KR100860742B1 - RFID Tag Antenna - Google Patents

RFID Tag Antenna Download PDF

Info

Publication number
KR100860742B1
KR100860742B1 KR1020070008012A KR20070008012A KR100860742B1 KR 100860742 B1 KR100860742 B1 KR 100860742B1 KR 1020070008012 A KR1020070008012 A KR 1020070008012A KR 20070008012 A KR20070008012 A KR 20070008012A KR 100860742 B1 KR100860742 B1 KR 100860742B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
patch
rfid tag
antenna
stub
substrate
Prior art date
Application number
KR1020070008012A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20080070240A (en
Inventor
최재훈
김의선
엄영만
Original Assignee
한양대학교 산학협력단
주식회사 이엠따블유안테나
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한양대학교 산학협력단, 주식회사 이엠따블유안테나 filed Critical 한양대학교 산학협력단
Priority to KR1020070008012A priority Critical patent/KR100860742B1/en
Publication of KR20080070240A publication Critical patent/KR20080070240A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100860742B1 publication Critical patent/KR100860742B1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B11/00—Main component parts of lifts in, or associated with, buildings or other structures
    • B66B11/02—Cages, i.e. cars
    • B66B11/0226—Constructional features, e.g. walls assembly, decorative panels, comfort equipment, thermal or sound insulation
    • B66B11/024—Ventilation systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/28—Arrangement or mounting of filters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

방사 패치부 및 급전 패치부를 포함하며, 상기 급전 패치부에 전자기적으로 결합되는 스터브를 더 포함하는 RFID 태그 안테나가 개시된다. 개시된 RFID 태그 안테나는 금속 물체에 부착되면서 광대역 특성을 가지며, 금속 물체에 부착될 경우 부착되는 금속 물체에 의한 특성 변화를 최소화하여 인식 거리를 일정하게 유지할 수 있다.Disclosed is an RFID tag antenna including a radiation patch and a feed patch, and further comprising a stub electromagnetically coupled to the feed patch. The disclosed RFID tag antenna has broadband characteristics while being attached to a metal object, and when the attached RFID tag antenna is attached to the metal object, the recognition distance can be kept constant by minimizing the change of the characteristic caused by the attached metal object.

Description

알에프아이디 태그 안테나{RFID Tag Antenna}RFID Tag Antenna {RFID Tag Antenna}

도 1은 종래의 RFID 태그가 금속체의 사물에 부착되는 경우의 구성을 도시한 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a diagram showing a configuration in which a conventional RFID tag is attached to a metal object.

도 2는 일반적인 평판형 역 에프 안테나(PIFA)의 구성을 도시한 도면.2 is a diagram showing the configuration of a general planar inverted F antenna (PIFA).

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 태그 안테나가 적용되는 RFID 시스템을 도시한 도면.3 is a diagram illustrating an RFID system to which an RFID tag antenna according to an embodiment of the present invention is applied.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 태그 안테나의 단면도를 도시한 도면.4 is a cross-sectional view of an RFID tag antenna according to an embodiment of the present invention.

도 5는 종래의 EBG 셀 구조를 도시한 도면.5 illustrates a conventional EBG cell structure.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 EBG 셀 구조를 도시한 도면.6 illustrates an EBG cell structure according to an embodiment of the present invention.

도 7은 정방형 EBG와 'ㅍ'자 형태의 EBG의 리턴 손실을 비교한 도면.FIG. 7 is a diagram comparing return loss of a square EBG and an EBG having a '?' Shape. FIG.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 EBG 셀 구조를 도시한 도면.8 illustrates an EBG cell structure according to another embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 사다리형 EBG의 리턴 손실을 도시한 도면.9 illustrates return loss of a ladder EBG according to one embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 태그 중 제1 기판에 형성되는 패치 안테나의 구조를 도시한 도면.10 is a diagram illustrating a structure of a patch antenna formed on a first substrate of an RFID tag according to an embodiment of the present invention.

도 11은 UHF 912MHz 대역에서 통상적으로 사용되는 가로 사이즈=90mm 세로 사 이즈=69mm 가 적용된 스터브를 구비하지 않은 패치 안테나의 리턴 손실 및 가로 사이즈=30mm 세로 사이즈=69mm 이며, 스터브 이격 거리=1.5mm로 설정된 스터브가 좌우에 배치된 패치 안테나의 리턴 손실을 비교하여 도시한 도면.FIG. 11 shows the return loss and the horizontal size = 30mm vertical size = 69mm and the stub separation distance = 1.5mm of the patch antenna without the stub applied to the horizontal size = 90mm vertical size = 69mm which is commonly used in the UHF 912MHz band. A diagram showing a comparison of the return loss of the patch antenna in which the set stub is disposed on the left and right.

도 12는 가로 사이즈=30mm 세로 사이즈=69mm 이며, 스터브 이격 거리=1.5mm로 설정된 스터브가 좌우에 배치될 경우 스터브 길이에 따른 리턴 손실을 도시한 도면. 12 is a diagram illustrating return loss according to stub length when stubs having a horizontal size = 30 mm and a vertical size = 69 mm and a stub separation distance of 1.5 mm are disposed on left and right.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 스터브의 이격 거리에 따른 리턴 손실 변화를 도시한 도면.13 is a view showing a change in return loss according to the separation distance of the stub according to an embodiment of the present invention.

도 14 및 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 스터브의 변형 실시예들을 도시한 도면.14 and 15 show modified embodiments of a stub according to one embodiment of the invention.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 기생 패치가 추가적으로 형성된 패치 안테나 구조를 도시한 도면.16 illustrates a patch antenna structure in which a parasitic patch is additionally formed according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 RFID(Radio Frequency Identification) 태그에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 금속체에 부착되면서 광대역 특성을 갖도록 설계된 RFID 태크 안테나 구조에 관한 것이다. The present invention relates to a radio frequency identification (RFID) tag, and more particularly, to an RFID tag antenna structure designed to have a broadband characteristic while being attached to a metal body.

RFID 태그는 태그가 부착되는 물체의 식별 정보를 포함하는 칩을 내장하며 무선으로 데이터를 송수신하여 데이터 수집을 자동화한 태그이다. RFID는 약 20년전 에 제시된 방식이나 그동안 비용과 상용화 기술 등의 문제로 상업화하지 못하였으나 근래에 들어 유통, 결제 분야 등 다양한 분야에서 RFID의 사용에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. RFID tag is a tag that embeds a chip containing identification information of the object to which the tag is attached, and transmits and receives data wirelessly to automate data collection. RFID has not been commercialized due to the method proposed about 20 years ago, but the problems of cost and commercialization technology have been commercialized. However, research on the use of RFID has been actively conducted in various fields such as distribution and payment.

상품이나, 물류와 관련하여 기존에 널리 쓰여온 바코드 방식과 달리 RFID 방식은 비접촉 방식으로서 포장, 대상 표면의 재질, 환경 변화 등의 여부에 관계 없이 항상 인식이 가능한 장점이 있으며, 또한 마이크로칩이 내장되어 있어 바코드에 비해 많은 정보를 교환할 수 있으며, 물류, 재고 관리, 도난 방지 등 다양항 방식으로 활용될 수 있는 장점이 있다. Unlike bar codes that are widely used in relation to goods and logistics, RFID is a non-contact method that can always be recognized regardless of whether it is packaged, the material of the target surface, or environmental changes. Compared to bar code, it can exchange more information, and it can be used in various ways such as logistics, inventory management, and theft prevention.

