KR100970072B1 - 태그 안테나, 및 태그 - Google Patents

태그 안테나, 및 태그 Download PDF

Info

Publication number
KR100970072B1
KR100970072B1 KR1020080056458A KR20080056458A KR100970072B1 KR 100970072 B1 KR100970072 B1 KR 100970072B1 KR 1020080056458 A KR1020080056458 A KR 1020080056458A KR 20080056458 A KR20080056458 A KR 20080056458A KR 100970072 B1 KR100970072 B1 KR 100970072B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
antenna
tag
pattern
chip
antenna pattern
Prior art date
Application number
KR1020080056458A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20090023052A (ko
Inventor
마나부 가이
도루 마니와
다까시 야마가조
Original Assignee
후지쯔 가부시끼가이샤
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 후지쯔 가부시끼가이샤 filed Critical 후지쯔 가부시끼가이샤
Publication of KR20090023052A publication Critical patent/KR20090023052A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100970072B1 publication Critical patent/KR100970072B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/2208—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems
    • H01Q1/2225—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems used in active tags, i.e. provided with its own power source or in passive tags, i.e. deriving power from RF signal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/10—Resonant slot antennas
    • H01Q13/106—Microstrip slot antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/045—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/06—Details
    • H01Q9/065—Microstrip dipole antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
    • H01Q9/26—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole with folded element or elements, the folded parts being spaced apart a small fraction of operating wavelength
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
    • H01Q9/28—Conical, cylindrical, cage, strip, gauze, or like elements having an extended radiating surface; Elements comprising two conical surfaces having collinear axes and adjacent apices and fed by two-conductor transmission lines
    • H01Q9/285—Planar dipole

Landscapes

  • Details Of Aerials (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Abstract

실용적인 통신 거리를 유지하면서 금속에 접착 가능한 태그를 소형화하고, 또한 복수의 태그가 접근하여 이용되는 경우의 통신 거리 저하를 방지한다. 태그 안테나는, 유전체 스페이서와, 스페이서의 한 쪽의 면에 형성되고, 동작 주파수에서의 반파장보다도 작은 사이즈를 가짐과 함께, 탑재 예정 칩의 저항 성분과 용량 성분에 적응하는 슬릿 패턴이 형성된 안테나 패턴으로 구성된다.
태그 안테나, 스페이서, 슬릿 패턴, 인덕턴스, 동작 주파수, 안테나 방사 저항, 컷트부

