KR100969156B1 - Ｕｈｆ 대역 ｒｆｉｄ 리더 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 UHF 대역 RFID 리더 안테나에 관한 것으로, 이 RFID 리더 안테나는 RFID 리더기로부터 입력되는 신호를 안테나에 공급하는 신호 공급부와, 공급된 신호를 동 위상의 두 신호로 분배하는 전력분배기와, 공급된 신호의 두 가지 이상의 위상 차이를 발생시키는 위상변위기와, 상기 전력분배기에 의해 분배된 하나의 신호와 상기 위상변위기를 거쳐 인가되는 또 다른 신호를 공급받는 전송선로 및, 상기 전송선로에 연결됨과 아울러 접지에 연결된 부하 임피던스를 포함하여 구성된다.

따라서, 전송선로를 이용하여 간단하게 안테나를 제작할 수 있고, 안테나가 UHF 대역 RFID를 이용하므로 다량의 태그를 동시에 인식할 수 있으며, 전송선로의 근영역장을 이용하므로 안정된 인식률과 인식 영역을 갖게 되고, 이에 따라 인식률 및 인식 영역에 대한 신뢰도를 높임으로써 안테나의 성능을 향상시킬 수 있다.

UHF, RFID 리더, 안테나, 전송선로, 전력분배기, 위상변위기

Description

ＵＨＦ 대역 ＲＦＩＤ 리더 안테나{ＵＨＦ ＲＦＩＤ reader antenna}

본 발명은 UHF RFID 리더 안테나에 관한 것으로, 특히 인식거리가 짧으나 길이가 긴 영역에서 다량의 태그를 인식할 필요가 있는 특정 영역에서 만의 태그 인식이 필요한 RFID 어플리케이션(Application)에 적용하기 위한 UHF 대역 RFID 리더 안테나에 관한 것이다.

일반적으로 UHF 대역 RFID 리더 안테나에 적용되는 안테나는 원영역장의 전자기파를 이용한 평면형 패치가 주를 이루고 있으나, 이는 전자기파적 특성에 의해 협소한 공간내의 특정 지역에서 만의 태그 인식이 현실적으로 불가한 상태이다.

여기서, 무선전자식별 기술은 리더와 태그간의 통신을 통하여 사람과 사물 사이의 정보를 교환하는 기술로 인식거리의 향상에 더불어 안정된 인식률 확보가 무엇보다도 중요하며, 안정된 인식률을 위해선 리더 안테나의 성능 향상이 중요한 요소이다.

특히 수동형 무선전자식별 기술의 경우 별도의 전원을 가지지 않으며, 리더 에서 송출되는 전자기파를 정류하여 태그의 전원으로 사용하여야 하기 때문에 리더 안테나의 성능이 전체 RFID 인식 성능을 결정하는 중요한 요소가 된다.

현재 사용되는 UHF RFID 리더 안테나의 경우 원거리 인식을 위해 원영역장을 이용한 안테나로 구성되어져 있으며, 태그가 부착되는 물질의 전기적 특성에 의해 인식률이 현저히 저하되는 특성을 나타내고 있는데, 이는 태그의 성능 변화와 리더 안테나에서 방사되는 전자기파의 반사, 산란, 굴절 등의 전자기적 현상이 발생하기 때문이다.

즉, 사용 환경에 따른 다양한 종류의 태그를 제작해야 하고, 태그의 성능을 최적화 하였다 하여도 태그 및 리더 안테나의 주변 환경에 따라 인식 성능이 현저하게 변화하게 된다.

한편, 종래의 기술에 따른 RFID 리더용 안테나를 도 1과 도 2를 참조로 설명하면, 상기 RFID 리더용 안테나는 패치 형상의 원편파 안테나(100)와, 상기 원편파 안테나(100)를 배열한 배열 안테나(200)와, 원편파를 구성하기 위한 급전 회로와, 배열 안테나(200)를 급전하기 위한 급전 회로 및, 원영역장 동작을 위한 태그를 기본 구성으로 한다.

그리고, 상기 원편파 안테나(100)를 이용하여 팔렛이나 컨베이어밸트 등에 부착된 태그를 인식하였다. 이러한 경우 지표면의 반사에 의해 인식음영 및 슈퍼 레인지(Super Range)가 발생하게 되는데, 상기 인식음영의 경우 원하는 영역에서의 태그 인식이 불가하게 되며, 상기 슈퍼 레인지의 경우 원치 않는 영역에서의 태그 인식을 초래하게 되어 인식 효율이 저하되는 단점이 있었다.

