KR100956727B1 - Ｒｆ 태그 및 ｒｆ 태그를 제조하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 금속면을 갖는 작은 케이스에도 수용 가능한 RF 태그가 제공된다. RF 태그는, 접지 도체에 접속되고, 전기적인 폐루프를 형성하여, 다이폴 안테나를 구성하는 제1 선로(ABCDEFGH)와, 제1 선로 상의 분기점(C) 및 접지 도체 사이에 접속된 급전 회로와, 분기점(C)에 접속되고, 급전 회로에 병렬로 형성되어, 인덕터를 구성하는 제2 선로(CFGHA)를 갖는다. 제1 선로와 제2 선로의 분기점의 위치는, 다이폴 안테나 및 급전 회로의 임피던스가 정합하도록 조정된다.
접지 도체, 폐루프, 다이폴 안테나, 급전 회로, 인덕터, ＲＦ 태그, 마이크로스트립 선로,

Description

ＲＦ 태그 및 ＲＦ 태그를 제조하는 방법 {RF TAG AND METHOD FOR MANUFACTURING RF TAG}
본 발명은 RF 태그 및 RF 태그를 제조하는 방법에 관한 것이다.
여러가지 상품, 물품, 그 밖의 대상물을 관리하기 위해 RF 태그를 사용하는 경우가 간혹 있다. 그러한 시스템은, 다수의 RF 태그와, RF 태그로부터의 정보를 판독하거나 또는 거기에 정보를 기입하는 리더 또는 라이터 장치(이하, 「RF 태그 리더」라고 함)를 갖는다. 대상물 각각에는 RF 태그가 동반된다. 리더는 질문기(interrogator)라고도 불리운다. RF 태그는, RFID 태그, 무선 태그, IC 태그 등으로 언급되어도 된다. RF 태그에는 예를 들면 식별 정보(ID), 제조 번호, 제조 일시, 제조 장소, 그 밖의 데이터가 기입되어도 된다.
RF 태그에는 일반적으로 능동형(액티브형)과 수동형(패시브형)이 있다. 액티브형 RF 태그는, 스스로 전력을 준비할 수 있어, RF 태그 리더측의 장치 구성을 간단히 할 수 있다. 후자는, 스스로 전력을 준비하는 것이 불가능하여, 외부로부터 에너지를 받음으로써, ID 정보의 송신 등의 동작이 행해진다. 패시브형은, RF 태그를 저렴하게 한다는 관점에서 바람직하며, 장래적으로 특히 유망하다.
사용하는 신호의 주파수 대역의 관점에서는, 전자 결합 방식과 전자파 방식 이 있다. 전자는, 몇 킬로헤르츠 정도의 주파수 대역이나, 13 메가헤르츠 정도의 주파수 대역 등을 사용한다. 후자는, UHF대(예를 들면 950 MHz)나, 2.45 기가헤르츠와 같은 더 높은 주파수 대역을 사용한다. 통신 가능한 거리를 늘리거나, RF 태그의 치수를 작게 하는 등의 관점에서는 높은 주파수의 신호를 사용하는 것이 바람직하다. 일례로서, 전자 결합 방식에서는 기껏 1 미터 정도밖에 통신할 수 없는 것이 알려져 있다. 또한，950 MHz에서는 1 파장이 30 cm 정도로 끝나지만, 13 MHz에서는 그것이 23 미터나 되어 버린다.
RF 태그와 함께 동행하는 대상물에는 다양한 것이 고려되지만, 특히 대상물이 도전성을 갖는지의 여부는 RF 태그의 설계에서 특히 중요시된다. 대상물이 절연성이면, RF 태그를 부착하는 전후에서 RF 태그의 동작 특성이 그다지 크게 변하지 않는다. 그러나, 그 RF 태그를 금속 케이스와 같은 도전체에 부착하면, 그 도체에 의한 이미지 전류가 RF 태그의 통신시에 발생한다. 따라서, RF 태그의 동작 특성은 도전체의 대상물에 부착되기 전후에서 크게 상이하다.