Description

태그 안테나, 및 태그 {TAG ANTENNA AND TAG}
본 발명은 RFID 시스템에서의 태그, 즉 무선 IC 태그에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 그러한 무선 IC 태그에 이용되는 태그 안테나와, 태그 안테나와 IC칩을 탑재한 태그에 관한 것이다.
RFID(라디오 프리퀀시 아이덴티피케이션) 시스템은, 물품의 관리 등에 광범위하게 이용되고 있다. 이 시스템은, 리더/라이터로부터 태그에 대하여 무선 전파를 날리고, 태그 내의 정보를 다시 리더//라이터에 태그로부터 전파를 돌려보냄으로써, 태그 내의 정보를 판독하는 것이다. 그 무선의 대역은 UHF대이며, 유럽에서는 868 MHz, 미국에서는 915 MHz, 일본에서는 953 MHz 부근의 주파수가 이용되고, 태그 내에 탑재되는 칩의 성능에도 따르지만, 통신 거리는 대략 3∼5 m이며, 리더/라이터의 출력은 1 W 정도이다.
이러한 무선 IC 태그의 안테나로서 다이폴 안테나를 사용하면, 양호한 지향성이 얻어지는 이점이 있지만, 안테나의 길이가 전파의 파장 λ의 1/2일 때에 안테나의 효율이 최대로 되기 때문에, 안테나의 길이가 길어지고, 결과적으로 태그를 소형화할 수 없다고 하는 문제점이 있었다. 또한, 이러한 다이폴 안테나를 이용하 는 경우에 안테나의 근방에 금속이 존재하면, 태그의 통신 거리가 격감하게 된다고 하는 문제점이 있었다.
예를 들면, 금속에 접착하는 태그에 이용되는 안테나로서는, 종래부터 패치 안테나가 이용되고 있다. 도 14는, 그러한 패치 안테나 중 1개의 종래예의 설명도이다. 도 14에서 패치 안테나는, 패치 도체(100), 유전체(102)의 이면측의 그라운드 도체(101), 패치 도체(100)와 그라운드 도체(101) 사이에 끼워지는 유전체(102)에 의해 구성되고, IC칩은 패치 도체측의 칩 탑재부(103)에 탑재되고, 칩의 단자 전극의 한 쪽은 표면의 패치 도체(100)의 적절한 부분에 접속되고, 다른 쪽의 단자 전극은 쓰루홀(104)을 통하여 이면, 즉 그라운드 도체(101)에 접속된다.
도 15는, 도 14의 패치 안테나의 통신 거리의 예를 도시한다. 예를 들면 IC칩의 크기를 1 mm각으로 하고, 태그의 수 n을 1개만으로 하는 경우에는, 935 MHz의 주파수에서 통신 거리로서 3 m가 얻어지고 있다. 그러나, 예를 들면 동일한 태그를 근접하여 복수개, 즉 n의 값으로서 2, 또는 3을 이용하는 경우에는, 통신 거리의 특성 곡선이 주파수가 낮은 측으로 이동하여, 935 MHz에서의 통신 거리가 격감한다고 하는 문제점이 있었다.
이러한 무선 IC 태그, 및 그러한 태그에 이용되는 안테나에 관한 종래 기술로서 특허 문헌 1 내지 특허 문헌 4가 있다. 특허 문헌 1에는, 도 14에서와 유사한 형식으로, 스페이서를 통하여 안테나와 반사판을 구비함으로써, 태그의 이면에 있는 물질이 어떠한 것인지를 불문하고, 데이터의 읽기쓰기 상태를 일정하게 유지하는 것이 가능한 피접촉 IC 태그가 개시되어 있다.
특허 문헌 2에는, 접힘 구조의 절결부를 가짐으로써 임피던스를 낮출 수 있고, 임피던스 변환 회로 등을 필요로 하지 않고, 50 Ω의 급전 선로에 정합시킬 수 있는 평면 안테나가 개시되어 있다.
특허 문헌 3에는, 마찬가지로 유전체를 사이에 끼우는 형식으로 그라운드면, 및 안테나면을 갖는 패치 안테나에서, 안테나면에 유전체를 노출시키는 개구를 형성하고, 안테나면 중에서, 개구를 통하여 노출되는 유전체에 의해 구획되는 영역이, 송수신 소자에 대한 정합 회로를 형성하는 패치 안테나를 제공하는 기술이 개시되어 있다.
특허 문헌 4에는, 유전체의 표면측의 방사 도전체 위에서 칩이 탑재된 부분에, 열쇠 형상의 슬릿을 형성한 마이크로스트립 안테나를 이용함으로써, 지향성이 넓은 무선 IC 태그를 실현하는 기술이 개시되어 있다.
그러나, 예를 들면 특허 문헌 1에서는, 판독 거리가 최대로 될 때의 안테나면과 반사판의 거리가 30 mm 이상이고, 스페이서의 두께가 두꺼워져, 결과적으로 IC 태그를 소형화하는 것은 곤란하며, 도 14의 종래예나 특허 문헌 2 내지 특허 문헌 4의 기술을 이용하여도, 쓰루홀을 비우는 것에 의한 코스트의 증대, 복수의 태그를 근접하여 사용하는 경우의 통신 거리의 저하 등을 해결하고, 실용적인 통신 거리를 유지하면서 안테나를 소형화하는 것은 곤란하였다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2002-298106호 공보 「비접촉 IC 태그」
[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 제2006-140735호 공보 「평면 안테나」
[특허 문헌 3] 일본 특허 공개 제2006-237674호 공보 「패치 안테나, 및 RFID 인렛」
[특허 문헌 4] 일본 특허 공개 제2006-311372호 공보 「무선 IC 태그」
본 발명의 과제는, 코스트 증대를 방지하고, 리더/라이터와의 실용적인 통신 거리를 유지하면서, 금속에 접착 가능한 태그를 소형화할 수 있는 태그 안테나를 제공함과 함께, 복수의 태그가 근접하여 이용되는 경우의 통신 거리의 격감을 방지할 수 있는 태그 안테나를 제공하는 것이다.
