KR100839601B1 - 종단이 단락된 급전 라인과의 근접 결합을 이용한 안테나,ｒｆⅰｄ 태그 및 안테나 임피던스 정합 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 종단이 단락된 마이크로스트립 급전 라인과의 근접 결합을 이용한 안테나, RFID 태그 및 안테나 임피던스 정합 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 안테나는, 상기 안테나의 공진 주파수를 결정하는 방사 패치, 상기 방사 패치와 평행하게 위치하는 접지판, 및 상기 방사 패치의 공진 길이 방향으로 형성되어 상기 방사 패치와 근접 결합되는 일단(一端)이 단락된 급전 라인을 통해 상기 안테나에 연결되는 소자에 RF 신호를 제공하는 급전부를 포함한다. 상기 급전부는 상기 방사 패치와 상기 접지판 사이에 평행하게 위치하는 유전체 기판, 상기 유전체 기판의 한쪽 면에 위치하는 마이크로스트립 라인 형태의 급전 라인, 및 상기 급전 라인과 평행하게 상기 접지판 방향으로 이격하여 위치하는 접지면을 포함하여 구성된다. 그리고, 상기 급전 라인은 상기 방사 패치의 중심부와 가까운 일단(一端)이 상기 접지면과 단락되며, 상기 단락된 단의 반대쪽에 위치하는 다른 일단(一端)에는 상기 안테나에 연결되는 소자에 접속하기 위한 급전 터미널이 형성된다.
본 발명은 안테나 임피던스의 저항 성분과 리액턴스 성분을 서로 독립적으로 자유롭게 조절할 수 있도록 하며, 임의의 임피던스를 가지는 안테나 연결 소자에 효율적인 광대역 정합이 가능토록 한다.
Figure R1020060129962
안테나, RFID(Radio Frequency Identification), 태그, 근접 결합 급전(Proximity-Coupled Feed), 미앤더(meander), 마이크로스트립 라인(Microstrip Line)

Description

종단이 단락된 급전 라인과의 근접 결합을 이용한 안테나, ＲＦⅠＤ 태그 및 안테나 임피던스 정합 방법{Antenna Using a Proximity Coupling with a Short-Ended Feed Line and RFID Tag thereof, and Antenna Impedance Matching Method thereof}
도 1은 본 발명이 적용되는 RFID 시스템의 블럭도,
도 2는 태그 안테나와 RF 프런트 엔드를 모델링한 등가 회로의 회로도,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태그 안테나의 구성도,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태그 안테나의 구성도,
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 태그 안테나의 구성도,
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 태그 안테나의 구성도,
도 7은 본 발명에 따른 금속체 부착형 태그 안테나의 평면도 및 측면도,
도 8은 도 7의 안테나의 급전 라인의 길이 변화에 따른 안테나 입력 임피던스의 변화를 보여주는 도면,
도 9는 도 7의 안테나의 방사 패치 가장자리에서 급전 터미널까지의 거리 변화에 따른 안테나 입력 임피던스의 변화를 보여주는 도면,
도 10은 도 7의 안테나의 반사손실을 보여주는 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
110: RFID 리더 120: RFID 태그
121: RF 프런트 엔드 122: 신호처리부
123: 태그 안테나 310: 방사 패치
320: 접지판 341: 급전 라인
430: 단락판 530: 단락핀
본 발명은 안테나, RFID 태그 및 안테나 임피던스 정합 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종단이 단락(short)된 마이크로스트립 급전 라인(feed line)과 방사 패치의 근접 결합(proximity coupling)을 이용한 평면 안테나(planar antenna), RFID 태그(tag or transponder) 및 안테나 임피던스 정합 방법(Antenna Impedance Matching Method)에 관한 것이다.
RFID 태그는 RFID 리더(reader or interrogator)와 함께, 자재 관리, 보안 등의 다양한 분야에 사용된다. 일반적으로, RFID 태그를 부착한 물체가 RFID 리더의 인식 영역(read zone)에 놓이게 되면, RFID 리더는 특정한 반송 주파수(carrier frequency)를 가지는 RF 신호를 변조하여 태그에게 질문(interrogation) 신호를 보 내고, RFID 태그는 리더의 질문에 응답한다. 즉, RFID 리더는 특정 주파수를 가지는 연속적인 전자파(continuous electromagnetic wave)를 변조하여 태그에게 질문 신호(interrogating signal)를 송출하고, RFID 태그는 내부 메모리에 저장된 자신의 정보를 리더에게 전달하기 위하여, 리더로부터 송출된 전자파를 후방 산란 변조(back-scattering modulation)시켜 리더에게 되돌려 보낸다. 후방 산란 변조란 리더로부터 송출된 전자파를 RFID 태그가 산란시켜 리더에게 되돌려 보낼 때, 그 산란되는 전자파의 크기나 위상을 변조하여 태그의 정보를 보내는 방법이다.
수동형 RFID 태그는 자신의 동작 전력을 얻기 위하여 리더로부터 송출되는 전자파를 정류하여 자신의 전원으로 이용한다. 따라서, 수동형 태그가 정상적으로 동작하기 위해서는 태그가 놓여진 위치에서 리더로부터 송출된 전자파의 세기가 특정 문턱값(threshold) 이상이 되어야 한다. 또한, 리더의 인식 영역(read zone)은 리더로부터 송출되어 태그에 도달하는 전자파의 세기에 의해서 제한된다. 그러나, 리더의 송출 전력은 미국의 FCC(Federal Communication Commission)를 비롯한 각 국의 지역 규정(local regulation)에 따른 규제를 받으므로 리더의 송출 전력을 무조건 높일 수는 없다. 따라서, 리더의 송출 전력을 높이지 않고 인식 영역을 넓히기 위해서는, RFID 태그가 리더로부터 송출되는 전자파를 효율적으로 수신하여야 한다.