또한，RF 태그가 동행하는 물체의 치수가 비교적 작은 제품 용도나, 외견상의 미적 가치가 중요시되는 제품 용도(예를 들면, 대형 오토바이의 미터, 쇼 윈도우 내에 전시한 화병 등)에서는, RF 태그를 대상물 내에 수용하는 것이 요구될지도 모른다. 이 경우, RF 태그를 수용한 대상물이 전자파(UHF대)를 투과할 수 있으면, RF 태그와 무선 통신을 행할 수 있을 것이다. 그러나, 이 경우에도, 수용된 RF 태그 가까이에 금속면이 존재하는지의 여부에 의존하여, RF 태그의 동작 특성이 크게 상이하다.
본원 출원시의 비특허 문헌 1에는 금속에 부착하는 것이 가능한 종래의 RF 태그가 게재되어 있다.
[비특허 문헌 1] http://www.awid.com/product/mt_tag/mt.htm
비특허 문헌 1에 기재되어 있는 바와 같은 종래의 RF 태그는, 반파장보다 긴 다이폴 안테나로서 동작하는 안테나 구조를 갖는다. 보다 구체적으로는 유전체의 표면에 안테나 패턴을 나타내는 도전성 재료가 형성되고, 유전체의 이면에 금속층이 형성되고, 전체 길이가 1/2 파장 정도로 설계되어 있다. 동작 주파수는 902 내지 928 MHz이기 때문에, 전체 길이는 17 cm 정도로 된다. 그러나, 이러한 여전히 큰 치수로는 RF 태그를 부착하는 대상물의 종류가 크게 제한되어 버린다는 문제가 있다.
본 발명은, 상기의 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 그 과제는 금속면을 갖는 작은 케이스에도 수용 가능한 RF 태그를 제공하는 것 및 그러한 RF 태그를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
<과제를 해결하기 위한 수단>
본 발명에서 사용되는 RF 태그는, 접지 도체에 접속되고, 전기적인 폐루프를 형성하여, 다이폴 안테나를 구성하는 제1 선로와, 상기 제1 선로 상의 분기점 및 접지 도체 사이에 접속된 급전 회로와, 상기 분기점에 접속되고, 상기 급전 회로에 병렬로 형성되어, 인덕터를 구성하는 제2 선로를 갖는다.
<발명의 효과>
본 발명에 의하면, 금속면을 갖는 작은 케이스에도 RF 태그를 수용할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 의한 RF 태그의 개략 사시도.
도 2는, 도전성 선로와 접지 도체의 위치 관계를 도시하는 도면.
도 3은, RF 태그의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 4는, RF 태그의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 5는, 다이폴 안테나 및 루프 안테나의 특성을 설명하기 위한 도면.
도 6a는, 본 발명의 일 실시예에 의한 RF 태그의 제조 공정을 도시하는 도면.
도 6b는, 본 발명의 일 실시예에 의한 RF 태그의 제조 공정을 도시하는 도면.
도 6c는, 본 발명의 일 실시예에 의한 RF 태그의 제조 공정을 도시하는 도면.
도 6d는, 본 발명의 일 실시예에 의한 RF 태그의 제조 공정을 도시하는 도면.
도 7a는, 본 발명의 일 실시예에 의한 RF 태그의 별도의 제조 공정을 도시하는 도면.
도 7b는, 본 발명의 일 실시예에 의한 RF 태그의 별도의 제조 공정을 도시하는 도면.
도 7c는, 본 발명의 일 실시예에 의한 RF 태그의 별도의 제조 공정을 도시하는 도면.
도 8은, 시뮬레이션에서 상정된 RF 태그를 도시하는 도면.
도 9는, 안테나 및 IC칩에 관한 등가 회로도.
도 10은, 선요소 길이 및 대응하는 칩 용량에 관한 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면.
도 11은, 선요소 길이 및 안테나 저항에 관한 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면.
도 12는, 선요소 길이 및 안테나 이득에 관한 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면.
도 13은, RF 태그의 주파수 특성을 도시하는 도면.
도 14는, 주파수 및 칩 용량에 관한 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면.
도 15는, 주파수 및 안테나 이득에 관한 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면.
도 16은, RF 태그를 금속면을 갖는 케이스 내에 수용한 모습을 도시하는 도면.
도 17a는, 선폭이 불균일한 선로를 갖는 RF 태그를 도시하는 도면(그 1).
도 17b는, 선폭이 불균일한 선로를 갖는 RF 태그를 도시하는 도면(그 2).
도 17c는, 선폭이 불균일한 선로를 갖는 RF 태그를 도시하는 도면(그 3).