본 발명의 태그 안테나는, 리더/라이터와의 사이에서 전파를 송신, 혹은 수신하는 태그용의 안테나로서, 유전체 스페이서와 그 스페이서의 한 쪽의 면 위에 형성되는 안테나 패턴으로 구성된다. 그리고, 그 안테나 패턴은, 동작 주파수에 대응하는 λ/2 공진 길이보다도 작은 사이즈를 갖고, 탑재 예정 칩의 저항 성분과 용량 성분에 적응하는 치수를 갖는 슬릿 패턴이 형성된 것이다.
발명의 실시 형태에서는, 안테나 패턴은, 슬릿 패턴과 컷트부가 형성되고, 그들에 대응하는 안테나 방사 저항과 인덕턴스를 가지며, 동작 주파수에서 그 인덕턴스와 칩의 용량 성분이 공진 조건을 만족하고, 안테나 방사 저항과 칩의 저항 성분이 동일한 크기로 된다.
본 발명의 태그는, 전술한 안테나 패턴 위에 탑재 예정 칩이 탑재된 태그이다.
이상과 같이 본 발명에서는, 안테나 패턴의 사이즈가 동작 주파수의 λ/2 공진 길이보다도 작은 것이며, 또한 탑재 예정 칩의 저항 성분과 용량 성분의 정합을 위한 슬릿 패턴을 적어도 구비하는 것이다.
본 발명에 의하면, 안테나 패턴의 사이즈를 동작 주파수의 λ/2 공진 길이보다도 작게 함으로써 태그의 소형화가 가능하고, 통신 거리를 유지하면서 금속에 접착하는 태그를 제공하는 것이 가능하게 된다. 안테나 패턴과 금속 반사판 사이의 쓰루홀은 불필요로 되어, 코스트 저감을 도모할 수 있다. λ/2 공진 길이보다도 작은 사이즈이며, 태그를 근접시켜 배치하여도, 태그 안테나 사이에 간섭이 일어나지 않고, 통신 거리의 격감을 방지하는 것도 가능하게 된다.
도 1은, 본 실시 형태에서의 제1 실시예에 상당하는 태그 안테나의 기본 구성의 설명도이다. 도 1에서, 표면 도체로서의 안테나 패치(Cu)(1)와, 이면 도체(Cu)(2) 사이에 유전체 스페이서(3)가 끼워진 형식으로 태그 안테나가 형성되어 있다. 유전체 스페이서(3)의 비유전율 εr의 값은 10 이상으로 하고, 여기에서는 예를 들면 12인 것으로 한다.
안테나 패치(1)측에 IC칩이 탑재된 태그 전체의 크기는, 예를 들면 54 mm×39 mm×4 mm인 것으로 한다. 이 치수는, 기본적으로는 유전체 스페이서(3)의 크기에 의해 결정되는 것으로 하고, 표면 도체로서의 안테나 패치(1)는 유전체 스페이서(3)보다도 작은 면적을 갖는 것으로 한다. 또한, 제1 실시예에서의 태그 안테나 의 안테나 패치(1)는 동장의 유전체 표면의 동판의 에칭에 의해 제조되는 것으로 한다.
표면 도체로서의 안테나 패치(1) 위에서, 도시되어 있는 x 좌표의 "0" 부근을 중심으로 하여 슬릿(4)이 형성되고, 또한 슬릿(4)과 안테나 패치(1)의 x축에 평행한 변과의 사이에 절결부가 형성되고, 이 절결부는 칩 탑재부(5)로서 이용된다. 즉 IC칩은 그 2개의 접속 단자가, 각각 이 절결부의 끝의 금속 부분에 접속되는 형식으로 탑재되어, 전체로서 RFID 태그로서 동작하게 된다.
안테나 패치(1) 위에서, 예를 들면 슬릿(4)이 존재하는 측의 변과 반대측의 변의 측에 컷트부(6)가 형성된다. 도 1의 태그 안테나 전체는, 후술하는 바와 같이 저항과 인덕턴스의 병렬 회로로서 등가적으로 표현되며, 전술한 슬릿(4)은 주로 인덕턴스의 조정용으로, 또한 컷트부(6)는 등가적인 저항의 조정용으로 이용된다.
본 실시 형태에서는 전술한 바와 마찬가지로 태그의 동작 주파수를 953 MHz로 한다. 이 때, 공기 중의 파장 λ는 약 315 mm이며, λ/2의 값은 약 157 mm로 된다. 그러나, 안테나 패치(1)를 유전체 스페이서(3) 위에 형성, 또는 접착하는 형식으로 전파의 송수신이 행해지기 때문에, 실제의 파장은 그보다 짧아진다.
일반적으로 비유전율 εr의 유전체의 내부에서의 전파의 파장은 공기 중에 비하여
Figure 112008042926937-pat00001
로 되지만, 도 1과 같은 구조에서는, 안테나 패치(1)의 주변에는 유전체 스페이 서(3) 뿐만 아니라, 공기도 존재하기 때문에, 파장 λ는 중간적인 값으로 되고, λ/2 의 값은, 예를 들면 70∼80 mm 정도로 된다.
본 실시 형태에서는, 태그 안테나의 사이즈, 예를 들면 도 1에서 슬릿(4)과 평행한 방향의 안테나 패치(1)의 길이를, 이 λ/2의 값보다 작게 하는 점에 특징이 있다. 이 방향의 유전체 스페이서(3)의 길이는 54 mm이며, 안테나 패치(1)의 이 방향의 길이는 제조상의 마진을 고려하여 당연히 54 mm보다 작고, 따라서 λ/2보다 짧은 길이로 된다. 그 의미에서 도 1에서의 안테나 패치(1)를 미소 패치라고 부르기로 하는데, 이 미소 패치를 이용하는 구조에서는, 안테나의 방사 효율은 λ/2 공진을 이용하는 경우보다도 약간 저하하지만, 소형화, 및 저코스트화라고 하는 관점에서는 바람직한 것으로 된다.
또한, 전술한 바와 같이, 특허 문헌 1에서는 스페이서의 두께가 30 mm 이상일 때에 판독 거리가 최대로 된다고 되어 있지만, 본 실시 형태에서는 유전체 스페이서의 두께가 두꺼우면 태그 안테나로서 적절한 동작이 행해지지 않아, 그 두께를 1∼10 mm의 범위 내로 할 필요가 있다.
