KR100976326B1 - 다중 루프형 무선인식(ｒｆｉｄ) 태그 안테나 및 이를이용한 ｒｆｉｄ 태그 - Google Patents

다중 루프형 무선인식(ｒｆｉｄ) 태그 안테나 및 이를이용한 ｒｆｉｄ 태그 Download PDF

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Abstract

본 발명은 근접장(Near field) 무선인식(RFID) 태그용 안테나 및 이를 이용한 무선인식(RFID) 태그에 관한 것이다.
본 발명에 따른 무선인식(RFID) 태그 안테나는, 제1 급전선 및 상기 제1 급전선에 인접하게 배열된 제2 급전선을 갖는 급전부와, 각각의 일단이 상기 제1 급전선에 연결되고 각각의 타단이 상기 제2 급전선에 연결되어 루프를 형성하는 복수의 방사전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
RFID, loop, antenna, Nearfield, 폐루프, 태그, 리더기, 근접장,

Description

다중 루프형 무선인식(ＲＦＩＤ) 태그 안테나 및 이를 이용한 ＲＦＩＤ 태그{MULTI-LOOP RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION TAG ANTENNA AND TAG USING THE SAME}
본 발명은 무선인식(Radio Frequency IDentification: 이하, 'RFID'라 한다) 기술에 관한 것으로서, 특히 근접장(Near field) RFID 태그용 안테나 및 이를 이용한 RFID 태그에 관한 것이다.
일반적으로, RFID 기술이란 무선 주파수 신호를 이용하여 소형 반도체 칩이 내장된 태그(Tag), 라벨(Label), 카드(Card) 등에 저장된 데이터를 비접촉으로 읽어내는 기술을 말한다.
이와 같은 RFID 기술은, 무선 주파수 신호를 이용하여 물품에 부착된 태그로부터 물품의 정보 및 주변 환경을 인식하여 각 물품의 정보를 수집, 저장, 가공 및 추적할 수 있게 함으로써, 물품에 대한 측위, 원격처리, 관리 및 물품간 정보 교환 등 다양한 서비스의 제공을 가능하게 하고 있다.
도 1은 종래의 단일 루프 구조의 RFID 태그 안테나를 갖는 RFID 태그의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 RFID 태그(10)는 유전체 기판(11)에 금속의 방사체가 폐루프 형상으로 인쇄된 근접장 RFID 태그 안테나(12)와, 상기 RFID 태그 안테나(12)에 전류를 공급하는 제1,2 급전선(13, 14) 및 상기 제1,2 급전선(13,14) 사이에 연결된 마이크로 태그칩(15)으로 구성된다.
RFID 태그(10)는 상기 RFID 태그 안테나(12)로 수신되는 전력을 이용하여 상기 마이크로 태크칩(15)을 구동하게 된다.
RFID 태그(10)에서 상기 RFID 태그 안테나(12)가 형성하는 폐루프는 전기적으로 인덕턴스 특성을 가지며, 상기 폐루프와 제1,2 급전선(13, 14) 및 마이크로 태그칩(15)이 둘러싸는 영역의 면적에 의해서 RFID 태그 안테나(12)의 인덕턴스 값이 조정된다.
또한 일반적으로 상기 RFID 태그 안테나(12)는 근접장을 이용하여 마이크로 태그칩(15)에 구동 전력을 제공하고 정류 작용을 해야하기 때문에 커패시턴스 특성을 가지게 된다.
또한, 상기 RFID 태그(10)가 좋은 성능으로 동작하기 위해서는, 상기 RFID 태그 안테나(12)와 마이크로 태그칩(15)이 갖는 인덕턴스와 커패시턴스 값이 전기적으로 복소 정합을 이루어야만 한다.
이와 같이, RFID 태그 안테나(12)는 마이크로 태그칩(15)과 복소 정합을 이 루어야 하기 때문에, 상기 RFID 태그 안테나(12)의 크기는 상기 마이크로 태그칩(15)의 전기적 특성에 따라 결정된다.