도 17d는, 급전 회로의 부착 위치가 상이한 RF 태그를 도시하는 도면.
도 17e는, 선의 간격이 불균일한 선로를 갖는 RF 태그를 도시하는 도면(그 1).
도 17f는, 선의 간격이 불균일한 선로를 갖는 RF 태그를 도시하는 도면(그 2).
도 17g는, 인덕터의 선로가 안테나와는 별도로 준비된 RF 태그를 도시하는 도면(그 1).
도 17h는, 인덕터의 선로가 안테나와는 별도로 준비된 RF 태그를 도시하는 도면(그 2).
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 유전체 스페이서
12: 접지 도체
161: 금속면
162: 절연성 재료면
본 발명의 일 양태에 의하면, 다이폴 안테나를 구성하는 제1 선로에 형성된 급전 회로에 병렬로, 인덕터를 구성하는 제2 선로가 형성된다. 제1 선로는 접지 도체에 접속되고, 동작시에 이미지 전류가 이용된다. 안테나와 급전 회로의 임피던스의 정합성은 인덕턴스를 조정함으로써 달성할 수 있다. 이에 의해 금속면을 갖는 물체에 동행하여도 되는 매우 소형의 RF 태그가 얻어진다.
상기 제2 선로는, 상기 제1 선로 상의 2개의 분기점을 접속하는 선로를 포함하도록 형성되어도 된다. 다이폴 안테나의 선로와 인덕터의 선로의 일부를 공통화 시킴으로써, RF 태그 전체의 치수를 작게 억제할 수 있다. 제1 선로와 제2 선로의 분기점의 위치는, 다이폴 안테나 및 급전 회로의 임피던스가 정합하도록 조정할 수 있다.
상기 제1 및 제2 선로는 소정의 유전율을 갖는 스페이서 재료에 형성되어도 된다. 제1 및 제2 선로와 접지 도체 사이는 이론상은 공기층이어도 되지만, RF 태그의 강도를 확보하도록 하는 실용상의 관점에서는, 그들 사이에 스페이서 재료가 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제1 및 제2 선로는, 직방체의 변을 따르는 형상을 가져도 된다. 이에 의해，RF 태그의 치수가 직방체의 치수와 실질적으로 동등해진다.
상기 제1 및 제2 선로에 흐르는 전류의 이미지 전류가 상기 접지 도체에 흐르도록, 상기 제1 및 제2 선로가 형성된다. 이에 의해 다이폴 안테나의 치수를 작게 할 수 있다.
접지 도체에 접속된 평행한 제1 선로 요소의 쌍과 그 쌍에 직교하는 평행한 제2 선로 요소의 쌍으로 상기 제1 및 제2 선로가 형성되어도 된다. 선로의 패턴을 간편하게 함으로써, 수율을 향상시킬 뿐만 아니라, 선로를 흐르는 신호의 불필요한 반사도 효과적으로 억제할 수 있다.
상기 제2 선로 요소의 쌍이 연장되는 길이는, 상기 제1 선로 요소의 쌍이 연장되는 길이의 2배보다 짧게 형성된다. 이에 의해, 제1 선로에서 형성되는 안테나가 루프 안테나가 아니라 다이폴 안테나로서 동작하는 것을 보장할 수 있다.
RF 태그의 접지 도체는, 그 RF 태그가 동행하는 물체의 금속면에 접속되어도 된다. 보다 안정된 접지 전위를 RF 태그에 공급함으로써, RF 태그의 특성(안테나 이득 등)을 향상시킬 수 있다.
상기 제1 및 제2 선로는 마이크로스트립 선로로 형성되어도 된다.
본 발명의 일 형태에 의한 RF 태그의 제조 방법에서는, 인접하는 제1 및 제2 창틀이 형성되고 띠 형상으로 신장한 도전층을, 유연성이 있는 필름에 형성하는 공정과, 제1 창틀이 형성된 영역과 창틀이 형성되어 있지 않은 도전층의 영역이 대향하도록 상기 필름을 절곡하고, 상기 필름을 절연성 스페이서 재료에 붙이는 공정이 실행된다. 이에 의해, 금속면을 갖는 물체에 동행하여도 되는 소형의 RF 태그를 간편하게 제조할 수 있다.
