KR100998779B1 - Ｒｆ 태그 및 ｒｆ 태그를 제조하는 방법 - Google Patents

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Abstract

도전성의 대상물에 부착되는 소형의 RF 태그가 제공된다. RF 태그는 안테나에 접속된 소형의 집적 회로를 갖는다. 안테나는, 제1 방사 소자와, 제2 방사 소자와, 제1 및 제2 방사 소자 사이에 직렬로 접속된 급전부와, 급전부에 병렬로 접속된 인피던스 조정부를 갖는다. 미소 다이폴 안테나의 급전부에 병렬로 인덕터를 설치함으로써, UHF대에서 동작하는 미소 다이폴 안테나를 형성할 수 있다. 이에 의해 사용 파장의 절반보다 짧은 안테나를 구비한 RF 태그를 실현할 수 있다.
Figure 112008006371515-pct00001
스페이서, 절연성 필름, 도전층, 급전부, 인덕터, 방사 소자

Description

ＲＦ 태그 및 ＲＦ 태그를 제조하는 방법{RF TAG AND RF TAG MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 RF 태그 및 RF 태그를 제조하는 방법에 관련된 것이다.
다양한 상품, 물품 그 밖의 대상물을 관리하기 위해 RF 태그를 사용하는 경우가 간혹 있다. 그와 같은 시스템은, 다수의 RF 태그와, RF 태그로부터의 정보를 판독하거나 또는 거기에 정보를 기입하는 리더 또는 라이터 장치(이하, RF 태그 리더」라고 함)를 갖는다. 대상물의 각각에는 RF 태그가 동반된다. 리더는 질문 기(interrogator)라고도 불린다. 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. 액티브형의 RF 태그는, 스스로 전력을 준비할 수 있어, RF 태그 리더측의 장치 구성을 간단히 할 수 있다. 후자는, 스스로 전력을 준비할 수 없어, 외부로부터 에너지를 받음으로써, ID 정보의 송신 등의 동작이 행해진다. 패시브형은 RF 태그를 염가로 하는 관점에서 바람직하고, 장래적으로 특히 유망하다.
사용하는 신호의 주파수 대역의 관점에서는, 전자 결합 방식과 전자파 방식 이 있다. 전자는 수 킬로헤르츠 정도의 주파수 대역이나, 13메가헤르츠 정도의 주파수 대역 등을 사용한다. 후자는, UHF대(예를 들면 950㎒)나, 2.45기가헤르츠와 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 방식으로는 기껏해야 1미터 정도 밖에 통신할 수 없는 것이 알려져 있다. 또한，950㎒에서는 1 파장이 30㎝ 정도로 되지만, 13㎒에서는 그것이 23미터로도 되게 된다.
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 특성은 그다지 크게 변하지 않는다. 그러나 그 RF 태그를 금속 케이스와 같은 도전체에 부착하면, 그 도체에 의한 이미지 전류가 RF 태그의 통신 시에 발생한다. 따라서 RF 태그의 동작 특성은 도전체의 대상물에 부착되는 전후에서 크게 다르다.
본원 출원 시의 비특허 문헌 1에는 금속에 부착하는 것이 가능한 종래의 RF 태그가 게재되어 있다.
비특허 문헌 1 : http://www.awid.com/webresources/documents/products/MT%20Tag_LR-911%206-04.pdf
<발명의 개시>
<발명이 해결하고자 하는 과제>
비특허 문헌 1에 기재되어 있는 바와 같은 종래의 RF 태그는, 반파장보다 긴 다이폴 안테나로서 동작하는 안테나 구조를 갖는다. 보다 구체적으로는 유전체의 표면에 안테나의 패턴을 나타내는 도전성 재료가 설치되고, 유전체의 이면에 금속층이 형성되고, 전체 길이가 1/2 파장 정도로 설계되어 있다. 동작 주파수는 902-928㎒이므로, 전체 길이는 17㎝ 정도로 된다. 그러나 이와 같은 치수로는 RF 태그를 부착할 수 있는 대상물의 종류가 크게 제한되게 된다고 하는 문제가 있다.
또한, 종래의 RF 태그는 도전성의 대상물에 부착된 경우에 원하는 무선 통신을 행할 수 있도록, 안테나의 치수나 절연층의 재료 특성 등이 선택된다. 따라서, RF 태그의 제조 공정의 도중에, 안테나의 도전층의 부분이 준비된 것에 불과한 단계(기초의 유전체층이나 접지 도전층이 형성되어 있지 않은 상태)에서는, 그 안테나를 통하여 RF 태그 내의 집적 회로의 정보를 이용하는 것은 곤란하다. 이 때문에, 도전성의 대상물에 동반되는 RF 태그의 경우에는, 비도전성의 대상물에 동반되는 RF 태그와는 달리, RF 태그의 완성 전에 RF 태그 내의 정보를 유효하게 이용할 수 없다고 하는 문제도 있다.
본 발명은, 상기의 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 과제는 도전성의 대상물에 부착되는 소형의 RF 태그 및 RF 태그를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
<과제를 해결하기 위한 수단>
본 발명에서는, 안테나에 접속된 집적 회로를 갖는 RF 태그가 사용된다. 상기 안테나는 제1 방사 소자와, 제2 방사 소자와, 제1 및 제2 방사 소자 사이에 직렬로 접속된 급전부와, 급전부에 병렬로 접속된 임피던스 조정부를 갖는다. 상기 안테나의 실효 길이는 통신에 사용되는 파장의 절반보다 짧다.
<발명의 효과>
본 발명에 따르면 도전성의 대상물에 부착되는 RF 태그의 소형화를 도모할 수 있다.
도 1A는 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 태그의 평면도를 도시한다.
도 1B는 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 태그의 측면도를 도시한다.
도 1C는 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 태그의 측면도를 도시한다.