그러나 상기 RFID 태그 안테나(12)에 따른 근접장의 자계 성분은 패러데이 법칙(Faraday's induction law)에 의해서 상기 RFID 태그 안테나(12)의 단일 폐루프의 크기에 비례하는 특성을 갖는다.
따라서, 상기 상기 마이크로 태그칩(15)을 이용하여 근접장에서 송수신 성능을 향상시키기 위해서는, 상기 RFID 태그 안테나(12)를 이용하여 강한 근접장 자계를 구현해야 하고, 이를 위해서는 상기 RFID 태그 안테나(12)의 전기적 크기를 크게 설계하여야 한다.
즉, 성능 좋은 근접장 폐루프 RFID 태그(10)를 구현하기 위해서는 RFID 태그 안테나(12)의 임피던스 특성이 마이크로 태그칩(15)과 전기적으로 복소정합을 이루어야 하고, 이와 동시에 RFID 태그 안테나(12)의 전기적인 크기를 최대한 증가시키는 것이 필요하다.
그러나, 종래의 RFID 태그 안테나(12)는 모두 단일 폐루프 구조를 가지며, 적용되는 마이크로 태그칩(15)에 따라서 전기적으로 λg /16~λg /8(여기서, λg는 유효 파장을 나타냄)의 원주크기를 갖는다.
특히, 최근에는 초고주파(UHF)대역(300MHz ~ 3GHz)을 이용한 RFID 응용분야로 점차 시장이 확대되어 가고 있다. UHF대역의 RFID 시스템은 유효 인식거리 5m 이상의 원거리에서도 태그인식이 가능하고, 또한 50cm 미만의 근거리에서도 고주 파(HF) 대역에 비하여 매우 높은 인식속도와 인식율을 갖는 장점이 있다.
이러한 UHF 대역의 RFID 시스템에 대하여 근접장 폐루프 RFID 태그 안테나(12)를 적용할 경우, 상기 UHF 대역의 주파수에 대응하는 전파는 매우 짧은 유효 파장을 갖기 때문에, 상기 근접장 폐루프 RFID 태그 안테나(12)의 전기적인 크기는 상기 UHF 주파수에 대응하는 매우 작은 크기를 갖게 된다.
그러나, 위와 같이 근접장 폐루프 RFID 태그 안테나(12)의 전기적인 크기가 작게 되면, 근접장 폐루프 RFID 태그 안테나(12)에 의해서 형성되는 근접장도 매우 약하게 되며, 결과적으로 RFID 태그(10)의 성능이 감소되는 문제가 있다.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 마이크로 태그칩과 복소 정합을 용이하게 하면서도 근접장의 자계 세기를 향상시킬 수 있는 RFID 태그 안테나 및 이를 이용한 RFID 태그를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다중 루프형 무선인식(RFID) 태그 안테나는, 제1 급전선 및 상기 제1 급전선에 인접하게 배열된 제2 급전선을 갖는 급전부와, 각각의 일단이 상기 제1 급전선에 연결되고 각각의 타단이 상기 제2 급전선에 연결되어 루프를 형성하는 복수의 방사전극을 포함하고, 상기 복수 개의 방사전극들 중에서 최내측에 위치하는 방사전극의 크기로 임피던스를 조절하는 것을 특징으로한다.