본 발명의 일 형태에 의한 RF 태그의 제조 방법에서는, 절연성 스페이서 재료판 표면에 다이폴 안테나를 구성하는 제1 선로와 인덕터를 구성하는 제2 선로를 형성하는 공정과, 상기 스페이서 재료판 이면의 접지 도체와 상기 제1 및 제2 선로를 전기적으로 접속하는 RF 태그를 제조하는 공정이 실행된다. 상기 제1 선로 상의 분기점 및 접지 도체 사이에는 급전 회로가 형성되고, 상기 제2 선로는 상기 제1 선로 상의 분기점에 접속되고 상기 급전 회로에 병렬로 형성된다. 이에 의해, 기존의 마이크로스트립 선로의 제조 공정을 이용하면서, 금속면을 갖는 물체에 동행하여도 되는 소형 RF 태그를 제조할 수 있다.
<실시예 1>
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 RF 태그의 개략 사시도를 도시한다. RF 태그는, 스페이서(10)와, 스페이서(10)의 정면 및 상면에 형성된 도전성의 선요소 와, 선요소 위에 형성된 급전 회로(BC 사이의 파선 내에 형성됨)와, 스페이서(10)의 하면(이면)에 형성된 접지 도체(도 2)를 갖는다. 도 2는 도전성 선로와 접지 도체의 위치 관계를 도시한다.
스페이서(10)는, 예를 들면 2.6과 같은 소정의 비유전율을 갖고, 길이 L(예를 들면 31 mm), 폭 W(예를 들면 13 mm) 및 두께 T(예를 들면 6 mm)의 소정의 치수의 직방체 형상을 갖는다. 수치는 일례에 지나지 않으며, 다양한 수치가 채용되어도 되지만, 대체로 본 발명에 의하면 길이 L은 사용되는 파장(UHF대)의 절반보다 짧게 끝난다.
스페이서(10)의 정면 및 상면에는, 도전성의 선요소가 형성되어 있다. 도시되어 있는 바와 같이 직방체의 변을 따라 도전성의 선요소가 형성된다. 선요소는 선로의 전부 또는 일부분을 나타내기 위해 사용된다. A, B, C, D, E, F, G, H의 각 점을 통과하는 선로는 제1 폐곡선(폐루프)을 형성하여, 다이폴 안테나를 구성한다. 전파의 송수신 및 정보의 기억 및 처리를 행하는 집적 회로(급전 회로라고도 함)는, 선요소 BC 사이에 형성된다.
제1 폐루프 위에 2개의 분기점 C, F가 형성되고, 점 CF 사이도 도전성의 선요소로 결합되어 있다. 이 선요소 CD를 포함하는 선로 CFGHA는 급전 회로와 전기적으로 병렬의 관계에 위치하고, 인덕터를 구성한다.
동작 원리가 설명된다. 도 2에 도시된 바와 같이 스페이서(10) 위의 선로는 스페이서 이면의 접지 도체에 전기적으로 접속되어 있다. 따라서, RF 태그의 동작시에는 접지 도체측에 이미지 전류가 흐르고, 도 2에 도시되는 선로는 도 3에 도시 되는 바와 같은 선로로서 등가적으로 생각할 수 있다. 또한, 선요소 CF를 포함하는 인덕터와, 다이폴 안테나를 구성하는 부분을 분리하면, 도 3에 도시되는 선로는 도 4에 도시되는 바와 같은 선로로서 등가적으로 생각할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 이 RF 태그는, 점 ABCDEGHKJA를 통과하는 하나의 리턴 다이폴 안테나와, CF'를 포함하는 선로로 형성되는(급전 회로에 병렬로 형성된) 인덕터를 갖는다. 후술하는 시뮬레이션 결과에서 나타나는 바와 같이, 인덕터의 인덕턴스는, 선요소 BD 위에서의 점 C의 위치(도 3에서는 또한 선요소 GE 위에서의 점 F의 위치)를 변화시킴으로써 조정된다. 이 인덕턴스를 적절하게 조정함으로써, 다이폴 안테나와 급전 회로의 임피던스를 적절하게 정합시킬 수 있다.
도 1, 2에 도시되는 선요소 중, 전자파의 복사에 직접적으로 기여하는 것은 선요소 AB 및 선요소 GH의 부분이다. 따라서, 스페이서 재료(10)의 두께 T가 두꺼울수록 안테나의 이득 등의 성능은 양호해진다.