도 2는 안테나 패턴의 일례를 도시하는 도면이다.
도 3은 안테나 패턴의 일례를 도시하는 도면이다.
도 4는 안테나 패턴의 일례를 도시하는 도면이다.
도 5는 안테나 패턴의 일례를 도시하는 도면이다.
도 6은 안테나 패턴의 일례를 도시하는 도면이다.
도 7은 안테나 패턴의 일례를 도시하는 도면이다.
도 8A는 시뮬레이션에서 상정되어 있는 안테나의 형상을 도시하는 도면이다.
도 8B는 인덕터 길이와 용량의 대응 관계를 도시하는 도면(εr=2.3)이다.
도 8C는 인덕터 길이와 이득의 대응 관계를 도시하는 도면(εr=2.3)이다.
도 8D는 인덕터 길이와 저항의 대응 관계를 도시하는 도면(εr=2.3)이다.
도 9는 안테나 및 집적 회로에 관한 등가 회로도를 도시한다.
도 10A는 시뮬레이션에서 상정되어 있는 안테나의 형상을 도시하는 도면이 다.
도 10B는 인덕터 길이와 용량의 대응 관계를 도시하는 도면(εr=2.3)이다.
도 10C는 인덕터 길이와 이득의 대응 관계를 도시하는 도면(εr=2.3)이다.
도 10D는 인덕터 길이와 저항의 대응 관계를 도시하는 도면(εr=2.3)이다.
도 11A는 안테나의 각종 파라미터와 비거리의 관계를 도시하는 도표(εr=2.3)이다.
도 11B는 스페이서의 두께와 비거리의 관계를 도시하는 도면(εr=2.3)이다.
도 12는 안테나의 주파수 특성을 도시하는 스미스 차트(εr=2.3)이다.
도 13A는 인덕터 길이와 용량의 대응 관계를 도시하는 도면(εr=3.0)이다.
도 13B는 인덕터 길이와 이득의 대응 관계를 도시하는 도면(εr=3.0)이다.
도 13C는 인덕터 길이와 저항의 대응 관계를 도시하는 도면(εr=3.0)이다.
도 14A는 인덕터 길이와 용량의 대응 관계를 도시하는 도면(εr=3.0)이다.
도 14B는 인덕터 길이와 이득의 대응 관계를 도시하는 도면(εr=3.0)이다.
도 14C는 인덕터 길이와 저항의 대응 관계를 도시하는 도면(εr=3.0)이다.
도 15A는 안테나의 각종 파라미터와 비거리의 관계를 도시하는 도표(εr=3.0)이다.
도 15B는 스페이서의 두께와 비거리의 관계를 도시하는 도면(εr=3.0)이다.
도 16은 안테나의 주파수 특성을 도시하는 스미스 차트(εr=3.0)이다.
도 17A는 RF 태그를 제조하는 방법을 도시하는 도면이다.
도 17B는 안테나의 패턴을 형성하는 도전체를 도시하는 도면이다.
도 17C는 도 17B의 안테나에 관한 동작 주파수와 정합 용량의 관계를 도시하는 도면이다.
도 18A는 여분의 도전성의 패턴을 갖는 안테나를 도시하는 도면이다.
도 18B는 도 18A의 안테나에 관한 동작 주파수와 정합 용량의 관계를 도시하는 도면이다.
도 19A는 여분의 도전성의 패턴을 갖는 안테나를 도시하는 도면이다.
도 19B는 도 19A의 안테나에 관한 동작 주파수와 정합 용량의 관계를 도시하는 도면이다.
도 20은 도 19A의 안테나의 여분의 선로의 길이와 정합 용량 및 이득과의 관계를 도시하는 도면이다.
도 21은 도 18A 및 도 19A에 도시된 안테나의 주파수 특성을 도시하는 스미스 차트이다.
도 22A는 안테나 길이와 정합 용량의 관계를 도시하는 도면이다.
도 22B는 안테나 길이와 이득과의 관계를 도시하는 도면이다.
도 22C는 안테나 길이와 저항과의 관계를 도시하는 도면이다.
도 23은 가능한 절단 개소와 함께 인쇄된 안테나 패턴을 도시하는 도면이다.
도 24는 다른 절단 방향을 도시하는 도면이다.
<부호의 설명>
10, 15 : 절연층
11, 12 : 방사 소자
13 : 급전부
14 : 인덕터
17 : 접지 도체
<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>
본 발명의 일 형태에 따르면, 제1 및 제2 방사 소자 사이에 급전부가 직렬로 접속되어 미소 다이폴 안테나가 형성되고, 급전부에 병렬로 임피던스 조정부가 접속된다. 미소 다이폴 안테나의 급전부에 병렬로 인덕터를 설치함으로써, UHF대에서 동작하는 미소 다이폴 안테나를 형성할 수 있다. 이에 의해 사용 파장의 절반보다 짧은 안테나를 구비한 RF 태그를 실현할 수 있다.
제1 및 제2 방사 소자는 급전부에 대해 대칭의 형상을 가져도 된다. 제1 및 제2 방사 소자는 띠 형상으로 신장되는 도전체로 각각 형성되어도 된다. 또한, 띠 형상의 도전체의 1변을 따라 신장되는 선로에 급전부가 접속되어도 된다. 또한, 한쪽의 띠 형상의 도전체가 신장되는 방향을 따르는 그 도전체의 2개의 변이, 다른 쪽의 도전체의 2개의 변에 각각 정렬하고 있어도 된다. 그와 같이 정렬시키는 것은 안테나를 콤팩트하게 소형화하는 등의 관점에서 바람직하다.