특히, 상기 제1 급전선 및 상기 제2 급전선은 서로 평행하게 배열되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 각각의 방사전극은 상기 제1 급전선의 측면 및 상기 제2 급전선의 측면에 연결되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 각각의 방사전극은 다각형 또는 원형으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 복수의 방사전극은 동일 기판상에 배열되며, 인접하는 2개의 방사전극은 서로 소정 거리 이격되어 배열되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 복수의 방사전극을 통해 송수신되는 주파수 대역은 UHF 대역으로 설정될 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선인식(RFID) 태그는, 제1 급전선 및 상기 제1 급전선에 인접하게 배열된 제2 급전선을 갖는 급전부와, 각각의 일단이 상기 제1 급전선에 연결되고 각각의 타단이 상기 제2 급전선에 연결되어 루프를 형성하는 복수의 방사전극을 가지며, 상기 복수 개의 방사전극들 중에서 최내측에 위치하는 방사전극의 크기로 임피던스를 조절하는 무선인식(RFID) 태그 안테나, 그리고 상기 제1 급전선과 상기 제2 급전선 사이에는 연결되는 마이크로 태그칩을 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 마이크로 태그칩은 상기 제1 급전선 및 제2 급전선 각각의 단부에 연결되며, 상기 루프 형상의 방사전극의 내부에 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 급전선 및 상기 제2 급전선은 서로 평행하게 배열되며, 상기 각각의 방사전극은 상기 제1 급전선의 측면 및 상기 제2 급전선의 측면에 연결되고, 상기 복수의 방사전극은 동일 기판상에 배열되며, 인접하는 2개의 방사전극은 서로 소정 거리 이격되어 배열되는 것이 바람직하다.
본 발명의 RFID 안테나에 따르면, 다중 루프 구조의 방사전극을 구비함으로써 상기 RFID 안테나와 임의의 마이크로 태그칩 간에 용이하게 복소 정합을 시킬 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명의 RFID 안테나에 따르면, 다중 루프 구조의 방사전극을 이용하여 근접장의 자계 세기를 증대시킬 수 있으며, 이로 인하여 근거리에서의 태그 인식 영역을 확대시키고 또한 태그 인식률을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명의 RFID 태그에 따르면, UHF 대역의 주파수를 이용하여 인식속도 및 인식률을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 다중 루프 구조의 RFID 안테나를 이용하여 마이크로 태그칩과의 복소 정합이 용이하고 근거리에서의 인식 영역을 확대시킬 수 있는 이점이 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 루프 구조의 RFID 태그 안테나 및 이를 이용한 RFID 태그의 구성도이다.
도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 RFID 태그(20)는 하나의 유전체 기판(21) 상에 형성된 다중 루프 구조의 RFID 태그 안테나(20) 및 마이크로 태그칩(25)을 포함한다.
RFID 태그 안테나(20)는 제1 급전선(23) 및 상기 제1 급전선(23)에 인접하게 배열된 제2 급전선(24)을 갖는 급전부와, 상기 제1,2 급전선(23, 24) 사이에 연결된 복수의 방사전극(22-1, ..., 22-n)을 포함한다.
여기서, 상기 제1,2 급전선(23, 24) 및 복수의 방사전극(22-1, ..., 22-n)은 도전성 물질로 형성되며, 동일한 유전체 기판(21) 상에 형성된다.
상기 제1 급전선(23) 및 제2 급전선(24)은 직선 형태의 도전선 또는 스트립라인으로 형성될 수 있으며, 서로 평행하게 배열되는 것이 바람직하다.
상기 각각의 방사전극(22-1, ..., 22-n)의 일단은 상기 제1 급전선(23)에 연결되고, 각각의 방사전극(22-1, ..., 22-n)의 타단은 상기 제2 급전선(24)에 연결되어 루프를 형성한다.
또한, 도 2에서는 상기 각각의 방사전극(22-1, ..., 22-n)이 다각형 형상으로 형성되는 경우를 도시하고 있으나, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 각각의 방사전극(22-1', ..., 22-n')이 원형으로 형성될 수도 있다.
그리고, 상기 각각의 방사전극(22-1, ..., 22-n)의 상기 복수의 방사전극은 동일 기판(21)상에 배열되며, 인접하는 2개의 방사전극(예를 들어, 22-1 및 22-2)은 서로 소정 거리 이격되어 배열된다. 특히, 상기 복수의 방사전극(22-1, ..., 22-n)은 가장 안쪽에 위치한 최내측 방사전극(22-1)을 중심으로 하여 방사방향으로 배열된다. 따라서, 본 발명에 따른 RFID 안테나(20)의 방사전극(22-1, ..., 22-n)은 전체적으로 다겹 구조의 루프를 형성한다.