RFID 태그의 효율을 높이는 한 방법으로 별도의 정합 회로(matching circuit)를 사용하는 방법이 있다. 일반적으로 RFID 태그는 안테나, RF 프런트 엔드(front-end)와, 신호처리부를 포함하며, RF 프런트 엔드와 신호처리부는 1개의 칩(chip)으로 제작된다. 정합 회로를 사용하는 방법은 별도의 정합 회로를 통해 상기 안테나와 RF 프런트 엔드를 공액 정합시켜 안테나에서 RF 프런트 엔드로 전달되는 신호의 세기를 극대화하는 방법이다. 그러나 커패시터와 인덕터의 조합으로 구성되는 정합 회로는 칩에서 많은 면적을 요구하므로 소형화 및 비용 측면에서 곤란하다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 방사 패치와 접지판 사이에서 상기 방사 패치의 공진 길이 방향으로 형성되어 상기 방사 패치와 근접 결합(proximity coupled)되는 종단이 단락(short)된 마이크로스트립 라인 형태의 급전 라인을 배치함으로써, 안테나 임피던스의 저항 성분과 리액턴스 성분을 서로 독립적으로 자유롭게 조절할 수 있는 광대역 특성의 안테나 및 이를 이용한 RFID 태그를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 금속면 또는 고유전율을 가지는 물체에 부착되더라도 저항 대비 용량성 리액턴스가 큰 임의의 임피던스를 가지는 RF 프런트 엔드(front-end)에 효율적인 광대역 정합이 가능한 안테나 및 이를 이용한 RFID 태그를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기 안테나의 임피던스를 정합하는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 안테나는 상기 안테나의 공진 주파수를 결정하는 방사 패치, 상기 방사 패치와 평행하게 위치하는 접지판, 및 상기 방사 패치의 공진 길이 방향으로 형성되어 상기 방사 패치와 근접 결합되는 일단(一端)이 단락된 급전 라인을 통해 상기 안테나에 연결되는 소자에 RF 신호를 제공하는 급전부를 포함한다. 상기 급전부는 상기 방사 패치와 상기 접지판 사이에 평행하게 위치하는 유전체 기판, 상기 유전체 기판의 한쪽 면에 위치하는 마이크로스트립 라인 형태의 급전 라인, 및 상기 급전 라인과 평행하게 상기 접지판 방향으로 이격하여 위치하는 접지면을 포함하여 구성된다. 그리고, 상기 급전 라인은 상기 방사 패치의 중심부와 가까운 일단(一端)이 상기 접지면과 단락되며, 상기 단락된 단의 반대쪽에 위치하는 다른 일단(一端)에는 상기 안테나에 연결되는 소자에 접속하기 위한 급전 터미널이 형성된다. 상기 급전부의 접지면은 상기 접지판과 DC적으로 단락되거나 용량성 결합을 통해 AC적으로 단락된다. 또한, 상기 방사 패치와 평행하게 위치하는 접지판을 급전부의 접지면으로 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 안테나는 방사 패치, 상기 방사 패치와 평행하게 위치하는 접지판, 및 상기 방사 패치의 공진 길이 방향으로 형성되어 상기 방사 패치와 근접 결합되며 상기 방사 패치의 중심부에 가까운 일단(一端)이 100 옴(Ohm) 이하 크기의 임피던스를 갖는 급전 라인을 통해 상기 안테나에 연결되는 소자에 RF 신호를 제공하는 급전부를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 급전부는 유전체 기판, 상기 유전체 기판의 한쪽 면에 위치하는 마이크로스트립 라인 형태의 급전 라인, 및 상기 급전 라인과 평행하게 상기 접지판 방향으로 이격하여 위치하는 접지면을 포함한다. 상기 급전 라인은 상기 방사 패치의 중심부와 가까운 일단(一端)에 100 옴(Ohm) 이하 크기의 임피던스를 갖는 부하가 연결되며, 다른 일단(一端)에는 급전 터미널이 형성된다. 상기 부하는 집중정수 소자 또는 분포정수 소자로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 안테나는 방사 패치, 상기 방사 패치와 평행하게 위치하는 접지판, 및 상기 방사 패치의 공진 길이 방향으로 형성되어 상기 접지판과 근접 결합되는 일단(一端)이 단락된 급전 라인을 통해 상기 안테나에 연결되는 소자에 RF 신호를 제공하는 급전부를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 급전부는 유전체 기판, 상기 유전체 기판의 한쪽 면에 위치하는 마이크로스트립 라인 형태의 급전 라인, 및 상기 급전 라인과 평행하게 상기 방사 패치 방향으로 이격하여 위치하는 접지면을 포함한다. 상기 급전 라인은 상기 방사 패치의 중심부와 가까운 일단(一端)이 상기 접지면과 단락되고, 다른 일단(一端)에는 급전 터미널이 형성된다.
본 발명에 따른 RFID(Radio Frequency Identification) 태그는 RFID 리더로부터 송출되는 RF 신호를 수신하는 안테나, 상기 RF 신호를 정류 및 검파하는 RF 프런트 엔드, 및 상기 RF 프런트 엔드에 연결된 신호처리부를 포함한다. 상기 안테나는 방사 패치, 상기 방사 패치와 평행하게 위치하는 접지판, 및 상기 방사 패치와 상기 접지판 사이에서 상기 방사 패치의 공진 길이 방향으로 형성되어 상기 방사 패치와 근접 결합되는 급전 라인을 통해 상기 RF 프런트 엔드에 RF 신호를 제공하는 급전부를 포함한다. 상기 급전부는 유전체 기판, 상기 유전체 기판의 한쪽 면에 위치하는 마이크로 스트립 라인 형태의 급전 라인, 및 상기 급전 라인과 평행하게 상기 접지판 방향으로 이격하여 위치하는 접지면을 포함한다. 상기 급전 라인은 상기 방사 패치의 중심부와 가까운 일단(一端)이 상기 접지면과 단락되고, 다른 일단(一端)에 급전 터미널이 형성된다. 또한, 상기 급전 라인은 상기 방사 패치의 중심부와 가까운 일단(一端)에 100 옴(Ohm) 이하 크기의 임피던스를 갖는 부하가 연결되도록 구성될 수 있다.
상기 본 발명에 따른 안테나의 임피던스를 정합하는 방법은 상기 급전 라인의 길이를 조절함으로써 안테나 입력 임피던스의 리액턴스 성분을 조정하는 단계, 상기 급전 라인의 위치를 이동시킴으로써 안테나 입력 임피던스의 저항 성분을 조정하는 단계, 및 상기 급전 라인의 특성 임피던스를 조절함으로써 안테나 입력 임피던스의 리액턴스 성분을 조정하는 단계를 포함한다. 상기 리액턴스 성분을 조정하는 단계는 상기 급전 라인의 길이가 증가할수록 상기 안테나 입력 임피던스의 리액턴스 성분이 커지는 특성을 이용한다. 또한, 상기 저항 성분을 조정하는 단계는 상기 급전 라인의 상기 방사 패치의 가장자리와 가까운 일단(一端)에 형성된 급전 터미널로부터 상기 방사 패치의 가장자리까지의 거리가 증가할수록 상기 안테나 입력 임피던스의 저항 성분이 커지는 특성을 이용한다.
상술한 본 발명의 내용은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 RFID 시스템(100)의 블럭도를 나타낸다. RFID 시스템(100)은 고유정보를 저장하는 RFID 태그(120), 판독 및 해독 기능을 갖는 RFID 리더(110), RFID 리더(110)를 통해 RFID 태그(120)로부터 읽어들인 데이터를 처리하는 호스트 컴퓨터(미도시)로 이루어진다.
RFID 리더(110)는 RF 송신부(111), RF 수신부(112) 및 리더 안테나(113)를 포함하며, 리더 안테나(113)는 RF 송신부(111)와 RF 수신부(112)에 전기적으로 연결되어 있다. RFID 리더(110)는 RF 송신부(111) 및 리더 안테나(113)를 통해 RF 신호를 RFID 태그(120)에 전송한다. 또한, RFID 리더(110)는 리더 안테나(113) 및 RF 수신부(112)를 통해 RFID 태그(120)로부터 RF신호를 수신한다. 미국특허 4,656,463 호에 제시된 바와 같이, RFID 리더(110)의 구성은 당업계에 잘 알려져 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.
RFID 태그(120)는 RF 프런트 엔드(front-end, 121), 신호처리부(122) 및 본 발명에 따른 태그 안테나(123)를 포함한다. 수동형 RFID 태그인 경우, RF 프런트 엔드(121)는 수신된 RF 신호를 직류전압으로 변환하여 신호처리부(122)가 동작하는 데 필요한 전력을 공급한다. 또한, RF 프런트 엔드(121)는 수신된 RF신호로부터 기저대역 신호를 추출한다. 미국특허 6,028,564호에 제시된 바와 같이, RF 프런트 엔드(121)의 구성은 당업계에 잘 알려져 있으므로 구체적인 설명은 생략한다. 신호처리부(122) 역시 당업계에 알려진 임의의 형태일 수 있으며, 미국특허 5,942,987호에 그 예가 제시되어 있다.