RFID 태그는 그 특성상 항상 특정 사물에 부착되어 사용되므로 부착 물체의 특성 및 동작 환경에 의존적일 수밖에 없다. 특히, 금속 물체에 RFID 태그가 부착될 경우 안테나의 반사 손실 특성과 방사 패턴 특성이 영향을 받는 등 많은 문제가 발생한다. RFID tags are always attached to a specific object and used, depending on the characteristics of the attached object and the operating environment. In particular, when an RFID tag is attached to a metal object, many problems occur, such as reflection loss characteristics and radiation pattern characteristics of an antenna.

도 1은 종래의 RFID 태그가 금속체의 사물에 부착되는 경우의 구성을 도시한 도면이다. 1 is a diagram illustrating a configuration in which a conventional RFID tag is attached to a metal object.

도 1을 참조하면, 기판(100)상에 태그 안테나(102)가 형성되며, 태그 안테나(102)에는 대상 물체의 정보를 저장하고 리더기에 전송할 정보를 프로세싱하는 태그 칩(104)이 결합된다. Referring to FIG. 1, a tag antenna 102 is formed on a substrate 100, and the tag antenna 102 is coupled to a tag chip 104 that stores information of a target object and processes information to be transmitted to a reader.

도 1에 도시된 바와 같이, RFID 태그는 금속 물체에 일정 간격 이격되어 결합된다. 도 1에서, 태그 칩(104)은 전자기적인 커플링 현상에 의해 전원을 공급받는데, RFID 태그가 금속 물체와 평행하게 놓여질 경우 금속 표면에서의 전자파의 경 계 조건에 의해 태그 칩(104) 구동에 필요한 충분한 전력을 얻지 못하는 문제점이 있었다. As shown in FIG. 1, an RFID tag is coupled to a metal object at regular intervals. In FIG. 1, the tag chip 104 is powered by an electromagnetic coupling phenomenon. When the RFID tag is placed in parallel with a metal object, the tag chip 104 is driven by the boundary conditions of electromagnetic waves on the metal surface. There was a problem of not getting enough power.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 금속 물체와 RFID 태그 사이에는 기생 캐패시턴스 성분이 발생하며, 이로 인한 금속 물체와 RFID 태그 사이의 커플링은 공진 주파수 및 임피던스와 같은 RFID 태그의 파라미터를 변화시킬뿐만 아니라 전자기파가 원하지 않는 방향으로 방사되면서 방사 효율을 떨어뜨리는 문제점이 있었다. In addition, as shown in FIG. 1, a parasitic capacitance component is generated between the metal object and the RFID tag, and the coupling between the metal object and the RFID tag not only changes parameters of the RFID tag such as resonance frequency and impedance. But there is a problem in that the electromagnetic wave is radiated in an undesired direction to reduce the radiation efficiency.

위와 같은 금속 물체에 RFID 태그가 부착되는 경우의 문제점을 해결하기 위한 한 방법으로 금속 물체와 RFID 태그 사이에 고무나 테프론 등을 삽입하여 일정 거리를 이격시키거나 평판형 역 에프 안테나(Planar Inverted-F Amtenna)가 사용되기도 하였다. In order to solve the problem when the RFID tag is attached to the above metal object, rubber or Teflon is inserted between the metal object and the RFID tag to space a certain distance or planar inverted-F antenna (Planar Inverted-F) Amtenna) was also used.

도 2는 일반적인 평판형 역 에프 안테나(PIFA)의 구성을 도시한 도면이다. 2 is a diagram illustrating a configuration of a general planar inverted antenna (PIFA).

도 2를 참조하면, 평판형 역 에프 안테나(PIFA)는 회로 기판(200, PCB), 방사 소자(202), 피드 라인(204) 및 그라운드 핀(206)을 포함하며, 전체 형상은 F자를 뒤집어놓은 것과 같은 형상이다. Referring to Fig. 2, a planar inverted F antenna (PIFA) includes a circuit board 200 (PCB), a radiating element 202, a feed line 204, and a ground pin 206, and the overall shape is inverted by an F letter. It is the same shape as the one put.

이러한 PIFA 안테나는 태그가 부착되는 금속 물체를 안테나 동작에 이용하는 것으로서 소형화가 가능한 장점이 있다. The PIFA antenna has a merit that it can be miniaturized by using a metal object to which the tag is attached to the antenna operation.

그러나, PIFA 안테나는 RFID 태그가 부착되는 도체의 특성(도체의 크기 또는 안테나와의 거리)에 따라 공진 주파수나 임피던스가 영향을 받는 문제점이 있으며, 특히 대역폭이 매우 협소한 문제점이 있었다.However, PIFA antenna has a problem that the resonance frequency or impedance is affected by the characteristics of the conductor to which the RFID tag is attached (the size of the conductor or the distance from the antenna), and in particular, the bandwidth is very narrow.

상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 금속 물체에 부착되면서 광대역 특성을 가지는 RFID 태그 안테나를 제안하고자 한다. In order to solve the conventional problems as described above, the present invention proposes an RFID tag antenna having a broadband characteristic while being attached to a metal object.

본 발명의 다른 목적은 금속 물체에 부착될 경우 부착되는 금속 물체에 의한 특성 변화를 최소화할 수 있는 RFID 태그 안테나를 제안하는 것이다. Another object of the present invention is to propose an RFID tag antenna capable of minimizing the change in characteristics caused by the attached metal object when attached to the metal object.

본 발명의 또 다른 목적은 비교적 저가의 기판을 사용하더라도 패치의 사이즈를 최소화면서 광대역 특성을 유지할 수 있는 RFID 태그 안테나를 제안하는 것이다. It is still another object of the present invention to propose an RFID tag antenna capable of maintaining broadband characteristics while minimizing the size of a patch even when using a relatively inexpensive substrate.

본 발명의 또 다른 목적은 제조 단가를 낮추면서 인식 거리 및 광대역 특성을 유지할 수 있는 RFID 테그 안테나를 제안하는 것이다. Another object of the present invention is to propose an RFID tag antenna that can maintain a recognition distance and broadband characteristics while lowering the manufacturing cost.

본 발명의 또 다른 목적들은 이하의 실시예에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Still other objects of the present invention will be readily understood through the following description of the embodiments.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면, 방사 패치부 및 급전 패치부를 포함하는 RFID 태그 안테나에 있어서, 상기 급전 패치부에 전자기적으로 결합되는 스터브를 더 포함하는 RFID 태그 안테나가 제공된다. In order to achieve the above object, according to an aspect of the present invention, an RFID tag antenna comprising a radiation patch and a feed patch, RFID tag further comprises a stub electromagnetically coupled to the feed patch portion An antenna is provided.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스터브는 상기 급전 패치부의 급전 방향으로 형성될 수 있다. According to one embodiment of the invention, the stub may be formed in the feed direction of the feed patch portion.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스터브는 상기 급전 패치부의 좌우에 형성될 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the stub may be formed on the left and right of the feed patch.

상기 스터브의 길이 및 상기 급전 패치부와의 이격 거리는 대역 통과 특성 및 공진 주파수에 기초하여 설정된다. The length of the stub and the separation distance from the feed patch are set based on the band pass characteristics and the resonance frequency.