또한, 도 2는 상기 원편파 안테나(100)를 이용하여 안테나 바로 위(안테나에 근접해)에 있는 태그를 인식하기 위한 기존의 안테나 구성이다. 이러한 경우 안테나와 안테나 사이의 영역에서 인식음영이 발생하며, 안테나 자체가 원영역장을 위한 안테나이기 때문에 원치 않는 영역에서의 인식이 발생한다.

그런데, 최근 들어 RFID를 이용하여 다양한 어플리케이션에 적용하기 위한 여러 가지 시도가 진행 중이나, 인식률 및 인식 영역에 대한 신뢰도가 문제가 되어 RFID의 활용에 문제가 생기게 되었다.

따라서, 본 발명은 종래의 RFID 리드 안테나가 갖는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, UHF RFID 안테나의 구성 방법을 새로이 제안하여 인식률 및 인식 영역에 대한 신뢰도를 높임으로써 안테나의 성능을 향상시킬 수 있도록 된 UHF 대역 RFID 리더 안테나를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, RFID 리더기로부터 입력되는 신호를 안테나에 공급하는 신호 공급부와, 공급된 신호를 동 위상의 두 신호로 분배하는 전력분배기와, 공급된 신호의 두 가지 이상의 위상 차이를 발생시키는 위상변위기와, 상기 전력분배기에 의해 분배된 하나의 신호와 상기 위상변위기를 거쳐 인가되는 또 다른 신호를 공급받는 전송선로 및, 상기 전송선로에 연결됨과 아울러 접지에 연결된 부하 임피던스를 포함하여 UHF 대역 RFID 리더 안테나를 구성한다.

또한, 상기 전송선로는 마이크로스트립 선로와 코플레너스트립 선로 및 그라운드된 코플레너스트립 선로 이외의 900MHz 주파수 신호를 전송할 수 있는 모든 종류의 선로를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 전송선로는 그 상부에 입력신호의 반파장의 일정한 주기를 갖는 방사체를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 부하 임피던스는 저항 및 인덕터 캐패시터 각각을 사용하거나 이들의 조합을 이용하는 것 모두를 포함하여 구성된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 UHF 대역 RFID 리더 안테나에 의하면, 전송선로를 이용하여 간단하게 안테나를 제작할 수 있고, 안테나가 UHF 대역 RFID를 이용하므로 다량의 태그를 동시에 인식할 수 있으며, 전송선로의 근영역장을 이용하므로 안정된 인식률과 인식 영역을 갖게 되고, 이에 따라 인식률 및 인식 영역에 대한 신뢰도를 높임으로써 안테나의 성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 보다 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

전송선로를 이용한 UHF 대역 RFID 리더 안테나의 구조를 도 3을 참조로 설명 하면, 상기 RFID 리더 안테나는 RFID 리더기로부터 입력되는 신호를 안테나에 공급하는 신호 공급부(10)와, 공급된 신호를 동 위상의 두 신호로 분배하는 전력분배기(20)와, 공급된 신호의 두 가지 이상의 위상 차이를 발생시키는 위상변위기(30)와, 상기 전력분배기(20)에 의해 분배된 하나의 신호와 상기 위상변위기(30)를 거쳐 인가되는 또 다른 신호를 공급받는 전송선로(40) 및, 상기 전송선로(40)에 연결됨과 아울러 접지(60)에 연결된 부하 임피던스(50)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 RFID 리더 안테나의 전송선로(40)에 부하 임피던스(50)가 연결된 경우 전송선로(40) 상에 전자계 필드가 분포하게 되고, 이 전자계 필드를 이용하여 근거리에서의 태그를 인식하게 된다.

즉, 상기 전송선로(40) 상에 분포한 근영역장을 이용하여 태그를 인식하는 것이나, 상기 전송선로(40) 상의 전자계 분포는 입력신호 주파수에 따라 일정한 주기를 가지고 그 세기가 커지고 작아지게 되는데(입력되는 고주파 신호의 반파장을 주기로 발생된다.) 이는 안테나의 크기가 반파장 보다 길어지게 되면 태그를 인식하지 못하는 음역지역을 발생시킨다. 그러므로, 이를 해결하기 위해 상기 UHF 대역 RFID 리더 안테나는 상기 전송선로(40)와 전력분배기(20) 및 위상변위기(30)를 이용하여 구성된다.

따라서, 상기 RFID 리더 안테나가 작동하는 상태의 경우 RFID 리더기로부터 입력된 신호는 상기 전력분배기(20)에 의해 동 위상의 두 신호로 분배되고, 분배된 두 신호 중 하나는 결합선로 중 하나의 전송선로(40)에 직접 인가되며, 다른 하나의 신호는 상기 위상변위기(30)를 통해 결합선로 중 다른 하나의 전송선로(40)에 인가되게 된다.