RFID 시스템(100)의 동작을 살펴보면, RFID 리더(110)는 특정한 반송 주파수(carrier frequency)를 가지는 RF신호를 변조하여 RFID 태그(120)로 질문(interrogation)을 보낸다. RFID 리더(110)의 RF 송신부(111)에서 발생한 RF 신호는 리더 안테나(113)를 통하여 전자파의 형태로 외부에 송출된다. 외부로 송출된 전자파(130)는 태그 안테나(123)에 전달되며, 태그 안테나(123)는 수신된 전자파를 RF 프런트 엔드(121)에 전달한다. RF 프런트 엔드(121)에 전달된 RF 신호의 크기가 RFID 태그(120)가 동작하기 위한 최소 요구 전력 이상이면, RFID 태그(120)는 RFID 리더(110)로부터 송출되는 전자파(130)를 후방 산란 변조하여 RFID 리더(110)의 질문에 응답한다.
여기서, RFID 리더(110)의 인식 영역(read zone)을 넓히기 위해서는 RFID 리 더(110)로부터 송출되는 전자파(130)의 세기가 RFID 태그(120)가 요구하는 동작 전력을 제공할 수 있도록 충분히 커야 한다. 또한, 고효율의 태그 안테나(123)를 이용하여 상기 리더로부터 송출된 전자파(130)를 손실이 거의 없이 RF 프런트 엔드(121)에 전달할 수 있어야 한다. 결국, 태그 안테나(123)가 높은 효율을 가지기 위해서는 RFID 리더(110)의 반송 주파수에서 공진 특성을 가져야 하며, RF 프런트 엔드(121)와 공액 정합(conjugate matching)이 되어야 한다.
도 2는 태그 안테나(123)와 RF 프런트 엔드(121)를 모델링한 등가 회로도이다. 회로는 전압원(
Figure 112006093978815-pat00001
), 안테나 임피던스(
Figure 112006093978815-pat00002
), RF 프런트 엔드 임피던스(
Figure 112006093978815-pat00003
)로 구성되어 있다. 전압원(
Figure 112006093978815-pat00004
)과 안테나 임피던스(
Figure 112006093978815-pat00005
)는 태그 안테나(123)의 등가 회로이며, RF 프런트 엔드 임피던스(
Figure 112006093978815-pat00006
)는 RF 프런트 엔드(121)의 등가 회로이다. 안테나 임피던스(
Figure 112006093978815-pat00007
)는 실수부(
Figure 112006093978815-pat00008
)와 허수부(
Figure 112006093978815-pat00009
)를 가진다. 실수부(
Figure 112006093978815-pat00010
)는 태그 안테나(123)의 등가 저항을 의미하고, 허수부(
Figure 112006093978815-pat00011
)는 태그 안테나(123)의 등가 리액턴스를 의미한다. RF 프런트 엔드 임피던스 역시, 실수부(
Figure 112006093978815-pat00012
)와 허수부(
Figure 112006093978815-pat00013
)를 가진다. 실수부(
Figure 112006093978815-pat00014
)는 RF 프런트 엔드(121)의 등가 저항을 의미하고, 허수부(
Figure 112006093978815-pat00015
)는 RF 프런트 엔드(121)의 등가 리액턴스를 의미한다.
일반적으로, 안테나 임피던스(
Figure 112006093978815-pat00016
)와 RF 프런트 엔드의 임피던스(
Figure 112006093978815-pat00017
)를 공액 정합시키면, 태그 안테나(123)로부터 RF 프런트 엔드(121)에 최대 전력이 전달된 다. 공액 정합이란 두 복소(complex) 임피던스에 대해, 임피던스의 절대값의 크기가 같고, 위상이 서로 반대 부호를 가지도록 하는 것이다. 즉, '
Figure 112006093978815-pat00018
'이고, '
Figure 112006093978815-pat00019
'가 되도록 태그 안테나(123)의 임피던스 또는 RF 프런트 엔드(121)의 임피던스를 조정하면 태그 안테나(123)로부터 RF 프런트 엔드(121)에 최대 전력이 전달된다.
일반적으로, 수동형 및 반수동형 RFID 태그의 RF 프런트 엔드(121)는 다이오드를 이용한 정류 및 검파 회로로 구성되며, 칩의 면적을 줄이기 위하여 별도의 정합 회로를 포함하지 않는다. 따라서, RF 프런트 엔드(121)의 임피던스는 통상의 50Ω과는 다른 복소 임피던스를 가지며, 정류 및 검파 회로의 특성상 UHF(Ultra High Frequency) 대역에서 작은 저항 성분(
Figure 112006093978815-pat00020
)과 큰 용량성(capacitive) 리액턴스 성분(
Figure 112006093978815-pat00021
)를 가진다. 따라서, 공액 정합을 위한 안테나 임피던스(
Figure 112006093978815-pat00022
)는 작은 저항 성분(
Figure 112006093978815-pat00023
)과 큰 유도성(inductive) 리액턴스 성분(
Figure 112006093978815-pat00024
)를 가져야 하며, 동시에 리더에서 송출되는 전자파의 주파수에 공진하여야 한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태그 안테나의 구성도이다. 본 발명에 따른 태그 안테나(300)는 직사각형 모양의 방사 패치(radiating patch, 310) 및 이와 평행한 접지판(ground plate, 320)을 가지며, 상기 방사 패치(310)는 마이크로스트립 라인(microstrip line) 형태의 급전 라인(feed line, 341)과 근접 결합(proximity coupling)되어 있다.
태그 안테나(300)의 급전부(340)는 방사 패치(310)와 접지판(320) 사이에 위치하는 유전체 기판(342), 상기 유전체 기판(342)의 한쪽 면에 마이크로스트립 라인 형태로 제작된 급전 라인(341) 및 상기 유전체 기판(342)의 반대쪽에 제작된 접지면(343)을 포함하여 구성된다. 상기 급전부(340)는 방사 패치(310)와 접지판(320) 사이에 삽입되어 있으며, 상기 급전부(340)의 접지면(343)은 접지판(320)과 DC(Direct Current)적으로 단락(short)되어 있거나, 용량성 결합(capacitive coupling)을 통하여 AC적으로 단락되어 있다. 상기 접지판(320) 위에 양면 테이프를 부착함으로써 상기 접지판(320)과 AC적으로 단락된 접지면(343)을 구성할 수 있다. 또한, 상기 접지판(320)을 상기 급전부(340)의 접지면(343)으로 공유할 수 있다. 이 경우 하나의 금속판(metal plate)을 접지판과 접지면으로 동시에 사용하게 된다.
상기 급전부(340)의 급전 라인(341)은 상기 방사 패치(310)의 공진 길이(resonant length) 방향(311)으로 형성된다. 또한, 상기 급전 라인(341)의 한쪽 끝은 상기 접지면(343)과 단락(345)되며, 다른 쪽 끝에는 RF 프런트 엔드(121)에 접속하는 급전 터미널(feed terminal, 344)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 급전 라인(341)의 단락 부분(345)은 상기 방사 패치(310)의 중심부(330) 쪽에 위치하며, 급전 터미널(344)은 상기 방사 패치(310)의 가장자리(315) 쪽에 위치한다.
상기 태그 안테나(300)의 공진 주파수는 주로 방사 패치(310)의 길이(313)에 의하여 결정된다. 한편, 상기 방사 패치(310)와 접지판(320)은 일정한 간격(351)을 두고 평행하게 놓여져 있으며, 이들 사이의 전부 또는 일부분은 공기를 포함한 임 의의 유전체(350)로 채워진다.