나아가, 상기 RFID 태그 안테나는 상기 방사 패치부의 좌우에 형성되는 적어도 두개의 기생 패치를 더 포함할 수 있다. Furthermore, the RFID tag antenna may further include at least two parasitic patches formed on the left and right sides of the radiation patch portion.

또한, 상기 RFID 태그 안테나는, 상기 방사 패치부, 급전 패치부 및 스터브는 제1 기판상에 형성되며, 상기 제1 기판의 하부에 결합되는 제2 기판 및 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 형성되는 EBG(Electromagnetic Band Gap)을 더 포함할 수 있다. In addition, the RFID tag antenna, the radiation patch portion, the feed patch portion and the stub is formed on a first substrate, the second substrate coupled to the lower portion of the first substrate and between the first substrate and the second substrate It may further include an Electromagnetic Band Gap (EBG) formed in.

상기 EBG는 다수의 슬롯들을 포함하며, 상기 다수의 슬롯들은 'ㅍ'자 형태로 배열된다. 이와 달리, 상기 다수의 슬롯들은 사다리 형태로 배열될 수도 있다. The EBG includes a plurality of slots, and the plurality of slots are arranged in a 't' shape. Alternatively, the plurality of slots may be arranged in a ladder form.

상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 FR4 재질의 기판이 사용될 수 있다. The first substrate and the second substrate may be a substrate made of FR4 material.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상부에 급전 패치부 및 방사 패치부를 포함하는 패치 안테나가 형성되는 제1 기판; 상기 제1 기판 하부에 결합되는 제2 기판; 및 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 형성되는 EBG를 포함하되, 상기 EBG는 다수의 슬롯들을 포함하며, 상기 다수의 슬롯들은 'ㅍ'자 형태로 배열되는 RFID 태그 안테나가 제공된다. On the other hand, according to another aspect of the invention, the first substrate is formed a patch antenna including a feed patch portion and a radiation patch on the top; A second substrate coupled to the lower portion of the first substrate; And an EBG formed between the first substrate and the second substrate, wherein the EBG includes a plurality of slots, and the plurality of slots are arranged in a 't' shape.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상부에 급전 패치부 및 방사 패치부를 포함하는 패치 안테나가 형성되는 제1 기판; 상기 제1 기판 하부에 결합되는 제2 기판; 및 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 형성되는 EBG를 포함하되, 상기 EBG는 다수의 슬롯들을 포함하며, 상기 다수의 슬롯들은 사다리 형태로 배열되는 RFID 태그 안테나가 제공된다. According to another aspect of the invention, the first substrate is formed with a patch antenna including a feed patch and a radiation patch on the top; A second substrate coupled to the lower portion of the first substrate; And an EBG formed between the first substrate and the second substrate, wherein the EBG includes a plurality of slots, and the plurality of slots are arranged in a ladder shape.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 광대역 RFID 태그 안테나의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of a broadband RFID tag antenna according to the present invention in detail.

RFID 방식은 다양한 주파수 대역에서 활용되고 있다. RFID가 활용되고 있는 주파수 대역으로 근거리 인식을 위한 135KHz 이하 대역, 교통 카드 등에 이용되는 13.56MHz 대역, UHF 대역(433MHz ~ 960MHz) 및 마이크로파 대역(2.45GHz 이상) 등이 있다. RFID method is used in various frequency bands. Frequency bands in which RFID is utilized include the 135KHz or lower band for near field recognition, the 13.56MHz band used for traffic cards, the UHF band (433MHz to 960MHz), and the microwave band (2.45GHz and above).

이하에 기술되는 본 발명의 실시예는 RFID 태그가 UHF 대역에서 사용되는 경우를 주요한 예로 하여 기술될 것이나, 본 발명의 사상이 적용된 RFID 태그가 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 주파수 대역에 응용될 수 있다는 점은 당업자에게 있어 자명할 것이다. The embodiment of the present invention described below will be described by taking a case where the RFID tag is used in the UHF band as a main example, but the RFID tag to which the idea of the present invention is applied is not limited thereto and can be applied to various frequency bands. Will be apparent to those skilled in the art.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 태그 안테나가 적용되는 RFID 시스템을 도시한 도면이다. 3 is a diagram illustrating an RFID system to which an RFID tag antenna according to an embodiment of the present invention is applied.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 태그 안테나가 적용되는 RFID 시스템은 RFID 태그(300), 리더기(302) 및 다수의 리더기들과 네트워크를 통해 연결된 호스트 컴퓨터(304)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3, an RFID system to which an RFID tag antenna is applied according to an embodiment of the present invention includes an RFID tag 300, a reader 302, and a host computer 304 connected to a plurality of readers through a network. can do.

RFID 태그(300)는 일반적으로 태그 칩과 안테나를 포함하며 다양한 모양과 크기로 구현된다. RFID 태그에 구비되는 태그 칩은 메모리 크기(저장 가능한 데이터 사이즈), 메모리 종류에 따라 다양한 형태가 존재한다. RFID 태그는 특정 물체에 부착되어 사용되며, 부착된 물체에 관한 다양한 정보가 태그 칩에 기록되고, 태그 칩에 기록된 정보는 RFID 태그 안테나를 통해 리더기(302)에 전송된다. The RFID tag 300 generally includes a tag chip and an antenna and is implemented in various shapes and sizes. The tag chip provided in the RFID tag has various forms according to the memory size (data size that can be stored) and the type of memory. The RFID tag is attached to a specific object and used. Various information about the attached object is recorded on the tag chip, and the information recorded on the tag chip is transmitted to the reader 302 through the RFID tag antenna.

RFID 태그(300)와 리더기(302) 사이의 무선 접속 방식으로 상호 유도 방식과 전자기파 방식이 있다. 상호 유도 방식은 1m 이내의 근거리 용도에 주로 사용되며, 전자기파 방식은 중장거리 용도에 주로 사용된다. 상호 유도 방식에 사용되는 RFID 태그 안테나는 주로 코일 안테나이며, 전자기파 방식에 사용되는 RFID 태그 안테나로는 주로 고주파 안테나가 이용된다. The wireless connection between the RFID tag 300 and the reader 302 includes a mutual induction method and an electromagnetic wave method. The mutual induction method is mainly used for short-range applications of less than 1m, and the electromagnetic wave method is mainly used for medium to long-range applications. The RFID tag antenna used in the mutual induction method is mainly a coil antenna, and the high frequency antenna is mainly used as the RFID tag antenna used in the electromagnetic wave method.

RFID 태그(300)에 포함되는 태그 칩의 구동 전원은 리더기에 의해 공급되거나, 전지 또는 전자기적 커플링을 이용하여 자체적으로 공급되기도 한다. The driving power of the tag chip included in the RFID tag 300 may be supplied by a reader, or may be supplied by itself using a battery or an electromagnetic coupling.