특히, 본 발명에서는 상기 제1 급전선(23) 및 제2 급전선(24)의 장변(長邊) 에 상기 각각의 방사전극(22-1, ..., 22-n)의 양단이 연결되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 각각의 방사전극(22-1, ..., 22-n)의 일단은 상기 제1 급전선(23)의 측면에 연결되고, 각각의 방사전극(22-1, ..., 22-n)의 타단은 상기 제2 급전선(23)의 측면에 연결됨으로써, 상기 방사전극(22-1, ..., 22-n)의 개수 또는 위치를 용이하게 조절할 수 있다.
또한, 상기 제1 급전선(23)과 상기 제2 급전선(24) 사이에는 마이크로 태그칩(25)이 연결된다. 상기 마이크로 태그칩(25)은 상기 제1 급전선(23)의 일단부와, 상기 제2 급전선(24) 중 상기 제1 급전선의 상기 일단부와 인접하는 단부에 사이에 연결되는 것이 바람직하다. 도 2에서는 상기 제1, 2 급전선(23, 24)의 단부가 마이크로 태그칩(25) 방향으로 절곡된 구조를 도시하고 있으나, 상기 마이크로 태그칩(25)의 크기 또는 구조에 따라 상기 제1, 2 급전선(23, 24)은 일직선 형태로 형성될 수도 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 RFID 안테나(20)의 방사전극(22-1, ..., 22-n)은 상기 제1,2 급전선(23, 24) 및 마이크로 태그칩(25)을 통하여 다겹 구조의 폐루프를 형성한다.
상기 마이크로 태그칩(25) 내부에는 사물의 유일 식별 코드나 정보가 저장되며, RFID 리더기(미 도시)의 요청에 의해 또는 상황에 따라 스스로 외부에 자신의 정보를 전송한다.
또한, 상기 마이크로 태그칩(25)은 상기 루프 형상의 방사전극(22-1, ..., 22-n)의 내부에 형성되는 것이 바람직하며, 특히 최내측 방사전극(22-1)의 내부에 형성되는 것이 바람직하다.
이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 다중 루프 구조의 RFID 태그 안테나(22) 및 이를 이용한 RFID 태그(20)의 동작을 설명한다.
RFID 리더기(미 도시)는 특정 주파수를 갖는 연속적인 전자파를 변조하여 RFID 태그(20)에게 질문 신호를 송출하면, RFID 태그(20)는 내부 메모리에 저장된 자신의 정보를 RFID 리더기에게 전달하기 위하여 상기 RFID 리더기로부터 송출된 전자파를 변조시켜 상기 RFID 리더기로 다시 보낸다. 여기서, RFID 리더기란, 상기 RFID 태그(20)로부터 정보를 읽거나 쓰는 동작을 제어하는 장치로서, 물품에 부착된 RFID 태그(20)로부터 정보를 수신하여 물품 현황을 관리하는 외부 서버(미 도시)로 전송한다.
구체적으로, RFID 리더기 및 상기 RFID 리더기에 연결된 RFID 안테나를 이용하여 교류 자계를 발생시키면, 상기 RFID 태그(20)는 이렇게 발생된 교류 자계를 다중 루프 구조의 RFID 태그 안테나(22)를 통하여 수신함으로써 마이크로 태그칩(25)을 구동하기 위한 전력을 얻게 된다. 상기 마이크로 태그칩(25)은 위와 같이 얻어진 전력을 이용하여 동작된다. 그리고, 상기 RFID 태그(20)는 상기 RFID 리더기로부터 수신한 전파를 변조(modulation)시킨 후 다시 상기 RFID 리더기로 돌려 보낸다. 이 경우, 상기 RFID 태그(20)는 RFID 리더기로부터 수신한 전파의 크기나 위상을 변화시킴으로써 상기 RFID 태그(20)의 정보를 상기 RFID 리더기로 보낼 수 있다. 또한 상기 RFID 태그(20) 내부에 배터리 및 송신 장치를 추가로 구비할 경우에는 스스로 정보를 송신할 수 있도록 구성될 수도 있다.
