KR100652229B1 - Uhf band rfid tag antenna - Google Patents
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Abstract
Description
도 1a 는 본 발명의 일실시예에 따른 유에이치에프 대역 알에프아이디 태그 안테나의 구성도.Figure 1a is a block diagram of the RF band RFID tag antenna in accordance with an embodiment of the present invention.
도 1b 는 본 발명의 일실시예에 따른 유에이치에프 대역 알에프아이디 태그 안테나의 반사손실을 나타내는 그래프. Figure 1b is a graph showing the return loss of the RF band RFID tag antenna according to an embodiment of the present invention.
도 1c 는 본 발명의 일실시예에 따른 유에이치에프 대역 알에프아이디 태그 안테나의 방사패턴을 나타내는 그래프.Figure 1c is a graph showing a radiation pattern of the RF band RFID tag antenna according to an embodiment of the present invention.
도 2a 는 외부 급전구조를 갖는 원형 루프 안테나를 나타내는 예시도. Figure 2a is an exemplary view showing a circular loop antenna having an external feed structure.
도 2b 는 내부 급전구조를 갖는 원형 루프 안테나를 나타내는 예시도. 2B is an exemplary view showing a circular loop antenna having an internal feeding structure.
도 2c 는 급전구조에 따른 공진 주파수 특성 변화를 나타내는 그래프. 2C is a graph showing a change in resonance frequency characteristics according to a power supply structure.
도 2d 는 급전구조에 따른 임피던스의 특성 변화를 나타내는 그래프. Figure 2d is a graph showing the change in the characteristics of the impedance according to the feeding structure.
도 2e 는 다른 설정치를 갖는 급전구조에 따른 공진 주파수 특성 변화를 나타내는 그래프. 2E is a graph showing a change in resonance frequency characteristics according to a feeding structure having different setting values.
도 2f 는 다른 설정치를 갖는 급전구조에 따른 임피던스의 특성 변화를 나타내는 그래프. 2F is a graph showing a change in the characteristic of impedance according to a power supply structure having different setting values.
도 2g 는 외부 급전구조에 따른 방사패턴을 나타내는 그래프.Figure 2g is a graph showing a radiation pattern according to the external power supply structure.
도 2h 는 내부 급전구조에 따른 방사패턴을 나타내는 그래프.Figure 2h is a graph showing a radiation pattern according to the internal power supply structure.
도 3a 는 스터브를 형성시키기 전단계의 원형 루프 안테나를 나타내는 예시도.3A shows an exemplary circular loop antenna prior to forming a stub.
도 3b 는 스터브를 형성시키기 전단계의 원형 루프 안테나의 반사손실을 나타내는 그래프. 3B is a graph showing return loss of a circular loop antenna prior to forming a stub.
도 3c 는 스터브가 형성된 원형 루프 안테나를 나타내는 예시도. 3C is an exemplary diagram illustrating a circular loop antenna having stubs formed thereon.
도 3d 는 스터브가 형성된 원형 루프 안테나의 반사손실을 나타내는 그래프.3d is a graph showing return loss of a stub-shaped circular loop antenna;
도 3e 는 스터브의 개수 증가에 따른 공진 주파수의 변화를 나타내는 그래프.3E is a graph showing a change in resonant frequency with increasing number of stubs.
도 3f 는 스터브의 개수 증가에 따른 임피던스의 변화를 나타내는 그래프.3f is a graph showing a change in impedance with increasing number of stubs.