RFID 태그(300) 및 RFID 리더기(302)는 다양한 디지털 부호화 방식을 이용하여 기저대역의 데이터를 처리한다. 기본적인 디지털 변조 방식인 ASK(Amplitude Shift Keying), FSK(Frequency Shift Keying) 및 PSK(Phase Shift Keying)가 디지털 신호의 변조에 이용될 수 있으며, UHF 대역과 같은 특정 주파수 대역에서는 전자파의 인체 영향이나 다른 통신 시스템과의 간섭을 피하기 위해 특정 변조 방식만을 사용하기도 하는데, 예를 들어 주파수 확산 방식(Spread Spectrum: SS) 및 주파수 확산 방식 중에서도 특히 CDMA 시스템에 사용되는 직접 시퀀스(Direct Sequence:DS) 방식 및 블루투스에 주로 이용되는 주파수 호핑(Frequency Hooping:FH) 등이 이용된다. The RFID tag 300 and the RFID reader 302 process baseband data using various digital encoding schemes. Amplitude Shift Keying (ASK), Frequency Shift Keying (FSK), and Phase Shift Keying (PSK), which are the basic digital modulation methods, can be used to modulate digital signals.In certain frequency bands, such as the UHF band, Only certain modulation schemes are used to avoid interference with communication systems, for example Spread Spectrum (SS) and frequency spreading schemes, especially Direct Sequence (DS) and Bluetooth, which are used in CDMA systems. Frequency hopping (FH), which is mainly used for, is used.

RFID 리더기들(302) 및 호스트 컴퓨터(304)는 인터넷과 같은 네트워크를 통해 연결되며, 호스트 컴퓨터(304)에는 ERP, SCM과 같이 RFID 태그로부터 전송된 데이터를 프로세싱하기 위한 어플리케이션 프로그램이 설치된다. The RFID readers 302 and the host computer 304 are connected via a network such as the Internet, and the host computer 304 is installed with an application program for processing data transmitted from an RFID tag such as ERP and SCM.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 태그 안테나의 단면도를 도시한 도면이다. 4 is a cross-sectional view of an RFID tag antenna according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 태그 안테나는 제1 기판(400), 패치 안테나(402), 태그 칩(404), EBG(406, Electromanetic Band Gap), 제2 기판(408) 및 그라운드 레이어(410)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4, an RFID tag antenna according to an embodiment of the present invention may include a first substrate 400, a patch antenna 402, a tag chip 404, an EBG (406, electromanetic band gap), and a second substrate ( 408 and ground layer 410.

도 4에서, 제1 기판(400)위에는 패치 안테나(402) 패턴이 형성된다. 패치 안테나는 마이크로 스트립 기판위에 금속 패턴의 형태로 형성되는 안테나로서 다양한 형태로 급전이 가능하다. 패치 안테나의 형상은 다른 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. In FIG. 4, a patch antenna 402 pattern is formed on the first substrate 400. The patch antenna is an antenna formed in the form of a metal pattern on the microstrip substrate, and can be fed in various forms. The shape of the patch antenna will be described in detail with reference to the other drawings.

패치 안테나(402)는 급전 회로로부터 제공되는 신호를 RF 신호의 형태로 외부에 방사하며, 외부로부터 수신되는 RF 신호를 수신하는 기능을 한다. 패치 안테나의 사이즈 및 형상은 송수신하는 주파수에 따라 다양하게 설정될 수 있다. The patch antenna 402 radiates a signal provided from a power supply circuit to the outside in the form of an RF signal, and functions to receive an RF signal received from the outside. The size and shape of the patch antenna may be variously set according to the frequency for transmitting and receiving.

태그 칩(404)은 패치 안테나(402)상에 결합되며, RFID 태그가 부착되는 물체에 대한 정보를 저장한다. 또한, 태그 칩(404)은 리더기로부터의 제어 신호에 따라 데이터 프로세싱을 수행할 수도 있다. The tag chip 404 is coupled on the patch antenna 402 and stores information about the object to which the RFID tag is attached. In addition, the tag chip 404 may perform data processing according to a control signal from the reader.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 태그 칩(404)은 패치 안테나와 그라운드 사이에서 발생하는 전자기적인 커플링에 의해 전원을 공급받는다. 물론, 자체 전원을 구비한 태그 칩이 사용될 수도 있다. According to one embodiment of the invention, the tag chip 404 is powered by an electromagnetic coupling that occurs between the patch antenna and ground. Of course, a tag chip with its own power supply may be used.

EBG(406)는 특정 주파수 대역 신호의 진행을 차단하여 표면파 문제를 해결하여 안테나의 이득을 향상시키는데에 사용된다. 본 발명에서는 패치 안테나의 하단 에 EBG를 구비하여 안테나의 이득 향상 및 광대역 특성을 가지도록 하며 EBG를 통한 커플링 차단 효과를 통해 부착되는 금속 물체에 의한 안테나의 특성 왜곡을 최소화한다. The EBG 406 is used to improve the gain of the antenna by solving the surface wave problem by blocking the progress of a particular frequency band signal. In the present invention, the EBG is provided at the bottom of the patch antenna to improve the gain and wideband characteristics of the antenna, and minimize the distortion of the characteristic of the antenna by the metal object attached through the coupling blocking effect through the EBG.

EBG에 대한 다양한 구현 형태가 존재하나, 본 실시예에서는 광대역 특성을 향상시키고 안테나의 이득이 보다 향상될 수 있는 EBG 구조를 제안한다. 이를 위한 EBG 구조는 별도의 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다. Although various implementations exist for the EBG, this embodiment proposes an EBG structure that can improve the broadband characteristics and improve the gain of the antenna. EBG structure for this will be described in more detail with reference to a separate drawing.

EBG(406)는 제1 기판(400)의 하부 또는 제2 기판(408)의 상부에 형성될 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따르면 에칭을 통해 형성된다. The EBG 406 may be formed below the first substrate 400 or above the second substrate 408, and may be formed through etching according to an embodiment of the present invention.

제2 기판의 하부에는 그라운드 레이어가 결합되며 EBG, 제2 기판 및 그라운드 레이어의 결합에 의해 EBG 그라운드로 동작한다. The ground layer is coupled to the lower portion of the second substrate and operates as an EBG ground by combining the EBG, the second substrate, and the ground layer.

제1 기판(400) 및 제2 기판(408)으로 동일 종류의 기판이 사용될 수도 있으며, 서로 다른 재질로 이루어진 이종 재질의 기판이 사용될 수도 있다. 일례로, 유전율이 4.4이고 손실 탄젠트가 0.02인 비교적 저가의 FR4 기판이 제1 기판 및 제2 기판으로 사용될 수 있다. 유전율이 낮고 손실 탄젠트가 높은 저가의 기판이 사용될 경우, 패치 크기의 증가 및 이득 저하와 같은 문제가 발생하는데, 이러한 문제점을 해결하기 위한 실시예가 후에 설명된다. The same kind of substrate may be used as the first substrate 400 and the second substrate 408, or a substrate of different materials made of different materials may be used. In one example, a relatively inexpensive FR4 substrate having a dielectric constant of 4.4 and a loss tangent of 0.02 can be used as the first and second substrates. When a low-cost substrate having a low dielectric constant and a high loss tangent is used, problems such as an increase in patch size and a decrease in gain occur, and an embodiment for solving this problem is described later.

본 발명의 일 실시예에 따르면, UHF 대역에서 제1 기판의 두께는 4mm로 설정되고 제2 기판의 두께는 2mm로 설정될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, in the UHF band, the thickness of the first substrate may be set to 4 mm and the thickness of the second substrate may be set to 2 mm.

도 5는 종래의 EBG 셀 구조를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 EBG 셀 구조를 도시한 도면이다. 5 illustrates a conventional EBG cell structure, and FIG. 6 illustrates an EBG cell structure according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 종래의 EBG 셀은 평판에 정사각형 형태로 원형의 슬롯이 형성된 구조(이하, "정방형 EBG")이다. Referring to FIG. 5, the conventional EBG cell has a structure in which a circular slot is formed in a square shape on a flat plate (hereinafter, referred to as “square EBG”).