인덕터는, 굴곡된 도전성의 선로로 형성되어도 되고, 집중 소자로 형성되어도 된다. 도전성의 선로로 형성하면, 안테나의 패턴과 마찬가지로(경우에 따라서는 동시에) 패터닝할 수 있는 점에서, 그것은 제조 공정의 간이화의 관점에서 바람직하다. 또한, 선로 길이를 조정함으로써 인덕턴스의 값을 적절하게 조정할 수 있다. 또한, 급전부에 병렬로 설치된 인덕터의 인덕턴스를 조정하는 것과는 별도로, 제1 및 제2 방사 소자의 쌍방 또는 한쪽의 일부분을 제거함으로써, RF 태그의 임피던스가 조정되어도 된다.
안테나를 지지하는 절연층은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)층 및 스페이서층을 적어도 포함하는 다층 구조를 가져도 된다. 예를 들면 스페이서층에 PET 필름을 접착함으로써 RF 태그를 간이하게 제조할 수 있다.
안테나층을 지지하는 절연층의 이면에 도전층이 형성되어도 된다. 이는 RF 태그의 사용 양태에 상관없이, RF 태그의 이면측에서 접지 도체를 확보할 수 있는 점에서 바람직하다. 이면에 형성되는 도전층은 전면에 반점 없이 형성되어도 되고, 그물코 형상의 패턴을 갖도록 형성되어도 된다. 후자는 금속 재료를 절약하는 관점에서 바람직하다.
<실시예 1>
도 1A∼도 1C는 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 태그를 도시한다. 도 1A는 RF 태그의 평면도를 도시한다. 도 1B는 RF 태그의 측면도를 도시한다. 도시된 바와 같이 RF 태그는 절연성의 스페이서(15)와, 스페이서(15)에 붙여진 절연성 필름(10)과, 절연성 필름(10) 상에 형성된 안테나 패턴을 갖는다.
스페이서(15)는 예를 들면 수 밀리미터의 두께를 갖고, 예를 들면 2. 3과 같은 소정의 비유전률을 갖는다. RF 태그는 도전성의 대상물(도시 생략)에 부착되고, 그 대상물은 스페이서(15)의 이면(절연성 필름(10)이 붙여져 있지 않은 측의 면)에 부착된다. 도전성의 대상물에는 예를 들면 퍼스널 컴퓨터의 케이스, 스틸제의 사무 용품, 건축 현장의 철골 재료 그 밖의 적절한 어떠한 도전성의 물품이 포함되어도 된다. 도전성의 대상물의 표면이 충분히 큰 도전성을 갖고 있지 않는 경우가 있다. 예를 들면 도전성의 대상물의 도장 재료나 표면의 요철 상태 등에 기인하여, 그 표면이 도체로서의 성질을 충분히 발휘하지 않는 경우가 있을지도 모른다. 이와 같은 경우에는 도 1C에 도시된 바와 같이 스페이서(15)의 이면에 도전층(17)이 형성되어도 된다.
절연성 필름(10)은 그 위에 적절한 안테나의 패턴을 형성할 수 있는 어떠한 층으로 형성되어도 된다. 본 실시예에서는 절연성 필름(10)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 재료로 형성된다.
도 1A에 도시된 바와 같이 안테나의 패턴은 도면 중 좌우의 길이 방향으로 대칭성을 갖는다. 이 패턴으로 형성되는 안테나는 평면 안테나를 형성하고, 제1 방사 소자(11)와, 제2 방사 소자(12)와, 그들 사이에 직렬로 접속된 급전부(13)와, 급전부(13)에 병렬로 접속된 인덕터(14)를 갖는다.
제1 방사 소자(11, 12)는 길이 방향을 따르는 띠 형상의 폭이 넓은 형상을 갖는다. 급전부(13)는 폭이 좁은 선로에 의해 제1 및 제2 방사 소자(11, 12) 사이에 직렬로 접속된다. 실제로는 급전부(13)를 나타내는 파선 내에 집적 회로도 포 함되어 있다. 이 집적 회로는 안테나를 통하여 리더(또는 질문기)로부터 수신한 신호를 이용하여 전력을 확보하고, 수신한 신호(제어 신호)의 지시 내용에 따라서 적절한 응답 신호를 작성하고, 그것을 송신하는 처리를 행한다. 제1, 제2 방사 소자(11, 12) 및 급전부(13)는 안테나가 다이폴 안테나로서 동작하기 위한 중심적인 역할을 한다. 인덕터(14)는 급전부(13)에 병렬로 설치되고, 폭이 좁은 선로로 형성되며, 사각형의 형상을 갖는다. 인덕터(14)의 평면 형상은 사각형에 한정되지 않지만, 그것은 적어도 폐곡선 형상으로 형성되고, 동작 시에 유도 소자로서 기능하는 것을 요한다. 주로 인덕터(14)는 안테나의 임피던스를 급전부(13)의 집적 회로와 정합시키기 위해 사용된다. 따라서 인덕터(14)는 절연성 필름 상의 평면적인 선로가 아니라 입체적인 집중 소자로 구성되어도 된다. 단, 제조 공정의 간이화의 관점에서는, 도시한 바와 같이 인덕터(14)를 선로로 형성하고, 안테나의 패턴 형성 시에 인덕터도 동시에 형성하는 것이 유리하다. 이와 같은 안테나의 패턴을 채용함으로써, 안테나의 전체 길이 L을 사용 파장의 절반보다 짧게 할 수 있다. 본 실시예에서는 사용 주파수가 950㎒(이는 316㎜의 파장에 대응함)인 경우에, 전체 길이 L을 60㎜ 정도로 할 수 있고, 그것을 반파장(158㎜)보다도 매우 짧게 할 수 있다.