도 3g 내지 도 3j 는 스터브의 위치 변화에 따른 방사패턴을 나타내는 그래프.3G to 3J are graphs showing the radiation pattern according to the positional change of the stub.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
100 : 유에이치에프 대역 알에프아이디 태그 안테나100: HS band RF ID tag antenna
110 : 급전부 112 : 제 1 급전선110: feeder 112: first feeder
114 : 제 2 급전선 120 : 측선부114: second feed line 120: side section
122 : 일측선부 124 : 타측선부122: one side line portion 124: the other side line portion
본 발명은 알에프아이디 태그 안테나에 관한 것으로서, 특히, 원형 루프 안테나(Circular Loop Antenna)를 이용한 소형의 유에이치에프 대역 알에프아이디 태그 안테나에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
종래의 바코드(Bar Code) 인식 시스템을 대체하기 위한 차세대 기술로서 기대되는 알에프아이디 시스템(RFID, Radio Frequency IDentification)은, 그 특징적인 작동 양상에 의해 스마트 태그(Smart Tag)라고도 일컬어진다. 최근에는 이러한 알에프아이디 시스템이 유비쿼터스(Ubiquitous) 컴퓨팅 기술과 맞물려 유비쿼터스 세상을 구현할 주요한 기술로 주목받고 있다.Radio Frequency IDentification (RFID), which is expected as a next generation technology to replace the conventional bar code recognition system, is also called a smart tag due to its characteristic operation. Recently, such a RFID system is attracting attention as a major technology for realizing a ubiquitous world in combination with ubiquitous computing technology.
이러한 알에프아이디 시스템은 소정 무선 주파수 대역의 무선 신호를 통해 비접촉식으로 물건에 부착된 얇은 평면 형태의 알에프아이디 태그를 식별하여 처리하는 시스템으로서, 판독 및 해독 기능을 수행하는 알에프(RF) 방식의 리더기(판독기)와 고유한 식별정보를 저장하고, 상기 저장된 식별정보를 상기 리더기에 제공하는 태그, 그리고 소정의 운용 소프트웨어로 이루어져 있다. 경우에 따라서는 별도의 유무선통신 방식의 네트워크 시스템이 더 포함되기도 한다. The RFID system is a system that identifies and processes an RFID tag of a thin flat form attached to an object in a non-contact manner through a radio signal of a predetermined radio frequency band, and performs an RFID reader (RF) reader that performs a reading and decoding function. Reader), a tag storing unique identification information, and providing the stored identification information to the reader, and predetermined operating software. In some cases, a separate wired / wireless communication system is further included.
참고적으로, 상기 태그는 자체적으로 무선 신호를 리더기로 송신하고 자체의 전원부로부터 모든 작동에 필요한 전원을 공급받는 특징을 갖는 이른바 능동형 태그와, 리더기로부터 수신한 무선 신호를 변형 반사시킴과 동시에 상기 무선 신호에 의해 안테나에 야기되는 유도전류를 이용하여 작동에 필요한 전원을 생성하는 특징을 갖는 수동형 태그 두 가지로 나뉜다. For reference, the tag transmits a radio signal to a reader by itself and has a characteristic of receiving a power supply for all operations from its power supply unit, and simultaneously deforming and reflecting a radio signal received from the reader. It is divided into two types of passive tag, which is characterized by generating the power required for operation by using the induced current caused by the signal to the antenna.
상술한 바와 같은 알에프아이디 시스템에서 이용되는 무선 주파수 대역은 크게 LF(125KHz, 135KHz), HF(13.56MHz), 및 UHF(433.92MHz, 860MHz ~ 960MHz), Microwave(2.45GHz)로 분류되며, 이중에서도 UHF(860MHz ~ 960MHz) 대역은 식별거리, 전송속도, 제작단가 등의 요건을 고려해볼 때, 여타의 다른 대역들에 비해 보다 우수한 장점이 부각되고 있는 바, 상기 UHF 대역은 향후 전세계적으로 물류, 유통 등의 분야에 널리 이용될 것으로 전망된다. The radio frequency bands used in the RFID system as described above are largely classified into LF (125KHz, 135KHz), HF (13.56MHz), and UHF (433.92MHz, 860MHz to 960MHz), and Microwave (2.45GHz). The UHF band (860MHz to 960MHz) has advantages over other bands in consideration of requirements such as identification distance, transmission speed, and manufacturing cost. It is expected to be widely used in fields such as distribution.