전술한 바와 같이 선요소의 길이 W, L, T는 다양한 값을 취하여도 되지만,
W<2(L+T)
의 관계를 적어도 만족할 필요가 있다. 이것은 안테나가 다이폴 안테나로서 기능하는 것을 보장하기 위해서이다. 만약 W=2(L+T)이었다고 하면, 안테나는 이제는 다이폴 안테나가 아니게 되며, 루프 안테나로서 기능하게 된다. 본 실시예에서 상정되어 있는 여러가지 조건하에서는, 인덕터에 의한 임피던스 조정 후의 안테나의 임피던스는, 도 5에 도시되는 바와 같은 스미스 차트의 제1 상한(I)에 들어가야 한다. 도면 중, 백색 동그라미 표시는 임피던스 조정 전의 다이폴 안테나(W<2(L+T)) 의 임피던스를 나타낸다. 선요소의 분기점 C의 위치를 변화시킴으로써 인덕턴스를 변화시키면, 도면 중 화살표로 나타낸 바와 같이 임피던스가 변화한다. 이에 대하여, 루프 안테나의 임피던스는 제2 상한(II)에 속하고, 도면 중 × 표시와 같은 점에 대응한다. 이 안테나에 대하여 분기점 C의 위치를 변화시켜 인덕턴스를 바꾸어도 도면 중 화살표로 나타낸 바와 같이로만 임피던스가 변화한다. 이 때문에, 루프 안테나에서는 임피던스를 제1 상한 내에 두는 것이 곤란하다.
도 6a 내지 6d는 본 발명의 일 실시예에 의한 RF 태그의 제조 공정을 각각 도시한다. 도 6a 내지 6c에서는 평면도와 측면도가 도시되고, 도 6d에서는 측면도만이 도시되어 있다. 도 6a에 도시되는 공정에서는 소정의 물성을 구비한 스페이서(10)가 준비된다. 스페이서(10)는 예를 들면 비유전율 2.6 및 유전 손실(tanδ) 0.008을 갖는다. 도 6b에 도시되는 공정에서는, 증착과 같은 주지의 금속 성막 기술을 이용하여, 스페이서(10)의 상면 및 하면의 전체면에 도전층이 성막된다. 도전층은 예를 들면 5×1O6 S/m의 도전율을 갖는다. 도 6c에 도시되는 공정에서는, 포토리소그래피와 같은 주지의 패터닝 기술을 이용하여, 스페이서(10)의 상면 위의 도전층이 패터닝된다. 이 패터닝에 의해, 도 1, 2에 도시되는 바와 같은 선로의 대부분(선요소 AB 및 선요소 GH 이외의 모든 선요소)이 형성된다. 선로는 마이크로스트립 선로로서 형성되어도 된다. 도 6d에 도시되는 공정에서는 B점 부근의 선로로부터 스페이서(10)를 관통하여 이면의 도전층에 이르는 관통 구멍이 형성된다. 마찬가지로 G점 부근의 선로로부터 스페이서(10)를 관통하여 이면의 도전층에 이르 는 관통 구멍도 형성된다. 이들 관통 구멍에는 도전성 재료가 충전되고, 스페이서 상면 위의 선로와 이면의 접지 도체가 전기적으로 접속된다.
또한, 설명의 간명화를 위해, 급전 회로를 형성하는 공정은 생략되어 있다. 급전 회로는 도 6c의 공정 이후의 적절한 단계에서 선요소 BC 사이에 형성되어도 된다. 또한, 설명의 간명화를 위해, 스페이서 상면의 선로용 도전층과 이면의 접지 도체용 도전층이 동시에 성막되었지만, 이들은 별개로 작성되어도 되고, 상이한 재료로 작성되어도 된다.
<실시예 2>
도 7a 내지 7c는 본 발명의 일 실시예에 의한 RF 태그의 제조 공정을 각각 도시한다. 도 7a에 도시되는 공정에서는 띠 형상으로 신장되는 도전층(70)이 유연성이 있는 필름(75)에 성막된다. 본 실시예에서는 필름에 예를 들면 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름이 사용되지만, 도전층(70)을 지지할 수 있는 적절한 어떠한 플렉시블 필름이 사용되어도 된다. 또한, 도 6에서도 그렇지만, 설명의 편의상 막 두께는 과장하여 그려져 있는 것에 유의를 요한다. 성막은 주지의 적절한 어떠한 기법으로 이루어져도 된다. 증착과 같은 방법이 사용되어도 되는 외에, 프린터에 의한 인쇄 기술 등이 사용되어도 된다.