본 발명의 태그 안테나(300)에서 안테나 임피던스(
Figure 112006093978815-pat00025
)의 리액턴스 성분(
Figure 112006093978815-pat00026
)은 상기 급전 라인(341)의 특성 임피던스(characteristic impedance,
Figure 112006093978815-pat00027
)와 상기 급전 터미널(344)로부터 상기 단락 지점(345)까지의 급전 라인(341)의 전체 길이(
Figure 112006093978815-pat00028
)에 의하여 주로 결정된다. 상기 급전 라인(341)의 길이(
Figure 112006093978815-pat00029
)가 길어질수록 상기 안테나 임피던스(
Figure 112006093978815-pat00030
)의 리액턴스 성분(
Figure 112006093978815-pat00031
)은 커지게 된다.
상기 태그 안테나(300)가 공진할 때, 안테나 임피던스(
Figure 112006093978815-pat00032
)의 저항 성분(
Figure 112006093978815-pat00033
)은 상기 방사 패치(310)의 가장자리(315)에서 상기 급전 터미널(344)까지의 거리(331)에 의하여 주로 결정된다. 상기 거리(331)가 영(zero)인 경우 안테나 임피던스(
Figure 112006093978815-pat00034
)의 저항 성분(
Figure 112006093978815-pat00035
)은 0 [Ω]이 되며, 상기 거리(331)가 늘어날수록 안테나 임피던스(
Figure 112006093978815-pat00036
)의 저항 성분(
Figure 112006093978815-pat00037
)이 커진다. 이때, 상기 거리(331)의 증가에 따른 안테나 임피던스(
Figure 112006093978815-pat00038
)의 저항 성분(
Figure 112006093978815-pat00039
)의 증가율은 상기 급전 라인(341)의 특성 임피던스(
Figure 112006093978815-pat00040
) 및 상기 급전 라인(341)과 방사 패치(310) 사이의 결합 커패시턴스(coupling capacitance)의 크기에 따라 달라진다.
본 발명에 따른 태그 안테나(300)를 RF 프런트 엔드(121)의 임피던스(
Figure 112006093978815-pat00041
)에 공액 정합시키기 위한 방법은 아래의 단계들을 따른다.
[1단계] 방사 패치(310)의 가장자리(315)에서 급전 터미널(344)까지의 거리(331)를 '0'으로 둔다.
[2단계] '
Figure 112006093978815-pat00042
'를 만족하도록 급전 라인(341)의 특성 임피던스(
Figure 112006093978815-pat00043
)와 급전 터미널(344)로부터 상기 단락 지점(345)까지의 급전 라인(341)의 전체 길이(
Figure 112006093978815-pat00044
)를 조정한다.
[3단계] 태그 안테나(300)의 공진 주파수에서 '
Figure 112006093978815-pat00045
'를 만족하도록 급전 라인(341)을 포함한 급전부(340)의 위치를 방사 패치(310)의 중심(330) 방향으로 이동시켜 방사 패치(310)의 가장자리(315)에서 상기 급전 터미널(344)까지의 거리(331)를 조정한다.
[4단계] 상기 2단계와 3단계를 반복 수행함으로써 안테나 임피던스(
Figure 112006093978815-pat00046
)를 미세 조정한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 안테나(300)는 급전 라인(341)의 특성 임피던스(
Figure 112006093978815-pat00047
)와 급전 터미널(344)로부터 상기 단락 지점(345)까지의 급전 라인(341)의 전체 길이(
Figure 112006093978815-pat00048
)를 조정하여 안테나 임피던스(
Figure 112006093978815-pat00049
)의 리액턴스 성분(
Figure 112006093978815-pat00050
)을 조정하고, 방사 패치(310)의 가장자리(315)에서 상기 급전 터미널(344)까지의 거리(331)를 조정하여 안테나 임피던스(
Figure 112006093978815-pat00051
)의 저항 성분(
Figure 112006093978815-pat00052
)을 조정할 수 있다. 즉, 본 발 명의 안테나(300)는 안테나 임피던스(
Figure 112006093978815-pat00053
)의 리액턴스 성분(
Figure 112006093978815-pat00054
)과 저항 성분(
Figure 112006093978815-pat00055
)을 독립적으로 자유롭게 조정할 수 있으므로 임의의 임피던스를 가지는 RF 프런트 엔드(121)에 효율적인 정합을 할 수 있다. 특히, 상기 방사 패치(310)의 가장자리(315)에서 상기 급전 터미널(344)까지의 거리(331)를 조정하여 수 [Ω] 정도의 작은 저항 성분(
Figure 112006093978815-pat00056
)을 가지는 안테나를 쉽게 제작할 수 있으므로, 작은 저항 성분과 큰 용량성 리액턴스 성분을 가지는 RF 프런트 엔드(121)에 효율적인 정합이 가능하다. 한편, 본 발명의 안테나(300)는 종래의 근접 결합 급전을 이용한 안테나와 마찬가지로 광대역 특성을 가진다.
종래의 근접 결합 방식에서는 방사 패치의 중심부 가까이에 위치한 급전 라인의 한쪽 끝이 개방(open)되어 있으며, 다른 끝은 방사 패치의 바깥으로 뻗어나와서 급전 터미널이 형성되어 있다. 종래의 근접 결합 급전 방식에 대한 자세한 설명은 D.M.Pozar가 쓴 논문 "Increasing the bandwidth of a microstrip antenna by proximity coupling", Electronics Letters, Vol.23, No.8, April 1987에 제시되어 있다.
본 발명의 태그 안테나(300)는 급전 라인(341)의 양 끝 가운데 방사 패치(310)의 중심부(330)에 가까운 쪽(345)이 단락되어 있다. 그러나, 상기 급전 라인(341)의 방사 패치(310)의 중심부(300)에 가까운 끝 부분(345)을 단락시키지 않고 임의의 임피던스를 가지는 집중정수 소자(lumped element) 또는 분포정수 소 자(distributed element)를 연결하는 경우에도 소자 임피던스의 크기가 100 [Ω] 이하로 충분히 작다면 본 발명의 기본적인 사상이 그대로 적용된다. 또한, 급전 라인(341)의 방사 패치(310)의 중심부에 가까운 끝 부분(345)이 100 [Ω] 이하 크기의 유도성(inductive) 임피던스를 갖도록 구성하는 경우에는 급전 라인(341)의 길이를 줄일 수 있는 효과가 있다. 다만, 이러한 경우 안테나 임피던스(
Figure 112006093978815-pat00057
)는 급전 라인(341)의 끝 부분(345)에 연결되는 소자의 임피던스에 의한 영향을 일부 받으므로, 안테나 임피던스(
Figure 112006093978815-pat00058
)를 조정함에 있어 이를 고려할 필요가 있다.