이에 따라, 미국, 유럽 및 일본은 상기 UHF 대역에 자국의 실정에 부합하는 주파수를 분배하고 있으며, 이러한 국제적인 추이에 따라 국내에서는 908.5MHz 내지 914MHz(대역폭 5.5MHz)의 UHF 대역으로 분배하였다(참고: 표철식, 채종석, "RFID 기술 및 표준화 동향", TTA저널 95호, 2004).Accordingly, the U.S., Europe, and Japan are distributing frequencies in the UHF band according to their own countries, and according to the international trend, the UHF band is distributed in the UHF band of 908.5 MHz to 914 MHz (5.5 MHz bandwidth) in Korea. Pyo Chul-sik, Chae Jong-seok, "RFID Technology and Standardization Trends", TTA Journal No. 95, 2004).
한편, UHF 대역을 이용한 알에프아이디 시스템의 태그는 물류, 유통 등의 분야에서 용이하게 사용되기 위해서, 우선적으로 어떤 물품에서도 쉽게 부착될 수 있도록 소형화되는 것이 바람직하다. 현재 태그에 사용되는 IC칩(트랜스폰더)은 지속적인 연구개발에 힘입어 소형화되고 있으나, 반면 안테나는 이용하고자 하는 주파수의 파장에 따라 그 크기가 결정되므로 이를 소형화시키는 데 어려움이 있다.Meanwhile, the tag of the RFID system using the UHF band is preferably miniaturized so that it can be easily attached to any article in order to be easily used in the fields of logistics and distribution. Currently, IC chips (transponders) used in tags are being miniaturized due to continuous research and development. On the other hand, the size of the antenna is determined according to the wavelength of the frequency to be used.
본 발명의 목적은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 소형의 유에이치에프(UHF) 대역 알에프아이디 태그 안테나를 제공함에 그 특징적인 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a compact UHF band RFID tag antenna, which is designed to solve the above problems.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 소정의 두께와 넓이(W)를 갖는 도전성 재질의 인쇄 평면형으로 형성되되, 소정의 길이(L1)로 연장된 급전부(110)의 급전선(112, 114)이 소정 간격(D)으로 이격되어 상호 평행하게 직립해 있고, 상기 제 1 급전선(112)의 상부 선단이 시계방향(CW)으로 제 2 급전선(114)의 상부 선단에 연장되어 전체적으로 소정의 직경(R)을 갖는 원형의 루프 안테나에 있어서, 상기 루프 안테나의 원주 선상에 상기 원형 루프의 중심점(C) 방향으로 소정 길이(L2)를 갖는 한쌍의 측선부(122, 124)와 상기 중심점(C)을 향하는 상기 측선부(122, 124) 각각의 선단이 소정 간격(D2)으로 연장되는 요(凹)부와 같은 형상의 스터브(120)가 N개로 형성된다.The present invention for achieving the above object, the
바람직하게, 상기 스터브(120)의 개수(N)의 증감을 통해 공진 주파수 및 그에 따른 공진 길이를 조절하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the resonance frequency and the corresponding resonance length are adjusted by increasing or decreasing the number N of the
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.
본 발명을 상세하게 설명하기에 앞서, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다. 본 발명의 일실시예에 따른 유에이치에프 대역 알에프아이디 태그 안테나에 관하여 도 1a 내지 도 1c 를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 1a 는 본 발명의 일실시예에 따른 유에 이치에프 대역 알에프아이디 태그 안테나의 구성도이며, 도 1b 는 본 발명의 일실시예에 따른 유에이치에프 대역 알에프아이디 태그 안테나의 반사손실을 나타내는 그래프이고, 도 1c 는 본 발명의 일실시예에 따른 유에이치에프 대역 알에프아이디 태그 안테나의 방사패턴을 나타내는 그래프이다.Before describing the present invention in detail, it should be noted that the detailed description of known functions and configurations related to the present invention is omitted if it is determined that the gist of the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention. . The RF band RFID tag antenna according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A to 1C as follows. FIG. 1A is a block diagram of a UE band RFID tag antenna according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a graph showing a reflection loss of a UE band RFID tag antenna according to an embodiment of the present invention. 1c is a graph showing a radiation pattern of the RF band RFID tag antenna according to an embodiment of the present invention.