특히, 본 발명에 따른 RFID 태그 안테나(22)는 다중 루프 구조의 방사전극(22-1, ..., 22-n)으로 이루어지기 때문에, 다음과 같은 특성을 갖게 된다.
먼저, 본 발명에 따른 RFID 태그 안테나(22)는 다겹 구조의 폐루프를 형성하는 복수의 방사전극(22-1, ..., 22-n) 중, 최내측에 위치하는 폐루프(22-1)의 크기에 따라서 RFID 태그 안테나(22)의 임피던스가 조절된다. 즉, 전기적으로 다겹 구조의 방사전극(22-1, ..., 22-n)은 인덕턴스 특성을 갖게 되는데, 특히 RFID 태그 안테나(22)의 최내측에 위치하는 폐루프(22-1)의 크기에 따라서 RFID 태그 안테나(22)의 인덕턴스 값이 결정된다. 반면에, 상기 최내측 폐루프(22-1)를 제외한 외곽의 폐루프들(22-2, ..., 22-n)은 RFID 태그 안테나(22)의 임피던스에 영향을 주지 않게 된다.
따라서, 본 발명과 같이 RFID 태그 안테나(22)는 다겹 구조의 폐루프를 형성하는 복수의 방사전극(22-1, ..., 22-n)를 구비함으로써, 임의의 크기 및 구조를 갖는 마이크로 태그칩(25)과의 복소 정합을 용이하게 구현할 수 있다.
예를 들어, 상기 RFID 태그 안테나(22) n개의 폐루프 방사전극(22-1, ..., 22-n)을 갖고 있으나, 마이크로 태그칩(25)과의 복소 정합을 위해서는 상기 RFID 태그 안테나(22)의 인덕턴스값이 더 클 것이 요구되는 경우, 상기 RFID 태그 안테나(22)에 구비된 n개의 폐루프 방사전극(22-1, ..., 22-n) 중 가장 안 쪽의 최내측 방사전극(22-1)을 제거한다. 이와 같이, 최내측 방사전극(22-1)이 제거된 상태에서는 가장 안 쪽에 두 번째 방사전극(22-2)이 위치하게 되고, 이 경우 RFID 태그 안테나(22)의 인덕턴스 값은 상기 두 번째 방사전극(22-2)의 크기에 의해서 결정된 다. 같은 원리로, RFID 태그 안테나(22)의 인덕턴스값을 더욱 높이기 위해서는 n개의 폐루프 방사전극(22-1, ..., 22-n) 중 가장 안 쪽에 위치한 방사전극부터 하나씩 제거함으로서 원하는 인덕턴스값을 얻을 수 있게 된다.
다음으로, 본 발명에 따른 RFID 태그 안테나(22)는 복수의 폐루프 방사전극(22-1, ..., 22-n)을 동일 기판(21) 상에서 병렬로 연결함으로써, 근접자계의 세기를 향상시킬 수 있다. 이와 같이 다겹 구조의 폐루프 방사전극(22-1, ..., 22-n)에 의해서 얻어지는 향상된 근접 자계는 상기 RFID 태그(20)과 RFID 리더기(미 도시) 간에 비접촉 무선 통신을 위하여 이용되는 근접장 영역을 확대시키고, 이로 인하여 상기 RFID 태그(20)를 안정적으로 인식할 수 있는 인식 영역이 넓어지게 된다.
즉, 상기 다겹 구조의 폐루프 방사전극(22-1, ..., 22-n) 중 최내측 방사전극(22-1)을 제외한 외측 방사전극(22-2, ..., 22-n)은, 그 수가 증가되더라도 RFID 태그 안테나(22)의 임피던스에 영향을 주지 않지만, 상기 RFID 태그 안테나(22)의 전기적 면적을 증가시킴으로써 근접장의 자계 성분의 크기를 향상시키는 이점이 있다.