도 3에서 방사 패치(310)의 길이(313)는 안테나 동작 주파수에서 방사 패치(310)가 공진 특성을 갖도록 결정된다. 그러나, 상기 방사 패치(310)와 접지판(320) 사이에 단락판(shorting plate) 또는 일련의 단락핀(shorting pins)들을 설치하는 경우 공진 주파수를 동일하게 유지하면서 방사 패치(310)의 길이(313)를 대략 1/2 정도로 줄일 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태그 안테나의 구성도이다. 도 4에 도시된 태그 안테나(400)는 방사 패치(410)와 접지판(420) 사이에 상기 방사 패치(410)와 접지판(420)을 단락(short)시키기 위한 단락판(430)을 추가적으로 구비함으로써 방사 패치(410)의 길이(413)를 줄인다. 상기 단락판(430)은 방사 패치(410)에서 급전 터미널(444)이 위치한 쪽의 반대편 가장 자리에서 공진 길이 방향(411)과 수직으로 설치된다. 상기 단락판(430)의 폭(431)은 방사 패치(410)의 폭(414)와 상이한 길이를 가질 수 있다. 도 4에 도시된 태그 안테나(400)의 입력 임피던스의 조정 방법은 도 3의 경우와 동일하다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 태그 안테나의 구성도이다. 도 5에 도시된 태그 안테나(500)는 방사 패치(510)와 접지판(520) 사이에 상기 방사 패치(510)와 접지판(520)을 단락(short)시키기 위한 단락핀(530)을 추가적으로 구비함으로써 방사 패치(510)의 길이(513)를 줄인다. 상기 단락핀(530)은 방사 패치(510)에서 급전 터미널이 위치한 쪽의 반대편 가장 자리에서 공진 길이 방향과 수직으로 설치된다. 도 5에 도시된 태그 안테나(500)의 입력 임피던스의 조정 방법은 도 3의 경우와 동일하다.
또한, 도 5에 도시된 태그 안테나(500)는 미앤더(meander) 구조를 가지는 급전 라인(541)을 구비함으로써 급전부(540)의 크기를 줄인다. 도 3 및 도 4에 도시된 태그 안테나(300, 400)의 급전 라인(341, 441)은 곧게 뻗은 직선 모양을 가지지만, 상기 급전 라인(341, 441)은 급전부(340, 440)의 크기를 줄이기 위하여 미앤더(meander) 구조를 포함하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적으로 알려진 다양한 구조로 제작될 수 있다.
도 3 내지 도 5에 도시된 태그 안테나(300, 400, 500)는 공진 주파수를 일정하게 유지하면서 방사 패치(310, 410, 510)의 길이를 줄이기 위하여, 상기 방사 패치(310, 410, 510)에 슬롯(slot)을 형성할 수 있으며, 방사 패치(310, 410, 510) 와 접지판(320, 420, 520) 사이를 채우고 있는 유전체의 비유전율을 크게 하는 등 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 알려진 다양한 방법이 적용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 태그 안테나의 구성도이다. 도 6에 도시된 태그 안테나(600)에서는 급전부(640)의 접지면(643)이 방사 패치(610)와 DC 적으로 단락되어 있거나 용량성 결합을 통하여 AC 적으로 단락된다. 이러한 태그 안테나(600)는 접지판(620)이 급전 라인(641)과 근접 결합(proximity coupling)되는 경우로 설명될 수 있으며, 도 3 내지 도 5과 같이 급전부(340, 440, 540)의 접지면(343, 443, 543)이 접지판(320, 420, 520)과 DC 적으로 단락되어 있거나 용량성 결합을 통하여 AC 적으로 단락된 안테나(300, 400, 500)와 동일한 동작 내용 및 효과를 가진다.
도 7은 본 발명에 따른 금속체 부착형 태그 안테나의 평면도 및 측면도를 보여주는 도면이다.
도 7에 도시된 금속체 부착형 태그 안테나는 '7.4 - j111 [Ω]'의 RF 프런트 엔드(121) 태그 칩 임피던스(
Figure 112006093978815-pat00059
)에 공액 정합된다. 상기 태그 안테나는 접지판(ground plate, 720)을 급전부(feeding part, 740)의 접지면으로 공유하며, 방사 패치(radiating patch, 710)의 길이(L, 713)를 줄이기 위하여 방사 패치(710)와 접지판(720) 사이에 방사 패치(710)와 동일한 폭으로 설치된 단락판(shorting plate, 730)을 구비한다. 상기 태그 안테나(700)의 급전 라인(feed line, 741)의 단락 판(730에 가까운 쪽 끝 부분은 단락핀(shorting pin, 745)에 의하여 접지판(720)과 접지되며, 방사 패치(710)의 개방된 가장 자리 쪽에 위치한 다른 쪽 끝 부분은 RF 프런트 엔드(121)에 접속하기 위한 급전 터미널(tag chip feed, 744)이 형성되어 있다. 또한, 상기 태그 안테나의 급전부(740)를 구성하는 유전체 기판(746)은 RF-35 기판(er=3.5, tanδ=0.0018)이 사용되며, 방사 패치(710)와 접지판(720) 사이에는 안테나 형상을 지지하기 위한 폼(foam, 750)(er=1.1, tanδ=0.001)이 채워져 있다.
상기 태그 안테나는 도 4를 참조하여 설명한 임피던스 조정 방법을 수행한 결과로서, 방사 패치(710)의 공진 방향 길이(
Figure 112006093978815-pat00060
, 713)가 73 [mm], 방사 패치(710)의 폭(
Figure 112006093978815-pat00061
, 714)이 25 [mm], 방사 패치(710)와 접지판(720) 사이의 거리(
Figure 112006093978815-pat00062
, 751)가 3 [mm], 유전체 기판(746)의 길이(
Figure 112006093978815-pat00063
, 747)가 40 [mm], 유전체 기판(746)의 폭(
Figure 112006093978815-pat00064
, 748)이 7 [mm], 유전체 기판(746)의 두께(
Figure 112006093978815-pat00065
, 746)가 1 [mm], 급전 라인(741)의 길이(
Figure 112006093978815-pat00066
, 742)가 36 [mm], 급전 라인(741)의 폭(
Figure 112006093978815-pat00067
, 743)이 3 [mm], 그리고 상기 방사 패치(710)의 가장 자리에서 급전 라인(741)에 형성된 급전 터미널(744)까지의 거리(
Figure 112006093978815-pat00068
, 731)가 8 [mm]로 제작된다.
상기 태그 안테나는 도 8 및 도 9의 스미스 차트(Smith Chart)에 도시된 주파수 변화에 따른 안테나 입력 임피던스(
Figure 112006093978815-pat00069
)의 변화(810, 910)에서 볼 수 있듯이, 안테나 입력 임피던스(
Figure 112006093978815-pat00070
)가 태그 칩 입력 임피던스(
Figure 112006093978815-pat00071
)의 복소공액값(complex conjugate value,
Figure 112006093978815-pat00072
)의 주위를 둘러싸는
Figure 112006093978815-pat00073
형태를 가지며, 이로부터 태그 안테나의 광대역 특성을 기대할 수 있다.
도 8은 도 7의 태그 안테나가 무한한 크기의 금속면에 부착되는 경우 안테나 급전 라인(741)의 길이(
Figure 112006093978815-pat00074
, 742) 변화에 따른 안테나 입력 임피던스(
Figure 112006093978815-pat00075
)의 변화를 보여주는 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이 급전 라인(741)의 길이(
Figure 112006093978815-pat00076
)가 길어지면 안테나 입력 임피던스(
Figure 112006093978815-pat00077
)의 궤적이 스미스 차트상에서 시계 방향으로 이동한다. 따라서, 본 발명에 따른 태그 안테나는 급전 라인(741)의 길이(
Figure 112006093978815-pat00078
)가 길어지면 안테나 입력 임피던스(
Figure 112006093978815-pat00079
)의 허수 성분(
Figure 112006093978815-pat00080
)의 크기가 증가하며, 급전 라인(741)의 길이(
Figure 112006093978815-pat00081
)가 짧아지면 안테나 입력 임피던스(
Figure 112006093978815-pat00082
)의 허수 성분(
Figure 112006093978815-pat00083
)의 크기가 감소한다.