도 5와 같은 정방형 EBG에서 슬롯의 반지름 및 슬롯간 간격이 EBG 그라운드의 대역 통과 특성에 영향을 미친다. 슬롯의 반지름이 커질 경우, 대역 통과 주파수는 낮아지고 통과 대역폭은 낮아지며, 슬롯간 간격이 증가할수록 대역 통과 주파수는 낮아지고 통과 대역폭에는 큰 영향을 주지 않는다. In the square EBG as shown in FIG. 5, the radius of the slot and the interval between the slots affect the band pass characteristics of the EBG ground. As the radius of the slot increases, the band pass frequency is lowered and the pass bandwidth is lowered. As the spacing between slots is increased, the band pass frequency is lowered and the pass bandwidth is not significantly affected.

도 5와 같은 정방형 EBG는 특정 주파수 대역에 대한 밴드 갭을 형성하는 역할을 수행할 수는 있으나, 협대역 특성을 가지는 문제점이 있었다. 협대역 특성을 가지는 패치 안테나를 사용하는 RFID 태그에서 협대역 특성은 인식거리를 불안정하게 하여 인식률을 저하시키는 문제점이 있었던 바, 본 실시예에서는 보다 광대역 특성을 가질 수 있는 EBG 셀 구조가 제안된다. The square EBG as shown in FIG. 5 may play a role of forming a band gap for a specific frequency band, but has a problem of having narrow band characteristics. In a RFID tag using a patch antenna having a narrow band characteristic, the narrow band characteristic has a problem in that the recognition distance is unstable, thereby lowering the recognition rate. In this embodiment, an EBG cell structure having a wider band characteristic is proposed.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 EBG 셀 구조를 도시한 것으로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 정사각형 형태가 아닌 'ㅍ'자 형태로 슬롯이 형성된다. FIG. 6 illustrates an EBG cell structure according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, slots are formed in a 't' shape rather than a square shape.

도 6에는 원형 슬롯이 형성된 경우가 도시되어 있으나, 슬롯의 형태가 원형에 한정되는 것은 아니며, 정사각형, 육각형 등 다양한 형태의 슬롯이 형성될 수 있다. 6 illustrates a case where a circular slot is formed, but the shape of the slot is not limited to a circular shape, and slots of various shapes, such as square and hexagon, may be formed.

도 6에 도시된 'ㅍ'자 형태의 EBG에서도 슬롯의 크기 및 슬롯 사이의 간격에 따라 특성 변화가 있으며, 특성 변화의 형태는 도 5에 도시된 EBG와 동일하다. In the 'B'-shaped EBG shown in FIG. 6, there is a characteristic change depending on the size of the slot and the interval between the slots.

도 6과 같은 'ㅍ'자 형태의 EBG는 도 5에 도시된 EBG에 비해 광대역 특성을 보장할 수 있는 장점이 있다. An EBG having a 't' shape as shown in FIG. 6 has an advantage of ensuring broadband characteristics compared to the EBG shown in FIG. 5.

도 7은 정방형 EBG와 'ㅍ'자 형태의 EBG의 리턴 손실을 비교한 도면이다. FIG. 7 is a diagram comparing return loss between a square EBG and an E-shaped EBG.

도 7을 참조하면, 'ㅍ'자 형태의 EBG는 -30dB를 만족하는 대역폭이 정방형 EBG에 비해 넓은 바, 광대역 안테나에 유리하게 적용될 수 있으며, 패치 안테나가 사용되는 RFID 태그의 협대역 특성을 보상할 수 있다. Referring to FIG. 7, the 'B' shaped EBG has a wider bandwidth of -30 dB than the square EBG, and thus may be advantageously applied to a wideband antenna, and compensates for narrowband characteristics of an RFID tag using a patch antenna. can do.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 EBG 셀 구조를 도시한 도면이다. 8 illustrates an EBG cell structure according to another embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 EBG 셀 구조는 정사각형 형태의 셀이 연속적으로 연결된 사다리 형태이다. Referring to FIG. 8, the EBG cell structure according to another embodiment of the present invention has a ladder shape in which square cells are continuously connected.

도 7에 도시된 'ㅍ'자 형태의 셀은 높은 광대역 특성을 보이나, 도 7로부터 확인되듯이 Q 값이 낮아 안테나 이득이 낮아지는 문제점을 보일 수 있다. The cell having a '?' Shape shown in FIG. 7 may exhibit high broadband characteristics, but as shown in FIG. 7, a low Q value may lower antenna gain.

도 8에 도시된 사다리형 EBG 셀 구조는 'ㅍ'자 형태의 EBG에 비해 대역폭은 낮으나 안테나의 이득이 함께 보장될 수 있도록 설계된 셀 구조이다. 사다리형 EBG 셀 구조는 종래의 정방형 EBG 셀 구조에 비해 광대역 특성을 보이면서 'ㅍ'자 형태의 EBG가 가지는 낮은 이득 문제를 해결할 수 있다. The ladder-type EBG cell structure shown in FIG. 8 is a cell structure designed to guarantee the gain of the antenna although the bandwidth is lower than that of the 'B' shaped EBG. The ladder-type EBG cell structure can solve the low gain problem of the 'p'-shaped EBG while exhibiting broadband characteristics compared to the conventional square EBG cell structure.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 사다리형 EBG의 리턴 손실을 도시한 도면이다. 9 is a diagram illustrating return loss of a ladder-type EBG according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 정방형 EBG에 비해 넓은 대역폭을 가지면서 'ㅍ'자 형태의 EBG에 비해 높은 Q를 가지는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 9, it can be seen that the device has a wider bandwidth than the square EBG and has a higher Q than the 'B' shaped EBG.

도 6 또는 도 8에 도시된 EBG는 RFID 태그의 사용 환경에 따라 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 넓은 대역폭이 우선시되는 사용 환경에서는 도 6에 도시된 'ㅍ'자 형태의 EBG가 사용될 수 있을 것이며, 어느 정도의 대역폭과 함께 안테나 이득도 중요시되는 사용 환경에서는 도 8에 도시된 사다리형 EBG 셀이 사용될 수 있을 것이다. The EBG shown in FIG. 6 or 8 may be appropriately selected and used according to the use environment of the RFID tag. For example, the 'B' shaped EBG shown in FIG. 6 may be used in a usage environment in which wide bandwidth is a priority, and in a usage environment in which antenna gain is also important with some bandwidth, the ladder shown in FIG. 8 may be used. Type EBG cells may be used.

도 6 또는 도 8과 같은 구조의 EBG를 패치 안테나가 형성된 기판의 하단에 결합함으로써 RFID 태그의 광대역 특성을 향상시키고 EBG를 통해 부착 물체에 따른 안테나 특성 변화를 최소화할 수 있어 부착 물체에 관계없이 인식 거리를 일정하게 유지할 수 있다. By combining the EBG having the structure as shown in FIG. 6 or 8 to the bottom of the substrate on which the patch antenna is formed, it is possible to improve the broadband characteristics of the RFID tag and to minimize the change of the antenna characteristic according to the attached object through the EBG, thereby recognizing regardless of the attached object You can keep the distance constant.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 태그 중 제1 기판에 형성되는 패치 안테나의 구조를 도시한 도면이다. 10 is a diagram illustrating a structure of a patch antenna formed on a first substrate of an RFID tag according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 태그에 형성되는 패치 안테나는 RF 신호를 방사하는 방사 패치부(1000), 급전 신호를 방사 패치부(1000)에 전달하는 급전 패치부(1002) 및 급전 패치부와 결합되는 스터브(1004)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 10, a patch antenna formed on an RFID tag according to an embodiment of the present invention may include a radiation patch unit 1000 that radiates an RF signal and a feed patch unit that delivers a feed signal to the radiation patch unit 1000. 1002) and a stub 1004 coupled with the feed patch.