특히, 본 발명에 따른 RFID 태그 안테나(22) 및 RFID 태그(20)는 초고주파(UHF) 대역(300MHz ~ 3GHz)의 주파수에 적용됨으로써 근거리에서의 인식속도 및 인식율을 현저히 향상시킬 수 있다. 또한, 종래에는 RFID 시스템을 UHF 대역에서 적용하는 경우 UHF 대역의 주파수에 대응하는 전파가 매우 짧은 파장을 갖기 때문에 폐루프 안테나의 크기가 작게 형성되고, 이로 인하여 근접장의 크기도 약하게 되는 문제가 있었으나, 본 발명에 따르면 다중 루프 구조의 방사전극(22-1, ..., 22-n)을 이용하여 근접장의 자계 성분을 향상시킴으로써, 근접장에서의 RFID 태그(20)의 성능을 현저히 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 루프 구조의 RFID 태그의 전기적 등가 회로도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다중 루프 구조의 RFID 태그(20)는 RFID 태그 안테나(22)와 마이크로 태그칩(25)이 병렬로 연결된 회로로 등가화시킬 수 있다.
세부적으로는, 다겹 구조 폐루프 RFID 태그 안테나(22)는 저항(Rloop)과 인덕턴스(Lloop)가 직렬로 연결된 회로로 등가화시킬 수 있다. 그리고, 마이크로 태그칩(25)은 저항(Rchip)과 컨덕터(Cchip)가 병렬로 연결된 회로로서 등가화시킬 수 있다. 이와 같은 RFID 태그 안테나(22)의 임피던스(Zloop)와, 마이크로 태그칩(25)의 임피던스(Zchip), 및 RFID 태그(20)의 전체 임피던스(Ztag)는 각각 다음의 [수학식 1] 내지 [수학식 3]으로 표현될 수 있다.
Figure 112008020244374-pat00001
여기서, Zloop는 RFID 태그 안테나(22)의 등가 임피던스이고, Rloop는 RFID 태그 안테나의 등가 저항이며, Lloop는 RFID 태그 안테나(22)의 등가 인덕턴스이다.
Figure 112010014556714-pat00011
Figure 112010014556714-pat00012
여기서, Zchip은 마이크로 태그칩(25)의 등가 임피던스이고, Rchip은 마이크로 태그칩(25)의 등가 저항이며, Cchip은 마이크로 태그칩(25)의 등가 커패시턴스이다.
Figure 112008020244374-pat00003
여기서, Ztag는 RFID 태그(20)의 등가 임피던스이고, Zloop는 RFID 태그 안테나(22)의 등가 임피던스이며, Zchip는 마이크로 태그칩(25)의 등가 임피던스이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 루프 구조의 RFID 태그의 전기적 정합 특성을 나타내는 도면이다.
도 5에서는 상기 [수학식 3]에 근거하여 도출한 전기회로를 612 MHz ~1212 MHz의 주파수 범위에서 계산한 결과를 스미스 차트상에 도식화하고 있다. 도 5에서, 참조번호 '51'은 RFID 태그 안테나(22)의 등가 임피던스(Zloop), 참조번호 '52'는 마이크로 태그칩(25)의 등가 임피던스(Zchip), 그리고 참조번호 '53'은 RFID 태그(20)의 등가 임피던스(Ztag)를 나타낸다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다중 루프 구조의 RFID 태그(Multi-loop tag)와 단일 루프 구조의 RFID 태그(Single loop tag) 모두 유사한 임피던스 특성을 나타내며 복소 정합을 용이하게 시킬 수 있음을 나타내고 있다. 특히, 상기 도 5에 따르면, 912 MHz (한국 RFID UHF 대역 중심주파수)에서 근접장을 원활히 발산하는 공진기와 같이 동작하는 것을 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 루프 구조의 RFID 태그와 단일 루프 구조의 RFID 태그간 수직거리에 따른 자계 특성을 비교하는 도면이다.