도 2는, 도 1의 태그 안테나와 IC칩의 임피던스의 설명도이다. 여기에서 도 1의 칩 탑재부(5)에 탑재되는 IC칩은, 등가적으로 Rc=1400 Ω의 저항과, Cc=0.7 pF의 정전 용량의 병렬 회로로 표현되는 것으로 한다. 이 칩과 태그 안테나의 정합을 도모하기 위해, 태그 안테나의 등가 회로를 안테나 방사 저항 Ra, 인덕턴스 La의 병렬 회로로 표현하였을 때에, 인덕턴스 La와 칩의 정전 용량 Cc 사이에 공진 조건 이 성립함과 함께, 안테나 방사 저항 Ra와 칩의 저항 Rc의 값이 동일하게 되는 것이 필요하다. 전술한 공진 조건이 성립할 때, 동작 주파수 fo과 La, 및 Cc 사이에는 하기 수학식 1이 성립한다.
Figure 112008042926937-pat00002
도 1에서는, 태그 안테나의 등가적인 인덕턴스 La는, 칩 탑재부(5)로서의 절결부의 길이를 제외하고, 슬릿(4)을 일주하는 금속 부분의 길이에 의해 기본적으로 결정된다. 따라서, 이 슬릿의 폭보다도 그 길이가 인덕턴스 La를 기본적으로 결정하는 것으로 된다. 또한, 칩 탑재부(5)로서의 절결부의 주위 전체가 안테나 방사 저항 Ra를 결정하는 부분으로 되는데, 여기에 컷트부(6)를 형성하고, 이 컷트부(6)의 치수를 조정함으로써 안테나 방사 저항 Ra의 값을 칩의 입력 저항 Rc의 값과 거의 동일한 값으로 조정하는 것으로 한다. 또한, 예를 들면 안테나 패치(1)나 슬릿(4)의 치수에 따라서는, 컷트부(6)를 형성하지 않고 임피던스를 정합시키는 것도 가능하다.
도 3은, 태그 안테나의 제1 실시예에서의 전류 분포의 설명도이다. 전류는, 도 1에서 설명한 슬릿(4)의 방향, 즉 좌우 방향으로 흐르고, 충분한 전파가 방사된다. 전술한 바와 같이 안테나 패치(1)의 좌우 방향의 길이가, 예를 들면 λ/2에 상당하는 70∼80 mm 정도이면 λ/2 공진으로서 큰 전류가 흐르지만, 본 실시 형태에서는 그 길이는 54 mm 이하이며, λ/2보다도 짧기 때문에 전류의 크기는 약간 작아지지만, 태그의 중앙 부근에서는 비교적 큰 전류가 흐른다. 또한, 안테나 패치(1)의 좌우의 끝의 변 위에서 전류의 크기는 "0"으로 된다.
도 3의 안테나 패치(1)의 도면에서, 슬릿(4)의 길이 S2의 조정과, 컷트부(6)의 깊이 방향의 길이 S1의 조정에 의해, 도 2에서 설명한 바와 같이 인덕턴스 La와 칩의 용량 Cc가 동작 주파수에서의 공진 조건을 만족하도록, 또한 안테나 방사 저항 Ra와 칩의 저항 Rc가 동등하게 되도록 조정을 행하는 것으로 한다. 전술한 바와 같이, 컷트부(6)의 깊이 S1에 의해 안테나 방사 저항 Ra의 값이 기본적으로 결정되고, 또한 슬릿(4)의 길이 S2의 값에 의해 인덕턴스 La의 값이 기본적으로 결정된다. 예를 들면 컷트부(6)의 좌우 방향의 폭은 여기에서는 일정하지만, 이 폭을 변화시키는 것에 의해서도, 안테나 방사 저항 Ra의 값을 조정하는 것이 가능하다.
도 4 및 도 5는, 컷트부(6)의 깊이 S1, 및 슬릿(4)의 길이 S2의 조정에 의한 안테나 방사 저항 Ra와 인덕턴스 La의 계산 결과의 설명도이다. 도 4에서는, 컷트부(6)의 깊이 S1의 값을 파라미터로 하여, 슬릿의 길이 S2에 대한 안테나 방사 저항 Ra의 계산 결과가 도시되어 있는데, 컷트부(6)의 깊이 S1의 값을 7 mm로 함으로써, 슬릿(4)의 길이 S2의 값과는 그다지 관계없이, 안테나 방사 저항 Ra의 값을 칩의 저항 Rc의 값과 동등하게 하는 것이 가능한 것이 도시되어 있다.
도 5에서는, 슬릿(4)의 길이 S2에 대한 인덕턴스 La의 계산 결과가, 컷트부(6)의 깊이 S1을 파라미터로 하여 도시되어 있는데, 도 4에서 설명한 바와 같이 S1의 값을 7 mm로 하면, 슬릿(4)의 길이 S2의 값을 12 mm로 함으로써, 칩의 용량 Cc=0.7 pF와 동작 주파수에서 공진 조건을 만족하는 임피던스 La의 값으로서의 40 nH가 얻어지는 것을 알 수 있다. 또한, 도 4, 도 5는 계산 결과이지만, 실제로는 여기에서 얻어진 값, 즉 S1=7 mm와, S2=12 mm의 부근에서, 실제의 컷트부(6)의 깊이, 및 슬릿(4)의 길이를 미세 조정함으로써, 태그 안테나로서 실용적으로 충분한 특성이 얻어진다.
도 6은, 이와 같이 하여 결정된 S1과 S2의 치수에 대응하는, 안테나와 칩의 반사 계수 S11을 나타낸다. 동작 주파수 953 MHz에서의 반사 계수의 값은 -11.7 dB 정도이며, 충분한 정합 상태가 얻어지고 있는 것을 알 수 있다.
도 7은, 제1 실시예에서의 태그 안테나의 안테나 게인의 주파수 특성을 도시한다. 동작 주파수의 953 MHz에서 1 dBi 정도의 게인이 얻어지고 있다. 또한, 여기에서 dBi는 전파를 점으로부터 방사할 때에, 예를 들면 전계 분포가 깨끗한 구의 상태로 될 때를 0 dB로 한 게인의 단위이다.
도 8은, 도 6과 도 7을 기초하여 통신 거리를 계산한 결과이다. 이 계산 결 과는, 칩의 동작 전력을 -9 dBm, 리더/라이터의 출력을 1 W, 리더/라이터측의 안테나 게인을 6 dBi로 한 것이며, 953 MHz에서 통신 거리로서 약 3 m의 값이 얻어지고 있다. 또한, 여기에서 dBm은 파워 ×103을 데시벨 표시한 값이다.
도 9 및 도 10은, 제1 실시예의 태그 안테나를 복수개 배열한 경우의 통신 거리의 설명도이다. 도 9의 계산 결과는, 도 10과 같이 태그 안테나를 배치한 경우의 통신 거리의 계산 결과이다.