패치 안테나의 사이즈는 공진 주파수에 의해 결정되는 것이 일반적이며, 공진 주파수의 반파장의 사이즈를 갖는다. 예를 들어, 공진 주파수가 910MHz일 경우 사각 패치의 가로 길이 및 세로 길이의 합은 약 165mm가 되어야 한다. 또한, FR4 기판과 같이 유전율이 낮고 고손실의 저가 기판의 경우 안테나 이득 등을 고려하여 패치 사이즈가 더 증가되기도 한다. The size of the patch antenna is generally determined by the resonance frequency and has a size of half wavelength of the resonance frequency. For example, if the resonant frequency is 910 MHz, the sum of the width and length of the rectangular patch should be about 165 mm. In addition, in the case of a low dielectric constant and high loss low cost substrate like the FR4 substrate, the patch size may be further increased in consideration of antenna gain.

본 실시예에서는 패치 안테나의 사이즈를 줄이고 임피던스 대역폭을 증가시키기 위한 RFID 태그 패치 안테나 구조가 제안되며, 도 10과 같이 급전 패치부에 스터브(1004)를 적용함으로써 상술한 효과를 달성할 수 있다. In this embodiment, an RFID tag patch antenna structure for reducing the size of the patch antenna and increasing the impedance bandwidth is proposed. The above-described effect can be achieved by applying the stub 1004 to the feeding patch unit as shown in FIG.

도 10에 도시된 바와 같이, 스터브(1004)는 급전 패치부에서 급전 방향으로 좌우 대칭으로 형성되는 것이 바람직하나, 스터브의 형태가 이에 한정되는 것은 아니며, 가능한 변형 실시예들은 별도의 도면을 참조하여 설명한다. As shown in FIG. 10, the stub 1004 is preferably formed symmetrically in the feeding direction in the feeding patch, but the shape of the stub is not limited thereto, and the possible modified embodiments will be described with reference to separate drawings. Explain.

도 10과 같이 비교적 좁은 폭의 급전 패치부(1002)가 사각 형태의 방사 패치부(1000)에 결합되는 패치 안테나 구조에서 급전 패치부의 폭 및 급전 패치부의 길이가 안테나 특성에 영향을 미치며, 특히 급전 패치부의 길이가 안테나 특성에 큰 영향을 미친다. 급전 패치부(1002)의 길이에 따라 안테나의 공진 주파수 및 임피던스 매칭이 변하며, 미리 설정된 공진 주파수 및 임피던스 매칭 스펙에 따라 급전 패치부(1002)의 길이가 설정된다. In the patch antenna structure in which the relatively narrow width of the feed patch 1002 is coupled to the rectangular radiation patch 1000 as shown in FIG. 10, the width of the feed patch and the length of the feed patch affect the antenna characteristics. The length of the patch has a great influence on the antenna characteristics. The resonance frequency and impedance matching of the antenna change according to the length of the power feeding patch 1002, and the length of the power feeding patch 1002 is set according to the preset resonance frequency and impedance matching specification.

한편, 도 10에는 급전 패치부(1002)가 방사 패치부(1000)에 직접 연결되는 구조가 도시되어 있으나, 급전 패치부(1002)가 방사 패치부와 소정 거리 이격되어 있어 커플링에 의한 급전이 가능하다는 점은 당업자에게 있어 자명할 것이다. Meanwhile, although the structure in which the feed patch part 1002 is directly connected to the radiating patch part 1000 is illustrated in FIG. 10, the feeding patch part 1002 is spaced apart from the radiating patch part by a predetermined distance, so that feeding by the coupling may occur. It will be apparent to those skilled in the art that this is possible.

방사 패치부(1000)의 사이즈는, 상술한 바와 같이, 공진 주파수에 가장 크게 의존적이나 도 9와 같이 스터브(1004)를 급전 패치부에 적용함으로써 방사 패치부의 사이즈를 줄일 수 있다. 또한, 스터브(1004)를 적용함으로써 패치 안테나의 광대역 특성을 함께 향상시킬 수 있다. As described above, the size of the radiation patch 1000 is most dependent on the resonance frequency, but the size of the radiation patch can be reduced by applying the stub 1004 to the feed patch as shown in FIG. 9. In addition, by applying the stub 1004, the broadband characteristics of the patch antenna can be improved together.

스터브(1004)는 급전 패치부와 그라운드 사이에 전자기 커플링을 발생시켜 일반적으로 캐패시턴스 성분이 높은 태그 칩의 입력 리액턴스 성분을 감소시킴으로써 임피던스 매칭에 기여하며 급전 패치부에서 연장되어 전기적 길이를 길게 함으로써 패치 안테나의 전체적인 크기를 감소시키는 역할을 한다. The stub 1004 generates an electromagnetic coupling between the feed patch and the ground, thereby reducing the input reactance component of a tag chip having a high capacitance component, thereby contributing to impedance matching and extending from the feed patch to lengthen the electrical length of the patch. It serves to reduce the overall size of the antenna.

스터브(1004)를 급전 패치부(1002)에 적용함으로써 방사 패치부의 사이즈가 줄어드는데, 이때 줄어드는 정도는 스터브의 길이(SL) 및 스터브가 급전 패치부와 이격된 정도(Sg)에 따라 달라진다. By applying the stub 1004 to the feed patch 1002, the size of the spin patch is reduced, depending on the length of the stub (S L ) and the degree of stub separation from the feed patch (S g ). .

또한, 스터브의 길이 및 스터브의 이격 거리는 안테나의 대역 통과 특성에도 영향을 미친다. In addition, the length of the stub and the separation distance of the stub also affect the band pass characteristics of the antenna.

도 11은 UHF 912MHz 대역에서 통상적으로 사용되는 가로 사이즈=90mm 세로 사이즈=69mm 가 적용된 스터브를 구비하지 않은 패치 안테나의 리턴 손실 및 가로 사이즈=30mm 세로 사이즈=69mm 이며, 스터브 이격 거리=1.5mm로 설정된 스터브가 좌우에 배치된 패치 안테나의 리턴 손실을 비교하여 도시한 도면이다.FIG. 11 shows the return loss and the horizontal size = 30mm vertical size = 69mm and the stub spacing distance = 1.5mm of the patch antenna without the stub to which the horizontal size = 90mm vertical size = 69mm is commonly used in the UHF 912MHz band. A diagram showing a comparison of return losses of patch antennas in which stubs are disposed on left and right sides.

도 11을 참조하면, 방사 패치의 가로 사이즈 및 세로 사이즈를 줄이더라도 스터브의 적용에 의해 패치 안테나가 통상적인 사이즈의 패치 안테나와 동일한 주파수 대역에서 동작하는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 급전 패치부에 스터브를 적용함으로써 방사 패치부의 사이즈 감소가 가능하며, 아울러 비교적 큰 패치 사이즈를 요구하는 저가의 기판에서 본 실시예에 따른 패치 안테나 구조가 활용될 수 있어 제조 단가를 낮추는 효과를 달성할 수 있다. Referring to FIG. 11, it can be seen that the patch antenna operates in the same frequency band as a patch antenna of a normal size by applying a stub even if the horizontal and vertical sizes of the radiation patch are reduced. Therefore, the size of the radiation patch can be reduced by applying a stub to the feed patch, and the patch antenna structure according to the present embodiment can be utilized in a low-cost substrate requiring a relatively large patch size, thereby reducing the manufacturing cost. Can be achieved.