그리고, 전체 RFID 리더 안테나의 동작은 위상변위기(30)의 위상A 일때와 위상B 일때 각각에서 인식되는 태그 중 한번이라도 인식되는 태그가 있으면 이를 상기 RFID 리더 안테나에서 인식하는 태그로 한다. 이는 위상A 일때와 위상B 일때의 상기 전송선로(40)에 발생되는 인식음영 지역이 서로 다른 것을 이용하여 전송선로(40) 상에 있는 태그를 인식하는 것이다.

또한, 상기 UHF 대역 RFID 리더 안테나는 상기 전송선로(40)를 근영역장 안테나로 이용하여 태그를 인식하는 모든 방법을 포함하여 구성할 수 있다.

한편, 상기 전송선로(40)의 종류를 도 4를 참조로 설명하면, 상기 전송선로(40)의 종류는 마이크로스트립 선로(a), 코플레너스트립 선로(b), 그라운드된 코플레너스트립 선로(c)가 있고, 이들 선로 이외의 900MHz 주파수 신호를 전송할 수 있는 모든 종류의 전송선로(40)를 포함하여 구성한다.

여기서, 성능 향상을 위해 전송선로(40)의 상부에 입력신호의 반파장의 일정한 주기를 갖는 방사체(미엔더라인, Ladder Network)를 포함할 수 있고, 상기 미엔더라인, 래더 넷트웍 등의 방사체 형상은 일정한 주기(반파장)에서 파장의 0.125배 미만은 변화 가능하다.

그리고, 상기 부하 임피던스(50)는 저항, 인덕터 캐패시터 각각을 사용하는 경우와 이들의 조합을 이용하는 경우 모두를 포함하며, 상기 위상변위기(30)는 두 가지 이상의 위상 차이를 발생시키는 모든 종류의 위상변위기(30)이다.

그러므로, 상기 RFID 리더 안테나는 근영역장에서의 전자기파를 이용하여 태 그를 인식하는 상기 전송선로(40) 형태의 안테나이고, 의류, 도서, 화장품 등을 전시하는 선반과 의류 매장에서 옷을 전시하기 위해 사용하는 옷걸이 등에서 다량의 제품을 동시에 인식하여, 고객의 제품 선호도, 재고 현황 및 매장에서 보유하고 있는 제품의 특성 등을 파악하기 위한 UHF 대역 RFID의 리더 안테나이다.

따라서, 상기 UHF 대역 RFID의 리더 안테나는 인식거리는 짧으나 특정 구역에서의 태그 인식이 필요한 RFID 어플리케이션에 적용하기 위한 것이다.

이상에서 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

도 1은 종래의 기술에 따른 패치를 이용한 RFID 리더 안테나를 나타낸 상태도,

도 2는 종래의 기술에 따른 배열 안테나 구조를 이용한 RFID 리더 안테나를 나타낸 상태도,

도 3은 본 발명에 따른 전송선로를 이용한 UHF 대역 RFID 리더 안테나의 구성을 나타낸 블럭도,

도 4는 본 발명에 따른 UHF 대역 RFID 리더 안테나의 전송선로 종류를 나타낸 상태도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 신호 공급부 20 : 전력분배기

30 : 위상변위기 40 : 전송선로

50 : 부하 임피던스 60 : 접지

Claims (4)

1. RFID 리더기로부터 입력되는 신호를 공급받는 신호 공급부;

   공급된 상기 신호를 동 위상의 두 신호로 분배하는 전력분배기;

   상기 전력분배기에 의해 분배된 하나의 신호를 입력받는 제1 전송 선로, 상기 전력 분배기와 병렬로 연결되며 상기 전력 분배기에 의해 분배된 다른 신호를 입력받는 제2 전송선로를 포함하는 전송 선로;

   상기 전력 분배기 및 상기 제1 전송 선로에 선택적으로 연결되어 상기 하나의 신호의 위상을 변경시키는 위상변위기; 및

   상기 제1 및 제2 전송선로들에 각각 연결되며 각각 접지에 연결된 부하 임피던스들을 포함하는 UHF 대역 RFID 리더 안테나.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 전송선로들은 각각 마이크로스트립 선로(a)와 코플레너스트립 선로(b) 및 그라운드된 코플레너스트립 선로(c) 이외의 900MHz 주파수 신호를 전송할 수 있는 모든 종류의 선로를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 UHF 대역 RFID 리더 안테나.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 전송선로들은 그 상부에 입력신호의 반파장의 일정한 주기를 갖는 방사체를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 UHF 대역 RFID 리더 안테나.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 부하 임피던스(50)는 저항 및 인덕터 캐패시터 각각을 사용하거나 또는 이들의 조합을 이용하는 것 모두를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 UHF 대역 RFID 리더 안테나.

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