일반적으로 하나의 물체에 태그를 1개 접착한다고 하여도, 물체의 배치 상태에 따라서는 태그가 꽤 접근하게 될 가능성이 있다. 도 10은, 그러한 상태를 극단적으로 도시한 것이다. 안테나 패치의 길이가 λ/2에 일치하는 경우에 태그를 근접하여 배열하면, 인접하는 태그 사이에서 전파의 간섭이 일어나, 통신 거리가 격감한다고 하는 문제점이 있다. RFID 시스템에서는, 태그가 접근한 상태에서 이용될 가능성도 많으며, 그러한 경우에도 통신 거리가 떨어지지 않는 것이 실용적으로 매우 중요하다.
도 9에서는, 태그를 1개만 사용한 경우, 즉 n=1의 상태와, n이 2 또는 3인 상태에서, 동작 주파수 953 MHz에서의 통신 거리는 3 m 이상이며, 도 10과 같은 극단적인 배치 상태에서도 태그의 통신 거리가 떨어지지 않는 것이 도시되어 있다. 이것은 제1 실시예에서, 안테나 패치(1)의 사이즈, 즉 좌우 방향의 길이가 λ/2보다 짧은 것에 의한 효과이다.
이하, 도 11 내지 도 13을 이용하여 제2, 제3 실시예에 대하여 설명한다. 이들 제2, 제3 실시예에서, 안테나 패치를 포함하는 태그 안테나의 기본적 구성은 제1 실시예에서와 마찬가지이지만, 제조상의 공정이 제1 실시예와 다르다.
도 11은, 제2 실시예에서의 태그 안테나의 제조 공정의 설명도이다. 제1 실시예에서는, 특히 도 1의 안테나 패치(1)의 제조 공정에서, 미리 유전체 스페이서(3) 위에 동판이 깔린 동장판의 금속 부분을 에칭하여 만드는 것으로 하였지만, 도 11의 제2 실시예에서는, 안테나 패턴 시트는 미리, 예를 들면 롤 형상의 금속 시트로서 만들어 두고, 그 안테나 패턴 시트(10)를 유전체 스페이서로서의 세라믹 수지(12)의 상면에, 또한 반사판(11)을 하면에 접착함으로써 태그 안테나의 제조가 행해진다. 이에 의해 동장판을 에칭하는 제1 실시예에 비교하여 코스트를 낮추는 것이 가능하게 된다.
도 12는, 제3 실시예의 제조 공정의 설명도이다. 도 12를 도 11의 제2 실시예와 비교하면, 안테나 패턴 시트(10)의 상하에 우레탄 수지(13, 14)가 더 접착되는 점이 서로 다르다. 이 우레탄 수지(13, 14)는 IC칩을 포함하는 안테나 패치의 대환경성을 향상시키기 위한 것이며, 부식 환경이나 고온 상태에서도 확실하게 동작하는 태그를 제공하는 것이 가능하게 된다.
도 13은, 도 12에서 설명한 제3 실시예로서의 태그의 제품 상태를 도시한다. 도 13에서 안테나 패턴 시트(10), 즉 안테나 패치는 우레탄 수지(13, 14)와의 사이에 끼워지며, 세라믹 수지(12)의 상면에 접착되고, 또한 반사판(11)이 세라믹 수지(12)의 하면에 접착된 상태가 도시되어 있다.
이상에서 본 실시 형태에서의 태그 안테나 및 태그의 특성에 대하여 상세하 게 설명하였지만, 태그를 금속에 접착하는 경우에는, 유전체 스페이서의 이면(하면)의 도체, 즉 반사판은 불필요로 된다.
또한, 도 1에서 설명한 칩 탑재부는 좌표 x=0 부근, 즉 안테나 패치의 중앙 부근에 배치하는 것으로 하였지만, 예를 들면 태그의 상면에 바 코드나 문자의 인자 등을 하는 경우에는 칩이 솟아 오른 것이 방해로 되는 경우가 있기 때문에, 칩 탑재부, 및 인덕턴스 형성을 위한 슬릿을 안테나 패치의 끝 쪽으로 치우치게 하는 것도 가능하다.
이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 사이즈가 54 mm×39 mm×4 mm와 같이 매우 소형이면서, 금속에 접착하여도 약 3 m의 통신 거리가 얻어지는 태그를 제공 가능하게 된다. 이 태그에서는 상하 접속의 쓰루홀이 불필요하며, 또한 임피던스 정합을 위한 조정 개소는 슬릿의 길이와 컷트부의 깊이의 2개소만이며, 조정의 공수가 적어, 코스트를 저하시킬 수 있다. 또한, 복수의 태그를 근접하여 배열하여도, 태그 1개의 경우와 동등한 통신 거리를 얻을 수 있어, 실용적이고 성능이 좋은 RFID 시스템의 구축에 기여하는 바가 크다.
도 1은, 제1 실시예에 상당하는 태그 안테나의 기본 구성을 도시하는 도면.
도 2는, 태그 안테나와 IC칩의 임피던스의 정합을 설명하는 도면.
도 3은, 안테나 패치 상의 전류 분포를 설명하는 도면.
도 4는, 도 2의 안테나 방사 저항의 계산 결과를 도시하는 도면.
도 5는, 도 2의 인덕턴스의 계산 결과를 도시하는 도면.
도 6은, 태그 안테나와 IC칩의 반사 계수의 계산 결과를 도시하는 도면.
도 7은, 태그 안테나의 게인의 계산 결과를 도시하는 도면.
도 8은, 태그 안테나의 통신 거리의 계산 결과를 도시하는 도면.
도 9는, 태그의 근접 상태에서의 통신 거리의 계산 결과를 도시하는 도면.
도 10은, 도 9에 대응하는 태그의 근접 상태의 설명도.
도 11은, 제2 실시예의 태그 안테나의 제조 공정의 설명도.
도 12는, 제3 실시예의 태그 안테나의 제조 공정의 설명도.
도 13은, 제3 실시예의 태그 안테나의 제품 형상을 도시하는 도면.
도 14는, 태그 안테나의 종래예의 구성의 설명도.
도 15는, 태그 안테나의 종래예의 근접 상태에서의 통신 거리의 설명도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 안테나 패치
2: 이면 도체
3: 유전체 스페이서
4: 슬릿
5: 칩 탑재부
6: 컷트부
10: 안테나 패턴 시트
11: 반사판
12: 세라믹 수지
13, 14: 우레탄 수지