도 12는 가로 사이즈=30mm 세로 사이즈=69mm 이며, 스터브 이격 거리=1.5mm로 설정된 스터브가 좌우에 배치될 경우 스터브 길이에 따른 리턴 손실을 도시한 도면이다.  12 is a diagram illustrating return loss according to stub length when stubs having a horizontal size = 30 mm and a vertical size = 69 mm and a stub separation distance of 1.5 mm are disposed on left and right.

도 12에는 스터브 길이가 2.5mm, 5mm, 7.5mm 및 10mm인 경우가 도시되어 있으 며, SL인 경우는 스터브가 구비되지 않은 경우이다. 도 12에서, 스터브의 이격 거리는 1.5mm로 고정되었다. 12 shows the case of the stub length 2.5mm, 5mm, 7.5mm and 10mm, the case of S L is not provided with the stub. In FIG. 12, the separation distance of the stub was fixed at 1.5 mm.

도 12에서, 스터브가 구비되지 않은 경우 대역폭은 약 2.34%를 차지하나, 스터브 길이가 10mm인 경우 대역폭은 약 4.24%를 차지한다. 즉, 스터브가 없는 경우에 비해 스터브가 구비될 경우 대역폭 증가 효과가 2배에 가까움을 확인할 수 있다. 또한, 스터브의 길이에 따라 공진 주파수가 미세하게 저주파쪽으로 변화하는 것을 확인할 수 있다. In FIG. 12, the bandwidth occupies about 2.34% when the stub is not provided, but the bandwidth occupies about 4.24% when the stub length is 10 mm. That is, it can be seen that the bandwidth increase effect is close to twice when the stub is provided compared to the case without the stub. In addition, it can be seen that the resonant frequency slightly changes toward the lower frequency according to the length of the stub.

따라서, 스터브가 구비될 경우 스터브 길이와 방사 패치 사이즈를 적절히 조절하여 기존의 패치 안테나에 비해 광대역 특성을 갖는 안테나의 제작이 가능하다. Therefore, when the stub is provided, it is possible to manufacture the antenna having the broadband characteristics compared to the conventional patch antenna by adjusting the stub length and the radiation patch size appropriately.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 스터브의 이격 거리에 따른 리턴 손실 변화를 도시한 도면이다. FIG. 13 is a view illustrating a return loss change according to a separation distance of a stub according to an embodiment of the present invention.

도 13을 참조하면, 스터브의 이격 거리에 따라 안테나의 공진 주파수가 변화하며 이격 거리가 작을수록 공진 주파수가 저주파로 이동하고 대역폭이 확장되는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 13, it can be seen that the resonance frequency of the antenna changes according to the separation distance of the stub, and as the separation distance is smaller, the resonance frequency moves to a lower frequency and the bandwidth is extended.

도 14 및 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 스터브의 변형 실시예들을 도시한 도면이다. 14 and 15 illustrate modified embodiments of a stub according to an embodiment of the present invention.

도 10에는 급전 패치부에 결합되어 급전 방향으로 구비되는 스터브가 도시되어 있으나, 스터브는 도 14 및 도 15와 같이 변형되어 구비될 수도 있다. FIG. 10 illustrates a stub coupled to a feed patch and provided in a feeding direction, but the stub may be modified as shown in FIGS. 14 and 15.

스터브는 도 14와 같이 급전 패치부에서 이격되어 'ㄷ'자 형태로 구현될 수도 있으며, 도 10와 달리 도 15와 같이 급전 방향의 반대 방향으로 스터브가 구비될 수도 있다. The stub may be embodied in a 'c' shape, spaced apart from the feed patch as shown in FIG. 14, and unlike the FIG. 10, the stub may be provided in a direction opposite to the feed direction as shown in FIG. 15.

도 14 및 도 15에 도시된 변형 실시예 외에도 패치의 사이즈를 감소시키고 안테나 대역폭을 증가시키기 위해 다양한 형태로 스터브가 구비될 수 있으며, 이러한 변경이 본 발명의 사상의 포함된다는 점은 당업자에게 있어 자명할 것이다. In addition to the modified embodiments shown in FIGS. 14 and 15, stubs may be provided in various forms to reduce the size of the patch and increase the antenna bandwidth, and it will be apparent to those skilled in the art that such changes are included in the spirit of the present invention. something to do.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 기생 패치가 추가적으로 형성된 패치 안테나 구조를 도시한 도면이다. 16 illustrates a patch antenna structure in which parasitic patches are additionally formed according to an embodiment of the present invention.

도 16을 참조하면, 도 9와 같은 패치 안테나의 방사 패치부의 좌우로 다수의 기생 패치(1600)가 추가적으로 형성될 수 있다. Referring to FIG. 16, a plurality of parasitic patches 1600 may be additionally formed to the left and right of the radiating patch portion of the patch antenna as shown in FIG. 9.

기생 패치(1600)는 안테나의 이득을 향상 시키기 위해 소정의 개수로 형성될 수 있으며, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 기생 패치의 간격은 약 2mm, 폭은 약 8mm, 길이는 약 69mm로 설정될 수 있다. The parasitic patch 1600 may be formed in a predetermined number to improve the gain of the antenna, according to a preferred embodiment of the present invention, the parasitic patch interval is set to about 2mm, width of about 8mm, length of about 69mm Can be.

본 실시예와 같이 광대역 특성을 갖는 패치 안테나 구조에서 안테나의 이득이 저하될 수도 있으며, 안테나의 이득 저하는 기생 패치를 필요에 따라 추가적으로 형성함으로써 보상할 수 있다. In the patch antenna structure having the broadband characteristics as in the present embodiment, the gain of the antenna may be reduced, and the gain reduction of the antenna may be compensated by additionally forming a parasitic patch as necessary.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.Preferred embodiments of the present invention described above are disclosed for purposes of illustration, and those skilled in the art will be able to make various modifications, changes, and additions within the spirit and scope of the present invention. Additions should be considered to be within the scope of the following claims.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 금속 물체에 부착되면서 광대역 특성을 가지는 RFID 태그 안테나를 제공할 수 있으며, 금속 물체에 부착될 경우 부착되는 금속 물체에 의한 특성 변화를 최소화하여 인식 거리를 일정하게 유지할 수 있는 장점이 있다. As described above, according to an embodiment of the present invention, it is possible to provide an RFID tag antenna having broadband characteristics while being attached to a metal object, and by minimizing the change of characteristics caused by the metal object attached to the metal object. The advantage is that the recognition distance can be kept constant.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 비교적 저가의 기판을 사용하더라도 패치의 사이즈를 최소화면서 광대역 특성을 유지할 수 있는 장점이 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, even when using a relatively inexpensive substrate, there is an advantage that can maintain the broadband characteristics while minimizing the size of the patch.