안테나의 패턴은 도 1에 도시되는 것에 한정되지 않고, 도 2 내지 도 7에 예시되는 바와 같이 다양한 패턴이 사용되어도 된다. 도 2에 도시된 바와 같이 필요에 따라서 인덕턴스가 더 크게 되도록 인덕터(14)가 형성되어도 된다. 인덕터(14)는 사각형이 아니어도 된다. 도 3에 도시된 바와 같이 원호 형상으로 형성되어도 된다. 인덕터(14)는, 도 1, 도 2에 도시된 바와 같이 띠 형상의 2매의 도전판(11, 12)과 동일 직선 상에 나열되어도 되고, 도 4에 도시된 바와 같이 동일 직선 상에 나열되어 있지 않아도 된다. 제1 및 제2 방사 소자(11, 12)는 급전부(13)에 대해 좌우 대칭의 형상이 아니라, 도 5에 도시된 바와 같이 점 대칭의 형상으로 되어 있어도 된다. 제1 및 제2 방사 소자(11, 12)를 접속하는 폭이 가는 선로(도 1A)는 필수가 아니며, 도 6에 도시된 바와 같이 그것이 생략되어도 된다. 제1 및 제2 방사 소자(11, 12)는 도전판인 것은 필수가 아니며, 지그재그로 사행한 선로로 미앤더(meander) 형상으로 형성되어도 된다. 혹은 도시되어 있지 않지만 그물코 형상으로 방사 소자가 형성되어도 된다.
(시뮬레이션예 1)
도 8A∼도 8D는 본 발명에 따른 RF 태그의 안테나 특성에 관한 시뮬레이션예를 도시한다. 도 8A는 상정된 안테나의 치수를 나타낸다. 이와 같은 치수를 갖는 안테나가 세로 11㎜, 가로(도면 중 좌우 방향) 79㎜ 및 두께 (t)㎜의 스페이서 상에 형성되는 것으로 한다. 간명화를 위해 PET 필름(10)에 의한 영향은 생략되어 있다. 안테나의 전체 길이는 73㎜이며, 안테나의 패턴의 두께는 35㎛로 한다. 또한，스페이서의 비유전률은 2.3이며, 유전 손실(tanδ)은 2×10-4인 것으로 한다. 도 8A에 도시된 바와 같이 1㎜의 선로 폭이며 세로 5㎜ 및 가로 (s2)㎜의 사각 형상의 치수를 갖도록 인덕터는 형성된다. 편의상 s2를 인덕터 길이라고 부른다.
도 8B에 도시된 3개의 그래프는, 스페이서의 두께 t=3, 4, 5(㎜)의 각각에 대해 칩 용량 CCP와 인덕터 길이 s2와의 관계를 각각 나타낸다. 여기서, 칩 용량 CCP란 급전부에 설치되는 집적 회로의 용량이다. 일반적으로, 안테나와 급전부의 집적 회로에 관한 등가 회로는 도 9와 같이 나타낼 수 있다. 안테나와 집적 회로가 정합하고 있는 경우에는, 양자의 저항 성분이 서로 동등한 것 외에, 안테나측의 인덕턴스 LA와 집적 회로측의 용량 CCP 사이에 소정의 관계가 성립한다. 즉,
RA=RCP; 및
ωLA=(ωCCP)-1
이다. ω은 각주파수이다. 본 실시예에서는 인덕터 길이 s2를 조절함으로써 안테나측의 인덕턴스 LA가 조정되고, 그에 의해 상기의 관계가 만족되도록 한다. 용도에도 의존하지만, 일례로서 용량 CCP가 약 0.6pF이었던 것으로 한다(전형적으로는 그 용량은 0.5pF 내지 0.7pF 정도의 범위 내에 있고, 시뮬레이션에서는 CCP=0.57pF로 하고 있다). 도 8A, 도 8B를 참조하면，스페이서의 두께 t가 5㎜이었다면, 인덕터 길이 s2는 약 18(18.61)㎜로 해야 하는 것을 알 수 있다.
도 8C에 도시된 3개의 그래프는, 스페이서 두께 t=3, 4, 5(㎜)의 각각에 대해 안테나의 이득(dBi)과 인덕터 길이 s2와의 관계를 나타낸다. 도 8B에서 도출된 t=5 및 s2=18.61㎜에 대해, 이득은 1.54dBi인 것을 나타낸다.
도 8D에 도시된 3개의 그래프는, 스페이서 두께 t=3, 4, 5(㎜)의 각각에 대 해 안테나의 저항(Ω)과 인덕터 길이 s2와의 관계를 나타낸다. 도 8B에서 도출된 t=5 및 s2=18.61㎜에 대해, 저항은 약 28kΩ인 것을 나타낸다.
스페이서의 두께 t가 4㎜이었다면, 인덕터 길이 s2는 도 8B로부터 약 17(16.89)㎜로 할 필요가 있다. 이 경우, 안테나의 이득은 도 8C로부터 약 0.45dBi로 되고, 저항은 도 8D로부터 약 25㏀으로 되는 것을 알 수 있다. 또한，스페이서의 두께 t가 3㎜이었다면, 인덕터 길이 s2는 도 8B로부터 약 14.5(14.68)㎜로 할 필요가 있다. 이 경우, 안테나의 이득은 도 8C로부터 약 -1dBi로 되고, 저항은 도 8D로부터 약 20㏀으로 되는 것을 알 수 있다.
정합시키는 임피던스를 결정하는 요소(RA, LA 및 이득) 중, 인덕턴스 LA(용량 CCP)가 최우선하여 결정된다. 이것이 임피던스의 정합성에 가장 중요하기 때문이다. 안테나의 이득도 중요하지만, 만약 그것이 높았다고 하여도 집적 회로와 부정합의 상태이었다면, 고이득의 은혜를 얻는 것은 곤란하게 된다.