도 7b에 도시되는 공정에서는, 도전층 및 PET 필름을 관통하는 2개의 창(71, 72)이 형성된다. 이들 창 주위의 창틀이 후에 도전성 선로를 형성하게 된다. 본 실시예에서는 PET 필름에 도전층을 성막한 후에 2개의 창을 형성하고 있지만, 도 7a에 도시되는 공정의 단계에서, 창이 형성된 도전층이 PET 필름(75)에 형성되어도 된다.
도 7c에 도시되는 공정에서는, 도전층 및 PET 필름이 스페이서(10)의 상면, 정면 및 이면에 붙여진다. 이 경우, 도전층 및 PET 필름(75)은 도 7b에서 파선으로 표시되는 2개소에서 90도 구부려진다. 이와 같이 스페이서(10)를 기초로 하지 않고 도전층이 형성되어도 된다. 본 실시예에 의하면, RF 태그를 간편하게 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 제조 공정을 변경하는 자유도를 크게 넓힐 수 있다. 예를 들면, 도전성 안테나를 준비하는 업자와 스페이서를 준비하는 업자는 동일하여도 되고, 별개이어도 된다. 또한, 안테나의 가공과 스페이서의 가공을 평행하게 행할 수도 있기 때문에, 이것은 스루풋의 관점에서도 바람직하다.
<실시예 3>
도 8은 시뮬레이션에서 상정된 RF 태그를 도시한다. 도면 중의 치수를 나타내는 숫자의 단위는 밀리미터이다(폭 13 mm, 길이 31 mm 및 두께 6 mm). 스페이서의 상면 및 정면에는 도 1에 도시된 바와 같은 도전성 선로의 패턴이 형성되고, 스페이서의 이면은 이상적인 접지 도체에 접속되어 있는 것으로 한다. 시뮬레이션에서는 칩 용량 CCP(pF), 안테나 저항 Rap(Ω) 및 안테나 이득(dBi)이, 선요소 BC 및 GF의 다양한 길이에 대하여 산출되었다. 안테나의 길이가 전형적인 UHF대의 파장(30 cm 정도)보다 매우 짧은 점에 특히 유의를 요한다.
안테나와 급전 회로에 관한 등가 회로는 도 9와 같이 도시된다. 안테나와 급전 회로(IC칩)의 임피던스가 정합되어 있는 경우에는, 양자의 저항 성분이 서로 동일한 외에, 안테나측의 인덕턴스 Lap와 급전 회로측의 용량 CCP 사이에 소정의 관계가 성립한다. 즉,
Rap=RCP; 및
ωLap=(ωCCP)-1
이다. ω는 각주파수이다. 도 8의 선요소 BC 및 GF 사이의 거리 S를 변화시켜, 안테나의 인덕턴스 Lap를 조정하고, 상기의 관계가 만족되도록 함으로써, 안테나 및 급전 회로의 임피던스를 정합시킬 수 있다.
도 10은 선요소 길이 S와 그에 대응하는 칩 용량 CCP의 관계를 도시한다. 선요소 길이 S가 4.2 mm로부터 8 mm로 늘어남에 따라, 칩 용량 CCP가 0.86 pF로부터 0.54 pF로 거의 직선적으로 감소하고 있는 것을 알 수 있다. 예를 들면, 950 MHz와 같은 전형적인 UHF대의 동작 주파수에서의 칩 용량 CCP가 0.6 pF 정도이었다면, 선요소 길이 S는 약 7 mm로 하면 되는 것을 알 수 있다.
삭제
도 11은 선요소 길이 S와 안테나 저항 Rap의 관계를 도시한다. 선요소 길이 S가 4.2 mm로부터 8 mm로 늘어남에 따라, 안테나 저항 Rap는 11.9 kΩ으로부터 12.9 kΩ으로 거의 직선적으로 완만하게 증가하고 있는 것을 알 수 있다. 선요소 길이 S가 약 7 mm이었다면, 안테나 저항은 12.7 kΩ 정도로 되는 것을 알 수 있다.