Claims (10)

  1. 리더/라이터에 대하여 전파를 송신 혹은 수신하는 태그용의 태그 안테나로서,
    유전체 스페이서와,
    상기 스페이서의 한 쪽의 면에 형성되고, 동작 주파수에서의 반파장보다도 작은 사이즈를 가짐과 함께, 탑재 예정 칩의 저항 성분과 용량 성분에 적응하는 길이를 갖는 슬릿 패턴이 형성된 안테나 패턴
    으로 구성되며,
    상기 안테나 패턴은 안테나 방사 저항과 인덕턴스를 갖고, 상기 칩의 저항 성분과 상기 안테나 패턴의 안테나 방사 저항은 크기가 동일해지고 상기 칩의 용량 성분과 상기 안테나 패턴의 인덕턴스는 상기 동작 주파수에서 공진 조건을 만족하도록 상기 슬릿 패턴의 길이를 조정하는 것을 특징으로 하는 태그 안테나.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 패턴은, 안테나 방사 저항을 조정하는 컷트부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 태그 안테나.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 패턴은, 내환경 보호 부재로 덮혀져 있는 것을 특징으로 하는 태그 안테나.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서의 다른 쪽의 면에 금속 반사판이 형성되는 것을 특징으로 하는 태그 안테나.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유전체 스페이서가 세라믹 수지에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 태그 안테나.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유전체 스페이서의 두께가 1 mm 내지 10 mm의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 태그 안테나.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 패턴이, 상기 유전체 스페이서의 표면에 깔려진 금속판의 에칭에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 태그 안테나.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 패턴에서, 상기 슬릿 패턴과, 상기 안테나 패턴의 끝 변 사이에 절결부가 형성되고, 그 절결부의 양단의 안테나 패턴 금속 부분에 상기 탑재 예정 칩의 2개의 단자가 접속되는 것을 특징으로 하는 태그 안테나.
  10. 리더/라이터에 대하여 전파를 송신 혹은 수신하는 태그로서,
    칩과,
    유전체 스페이서와,
    상기 스페이서의 한 쪽의 면에 형성되고, 동작 주파수에서의 반파장보다도 작은 사이즈를 가짐과 함께, 상기 칩의 저항 성분과 용량 성분에 적응하는 길이를 갖는 슬릿 패턴이 형성된 안테나 패턴
    으로 구성되며,
    상기 안테나 패턴은 안테나 방사 저항과 인덕턴스를 갖고, 상기 칩의 저항 성분과 상기 안테나 패턴의 안테나 방사 저항은 크기가 동일해지고 상기 칩의 용량 성분과 상기 안테나 패턴의 인덕턴스는 상기 동작 주파수에서 공진 조건을 만족하도록 상기 슬릿 패턴의 길이를 조정하는 것을 특징으로 하는 태그.
KR1020080056458A 2007-08-30 2008-06-16 태그 안테나, 및 태그 KR100970072B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007223813A JP5086004B2 (ja) 2007-08-30 2007-08-30 タグアンテナ、およびタグ
JPJP-P-2007-00223813 2007-08-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090023052A KR20090023052A (ko) 2009-03-04
KR100970072B1 true KR100970072B1 (ko) 2010-07-16