그런데, 도 8B의 3개의 그래프를 참조하면，스페이서의 두께가 감소함에 따라서 그래프가 보다 좌측에 표시되는 것을 알 수 있다. 이는 스페이서의 두께 t가 감소함에 따라서 적절한 인덕터 길이 s2도 감소하는 것을 의미한다. 따라서, 이 시뮬레이션의 상정예에서 스페이서의 두께를 더 얇게 해 가면, 보다 짧게 인덕터 길이를 설정하는 것을 요하여, 재료의 가공이 곤란하게 되거나, 혹은 정합에 적절한 길이의 인덕터 길이를 구하는 것 자체가 곤란하게 될지도 모른다. 따라서 본원의 발명자 등은 도 10A에 도시된 바와 같은 더 소형의 안테나 패턴을 이용하여 시 뮬레이션을 행하였다.
(시뮬레이션예 2)
도 10A는 상정된 안테나의 치수를 나타낸다. 이와 같은 치수를 갖는 안테나가 세로 11㎜, 가로 79㎜ 및 두께 (t)㎜의 스페이서 상에 형성되는 것으로 한다. 안테나의 패턴의 두께는 35㎛로 한다. 또한，스페이서의 비유전률은 2.3이며, 유전 손실(tanδ)은 2×10-4인 것으로 한다. 도 10A에 도시된 바와 같이 인덕터는 선폭이 1㎜이며, 세로 5㎜ 및 가로 (s2)㎜의 사각 형상의 치수를 갖는다. 이들 사항은 도 8A에 도시된 것과 동일하지만, 안테나의 전체 길이가 63㎜로 짧아져 있는 점이 상이하다.
도 10B의 3개의 그래프는, 스페이서의 두께 t=1, 2, 3(㎜)의 각각에 대해 칩 용량 CCP와 인덕터 길이 s2와의 관계를 각각 나타낸다. 도 10C의 3개의 그래프는, 스페이서 두께 t=1, 2, 3(㎜)의 각각에 대해 안테나의 이득(dBi)과 인덕터 길이 s2와의 관계를 도시한다. 도 10D의 3개의 그래프는, 스페이서 두께 t=1, 2, 3(㎜)의 각각에 대해 안테나의 저항(Ω)과 인덕터 길이 s2와의 관계를 도시한다.
본 실시예에서도 인덕터 길이 s2를 조절함으로써 안테나측의 인덕턴스 LA가 조정되고, 그에 의해 상기의 관계가 만족되도록 한다. 시뮬레이션에서는 CCP=0.57pF로 하고 있다. 스페이서의 두께 t가 3㎜이었다면, 인덕터 길이 s2는 도 10B로부터 약 19.5㎜로 할 필요가 있다. 이 경우, 안테나의 이득은 약 -3.5dBi로 되고, 저항은 약 35㏀으로 되는 것을 알 수 있다. 스페이서의 두께 t가 2㎜이었다 면, 인덕터 길이 s2는 도 10B로부터 약 17.5㎜로 할 필요가 있다. 이 경우, 안테나의 이득은 도 10C로부터 약 -5.5dBi로 되고, 저항은 도 10D로부터 약 25㏀으로 되는 것을 알 수 있다. 또한，스페이서의 두께 t가 1㎜이었다면, 인덕터 길이 s2는 도 10B로부터 약 13.5㎜로 할 필요가 있다. 이 경우, 안테나의 이득은 도 10C로부터 약 -10dBi로 되고, 저항은 도 10D로부터 약 13㏀으로 되는 것을 알 수 있다.
이와 같이 안테나의 전체 길이를 73㎜로부터 63㎜로 단축함으로써, 스페이서의 두께 t가 3㎜보다 얇아졌다고 하여도, 적절한 용량 CCP에 대응하는 인덕터 길이 s2를 찾아낼 수 있어, 임피던스를 정합시킬 수 있다.
(시뮬레이션예 3)
도 11A는 안테나의 각종 파라미터와 비거리의 관계를 도시한다. 안테나의 스페이서의 두께 t, 안테나의 치수, 인덕터 길이 s2 및 이득 사이의 관계는, 도 8 및 도 10에 도시된 시뮬레이션 결과로부터 얻어진 것과 동일하다. 기준 안테나에 대한 비거리의 비율이란, 2dBi의 이득을 갖는 반파장 다이폴 안테나(두께 t의 스페이서로 지지되어 있음)의 통신 가능한 거리(기준 거리)와, 본 실시예에 따른 반파장보다 짧은 안테나의 통신 가능한 거리와의 비율[％]이다. 통신 가능한 거리는 통신 환경에 따라 변화된다. 예를 들면 통신 가능한 거리는 RF 태그 주위의 무선 통신 환경이나, RF 태그가 부착되는 대상물의 도전성, 종류 및 치수 등에 의해서도 변화된다. 비거리예(그 1)에서는 기준 거리가 230㎝로 설정되고, 비거리예(그 2) 에서는 기준 거리가 300㎝로 설정되어 있다. 후자는 전자보다 양호한 통신 환경인 것을 나타낸다.
스페이서의 두께가 1 또는 2㎜인 경우에는, 도 10A에 도시된 바와 같은 전체 길이가 짧은 안테나가 사용된다. 이 경우, 도표 중 제2 행 및 제3 행의 비율의 열에 나타내어진 바와 같이 기준 안테나에 대한 비거리의 비율은 약 26％ 및 약 42％로 된다. 스페이서의 두께가 3, 4 및 5㎜인 경우에는, 도 8A에 도시된 바와 같은 전체 길이가 긴 안테나가 사용된다. 이 경우, 도표 중 제4 행 내지 제6 행의 비율의 열에 나타내어진 바와 같이, 기준 안테나에 대한 비거리의 비율은 각각 약 71％, 약 84％ 및 약 95％로 된다. 기준 거리가 230㎝인 경우 및 300cm인 경우에 대해, 스페이서의 두께와 비거리의 관계를 그래프화한 것이 도 11B에 도시되어 있다. 도시되어 있는 바와 같이 스페이서의 두께가 증가함에 따라서 비거리가 증가하고 있는 것을 알 수 있다. 본 실시예에 따르면, 반파장(약 16㎝)보다 상당히 짧은 길이(6∼7cm)의 안테나로, 반파장 다이폴 안테나에 필적하는 이득 및 비거리를 달성할 수 있다. 이에 의해 매우 소형의 RF 태그가 얻어진다.