상기 도 1a 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 유에이치에프 대역 알에프아이디 태그 안테나(100)(이하, "태그 안테나"라 한다)는, 소정의 넓이(W)을 갖는 도전성 재질의 금속선으로써 인쇄 방식을 통해 형성되는 평면형(이하, "인쇄 평면형"이라 한다) 와이어이며, 전체적으로 원형 루프(Circular Loop) 형상을 취한다. 더욱 구체적으로, 태그 안테나(100)는 태그(RFID Tag) 내부의 RFID칩과 회로적으로 접합 또는 연결되는 급전부(110) 및 상기 급전부(110)로부터 연장되어 형성되는 요(凹)부 형상의 스터브(Stub, 120)를 포함한다.As shown in FIG. 1A, the H.F.band RFID tag antenna 100 (hereinafter referred to as a "tag antenna") according to an embodiment of the present invention is a metal wire of a conductive material having a predetermined width (W). It is a planar (hereinafter referred to as "printing planar") wire formed through a printing method, and takes the shape of a circular loop as a whole. More specifically, the
상기 급전부(110)는 도 1a 에 도시된 바와 같이, 동일한 길이(L1)를 갖는 제 1 급전선(112) 및 제 2 급전선(114)으로 구성되며, 이들 각각은 일정 간격(D1)으로 이격되어 상호 평행하게 직립해 있다. As shown in FIG. 1A, the
본 발명의 특징적인 양상에 따른 급전부(110)는, 원형 루프의 중심점(C)과 인접한 곳에 각각의 상부 선단이 위치하고 있으며, 하측 방향으로 L1 길이 만큼 연장되어 있다. 이러한 구조는 이른바 내부 급전구조라고 일컬어지며, 이와는 달리 원형 루프의 원주 선상으로부터 바깥쪽으로 L1 길이 만큼 이격된 곳에 각각의 상부 선단이 위치하고 그 각각의 하부 선단은 원형 루프 원주 선상에 위치하는 구조를 외부 급전구조라고 한다. 본 실시예와 같은 원형 루프 형상의 안테나에서 상기 내부 급전구조는 외부 급전구조에 비해 그 부피 및 면적이 작아지므로, 태그 안테나(100)에 적합한 구조라 할 수 있다. 물론, 상기와 같은 내부 급전구조와 외부 급전구조는 각각 미소한 특성 차이가 있으며 이에 대한 설명은 하기의 실험예를 통해 살펴보기로 한다.In the
그리고, 상기 스터브(120)는 전술한 바와 같이 원형 루프 원주 선상에 형성되되, 급전부(110)로부터 연장되어 요(凹)부 형상으로 절곡 형성된다. 다시 말해, 상기 스터브(110)는 원형 루프의 원주가 변형(절곡, 연장)된 것이라 할 수 있다.The
본 발명의 특징적인 양상에 따른 스터브(120)는, 요(凹)부의 내부 측면에 해당하는 일측선부(122) 및 상기 타측선부(124)로 구성되며, 상기 요(凹)부의 입구에 해당하는 측선부(122, 124)의 각각의 선단은 소정 간격(D1)으로 이격되어 위치한다.또한 상기 중심점(C)를 향하는 상기 측선부(122, 124) 각각의 타측 선단은 소정 간격(D2)으로 이격되어 있다. 여기에서 상기 측선부(122, 124)의 길이 L2 는 상기 급전부(110)의 길이 L1 보다 작으며, 이는 상기 원형 루프에 배치될 RFID칩과의 접합 또는 연결, 임피던스 정합의 용이성을 도모하기 위함이다. 따라서 이러한 길이적인 차이(L1 - L2)는 적절히 조절될 수 있다. 이러한 구조적 특징을 갖는 요(凹)부형 스터브(120)는, 도 1a 에 도시된 바와 같이 그 각각이 소정 간격(h)으로 이격되어 원형 루프의 원주 상에 다수개(N개) 형성되어 있다. 본 실시예에서 상기 L2 는 L1 보다 작은 것으로 설정하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.The
지금까지 상술한 바와 같은 특징적인 구조를 갖는 태그 안테나(100)에 있어서, 스터브(120)의 개수(N), 원형 루프 안테나의 중심점(C)으로부터 그 원주까지의 거리(반지름, r), L1, L2, W, D1, 및 D2 를 각각 15개, 27mm, 25mm, 17mm, 1mm, 및 1mm 로 설정할 경우, 공진 주파수 911.25MHz 에 최적화된다. 또한, 상기와 같은 설정에 의한 태그 안테나(100)는, 도 1b 에 도시된 바와 같이, 반사손실은 약 -9.942dB(Decibel), -3dB 대역폭은 84.35MHz라는 특성을 갖는다. 그리고, 상기 태그 안테나(100)의 방사패턴은 도 1c 에 도시된 바와 같이 수평면 상에서 무지향적인 특성을 나타내며, z-x 평면(plane)의 이득은 약 -0.37dBd, HPBW 88°로 나타나고, y-x 평면(plane)에서는 상기 원형 루프의 직경(R)의 위상차로 인해 약 -1.52dBd의 이득이 나타난다.In the