Claims (14)

방사 패치부 및 급전 패치부를 포함하는 RFID 태그 안테나에 있어서,An RFID tag antenna comprising a radiation patch portion and a feed patch portion, 상기 급전 패치부에 전자기적으로 결합되는 스터브를 더 포함하되,Further comprising a stub electromagnetically coupled to the feed patch, 상기 스터브는 상기 급전 패치부의 급전 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 RFID 태그 안테나. The stub is an RFID tag antenna, characterized in that formed in the feed direction of the feed patch. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 스터브는 상기 급전 패치부의 좌우에 형성되는 것을 특징으로 하는 RFID 태그 안테나. The stub is formed on the left and right of the feed patch portion RFID tag antenna. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 스터브의 길이 및 상기 스터브와 상기 급전 패치부와의 이격 거리는 대역 통과 특성 및 공진 주파수에 기초하여 설정되는 것을 특징으로 하는 RFID 태그 안테나. The length of the stub and the separation distance between the stub and the feed patch portion is set based on the band pass characteristics and the resonant frequency. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 방사 패치부의 좌우에 형성되는 적어도 두개의 기생 패치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 태그 안테나. RFID tag antenna further comprises at least two parasitic patches formed on the left and right of the radiation patch. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 방사 패치부, 급전 패치부 및 스터브가 형성되는 제1 기판;A first substrate on which the radiation patch, the feed patch, and the stub are formed; 상기 제1 기판의 하부에 결합되는 제2 기판 및A second substrate coupled to a lower portion of the first substrate and 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 형성되는 EBG(Electromagnetic Band Gap)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 태그 안테나. And an electromagnetic band gap (EBG) formed between the first substrate and the second substrate. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 EBG는 다수의 슬롯들을 포함하며, 상기 다수의 슬롯들은 'ㅍ'자 형태로 배열되는 것을 특징으로 하는 RFID 태그 안테나. The EBG includes a plurality of slots, and the plurality of slots are RFID tag antennas, characterized in that arranged in the form ''. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 EBG는 다수의 슬롯들을 포함하며, 상기 다수의 슬롯들은 사다리 형태로 배열되는 것을 특징으로 하는 RFID 태그 안테나. The EBG includes a plurality of slots, the plurality of slots RFID tag antenna, characterized in that arranged in a ladder form. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판은 FR4 재질의 기판인 것을 특징으로 하는 RFID 태그 안테나RFID tag antenna, characterized in that the first substrate and the second substrate is a substrate made of FR4 material 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
KR1020070008012A 2007-01-25 2007-01-25 RFID Tag Antenna KR100860742B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070008012A KR100860742B1 (en) 2007-01-25 2007-01-25 RFID Tag Antenna

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070008012A KR100860742B1 (en) 2007-01-25 2007-01-25 RFID Tag Antenna

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080054847A Division KR20080070607A (en) 2008-06-11 2008-06-11 Rfid tag antenna

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080070240A KR20080070240A (en) 2008-07-30
KR100860742B1 true KR100860742B1 (en) 2008-09-29

Family

ID=39823035

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070008012A KR100860742B1 (en) 2007-01-25 2007-01-25 RFID Tag Antenna

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100860742B1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7355229B2 (en) * 2020-04-20 2023-10-03 日本電信電話株式会社 integrated circuit antenna
US20230369780A1 (en) * 2020-09-29 2023-11-16 Nippon Telegraph And Telephone Corporation On-Chip Antenna and Phased Array Antenna
CN115548664B (en) * 2022-10-21 2024-04-12 英内物联网科技启东有限公司 RFID antenna and antenna device

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020005807A (en) * 2000-07-10 2002-01-18 최영완 Active antenna combined filter of PBG structure and aperture antenna
JP2004112397A (en) 2002-09-19 2004-04-08 Yokohama Tlo Co Ltd Multi-frequency shared antenna and multi-band transmitter-receiver
KR20040054107A (en) * 2002-12-17 2004-06-25 한국전자통신연구원 Small planar antenna with ultra wide bandwidth and manufacturing method thereof
KR20060040312A (en) * 2004-11-05 2006-05-10 한국전자통신연구원 Multi-band internal antenna of symmetry structure having stub
KR20060064473A (en) * 2004-12-08 2006-06-13 한국전자통신연구원 Pifa, rfid tag thereof and antenna impedance adjusting method thereof
US20070001926A1 (en) 2005-06-30 2007-01-04 Intel Corporation Method and apparatus for a dual band gap wideband interference suppression

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020005807A (en) * 2000-07-10 2002-01-18 최영완 Active antenna combined filter of PBG structure and aperture antenna
JP2004112397A (en) 2002-09-19 2004-04-08 Yokohama Tlo Co Ltd Multi-frequency shared antenna and multi-band transmitter-receiver
KR20040054107A (en) * 2002-12-17 2004-06-25 한국전자통신연구원 Small planar antenna with ultra wide bandwidth and manufacturing method thereof
KR20060040312A (en) * 2004-11-05 2006-05-10 한국전자통신연구원 Multi-band internal antenna of symmetry structure having stub
KR20060064473A (en) * 2004-12-08 2006-06-13 한국전자통신연구원 Pifa, rfid tag thereof and antenna impedance adjusting method thereof
US20070001926A1 (en) 2005-06-30 2007-01-04 Intel Corporation Method and apparatus for a dual band gap wideband interference suppression

Also Published As

Publication number Publication date
KR20080070240A (en) 2008-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7629929B2 (en) Antenna using proximity-coupled feed method, RFID tag having the same, and antenna impedance matching method thereof
US8678295B2 (en) Miniaturized radio-frequency identification tag and microstrip patch antenna thereof
KR100839601B1 (en) Antenna Using a Proximity Coupling with a Short-Ended Feed Line and RFID Tag thereof, and Antenna Impedance Matching Method thereof
CN101355195A (en) UHF RF dual-frequency-recognizing metal-resistance label antenna
WO2003096478A1 (en) An antenna
KR100820544B1 (en) RFID tag and antenna thereof
US10229298B2 (en) RFID devices using metamaterial antennas
CN102437421A (en) Anti-metal tag antenna applied in RFID (radio frequency identification device) system on UHF (ultra high frequency) band
EP2345983B1 (en) Radio frequency identification tag
US11527832B2 (en) Wideband RFID tag antenna
KR20080070607A (en) Rfid tag antenna
KR100860742B1 (en) RFID Tag Antenna
Chen et al. Antennas for RFID applications
KR100646745B1 (en) One Body Type Dual Band Antenna and Transponder using it
KR101014624B1 (en) Antanna module for operating multi band, and communication system for the same
KR100815077B1 (en) Rfid tag having antenna of the high level gain
KR100688093B1 (en) Antenna using a proximity-coupled feed method and rfid tag thereof, and antenna impedance matching method thereof
WO2007089106A1 (en) Antenna using proximity-coupling between radiation patch and short-ended feed line, rfid tag employing the same, and antenna impedance matching method thereof
KR100767720B1 (en) Strip conductor open-loop antenna and portable radio-frequency- identification reader that use the antenna
KR100867853B1 (en) RFID antenna and RFID tag
KR100993274B1 (en) Planar antenna with controllable beam direction applicable to RFID tag
KR100862477B1 (en) RFID tag
Qing et al. UHF near-field RFID reader antenna
CN219696706U (en) Ultrahigh frequency small-size near-field antenna
Deleruyelle et al. Multi-standard slot antenna in 860–960 MHz and 2.45 GHz RFID band.

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
A107 Divisional application of patent
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120920

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130911

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140919

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150724

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170908

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180911

Year of fee payment: 11