(시뮬레이션예 4)
도 12는 2개의 안테나 패턴에 대한 주파수 특성을 도시하는 스미스 차트이다. 이 시뮬레이션에서는, 도 8A에 도시된 바와 같이 전체 길이 L이 73㎜이고, 인덕터 길이 s2가 13㎜이며, 스페이서의 두께 t가 3㎜인 안테나(편의상, 장안테나라고 함)와, 도 10A에 도시된 바와 같이 전체 길이가 63㎜이고, 인덕터 길이 s2가 19㎜이며, 스페이서의 두께 t가 3㎜인 안테나(편의상, 단안테나라고 함)가 준비되었 다. 모두 스페이서의 비유전률은 2.3이다. 이 단안테나 및 장안테나에 대해, 주파수를 800㎒부터 1.1㎓까지 20㎒ 단위로 임피던스를 측정하고, 스미스 차트에 플롯한 것이 도 12에 도시되어 있다. 도면 중 ○ 표시로 플롯되어 있는 궤적은 단안테나에 대한 것이며, ● 표시로 플롯되어 있는 궤적은 장안테나에 대한 것이다. 대체적으로 주파수를 점점 높게 해 가면, 스미스 차트 상에서는, 안테나의 임피던스는 임의의 원의 주위를 시계 방향으로 이동해 가는 궤적을 그린다. 어느 안테나도 주파수의 변동에 대해 임피던스의 변동이 적으므로, 양자는 광대역의 제품 용도로 사용할 수 있다. 이 시뮬레이션 결과에 따르면, 임피던스 변동은 단안테나쪽이 보다 작으므로, 단안테나는 특히 광대역에 적합한 것을 알 수 있다.
<실시예 2>
이하에 설명되는 시뮬레이션예는, 제1 실시예의 시뮬레이션예 1∼4와 마찬가지의 방법으로 행해진다. 단, 제2 실시예에서 설명되는 이하의 시뮬레이션예 5∼8에서는, 시뮬레이션에서 상정되는 스페이서의 특성이 상이하다. 제1 실시예에서의 스페이서는 비유전률이 2.3이며, 유전 손실(tanδ)이 2×10-4이었지만, 제2 실시예에서의 스페이서는 비유전률이 3.0이며, 유전 손실(tanδ)이 0.01이다.
(시뮬레이션예 5)
도 13A의 3개의 그래프는, 스페이서 두께 t=3, 4, 5(㎜)의 각각에 대해 칩 용량 CCP와 인덕터 길이 s2와의 관계를 각각 나타낸다. 도 13B의 3개의 그래프는, 스페이서 두께 t=3, 4, 5(㎜)의 각각에 대해 안테나의 이득(dBi)과 인덕터 길이 s2 와의 관계를 나타낸다. 도 13D의 3개의 그래프는, 스페이서 두께 t=3, 4, 5(㎜)의 각각에 대해 안테나의 저항(Ω)과 인덕터 길이 s2와의 관계를 나타낸다. 시뮬레이션에서는 도 8A에 도시된 바와 같은 치수를 갖는 전체 길이 73㎜의 안테나를 이용하는 것이 상정되어 있다.
본 실시예에서도 인덕터 길이 s2를 조절함으로써 안테나측의 인덕턴스 LA가 조정되고, 그에 의해 상기의 관계가 만족되도록 한다. 시뮬레이션에서는 Ccp=0.57pF로 하고 있다. 스페이서의 두께 t가 5㎜이었다면, 인덕터 길이 s2는 도 13A로부터 약 12㎜로 할 필요가 있다. 이 경우, 안테나의 이득은 약 -2.2dBi로 되고, 저항은 약 4.2kΩ으로 되는 것을 알 수 있다. 스페이서의 두께 t가 4㎜이었다면, 인덕터 길이 s2는 도 13A로부터 약 9.5㎜로 할 필요가 있다. 이 경우, 안테나의 이득은 도 13B로부터 약 -3.5dBi로 되고, 저항은 도 13C로부터 약 2.8kΩ으로 되는 것을 알 수 있다. 또한，스페이서의 두께 t가 3㎜이었다면, 인덕터 길이 s2는 도 13A로부터 약 6㎜로 할 필요가 있다. 이 경우, 안테나의 이득은 도 13B로부터 약 -5.2dBi로 되고, 저항은 도 13C로부터 약 1.3kΩ으로 되는 것을 알 수 있다.
(시뮬레이션예 6)
도 14A의 3개의 그래프는, 스페이서의 두께 t=1, 2, 3(㎜)의 각각에 대해 칩 용량 Ccp와 인덕터 길이 s2와의 관계를 각각 나타낸다. 도 14B의 3개의 그래프는, 스페이서 두께 t=1, 2, 3(㎜)의 각각에 대해 안테나의 이득(dBi)과 인덕터 길이 s2와의 관계를 나타낸다. 도 14C의 3개의 그래프는, 스페이서 두께 t=1, 2, 3(㎜)의 각각에 대해 안테나의 저항(Ω)과 인덕터 길이 s2와의 관계를 나타낸다. 이 시뮬레이션에서는 도 10A에 도시된 바와 같은 치수를 갖는 전체 길이 63㎜의 안테나를 이용하는 것이 상정되어 있다.