Family

ID=39877890

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080056458A KR100970072B1 (ko) 2007-08-30 2008-06-16 태그 안테나, 및 태그

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7859414B2 (ko)
EP (1) EP2031698A1 (ko)
JP (1) JP5086004B2 (ko)
KR (1) KR100970072B1 (ko)
CN (1) CN101378145B (ko)
TW (1) TWI362783B (ko)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8800876B2 (en) * 2008-08-11 2014-08-12 Martin S. Casden Ruggedized RFID tag and reader
JP5230302B2 (ja) * 2008-08-26 2013-07-10 ニッタ株式会社 無線ｉｃタグおよび無線通信システム
JP4618459B2 (ja) * 2008-09-05 2011-01-26 オムロン株式会社 Ｒｆｉｄタグ、ｒｆｉｄタグセット及びｒｆｉｄシステム
JP5114357B2 (ja) * 2008-10-09 2013-01-09 株式会社日立製作所 無線ｉｃタグ
KR101070486B1 (ko) * 2010-01-08 2011-10-05 엘에스산전 주식회사 Ｒｆｉｄ 태그
JP5358489B2 (ja) * 2010-03-11 2013-12-04 株式会社日立製作所 Ｒｆｉｄタグ及びその製造方法
JP4815643B1 (ja) * 2010-04-16 2011-11-16 幸裕 福島 尿センサ用ｕｈｆ帯ｉｃタグおよび尿センサ用ｈｆ帯ｉｃタグ
JP5644397B2 (ja) * 2010-11-11 2014-12-24 富士通株式会社 無線装置及びアンテナ装置
US8730045B2 (en) * 2010-12-16 2014-05-20 Avery Dennison Corporation Isolating and RFID-based sensor from environmental interference
CN102820531B (zh) * 2011-06-08 2016-09-28 刘智佳 具有补偿结构的rfid标签天线、rfid标签及系统
KR101323690B1 (ko) 2011-06-10 2013-10-30 (주) 네톰 엣지형 다이폴 안테나 구조 및 이를 구비한 피씨비
RS58779B1 (sr) 2011-11-10 2019-06-28 Mylaps B V Sklop sa rfid tagom
KR101309238B1 (ko) * 2012-08-14 2013-09-17 동국대학교 산학협력단 다중대역 스피드론 프랙탈 안테나
CN104346647A (zh) * 2014-08-27 2015-02-11 北京中电华大电子设计有限责任公司 一种平面宽频带无源电子标签
US10109920B2 (en) 2015-09-09 2018-10-23 The Johns Hopkins University Metasurface antenna
JP2016149146A (ja) * 2016-03-23 2016-08-18 エーエムビー アイ．ティー．ホールディング ビーブイ タグアセンブリ、タグ構造体及びスポーツ用ビブ
CN108306096A (zh) * 2017-01-12 2018-07-20 南宁富桂精密工业有限公司 一种抗金属标签天线及包含该天线的电子标签系统
TWI631510B (zh) * 2017-06-06 2018-08-01 創新聯合科技股份有限公司 長距離無線識別牲畜耳標母扣結構
CN109713426A (zh) * 2018-11-19 2019-05-03 北京计算机技术及应用研究所 一种适用于车辆玻璃表面的rfid标签天线
US11380976B2 (en) * 2019-01-03 2022-07-05 Pallas LLC Overboard tracking patch
CN111541017B (zh) * 2020-04-15 2022-07-15 烽火通信科技股份有限公司 一种高增益的微带天线及其制造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060113369A (ko) * 2005-04-28 2006-11-02 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 넓은 지향성과 낮은 통신 거리 저하를 갖는 무선 ｉｃ 태그
KR20060124545A (ko) * 2005-05-30 2006-12-05 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 무선 ｉｃ태그 및 무선 ｉｃ태그의 제조방법
KR100690849B1 (ko) 2005-11-04 2007-03-09 연세대학교 산학협력단 Ｕｈｆ 대역 프린팅 안테나
KR20070057261A (ko) * 2004-12-14 2007-06-04 후지쯔 가부시끼가이샤 안테나 및 비접촉형 태그