도 6에서, 참조번호 '61'은 본 발명에 따른 다중 루프 구조의 RFID 태그(Milti-loop tag)(20)가 단일 루프 RFID 리더기 안테나(63)로부터 방사된 근접장 자계에 대해서 수신되는 자계 강도를 나타낸다.
그리고, 도 6에서 참조번호 '62'는 폐루프를 형성하는 하나의 방사전극만을 갖는 단일 루프 구조의 RFID 태그(64)가 단일 루프 RFID 리더기 안테나(63)로부터 방사된 근접장 자계에 대해서 수신되는 자계 강도를 나타낸다.
도 6에서 가로축은 단일 루프 RFID 리더기 안테나(63)의 중심으로부터 다중 루프 구조의 RFID 태그(Milti-loop tag)(20) 또는 단일 루프 구조의 RFID 태그(64)의 중심까지 수직 방향(Z방향)으로 이격된 거리를 나타낸다. 또한, 도 6에서는 본 발명에 따른 다중 루프 구조의 RFID 태그(20)의 최내측 방사전극(22-1)의 반경을 3.5mm로 형성하고, 또한 단일 루프 구조의 RFID 태그(64)의 반경이 역시 3.5mm로 형성한 상태에서의 실험 결과를 나타낸다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다중 루프 구조의 RFID 태그(20)는 단일 루프 구조의 RFID 태그(64)보다 수직 방향의 41mm ~ 64 mm 영역에서 약 3~5 dB 정도 강한 자계 세기 특성을 나타냄을 알 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 루프 구조의 RFID 태그와 단일 루프 구조의 RFID 태그간 수평거리에 따른 자계 특성을 비교하는 도면이다.
도 7에서, 참조번호 '71'은 본 발명에 따른 다중 루프 구조의 RFID 태그(Milti-loop tag)(20)가 단일 루프 RFID 리더기 안테나(63)로부터 수직 방향(Z 방향)으로 약 53mm 이격되어 있을 때, 상기 단일 루프 RFID 리더기 안테나(63)로부터 방사된 근접장 자계에 대해서 수평 방향 중 X방향에서 수신되는 자계 강도를 나타낸다.
그리고, 도 7에서 참조번호 '72'는 하나의 방사전극만을 갖는 단일 루프 구조의 RFID 태그(64)가 단일 루프 RFID 리더기 안테나(63)로부터 수직 방향(Z 방향)으로 약 53mm 이격되어 있을 때, 상기 단일 루프 RFID 리더기 안테나(63)로부터 방사된 근접장 자계에 대해서 수평 방향 중 X방향에서 수신되는 자계 강도를 나타낸 다.
도 7에서 가로축은 다중 루프 구조의 RFID 태그(Milti-loop tag)(20) 또는 단일 루프 RFID 태그(64)의 중심으로부터 X방향으로 이격된 거리를 나타낸다. 또한, 도 7에서는 본 발명에 따른 다중 루프 구조의 RFID 태그(20)의 최내측 방사전극(22-1)의 반경을 3.5mm로 형성하고, 또한 단일 루프 RFID 태그(64)의 반경이 역시 3.5mm로 형성한 상태에서의 실험 결과를 나타낸다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다중 루프 구조의 RFID 태그(20)는 단일 루프 구조의 RFID 태그(64)보다 수직 방향으로 약 53mm 떨어진 위치에서 수평 방향의 평면상에서 보았을 때 약 5 dB 정도 강한 자계 세기 특성을 나타냄을 알 수 있다.
상기 도 6 및 도 7의 실험 결과로부터, 본 발명에 따른 다중 루프 구조의 RFID 태그(20)는 단일 루프 구조의 RFID 태그(64)보다 근접장에서 향상된 송수신 특성을 나타냄을 확일한 수 있다.
