 2개의 동선으로 이루어지고, 상단은 상부 기판(1)의 십자형 감지 안테나 회로(4)에 각각 연결되고, 하단은 지연회로(3)에 접속된다. 또한, 하부 기판(2)에 연결된 어스선(7)은 1개의 접지선으로 이루어지고, 그 상단은 하부 기판(2)의 십자형 감지 안테나 회로 및 지연회로(3)에 함께 접속된다.The coaxial line 5 connected to the upper substrate 1 consists of two copper lines, the upper end of which is connected to the cross sensing antenna circuit 4 of the upper substrate 1, respectively, and the lower end of which is connected to the delay circuit 3. do. In addition, the earth line 7 connected to the lower substrate 2 is composed of one ground line, and the upper end thereof is connected to the cross sensing antenna circuit and the delay circuit 3 of the lower substrate 2 together.

그러므로, 감지 신호가 어스선(7)과 지연회로(3)와 동축선(5)을 거쳐서 리더기(10)가 칩의 정보를 읽어낼 수 있도록 안테나에 전류가 흐르도록 한다.Therefore, the sense signal causes the current to flow in the antenna so that the reader 10 can read the information of the chip via the earth line 7, the delay circuit 3, and the coaxial line 5.

이와 같이, 지연회로(3)를 설치함으로써, 크로스된 듀얼 폴디드 다이폴 안테나에 흐르는 각각의 전류에 대한 위상차를 90°만큼 지연시킬 수 있고, 이로 인해, 일반적인 안테나보다 출력레벨의 감도를 크게 향상시킬 수 있다. 즉, 위상 지연회로(3)를 통해 두개의 폴디드 다이폴형 헤리컬 안테나가 90°만큼 위상차를 가짐으로써, 안테나가 감지할 수 있는 출력레벨의 감도를 크게 향상시킬 수 있다. 따라서, 각종 사물에 부착되는 태그에 기록된 정보를 보다 원거리에서 읽어낼 수 있다.In this way, by providing the delay circuit 3, the phase difference for each current flowing in the crossed dual-folded dipole antenna can be delayed by 90 °, thereby greatly improving the sensitivity of the output level than the general antenna. Can be. That is, the two folded dipole type helical antennas have a phase difference of 90 ° through the phase delay circuit 3, thereby greatly improving the sensitivity of the output level detectable by the antenna. Therefore, the information recorded in the tag attached to various objects can be read more remotely.

도 3은 본 발명에 따른 듀얼 폴디드 다이폴형 헤리컬 안테나를 이용한 리더기(10) 본체를 나타낸 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 듀얼 폴디드 다이폴형 헤리컬 안테나가 리더기(10) 앞부분에 설치된 것을 나타낸다. 특히, 각종 사물에 부착된 태그의 정보를 편리하게 인식하기 위해 약간의 경사를 두어 조작부(11)와 감지부(12)로 구분한다. 사용자가 조작부(11)에 의해 리더기를 조작하여 감지부(12)를 통해 칩의 정보를 인식할 수 있다. 이처럼, 감지부(12)에 듀얼 폴디드 다이폴형 헤리컬 안테나를 내장하여 출력레벨 향상으로 인해 인식거리가 증가됨으로, 밀착시키지 않고도 원거리에서 각종 사물에 부착된 태그내 저장된 정보를 읽을 수 있다.3 is a view showing a main body of the reader 10 using the dual folded dipole type helical antenna according to the present invention. As shown in FIG. 3, the dual folded dipole type helical antenna of the present invention is installed in front of the reader 10. In particular, in order to conveniently recognize the information of the tags attached to the various objects, a slight inclination is divided into the operation unit 11 and the sensing unit 12. The user may operate the reader by the operation unit 11 to recognize the information of the chip through the detection unit 12. As such, since the recognition distance is increased by increasing the output level by embedding the dual folded dipole type helical antenna in the sensing unit 12, information stored in a tag attached to various objects can be read at a long distance without close contact.

도 1, 2의 구성에 의해 제작된 리더기(10)와 종래의 리더기를 비교한 출력레벨의 측정 결과를 다음의 표 1에서 나타낸다.Table 1 shows the measurement result of the output level comparing the reader 10 produced by the configuration of FIGS. 1 and 2 with the conventional reader.