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3029179B2 (ja) * 1993-04-28 2000-04-04 キヤノン株式会社 液晶素子
US6107920A (en) * 1998-06-09 2000-08-22 Motorola, Inc. Radio frequency identification tag having an article integrated antenna
US6018299A (en) * 1998-06-09 2000-01-25 Motorola, Inc. Radio frequency identification tag having a printed antenna and method
JP2002298106A (ja) 2001-03-30 2002-10-11 Seiko Precision Inc 非接触ｉｃタグ
JP4348282B2 (ja) * 2004-06-11 2009-10-21 株式会社日立製作所 無線用ｉｃタグ、及び無線用ｉｃタグの製造方法
DE102004034768B4 (de) * 2004-07-19 2007-11-15 Infineon Technologies Ag Identifikations-Datenträger
ATE469402T1 (de) 2004-08-26 2010-06-15 Nxp Bv Rfid-etikett mit gefaltetem dipol
DE102004045707A1 (de) 2004-09-21 2006-03-30 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Antenne
JP2006140735A (ja) 2004-11-11 2006-06-01 Toshiba Corp 平面アンテナ
JP4281683B2 (ja) * 2004-12-16 2009-06-17 株式会社デンソー Ｉｃタグの取付構造
JP2006237674A (ja) 2005-02-22 2006-09-07 Suncall Corp パッチアンテナ及びｒｆｉｄインレット
CN101203984B (zh) * 2005-06-16 2011-12-07 富士通株式会社 Rfid标签天线以及rfid标签
JP2007201743A (ja) * 2006-01-26 2007-08-09 Renesas Technology Corp Ｉｄタグ
JP4437475B2 (ja) * 2006-01-31 2010-03-24 富士通株式会社 折り返しダイポールアンテナ及びこれを使用したタグ

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070057261A (ko) * 2004-12-14 2007-06-04 후지쯔 가부시끼가이샤 안테나 및 비접촉형 태그
KR20060113369A (ko) * 2005-04-28 2006-11-02 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 넓은 지향성과 낮은 통신 거리 저하를 갖는 무선 ｉｃ 태그
KR20060124545A (ko) * 2005-05-30 2006-12-05 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 무선 ｉｃ태그 및 무선 ｉｃ태그의 제조방법
KR100690849B1 (ko) 2005-11-04 2007-03-09 연세대학교 산학협력단 Ｕｈｆ 대역 프린팅 안테나

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009060217A (ja) 2009-03-19
CN101378145A (zh) 2009-03-04
KR20090023052A (ko) 2009-03-04
EP2031698A1 (en) 2009-03-04
US7859414B2 (en) 2010-12-28
US20090058658A1 (en) 2009-03-05
JP5086004B2 (ja) 2012-11-28
CN101378145B (zh) 2012-12-26
TW200910687A (en) 2009-03-01
TWI362783B (en) 2012-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100970072B1 (ko) 태그 안테나, 및 태그
JP4498364B2 (ja) アンテナ及び非接触型タグ
JP4393228B2 (ja) 小型アンテナ及びそれを備えた無線タグ
KR100817395B1 (ko) 절첩 다이폴 안테나 및 이것을 사용한 태그
EP1653396B1 (en) RFID tag
KR100833431B1 (ko) 크로스 다이폴 안테나, 이를 이용하는 태그
JP4281683B2 (ja) Ｉｃタグの取付構造
JP4359198B2 (ja) Ｉｃタグ実装基板の製造方法
US8678295B2 (en) Miniaturized radio-frequency identification tag and microstrip patch antenna thereof
EP1716711B1 (en) Slotted multiple band antenna
KR100848237B1 (ko) 무선 태그 및 무선 태그용 안테나
CN101593866B (zh) 带有t型匹配网络的介质谐振uhf rfid标签天线
US20080122628A1 (en) RFID tag antenna and RFID tag
JPWO2008126451A1 (ja) 無線ｉｃデバイス
WO2007029296A1 (ja) Ｒｆタグ及びｒｆタグを製造する方法
CN109219906A (zh) 天线装置
EP2345983B1 (en) Radio frequency identification tag
JP2007081632A (ja) 無線ｉｃタグ
US7375697B2 (en) Meandered slit antenna
CN110718742A (zh) 一种小型化高增益rfid读写器天线
JP4372325B2 (ja) アンテナ
KR100778120B1 (ko) 동작주파수 대역폭이 확장된 안테나
KR100993274B1 (ko) 전파 인식 태그에 적용 가능하고 빔 방향 조절이 가능한평면형 안테나
JP2007221735A (ja) 電子タグ用ｓ字板状小型ダイポールアンテナ及びそれを備えた電子タグ
KR20150029773A (ko) 에이치에프 유에이치에프 다중대역 알에프아이디 태그 안테나

Legal Events

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

Payment date: 20130621

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140626

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150618

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160616

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170616

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190617

Year of fee payment: 10