도 12는 선요소 길이 S와 안테나 이득의 관계를 도시한다. 선요소 길이 S가 4.2 mm로부터 8 mm로 늘어남에 따라, 안테나 이득은 -2.45 dBi로부터 -1.99 dBi로 거의 직선적으로 증가하고 있는 것을 알 수 있다. 선요소 길이 S가 약 7 mm이었다면, 안테나 이득은 -2.1 dBi 정도로 되는 것을 알 수 있다.
정합시키는 임피던스를 결정하는 요소(Rap, Lap 및 이득) 중, 인덕턴스 Lap(용량 CCP)가 최우선적으로 결정된다. 이것이 임피던스의 정합성에 가장 중요하기 때문이다. 안테나의 이득도 중요하지만, 만약 그것이 높았다고 하여도 급전 회로와 부정합의 상태이었다면, 고이득의 은혜를 얻는 것이 곤란해진다.
도 13은 도 8에 도시되는 바와 같은 RF 태그의 주파수 특성을 도시한다. 800 MHz로부터 1.1 GHz까지 25 MHz 마다 산출된 임피던스가, 스미스 차트 상에 플로팅되어 있다. 950 MHz에서 칩 용량이 0.682 pF인 경우의 임피던스는, 도면 중의 화살표로 나타내어져 있다. 이 경우의 선요소 길이 S는 6.2 mm 정도로 된다. 도시되어 있는 바와 같이 주파수를 크게 변화시켜도 임피던스의 변화는 그다지 크지 않기 때문에, 이 RF 태그는 광대역의 제품 용도에도 사용 가능하다.
도 14는 RF 태그의 3가지 접지 방법의 각각에 대하여, 주파수 및 칩 용량의 관계를 도시한다. 시뮬레이션에서는 RF 태그의 이면이, (1) 무한하게 넓은 이상적인 접지 도체에 접속되어 있는 경우, (2) 10 cm×10 cm의 금속판에 접속되어 있는 경우, 및 (3) 다른 금속에 접속되어 있지 않은 경우가 상정되어 있다. 도시되어 있는 바와 같이, 어느 접지 방법이어도, 주파수가 800 MHz로부터 1.1 GHz까지 증가 함에 따라 칩 용량은 약 1.3 pF로부터 약 0.7 pF로 거의 직선적으로 감소하고 있다. 따라서, 접지 방법을 어떻게 하는가는, 안테나와 급전 회로의 임피던스의 정합성에 큰 영향을 주지 않는 것을 알 수 있다. 이것은 RF 태그의 동행하는 물체가 도전성을 갖고 있든 아니든, RF 태그의 안테나와 급전 회로의 임피던스를 정합시키는 것 자체는 가능한 것을 의미한다. 따라서, 본 실시예에 의한 RF 태그가 동반하여도 되는 제품은 지극히 다종다양하게 넓어진다.
도 15는 RF 태그의 3가지 접지 방법(상기의 (1), (2), (3))의 각각에 대하여, 주파수 및 안테나 이득의 관계를 도시한다. 모두 주파수가 증가함에 따라 이득도 증가하고 있지만, 그 증가 방법은 접지 방법에 의존하여 상이하다. 주파수가 800 MHz로부터 1.1 GHz로 증가하는 경우에, (1)의 접지 방법에서는 이득이 약 -5.5 dBi로부터 0 dBi로 증가하고, (2)의 접지 방법에서는 이득이 -9.5 dBi로부터 -1.5 dBi로 증가하고, (3)의 접지 방법에서는 이득이 -10.2 dBi로부터 -6.2 dBi로 증가하고 있다. 이 시뮬레이션 결과로부터, 안테나 이득을 향상시키는 관점에서는, 보다 안정된 접지 전위를 부여하는 접지 방법이 유리한 것을 알 수 있다.
또한, 도 14의 시뮬레이션 결과에 의하면 접지 방법은 안테나와 급전 회로의 정합성에 큰 영향을 주지 않기 때문에, RF 태그를 될 수 있는 한 안정된 접지 전위에 접속하는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서는, RF 태그가 동행하는 물체가 금속 케이스를 갖고, RF 태그가 그 안에 수용되는 경우에는, 도 16에 도시된 바와 같이 RF 태그가 금속 케이스에 접속되는 것이 바람직하다. 도시된 예에서는, 금속면(161) 및 절연성 재료면(162)을 갖는 케이스 내에 RF 태그가 수용되고, RF 태그 이면의 접지 도체가 금속면(161)에 접속되어 있는 모습이 도시되어 있다. 절연성 재료면(162)은 예를 들면 플라스틱으로 구성되어도 된다.