본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 단일 루프 구조의 RFID 태그 안테나를 갖는 RFID 태그의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 루프 구조의 RFID 태그 안테나 및 이를 이용한 RFID 태그의 구성도.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다중 루프 구조의 RFID 태그 안테나 및 이를 이용한 RFID 태그의 구성도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 루프 구조의 RFID 태그의 전기적 등가 회로도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 루프 구조의 RFID 태그의 전기적 정합 특성을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 루프 구조의 RFID 태그와 단일 루프 구조의 RFID 태그간 수직거리에 따른 자계 특성을 비교하는 도면.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 다중 루프 구조의 RFID 태그와 단일 루프 구조의 RFID 태그간 수평거리에 따른 자계 특성을 비교하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
20: RFID 태그 21: 유전체 기판
22: RFID 태그 안테나 22-1, ..., 22-n: 방사전극
23: 제1 급전선 24: 제2 급전선
25: 마이크로 태그칩

Claims (10)

  1. 제1 급전선 및 상기 제1 급전선에 인접하게 배열된 제2 급전선을 갖는 급전부; 및
    각각의 일단이 상기 제1 급전선에 연결되고, 각각의 타단이 상기 제2 급전선에 연결되어 루프를 형성하는 복수의 방사전극을 포함하고,
    상기 복수의 방사전극들 중에서 최내측에 위치하는 방사전극의 크기로 임피던스를 조절하는 것을 특징으로 하는 다중 루프형 무선인식(RFID) 태그 안테나.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 급전선 및 상기 제2 급전선은 서로 평행하게 배열되는 것을 특징으로 하는 다중 루프형 무선인식(RFID) 태그 안테나.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 각각의 방사전극은 상기 제1 급전선의 측면 및 상기 제2 급전선의 측면에 연결되는 것을 특징으로 하는 다중 루프형 무선인식(RFID) 태그 안테나.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 각각의 방사전극은 다각형 또는 원형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 다중 루프형 무선인식(RFID) 태그 안테나.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 방사전극은 동일 기판상에 배열되며, 인접하는 2개의 방사전극은 서로 소정 거리 이격되어 배열되는 것을 특징으로 하는 다중 루프형 무선인식(RFID) 태그 안테나.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 방사전극을 통해 송수신되는 주파수 대역은 UHF 대역인 것을 특징으로 하는 다중 루프형 무선인식(RFID) 태그 안테나.
  7. 제1 급전선 및 상기 제1 급전선에 인접하게 배열된 제2 급전선을 갖는 급전부와, 각각의 일단이 상기 제1 급전선에 연결되고 각각의 타단이 상기 제2 급전선에 연결되어 루프를 형성하는 복수의 방사전극을 갖는 무선인식(RFID) 태그 안테나; 및
    상기 제1 급전선과 상기 제2 급전선 사이에 연결되는 마이크로 태그칩을 포함하고,
    상기 무선인식(RFID) 태그 안테나는;
    상기 복수의 방사전극들 중에서 최내측에 위치하는 방사전극의 크기로 임피던스를 조절하는 것을 특징으로 하는 무선인식(RFID) 태그.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 마이크로 태그칩은 상기 제1 급전선 및 제2 급전선 각각의 단부에 연결되는 것을 특징으로 하는 무선인식(RFID) 태그.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 마이크로 태그칩은 상기 루프 형상의 방사전극의 내부에 형성되는 것을 특징으로 하는 무선인식(RFID) 태그.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제1 급전선 및 상기 제2 급전선은 서로 평행하게 배열되며,
    상기 각각의 방사전극은 상기 제1 급전선의 측면 및 상기 제2 급전선의 측면에 연결되고,
    상기 복수의 방사전극은 동일 기판상에 배열되며, 인접하는 2개의 방사전극은 서로 소정 거리 이격되어 배열되는 것을 특징으로 하는 무선인식(RFID) 태그.
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