이는 동일한 공진 주파수를 갖도록 형성된 반지름이 49mm(지름 98mm)인 하기의 실험예에 의한 원형 루프 안테나와 비교해 볼때 약 69.6%의 면적 축소(소형화)가 이루어졌음을 알 수 있으며, 스터브(120)를 통해 공진 주파수 및 그에 따른 공진 길이를 용이하게 조절할 수 있음을 알 수 있다. This can be seen that the area reduction (miniaturization) of about 69.6% is achieved compared to the circular loop antenna according to the following experimental example, the radius formed to have the same resonance frequency is 49mm (diameter 98mm), through the
상술한 본 발명의 일실시예에 따른 태그 안테나(100)의 보다 구체적인 특징적인 장점에 대해서는 하기의 실험예들 및 이에 따른 도면들을 참조하여 설명한다.More specific characteristic advantages of the
[제 1 실험예][First Experimental Example]
전술한 바와 같이 원형 루프 안테나의 급전구조는 크게 내부 급전구조와 외 부 급전구조로 나뉘며 이들 각각의 특성에 대해 도 2a 내지 도 2h 를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 2a 는 외부 급전구조를 갖는 원형 루프 안테나를 나타내는 예시도이며, 도 2b 는 내부 급전구조를 갖는 원형 루프 안테나를 나타내는 예시도이고, 도 2c 는 급전구조에 따른 공진 주파수 특성 변화를 나타내는 그래프이며, 도 2d 는 급전구조에 따른 임피던스의 특성 변화를 나타내는 그래프이고, 도 2e 는 다른 설정치를 갖는 급전구조에 따른 공진 주파수 특성 변화를 나타내는 그래프이며, 도 2f 는 다른 설정치를 갖는 급전구조에 따른 임피던스의 특성 변화를 나타내는 그래프이고, 도 2g 는 외부 급전구조에 따른 방사패턴을 나타내는 그래프이고, 도 2h 는 내부 급전구조에 따른 방사패턴을 나타내는 그래프이다.As described above, the feeding structure of the circular loop antenna is largely divided into an internal feeding structure and an external feeding structure. Each of these characteristics will be described with reference to FIGS. 2A through 2H. 2A is an exemplary view illustrating a circular loop antenna having an external feeding structure, FIG. 2B is an exemplary view illustrating a circular loop antenna having an internal feeding structure, and FIG. 2C is a graph illustrating a change in resonance frequency characteristics according to the feeding structure. FIG. 2D is a graph showing a change in impedance characteristics according to a feeding structure, FIG. 2E is a graph showing a change in resonance frequency characteristics according to a feeding structure having different setting values, and FIG. 2F is a characteristic of impedance according to a feeding structure having different setting values. 2G is a graph illustrating a radiation pattern according to an external power supply structure, and FIG. 2H is a graph illustrating a radiation pattern according to an internal power supply structure.