종류  Kinds dB  dB 종래의 리더기  Conventional reader 1-2dB  1-2 dB 위상 지연회로를 사용한 본 발명의 리더기  Reader of the present invention using a phase delay circuit 6dB  6 dB

상기 표 1에서 나타낸 바와 같이, 종래의 송수신 안테나를 사용한 휴대용 리더기(10)는 1-2dB정도의 안테나 이득을 가지고 있지만, 본 발명의 위상 지연회로(3)를 부착한 듀얼 폴디드 다이폴 헤리컬 안테나 리더기(10)는 최고 6배 정도까지 출력 레벨을 향상시킬 수 있다.As shown in Table 1, the portable reader 10 using a conventional transmit / receive antenna has an antenna gain of about 1-2 dB, but the dual folded dipole helical antenna having the phase delay circuit 3 of the present invention attached thereto. The reader 10 can improve the output level by up to six times.

이처럼, 안테나에 흐르는 신호의 위상을 90°만큼 지연시킨 크로스된 두 개의 안테나 회로를 조합시킴으로써, 향상된 출력레벨을 얻을 수 있다.As such, by combining two crossed antenna circuits which delay the phase of the signal flowing through the antenna by 90 °, an improved output level can be obtained.

따라서, 본 발명에 따른 기술 분야는 상술한 것으로 한정되지 않고, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진자에게 자명한 범위내에서 여러가지 대안, 수정 및 변경을 실시할 수 있다.Accordingly, the technical field according to the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various alternatives, modifications, and changes can be made within the scope apparent to those skilled in the art.

이상에서 설명한 바와 같이, 상부 및 하부 기판의 십자형 감지 안테나 회로 끝단을 와이어로 수직 연결하므로, 듀얼 폴디드 다이폴 안테나와 같은 역할을 수행하는 두 개의 폴디드 다이폴 안테나로서 동작하고, 이 두 개의 폴디드 다이폴 아테나를 상호 소정의 각도 차이가 나도록 회전하여 와이어가 나선형으로 형성됨으로써, 헤리컬 안테나로서도 동작할 수 있다.As described above, since the ends of the cross sensing antenna circuits of the upper and lower substrates are vertically connected by wires, they operate as two folded dipole antennas which perform the same function as a dual folded dipole antenna, and the two folded dipoles By rotating the athena to have a predetermined angle difference from each other, the wires are spirally formed, so that they can also operate as a helical antenna.

또한, 상부 기판과 하부 기판 사이에 동축선과 연결된 지연회로를 듀얼 폴디드 다이폴형 헤리컬 안테나에 설치함으로써 두 개의 폴디드 다이폴 안테나 사이의 위상이 90°차이가 나도록 하여, 안테나가 감지할 수 있는 출력레벨의 감도를 크게 향상시킬 수 있다.In addition, a delay circuit connected to the coaxial line between the upper substrate and the lower substrate is installed in the dual folded dipole type helical antenna so that the phase between the two folded dipole antennas is 90 ° so that the antenna can detect the output. The sensitivity of the level can be greatly improved.

Claims (2)

외부에 설치된 무선주파 태그 칩의 정보를 감지할 수 있는 리더기에 있어서,In the reader that can detect the information of the radio frequency tag chip installed on the outside, 상기 칩의 정보를 비접촉으로 감지할 수 있도록 동일 평면상에 크로스형으로 다수 개의 감지 안테나 회로가 부착되어 있는 상부 기판과,An upper substrate having a plurality of sensing antenna circuits attached in a cross shape on the same plane so as to detect information of the chip in a non-contact manner; 상기 상부 기판의 하부에 평행하게 배치되며, 동일 평면상에 크로스형으로 다수 개의 감지 안테나 회로가 부착되어 있는 하부 기판과,A lower substrate disposed parallel to a lower portion of the upper substrate, and having a plurality of sensing antenna circuits attached in a cross shape on the same plane; 상기 상부 및 하부 기판상에 부착된 감지 안테나 회로를 각각 수직으로 연결하여 크로스 배열함으로써 형성된 두 개의 폴디드 다이폴 안테나를 상호 소정의 각도 차이가 나도록 회전시킨 헤리컬 안테나 요소와,A helical antenna element which rotates two folded dipole antennas formed by vertically connecting and sensing array circuits attached on the upper and lower substrates, respectively, to have a predetermined angle difference therebetween; 상기 상부 기판에서의 감지 안테나 회로의 중앙부에 수직으로 연결된 2개의 동축선에 접속되어 상기 두 개의 폴디드 다이폴 안테나 사이의 위상을 90°차이만큼 지연시키는 지연회로로 구성된 것을 특징으로 하는 듀얼 폴디드 다이폴형 헤리컬 안테나를 이용한 리더기.A dual folded dipole, which is connected to two coaxial lines vertically connected to a center portion of a sensing antenna circuit in the upper substrate and delays a phase between the two folded dipole antennas by a 90 ° difference. Reader using type helical antenna. 삭제delete
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