도 9는 도 7의 태그 안테나가 무한한 크기의 금속면에 부착되는 경우 안테나 방사 패치(710)의 가장자리에서 급전 라인(741)의 급전 터미널(744)까지의 거리(
Figure 112006093978815-pat00084
, 731) 변화에 따른 안테나 입력 임피던스(
Figure 112006093978815-pat00085
)의 변화를 보여주는 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이 방사 패치(710)의 가장 자리에서 급전 라인(741)의 급전 터미널(744)까지의 거리(
Figure 112006093978815-pat00086
)가 증가하면 안테나 입력 임피던스(
Figure 112006093978815-pat00087
)의
Figure 112006093978815-pat00088
형 태 궤적의 지름이 증가한다. 따라서, 본 발명에 따른 태그 안테나는 방사 패치(710)의 가장 자리에서 급전 라인(741)의 급전 터미널(744)까지의 거리(
Figure 112006093978815-pat00089
)가 증가하면 안테나 입력 임피던스(
Figure 112006093978815-pat00090
)의 실수 성분(
Figure 112006093978815-pat00091
)의 크기가 증가하며, 상기 방사 패치(710)의 가장 자리에서 급전 라인(741)의 급전 터미널(744)까지의 거리(
Figure 112006093978815-pat00092
)가 감소하면 안테나 입력 임피던스(
Figure 112006093978815-pat00093
)의 실수 성분(
Figure 112006093978815-pat00094
)의 크기가 감소한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 태그 안테나는 급전 라인의 길이(
Figure 112006093978815-pat00095
)와 방사 패치의 가장 자리에서 급전 터미널까지의 거리(
Figure 112006093978815-pat00096
)를 조정함으로써 안테나 입력 임피던스(
Figure 112006093978815-pat00097
)의 허수 성분(
Figure 112006093978815-pat00098
)과 실수 성분(
Figure 112006093978815-pat00099
)을 독립적으로 조정할 수 있다. 다만, 상기 급전 라인의 길이(
Figure 112006093978815-pat00100
)와 방사 패치의 가장 자리에서 급전 터미널까지의 거리(
Figure 112006093978815-pat00101
)의 변화는 안테나의 공진 주파수에도 일부 영향을 미치므로 안테나 방사 패치의 길이(
Figure 112006093978815-pat00102
)를 미세조정할 필요가 있다.
도 10은 도 7의 태그 안테나가 무한한 크기의 금속면에 부착되는 경우의 반사손실을 보여주는 도면이다.
상기 태그 안테나는 3 [dB]의 반사 손실을 기준으로 할 때 중심 주파수(915 [MHz]) 전후에서 47 [MHz] 정도의 광대역 특성을 나타내고 있음을 알 수 있다. 따 라서, 본 발명에 따른 구조의 태그 안테나를 사용하면 임의의 임피던스를 가지는 RF 프런트엔드에 효율적인 광대역 정합이 가능하다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
상기와 같은 본 발명은, 방사 패치와 접지판 사이에서 상기 방사 패치의 공진 길이 방향으로 종단이 단락(short)된 마이크로스트립 라인 형태의 급전 라인을 배치함으로써, 안테나 임피던스의 저항 성분과 리액턴스 성분을 서로 독립적으로 자유롭게 조절할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 상기 급전 라인을 방사 패치와 근접 결합(proximity coupled)되도록 구성함으로써, 공진 특성을 가지면서 임의의 임피던스를 가지는 안테나 연결 소자에 효율적으로 광대역 정합이 가능한 저가의 평면(planner) 안테나 및 이를 이용한 RFID 태그를 제공한다.
본 발명의 종단이 단락된 급전 라인과의 근접 결합을 이용한 안테나 및 RFID 태그는 공진 특성과 광대역 특성을 함께 가지며, 금속면 또는 고유전율을 가지는 물체에 부착되어 사용되는 경우에도 우수한 특성을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기와 같은 종단이 단락된 급전 라인과의 근접 결합을 이 용한 안테나의 임피던스 정합 방법을 제공한다.

Claims (45)

  1. 안테나로서,
    상기 안테나의 공진 주파수를 결정하는 방사 패치;
    상기 방사 패치와 평행하게 위치하는 접지판; 및
    상기 방사 패치와 상기 접지판 사이에 위치하여 상기 안테나에 연결되는 소자에 RF 신호를 제공하는 급전부를 포함하며,
    상기 급전부는
    상기 방사 패치의 공진 길이 방향으로 형성되어 상기 방사 패치와 근접 결합되는 일단(一端)이 단락되도록 상기 접지판과 연결된 급전 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는
    안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 급전부는
    상기 방사 패치와 상기 접지판 사이에 평행하게 위치하는 유전체 기판;
    상기 유전체 기판의 한쪽 면에 위치하는 마이크로스트립 라인 형태의 상기 급전 라인; 및
    상기 급전 라인과 평행하게 상기 접지판 방향으로 이격하여 위치하는 접지면을 포함하는 것을 특징으로 하는
    안테나.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 급전 라인은
    상기 방사 패치의 중심부와 가까운 일단(一端)이 상기 접지면과 단락되고, 상기 단락된 단의 반대쪽에 위치하는 다른 일단(一端)에는 상기 안테나에 연결되는 소자에 접속하기 위한 급전 터미널이 형성된 것을 특징으로 하는
    안테나.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 급전부의 접지면은 상기 접지판과 DC(Direct Current)적으로 단락된 것을 특징으로 하는 안테나.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 급전부의 접지면은 상기 접지판과 용량성 결합을 통해 AC(Alternating Current)적으로 단락된 것을 특징으로 하는 안테나.
  6. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 급전부의 접지면은 상기 접지판을 사용하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사 패치와 상기 접지판을 단락시키기 위한 단락 수단을 더 포함하는 안테나.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 단락 수단은 단락판 또는 단락핀인 안테나.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 급전 라인은 미앤더 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방사 패치에 슬롯이 형성된 것을 특징으로 하는 안테나.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 급전 라인의 길이에 따라 상기 안테나 입력 임피던스의 허수부가 변화하는 특성을 이용하여 상기 안테나 입력 임피던스가 조절된 안테나.
  12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 급전 라인의 특성 임피던스에 따라 상기 안테나 입력 임피던스의 허수부가 변화하는 특성을 이용하여 상기 안테나 입력 임피던스가 조절된 안테나.
  13. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 급전 라인의 위치에 따라 상기 안테나 입력 임피던스의 실수부가 변화하는 특성을 이용하여 상기 안테나 입력 임피던스가 조절된 안테나.