상기 도 2a 및 도 2b 에 도시된 부호, 원형 루프의 직경(R)을 98mm로, 평면형 와이어 넓이(W)를 2mm로, 그리고 D1, D2를 3mm로 설정하고, 급전부(110)의 길이(L1, L2)를 각각 0mm ~ 80mm까지 5mm 간격으로 변화시키면, 도 2c에 도시된 바와 같이, 공진 주파수는 L1의 경우 약 1051MHz ~ 710MHz로 변화하며, L2의 경우 약 1056MHz ~ 730MHz로 변화하는 선형적인 저하 특성이 나타난다. 또한, 도 2d 에 나타난 바와 같이 상기와 같은 변화에 따른 각각의 임피던스의 궤적은 시계방향(CW) 궤적 특성이 나타난다. 이는 급전부(110)의 길이(L1, L2)가 길어지면 급전부(110)에 실리는 전류분포가 원형 루프 안테나 전체 길이에 영향을 주므로 나타나는 현상이다. 이와 아울러 안테나 자체의 임피던스를 부하 임피던스로 간주해 보면 상기 부하로부터 입력점 위치 변화에 따른 시계방향(CW)으로의 임피던스 회전 궤적이 나타 난 것으로 추정할 수 있다.2A and 2B, the diameter R of the circular loop is set to 98 mm, the planar wire width W is set to 2 mm, and D 1 and D 2 are set to 3 mm. When the lengths L 1 and L 2 are changed in 5 mm intervals from 0 mm to 80 mm, respectively, as shown in FIG. 2C, the resonant frequency is changed to about 1051 MHz to 710 MHz for L 1 , and about 1056 MHz to L 2 . The linear degradation characteristic changes to 730MHz. In addition, as shown in FIG. 2D, each impedance trajectory according to the change as described above exhibits a clockwise (CW) trajectory characteristic. This is a phenomenon that appears when the length (L 1 , L 2 ) of the
한편, 평면형 와이어 넓이(W)를 2mm로, 그리고 급전부(110)의 길이(L1, L2)를 45mm로 고정시키고, D1, D2를 각각을 3mm ~ 28mm까지 5mm 간격으로 변화시키면, 도 2e 에 나타난 바와 같이, D1, D2가 3mm인 경우의 공진 주파수는 911.25MHz, D1, D2가 28mm인 경우의 공진 주파수는 각각 776MHz, 786MHz로 저하되는 특성이 나타남을 알 수 있다. 또한, 임피던스 역시 D1, D2가 커짐에 따라, 도 2f 에 나타난 바와 같이 시계방향(CW)으로 캐패시턴스(Capacitance) 성분이 증가함을 알 수 있다. 이러한 일련의 특성 변화는 D1, D2가 커지면 급전부(110)가 선로 역할 보다는 독립적인 안테나로서 일부적인 역할을 수행하기 때문이다.On the other hand, if the flat wire width (W) is fixed to 2mm, and the length (L 1 , L 2 ) of the
이와 같이 특성 변화가 야기되는 각각의 원형 루프 안테나를, 공진 주파수를 911.25MHz로, 급전부(110)의 길이(L1, L2)를 45mm로, 그리고 D1, D2를 3mm로 고정시켜 임피던스 정합을 시키면, 외부 급전구조인 경우의 반사손실은 -22.95dB, -10dB 대역폭은 109.6MHz로 나타나며, 내부 급전구조인 경우의 반사손실은 -25.61dB, -10dB 대역폭은 104MHz로 나타난다. 이를 통해 외부 급전구조와 내부 급전구조의 특성이 거의 같음을 알 수 있다. 또한, 이들 급전구조 각각의 방사패턴 측정 결과는, 도 2g 및 도 2h 에 나타난 바와 같이, 수평면인 x-y 평면(Plane)에서는 무지향성 패턴 특성을 나타내며, 이득(Gain)은 각각 2.09dBd, 2.05dB로 자기적인 다이폴 방사패턴 특성을 나타낸다.As described above, the circular loop antennas causing the characteristic change are fixed at a resonant frequency of 911.25 MHz, a length L 1 , L 2 of the