<실시예 4>
도 17a 내지 17h는 RF 태그의 안테나, 인덕터, 급전 회로 및 접지 도체 등에 관한 다양한 변형예를 도시한다. 안테나나 인덕터를 구성하는 도전성 선로의 폭은 설명을 마친 실시예와 같이 모두 균등하게 형성되어도 되고, 도 17a, 17b, 17c에 도시되는 바와 같이 불균일한 선폭으로 그들이 형성되어도 된다. 단선 등의 문제를 배려하는 관점에서는 선폭을 굵게 하는 것이 바람직하다. 도전성 재료를 절약하는 관점에서는 선폭을 가늘게 하는 것이 바람직하다.
급전 회로(IC)는 RF 태그의 상면측에 형성되어도 되고, 도 17d에 도시된 바와 같이 정면측에 형성되어도 된다. 단, 스페이서의 두께 T는 비교적 얇고 길이 L은 비교적 길기 때문에, IC의 탑재 공정의 편의를 도모하는 관점에서는 IC를 상면에 탑재하는 것이 바람직하다.
도전성 선로는 직방체의 스페이서의 변을 따라도 되고, 도 17e, 17f에 도시된 바와 같이 선로가 상면이나 정면 위에 형성되어도 된다. 또한, 평행한 선로의 간격이 장소에 따라 상이하여도 된다. 단, 선로를 흐르는 신호에 끼치는 영향(반사 등)을 되도록 적게 하는 관점에서는, 선로의 굴곡 횟수를 적게 하는 것이 바람직하다.
인덕터를 구성하는 선로는, 다이폴 안테나의 선로를 공유하여 형성되어도 되고, 도 17g, 17h에 도시된 바와 같이 그것과는 별도로 형성되어도 된다. 단, 인덕 터의 선로에 관한 이미지 전류가 적절하게 형성되도록, 선로 밑에 도체가 존재하는 것을 요한다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 요지의 범위 내에서 여러가지 변형 및 변경이 가능하다.

Claims (13)

  1. 접지 도체와,
    상기 접지 도체에 접속되고, 전기적인 폐루프를 형성하여, 다이폴 안테나를 구성하는 제1 선로와,
    상기 제1 선로 상의 분기점 및 상기 접지 도체 사이에 형성되고, 상기 제1 선로에 직렬로 접속된 급전 회로와,
    상기 분기점에 접속되고, 상기 급전 회로에 병렬로 형성되어, 인덕터를 구성하는 제2 선로
    를 갖는 RF 태그로서,
    상기 제1 및 제2 선로가, 소정의 유전율을 갖는 스페이서 재료 상에 형성되고, 또한, 상기 제1 및 제2 선로가, 직방체의 변을 따르는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 RF 태그.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 선로는, 상기 분기점과 상기 제1 선로 상의 별도의 분기점을 접속하는 선로를 포함하는 것을 특징으로 하는 RF 태그.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 선로에 흐르는 전류의 이미지 전류가 상기 접지 도체에 흐르도록, 상기 제1 및 제2 선로가 형성되는 것을 특징으로 하는 RF 태그.
  6. 제1항에 있어서,
    접지 도체에 접속된 평행한 제1 선로 요소의 쌍과 그 쌍에 직교하는 평행한 제2 선로 요소의 쌍으로 상기 제1 및 제2 선로가 형성되는 것을 특징으로 하는 RF 태그.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 선로 요소의 쌍이 연장되는 길이는, 상기 제1 선로 요소의 쌍이 연장되는 길이의 2배보다 짧은 것을 특징으로 하는 RF 태그.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 다이폴 안테나 및 상기 급전 회로의 임피던스가 정합하도록, 상기 분기점의 위치가 조정되는 것을 특징으로 하는 RF 태그.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 접지 도체는, 상기 RF 태그가 동행하는 물체의 금속면에 접속되는 것을 특징으로 하는 RF 태그.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
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