본 실시예에서도 인덕터 길이 s2를 조절함으로써 안테나측의 인덕턴스 LA가 조정되고, 그에 의해 상기의 관계가 만족되도록 한다. 시뮬레이션에서는 CCP=0.57pF로 하고 있다. 스페이서의 두께 t가 3㎜이었다면, 인덕터 길이 s2는 도 14A로부터 약 14.5㎜로 할 필요가 있다. 이 경우, 안테나의 이득은 약 -7dBi로 되고, 저항은 약 6.5kΩ으로 되는 것을 알 수 있다. 스페이서의 두께 t가 2㎜이었다면, 인덕터 길이 s2는 도 14A로부터 약 11㎜로 할 필요가 있다. 이 경우, 안테나의 이득은 도 14B로부터 약 -9.4dBi로 되고, 저항은 도 14C로부터 약 3.9kΩ으로 되는 것을 알 수 있다. 또한，스페이서의 두께 t가 1㎜이었다면, 인덕터 길이 s2는 도 14A로부터 약 6㎜로 할 필요가 있다. 이 경우, 안테나의 이득은 도 14B로부터 약 -13.2dBi로 되고, 저항은 도 14C로부터 약 1.2kΩ으로 되는 것을 알 수 있다.
이와 같이 안테나의 전체 길이를 73㎜로부터 63㎜로 단축함으로써, 스페이서의 두께 t가 3㎜보다 얇아졌다고 하여도, 적절한 용량 CCP에 대응하는 인덕터 길이 s2를 찾아낼 수 있어, 임피던스를 정합시킬 수 있다.
(시뮬레이션예 7)
도 15A는 안테나의 각종 파라미터와 비거리의 관계를 도시한다. 안테나의 스페이서의 두께 t, 안테나의 치수, 인덕터 길이 s2 및 이득 사이의 관계는, 도 13 및 도 14에 도시된 시뮬레이션 결과로부터 얻어진 것과 동일하다. 도 11A의 도표와 마찬가지로, 기준 안테나에 대한 비거리와의 비율은, 2dBi의 이득을 갖는 반파장 다이폴 안테나의 통신 가능한 거리(기준 거리)와, 본 실시예에 따른 반파장보다 짧은 안테나의 통신 가능한 거리의 비율[％]이다. 비거리예(그 1)에서는 기준 거리가 230㎝이며, 비거리예(그 2)에서는 기준 거리가 300㎝로 설정되어 있다.
스페이서의 두께가 1, 2 및 3㎜인 경우에는, 도 10A에 도시된 바와 같은 전체 길이가 짧은 안테나가 사용된다. 이 경우, 도표 중 제2 행 및 제3 행의 비율의 열에 나타내어진 바와 같이, 기준 안테나에 대한 비거리의 비율은 약 17％, 약 27％ 및 약 35％로 된다. 스페이서의 두께가 4 및 5㎜인 경우에는, 도 8A에 도시된 바와 같은 전체 길이가 긴 안테나가 사용된다. 이 경우, 도표 중 제4 행 내지 제6 행의 비율의 열에 나타내어진 바와 같이, 기준 안테나에 대한 비거리의 비율은 각각 약 53％ 및 약 62％로 된다. 기준 거리가 230㎝인 경우 및 300cm인 경우에 대해, 스페이서의 두께와 비거리의 관계를 그래프화한 것이 도 15B에 도시되어 있다. 도시되어 있는 바와 같이 스페이서의 두께가 증가함에 따라서 비거리도 증가하고 있는 것을 알 수 있다. 본 실시예에 의해서도, 반파장(약 16㎝)보다 상당히 짧은 길이(6∼7cm)의 안테나로도 그에 비해서는 긴 비거리를 달성할 수 있다. 이에 의해 매우 소형의 RF 태그가 얻어진다.
(시뮬레이션예 8)
도 16은 2개의 안테나 패턴에 대한 주파수 특성을 도시하는 스미스 차트이 다. 이 시뮬레이션에서도 도 12와 마찬가지로, 도 8A에 도시된 바와 같이 전체 길이가 73㎜이고, 인덕터 길이 s2가 5㎜이며, 스페이서의 두께 t가 3㎜인 안테나(편의상, 장안테나라고 함)와, 도 10A에 도시된 바와 같이 전체 길이가 63㎜이고, 인덕터 길이 s2가 11㎜이며, 스페이서의 두께 t가 3㎜인 안테나(편의상, 단안테나라고 함)가 준비되었다. 제1 실시예에서 사용된 스페이서와는 달리, 제2 실시예에서 사용되는 스페이서는 3.0의 비유전률을 갖고，0.01의 유전 손실(tanδ)을 갖는다. 이 단안테나 및 장안테나에 대해, 주파수를 800㎒부터 1.1㎓까지 20㎒ 단위로 임피던스를 측정하고, 스미스 차트에 플롯한 것이 도 16에 도시되어 있다. 도면 중 ○ 표시로 플롯되어 있는 궤적은 단안테나에 대한 것이며, ● 표시로 플롯되어 있는 궤적은 장안테나에 대한 것이다. 대체적으로 주파수를 점점 높게 해 가면, 스미스 차트 상에서는, 안테나의 임피던스는 임의의 원의 주위를 시계 방향으로 이동해 가는 궤적을 그린다. 장안테나는 주파수의 변화에 따라서 임피던스가 크게 변화되므로, 장안테나는 광대역의 제품 용도에는 적합하지 않다(협대역의 제품 용도로는 사용할 수 있다). 단안테나는 주파수의 변동에 대해 임피던스의 변동이 적으므로, 그것은 광대역의 제품 용도로 사용할 수 있다. 도 16에 도시된 예에서는 도 12에 도시되는 예보다도 임피던스의 주파수 변화가 큰 것은, 사용되는 유전체의 유전률의 상위에 기인한다. 유전률이 낮은 쪽이 광대역의 제품 용도에 적합하다.