상기와 같은 제 1 실험예에 따른 결과, 도 2a 에 도시된 바와 같이 급전부(110)를 원형 루프 외측에 위치시키거나, 도 2b 에 도시된 바와 같이 급전부(110)를 내측에 위치시켰을 경우 각각의 특성 변화는 무시할 수 있을 정도의 미소한 차이가 있음을 알 수 있다. 따라서, 안테나의 소형화라는 본 발명의 특징적인 목적을 달성 하기 위해서는 내부 급전구조를 채택하는 것이 효율적이다.As a result of the first experimental example as described above, when the
[제 2 실험예][Example 2 Experiment]
이하에서는 도 3a 내지 도 3j 를 참조하여, 본 발명의 일실시예에서 적용된 요(凹)부 형상의 스터브(Stub, 120)의 특성을 살펴본다. 도 3a 는 스터브를 형성시키기 전단계의 원형 루프 안테나를 나타내는 예시도이며, 도 3b 는 스터브를 형성시키기 전단계의 원형 루프 안테나의 반사손실을 나타내는 그래프이고, 도 3c 는 스터브가 형성된 원형 루프 안테나를 나타내는 예시도이며, 도 3d 는 스터브가 형성된 원형 루프 안테나의 반사손실을 나타내는 그래프이고, 도 3e 는 스터브의 개수 증가에 따른 공진 주파수의 변화를 나타내는 그래프이며, 도 3f 는 스터브의 개수 증가에 따른 임피던스의 변화를 나타내는 그래프이고, 도 3g 내지 도 3j 는 스터브의 위치 변화에 따른 방사패턴을 나타내는 그래프이다.Hereinafter, the characteristics of the
전술한 제 1 실험예를 기초로하여 물품에 용이하게 부착될 수 있도록 인쇄 방식을 통해 형성되는 평면형 구조로서, 도 3a 에 도시된 바와 같이, 비유전율(εr)이 약 1.06인 폼(Foam) 상에 0.05mm 두께와 2mm의 넓이(W)를 갖는 구리를 이용하여 제작하되 공진 주파수가 911.25MHz로 되도록 도면부호 D1, L1, 및 R을 각각 2mm, 39mm, 98mm로 설정한 내부 급전구조를 갖는 원형 루프 안테나의 반사손실 특성은, 도 3b 에 도시된 바와 같이, 주파수 911.25MHz에서 반사손실은 -22.5dB로, -10dB 대역폭은 77.46MHz로 나타난다. 또한, 넓이(W)가 2mm인 구리 도선의 중심점을 기준으로 그 넓이(W)를 1mm에서 10mm까지 변화시켰을 시의 공진 주파수는 상향되며, 이와 아울러 대역폭이 증가되는 특성을 얻을 수 있다. 이는 도선의 넓이(W)가 넓어지면 상대적으로 원형 루프의 내부에 형성되는 면적이 작아지므로 주파수가 상향되며, 전류 경로가 다양하게 형성되므로 대역폭이 증가되는 것임을 추정할 수 있다.A planar structure formed by a printing method to be easily attached to an article based on the first experimental example described above, and as shown in FIG. 3A, a foam having a relative dielectric constant? R of about 1.06. Internal feed structure fabricated using copper with a thickness of 0.05mm and a width of 2mm on the top, with reference numerals D 1 , L 1 , and R set to 2 mm, 39 mm, and 98 mm, respectively, so that the resonance frequency is 911.25 MHz. Return loss characteristics of the circular loop antenna having a, as shown in Figure 3b, the return loss is -22.5dB at the frequency 911.25MHz, -10dB bandwidth is 77.46MHz. In addition, when the width W is changed from 1 mm to 10 mm based on the center point of the copper wire having a width W of 2 mm, the resonance frequency is increased, and the bandwidth is increased. This can be estimated that as the width W of the conductive wire becomes wider, the area formed inside the circular loop becomes smaller, so that the frequency is increased and the bandwidth is increased because the current path is formed in various ways.