  14. 안테나로서,
    상기 안테나의 공진 주파수를 결정하는 방사 패치;
    상기 방사 패치와 평행하게 위치하는 접지판; 및
    상기 방사 패치와 상기 접지판 사이에 위치하여 상기 안테나에 연결되는 소자에 RF 신호를 제공하는 급전부를 포함하며,
    상기 급전부는
    상기 방사 패치의 공진 길이 방향으로 형성되어 상기 방사 패치와 근접 결합되며 상기 방사 패치의 중심부에 가까운 일단(一端)이 100 옴(Ohm) 이하 크기의 임피던스를 갖는 연결 소자를 통해 상기 접지판과 연결되는 급전 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는
    안테나.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 급전부는
    상기 방사 패치와 상기 접지판 사이에 평행하게 위치하는 유전체 기판;
    상기 유전체 기판의 한쪽 면에 위치하는 마이크로스트립 라인 형태의 상기 급전 라인; 및
    상기 급전 라인과 평행하게 상기 접지판 방향으로 이격하여 위치하는 접지면을 포함하는 것을 특징으로 하는
    안테나.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 급전 라인은
    상기 방사 패치의 중심부와 가까운 일단(一端)에 100 옴(Ohm) 이하 크기의 임피던스를 갖는 부하가 연결되며, 상기 부하가 연결된 단의 반대쪽에 위치하는 다른 일단(一端)에는 상기 안테나에 연결되는 소자에 접속하기 위한 급전 터미널이 형성된 것을 특징으로 하는
    안테나.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 부하는 집중정수 소자(lumped element) 또는 분포정수 소자(distributed element)인 것을 특징으로 하는 안테나.
  18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 급전부의 접지면은 상기 접지판과 DC(Direct Current)적으로 단락된 것을 특징으로 하는 안테나.
  19. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 급전부의 접지면은 상기 접지판과 용량성 결합을 통해 AC(Alternating Current)적으로 단락된 것을 특징으로 하는 안테나.
  20. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 급전부의 접지면은 상기 접지판을 사용하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  21. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 급전 라인의 특성 임피던스 및 상기 급전 라인의 길이에 따라 상기 안테나 입력 임피던스의 허수부가 변화하는 특성을 이용하여 상기 안테나 입력 임피던스가 조절된 안테나.
  22. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 급전 라인의 위치에 따라 상기 안테나 입력 임피던스의 실수부가 변화하는 특성을 이용하여 상기 안테나 입력 임피던스가 조절된 안테나.
  23. 안테나로서,
    상기 안테나의 공진 주파수를 결정하는 방사 패치;
    상기 방사 패치와 평행하게 위치하는 접지판; 및
    상기 방사 패치와 상기 접지판 사이에 위치하여 상기 안테나에 연결되는 소자에 RF 신호를 제공하는 급전부를 포함하며,
    상기 급전부는
    상기 방사 패치의 공진 길이 방향으로 형성되어 상기 접지판과 근접 결합되는 일단(一端)이 단락되도록 상기 접지판과 연결된 급전 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는
    안테나.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 급전부는
    상기 방사 패치와 상기 접지판 사이에 평행하게 위치하는 유전체 기판;
    상기 유전체 기판의 한쪽 면에 위치하는 마이크로스트립 라인 형태의 상기 급전 라인; 및
    상기 급전 라인과 평행하게 상기 방사 패치 방향으로 이격하여 위치하는 접지면을 포함하는 것을 특징으로 하는
    안테나.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 급전 라인은
    상기 방사 패치의 중심부와 가까운 일단(一端)이 상기 접지면과 단락되고, 상기 단락된 단의 반대쪽에 위치하는 다른 일단(一端)에는 상기 안테나에 연결되는 소자에 접속하기 위한 급전 터미널이 형성된 것을 특징으로 하는
    안테나.
  26. 제24항 또는 제25항에 있어서,
    상기 급전부의 접지면은 상기 방사 패치와 DC(Direct Current)적으로 단락된 것을 특징으로 하는 안테나.
  27. 제24항 또는 제25항에 있어서,
    상기 급전부의 접지면은 상기 방사 패치와 용량성 결합을 통해 AC(Alternating Current)적으로 단락된 것을 특징으로 하는 안테나.
  28. 제24항 또는 제25항에 있어서,
    상기 급전부의 접지면은 상기 방사 패치를 사용하는 것을 특징으로 하는 안테나.
  29. 제23항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 급전 라인의 특성 임피던스 및 상기 급전 라인의 길이에 따라 상기 안테나 입력 임피던스의 허수부가 변화하는 특성을 이용하여 상기 안테나 입력 임피던스가 조절된 안테나.
  30. 제23항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 급전 라인의 위치에 따라 상기 안테나 입력 임피던스의 실수부가 변화하는 특성을 이용하여 상기 안테나 입력 임피던스가 조절된 안테나.
  31. RFID(Radio Frequency Identification) 태그에 있어서,
    RFID 리더로부터 송출되는 RF 신호를 수신하는 안테나;
    상기 RF 신호를 정류 및 검파하는 RF 프런트 엔드; 및
    상기 RF 프런트 엔드에 연결된 신호처리부를 포함하며,
    상기 안테나는
    상기 안테나의 공진 주파수를 결정하는 방사 패치;
    상기 방사 패치와 평행하게 위치하는 접지판; 및
    상기 방사 패치와 상기 접지판 사이에서 상기 방사 패치의 공진 길이 방향으로 형성되어 상기 방사 패치와 근접 결합되는 급전 라인을 통해 상기 RF 프런트 엔드에 RF 신호를 제공하는 급전부를 포함하되,
    상기 급전 라인은
    상기 방사 패치의 중심부와 가까운 일단(一端)이 상기 접지면과 단락되고, 상기 단락된 단의 반대쪽에 위치하는 다른 일단(一端)에 상기 RF 프런트 엔드에 접속하기 위한 급전 터미널이 형성된
    RFID 태그.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 급전부는
    상기 방사 패치와 상기 접지판 사이에 평행하게 위치하는 유전체 기판;
    상기 유전체 기판의 한쪽 면에 위치하는 마이크로 스트립 라인 형태의 상기 급전 라인; 및
    상기 급전 라인과 평행하게 상기 접지판 방향으로 이격하여 위치하는 접지면을 포함하는 것을 특징으로 하는
    RFID 태그.
  33. RFID(Radio Frequency Identification) 태그에 있어서,
    RFID 리더로부터 송출되는 RF 신호를 수신하는 안테나;
    상기 RF 신호를 정류 및 검파하는 RF 프런트 엔드; 및
    상기 RF 프런트 엔드에 연결된 신호처리부를 포함하며,
    상기 안테나는
    상기 안테나의 공진 주파수를 결정하는 방사 패치;
    상기 방사 패치와 평행하게 위치하는 접지판; 및
    상기 방사 패치와 상기 접지판 사이에서 상기 방사 패치의 공진 길이 방향으로 형성되어 상기 방사 패치와 근접 결합되는 급전 라인을 통해 상기 RF 프런트 엔드에 RF 신호를 제공하는 급전부를 포함하되,
    상기 급전 라인은
    상기 방사 패치의 중심부와 가까운 일단(一端)에 100 옴(Ohm) 이하 크기의 임피던스를 갖는 부하가 연결되며, 상기 부하가 연결된 단의 반대쪽에 위치하는 다른 일단(一端)에는 상기 RF 프런트 엔드에 접속하기 위한 급전 터미널이 형성된
    RFID 태그.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 급전부는
    상기 방사 패치와 상기 접지판 사이에 평행하게 위치하는 유전체 기판;
    상기 유전체 기판의 한쪽 면에 위치하는 마이크로 스트립 라인 형태의 상기 급전 라인; 및
    상기 급전 라인과 평행하게 상기 접지판 방향으로 이격하여 위치하는 접지면을 포함하는 것을 특징으로 하는
    RFID 태그.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 부하는 집중정수 소자(lumped element) 또는 분포정수 소자(distributed element)인 것을 특징으로 하는 RFID 태그.
  36. 제31항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 급전부의 접지면은 상기 접지판과 DC(Direct Current)적으로 단락된 것을 특징으로 하는 RFID 태그.
  37. 제31항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 급전부의 접지면은 상기 접지판과 용량성 결합을 통해 AC(Alternating Current)적으로 단락된 것을 특징으로 하는 RFID 태그.
  38. 제31항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 급전부의 접지면은 상기 접지판을 사용하는 것을 특징으로 하는 RFID 태그.
  39. 제31항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 급전 라인의 특성 임피던스 및 상기 급전 라인의 길이에 따라 상기 안테나 입력 임피던스의 허수부가 변화하는 특성을 이용하여 상기 안테나 입력 임피던스가 조절된 RFID 태그.
  40. 제31항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 급전 라인의 위치에 따라 상기 안테나 입력 임피던스의 실수부가 변화하는 특성을 이용하여 상기 안테나 입력 임피던스가 조절된 RFID 태그.
  41. 방사 패치, 상기 방사 패치와 평행하게 위치하는 접지판, 및 상기 방사 패치와 상기 접지판 사이에서 상기 방사 패치의 공진 길이 방향으로 형성된 급전 라인을 포함하는 안테나의 임피던스 정합 방법으로서,
    상기 급전 라인의 길이를 조절함으로써 안테나 입력 임피던스의 리액턴스 성분을 조정하는 단계; 및
    상기 급전 라인의 위치를 이동시킴으로써 안테나 입력 임피던스의 저항 성분을 조정하는 단계를 포함하되,
    상기 급전 라인은
    상기 방사 패치의 중심부와 가까운 일단(一端)이 상기 접지면과 단락되거나 100 옴(Ohm) 이하 크기의 임피던스를 갖는 부하가 연결되며, 다른 일단(一端)에 급전 터미널이 형성된
    임피던스 정합 방법.
  42. 제41항에 있어서,
    상기 급전 라인의 특성 임피던스를 조절함으로써 안테나 입력 임피던스의 리액턴스 성분을 조정하는 단계를 더 포함하는
    임피던스 정합 방법.
  43. 제41항에 있어서,
    상기 안테나 입력 임피던스의 리액턴스 성분을 조정하는 단계는
    상기 급전 라인의 길이가 증가할수록 상기 안테나 입력 임피던스의 리액턴스 성분이 커지는 특성을 이용하여 상기 안테나 입력 임피던스의 리액턴스 성분을 조정하는 것을 특징으로 하는
    임피던스 정합 방법.
  44. 제41항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안테나 입력 임피던스의 저항 성분을 조정하는 단계는
    상기 급전 라인의 상기 방사 패치의 가장자리와 가까운 일단(一端)에 형성된 급전 터미널로부터 상기 방사 패치의 가장자리까지의 거리를 조절함으로써 상기 안테나 입력 임피던스의 저항 성분을 조정하는 것을 특징으로 하는
    임피던스 정합 방법.
  45. 제44항에 있어서,
    상기 저항 성분을 조정하는 단계는
    상기 급전 터미널로부터 상기 방사 패치의 가장자리까지의 거리가 증가할수 록 상기 안테나 입력 임피던스의 저항 성분이 커지는 특성을 이용하여 저항 성분을 조정하는 것을 특징으로 하는
    임피던스 정합 방법.
KR1020060129962A 2006-02-01 2006-12-19 종단이 단락된 급전 라인과의 근접 결합을 이용한 안테나,ｒｆⅰｄ 태그 및 안테나 임피던스 정합 방법 KR100839601B1 (ko)

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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010021217A1 (ja) * 2008-08-19 2010-02-25 株式会社村田製作所 無線ｉｃデバイス及びその製造方法
KR101180084B1 (ko) 2008-12-10 2012-09-06 한국전자통신연구원 근역장 ｒｆｉｄ 리더 안테나
KR101225038B1 (ko) * 2009-06-16 2013-01-23 전북대학교산학협력단 마이크로스트립라인을 이용한 태그 안테나 및 그 제작방법, 알에프아이디 태그
TW201134332A (en) * 2010-03-16 2011-10-01 Ind Tech Res Inst Printed circuit board with embedded antenna for RFID tag and method for manufacturing the same
TWI524589B (zh) * 2010-10-12 2016-03-01 摩勒克斯公司 低阻抗槽饋入天線
DE102013113977A1 (de) * 2013-12-12 2015-06-18 Harting Electric Gmbh & Co. Kg Planare invertierte F-Antenne
US10109922B2 (en) * 2015-09-30 2018-10-23 Microsoft Technology Licensing, Llc Capacitive-fed monopole antenna
EP3704760A4 (en) * 2017-10-30 2021-12-22 Wafer, LLC MULTI-LAYER LIQUID CRYSTAL PHASE MODULATOR
JP6973347B2 (ja) * 2018-10-10 2021-11-24 オムロン株式会社 アンテナ装置
JP6969531B2 (ja) * 2018-10-10 2021-11-24 オムロン株式会社 電子機器
CN111079881B (zh) * 2018-10-19 2022-11-04 上海炘璞电子科技有限公司 微带天线、抗金属电子标签及其制作方法
CN113937462B (zh) * 2020-06-29 2023-06-27 华为技术有限公司 一种电子设备
CN113422200B (zh) * 2021-07-05 2023-11-10 江苏方天电力技术有限公司 一种背反射多频点镂空内置天线及其设计方法
CN113809529B (zh) * 2021-08-03 2022-11-11 北京邮电大学 一种双频段阻抗匹配微带天线及天线阵列

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5434579A (en) * 1991-01-28 1995-07-18 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Inverted F antenna with non-contact feeding
KR20040040846A (ko) * 2002-11-08 2004-05-13 한국전자통신연구원 능동형 비접촉 식별장치

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4656463A (en) * 1983-04-21 1987-04-07 Intelli-Tech Corporation LIMIS systems, devices and methods
US4575725A (en) * 1983-08-29 1986-03-11 Allied Corporation Double tuned, coupled microstrip antenna
US4771291A (en) * 1985-08-30 1988-09-13 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Dual frequency microstrip antenna
US5003318A (en) * 1986-11-24 1991-03-26 Mcdonnell Douglas Corporation Dual frequency microstrip patch antenna with capacitively coupled feed pins
US5165109A (en) * 1989-01-19 1992-11-17 Trimble Navigation Microwave communication antenna
US5942987A (en) * 1994-09-09 1999-08-24 Intermec Ip Corp. Radio frequency identification system with write broadcast capability
US5995048A (en) * 1996-05-31 1999-11-30 Lucent Technologies Inc. Quarter wave patch antenna
US6097347A (en) * 1997-01-29 2000-08-01 Intermec Ip Corp. Wire antenna with stubs to optimize impedance for connecting to a circuit
US6028564A (en) * 1997-01-29 2000-02-22 Intermec Ip Corp. Wire antenna with optimized impedance for connecting to a circuit
US6147606A (en) * 1998-03-26 2000-11-14 Intermec Ip Corp. Apparatus and method for radio frequency transponder with improved read distance
US6236314B1 (en) * 1999-09-02 2001-05-22 Micron Technology, Inc. Transponder modules, RF tagging system, method of operating a transponder module and methods of tagging an object having a conductive surface
US7295254B2 (en) * 2003-08-14 2007-11-13 Oded Bendov Smart and active antenna array for portable and mobile television reception
US7084828B2 (en) * 2003-08-27 2006-08-01 Harris Corporation Shaped ground plane for dynamically reconfigurable aperture coupled antenna

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5434579A (en) * 1991-01-28 1995-07-18 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Inverted F antenna with non-contact feeding
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