한편, 상기 도 3a 에 도시된 바와 같은 동일한 원형 루프 안테나에 급전부(110)의 하측 방향으로 수직하게 본 발명의 일실시예와 같은 스터브(120)를 도 3c와 같이 형성하되, 상기 스터브(120)의 측선부(122, 124)의 길이(L2)를 20mm로, 그리고 상기 각각의 측선부(122, 124)의 간격(D2)을 D1과 동일하게 2mm로 제작된 원형 루프 안테나는, 도 3d 에 나타낸 바와 같이, 그 공진 주파수가 911.25MHz에서 881.25MHz로 30MHz 가량 하향된다. 여기에서, 도 3c 에 도시된 바와 같이 형성된 스터브(120)에는 다양한 경로를 갖는 전류가 분포된다. 또한 도 3a 에 도시된 바와 같은 원형 루프 안테나의 전체 길이에 비해 약 12%가 증가된 것이고, 이로 인한 캐패시턴스 성분으로 공진 주파수가 하향된 것이다. On the other hand, a
따라서, 상기와 같은 동일 주파수(911.25MHz)로 공진시킨다면 원형 루프 안테나의 전체적인 직경은 작아지게 되며, 결과적으로 상기 스터브(120)에 의해 소형의 원형 루프 안테나를 구현할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 상기 도 3c 에 도시된 바와 같은 동일한 설정으로 하여, 스터브(120)의 개수를 증가시키면, 도 3e 에 나타낸 바와 같이 대략 선형적으로 공진 주파수가 저하되며, 도 3f 에 나타낸 바와 같이 그 임피던스는 전류 경로의 증가 효과에 의한 캐패시턴스 성분이 증가된 후 다시 인덕턱스 성분이 증가됨을 알 수 있다.Therefore, if the resonance at the same frequency (911.25MHz) as described above, the overall diameter of the circular loop antenna is reduced, as a result it can be seen that the small circular loop antenna can be implemented by the
한편, 도 3c 에 도시된 스터브(120)의 위치(Φ)를 270°에서 45°까지 45°간격으로 변화시킨 후의 방사패턴을 살펴보면, 도 3g 내지 도 3j 와 하기의 표1 에 나타난 바와 같이, 안테나 이득(Gain)은 z-x 평면(Plane)에서 평균 1.69dBd로 나타나고, 그리고 y-x 평면에서 평균 0.07dBd로 나타남을 확인할 수 있다. 이는 스터브(120)의 위치(Φ)변화에 따른 이득 및 HPBW 변화가 거의 없다는 것을 의미한다.On the other hand, looking at the radiation pattern after changing the position (Φ) of the
따라서, 원형 루프 안테나의 소형화를 위해 스터브(120)를 증가시킴에 있어서, 상기 스터브(120)는 그 각각의 위치(Φ)에 영향을 받지 아니한다고 말할 수 있다.Thus, in increasing the
이상에서 살펴본 제 1 실험예 및 제 2 실험예를 통해 상술한 특징적인 구성을 갖는 태그 안테나(100)는, 전술한 본 발명의 목적, 즉, UHF 대역에서 사용할 수 있는 RFID태그 안테나의 소형화라는 그 특징적인 목적을 달성할 수 있다. 또한, 용이하게 물품에 부착될 수 있도록 인쇄 방식의 평면형 안테나를 제공함과 아울러, 스터브(120)의 개수(N)를 조절함으로써 공진 주파수와 그에 따른 공진 길이를 용이하게 조절할 수 있다는 특징적인 장점을 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited to the drawing.
상기와 같은 본 발명에 따르면, UHF 대역에서 사용할 수 있는 RFID태그 안테나를 소형화시킬 수 있는 효과가 있다. According to the present invention as described above, there is an effect that can be miniaturized the RFID tag antenna that can be used in the UHF band.
그리고, 상기와 같은 본 발명에 따르면, 용이하게 물품에 부착될 수 있는 인쇄 방식의 평면형 안테나를 제공할 수 있는 효과와, 요(凹)부 형상의 스터브 개수(N)를 조절함으로써 공진 주파수와 그에 따른 공진 길이를 용이하게 조절할 수 있는 효과도 있다.In addition, according to the present invention as described above, the effect of providing a planar antenna of the printing method that can be easily attached to the article, and by adjusting the number of stubs (N) of the yaw portion resonant frequency and the There is also an effect that can be easily adjusted according to the resonance length.
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