<실시예 3>
도 1에 도시된 바와 같은 RF 태그는 다양한 방법으로 제조할 수 있다. 예를 들면 제1 절연층(15) 상에 제2 절연층(10)이 형성되고, 제2 절연층(10) 상에 원하 는 도전성의 패턴이 형성되고, 급전부(13)에 집적 회로가 탑재되어도 된다. 필요에 따라서 제1 절연층(15)의 이면에 접지 도체(17)가 형성되어도 된다. 도전성의 패턴(안테나)의 기초의 절연층은 단층 구조이어도 되고, 2 이상의 절연층을 포함하는 다층 구조이어도 된다. 혹은 도 17A에 도시된 바와 같이, 안테나의 도전층과 그 기초측의 절연층이 따로따로 형성된 후에, 양자를 접합함으로써 최종적인 RF 태그가 형성되어도 된다. 안테나의 도전층의 부분은, 예를 들면 PET 필름(10)과 같은 얇은 절연층에 안테나용의 도전성의 패턴을 형성함으로써 준비할 수 있다. 제조 설비나 상거래의 실정에 의존하여 적절한 제조 방법을 적절하게 선택할 수 있다. 이하에 설명되는 본 발명의 제3 실시예는, 안테나의 도전층과 그 기초측의 절연층이 따로따로 형성되는 경우에 유리하다.
그런데, 본 발명에 따른 RF 태그는 도전성의 대상물에 부착된 경우에 원하는 무선 통신을 행할 수 있도록, 안테나의 치수나 절연층의 재료 특성(유전률이나 유전 손실 등) 등이 선택된다. 따라서, 안테나의 도전층의 부분이 준비되었다고 하여도, 그 단독으로는 RF 태그로서는 충분히 기능하지 않는 것을 예상할 수 있다.
도 17B는 안테나의 도전층만의 평면도 및 측면도를 도시한다. 안테나는 도 8A에 도시된 바와 같은 치수를 갖고, 인덕터 길이 s2는 RF 태그의 완성 후의 사용에 대비하여 15㎜로 설정되어 있다. 도 17C는 도 17B에 도시된 바와 같은 제조 공정 도중의 안테나에 대한 시뮬레이션 결과를 도시한다. 이 시뮬레이션 결과는, 안테나와 집적 회로를 정합시키는 경우에 고려되는 용량 CCP와 통신에 사용되는 주파 수와의 관계를 도시한다. 실제의 제품에서는 예를 들면 950M(9.5E+08)㎐의 주파수에서 동작하는 것이 예정된다. 상술한 바와 같이 집적 회로측의 용량은 전형적으로는 0.6pF 정도이다. 도시한 시뮬레이션 결과에 따르면, 안테나의 도전층의 부분만에서는 950㎒에서 1.0보다 큰 용량으로 되어, 안테나와 집적 회로는 충분히 정합하고 있지 않은 것을 알 수 있다. 따라서, 이 상태에서는 안테나를 통하여 양호한 무선 통신을 행할 수는 없다.
도 18A는 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 공정 도중의 안테나의 패턴을 도시한다. 도시되어 있는 바와 같이 제1 및 제2 방사 소자에 추가적인 도전성의 선로가 각각 부가되어 있다. 추가적인 도전성의 선로는 안테나의 길이 방향(도면 중 좌우 방향)을 따라 좌우 대칭적으로 신장되고, 복수회 굴곡되어 있다. 바꿔 말하면 추가적인 도전성의 선로는 사행하여 미앤더(meander) 형상으로 준비되어 있다. 도시한 예에서는 추가적인 선로는 1㎜의 폭을 갖고, 안테나의 좌단 또는 우단으로부터 30㎜ 정도의 범위 내에 들어가도록 선로가 2회 절첩되어 있다. 이 때문에, 좌우의 방사 소자는 각각 90(30×3)㎜의 선로의 길이만큼 길게 연장된다.
도 18B는 도 18A에 도시된 바와 같은 안테나에 대한 시뮬레이션 결과를 도시한다. 이 시뮬레이션 결과도, 안테나와 집적 회로를 정합시키는 경우에 고려되는 용량 CCP와 통신에 사용되는 주파수와의 관계를 도시한다. 집적 회로측의 용량은 전형적으로는 0.6pF 정도이다. 도시한 시뮬레이션 결과에 따르면, 950㎒에서 0.6 정도의 적절한 용량으로 되어, 안테나와 집적 회로는 정합하는 것을 알 수 있다. 따라서, 제조 공정 도중의 이 상태에서 안테나를 통한 무선 통신을 행할 수 있다. 이것은 RF 태그가 미완성이어도 그것을 이용하여 제품 관리나 물류 관리 등을 행할 수 있는 것을 의미한다. 예를 들면 안테나의 도전성의 패턴을 PET 필름에 프린터로 인쇄하는 경우에, 프린터가 RF 태그로부터 제조 번호 등을 판독하면서 인쇄하여도 된다. 인쇄 시에 판독한 정보로부터 도출된 정보를 안테나 측에 인쇄하여도 된다. 예를 들면 프린터가 RF 태그로부터 제조 번호 등을 판독하여, PET 필름측에 제조자를 나타내는 정보를 인쇄하고, 그 RF 태그 또는 RF 태그가 붙여지는 대상물이 진정인 것을 보장하여도 된다.
미앤더 형상으로 형성된 부가적인 도전성의 선로는 완성된 RF 태그에 있어서는 불필요한 요소이다. 따라서, 제조 공정 도중에서의 어떠한 무선 통신이 행해진 후에, 부가적인 선로는 제거된다. 도 18A에 도시된 예에서는 도면 중 × 표시로 나타내어지는 지점에서 선로가 물리적으로 절단된다. 부가적인 선로는 모두 제거되어도 되고, × 표시의 부분을 펀칭으로 절단한 후에 잔여 선로가 그대로 남겨져도 된다. 불필요한 선로가 RF 태그 완성 후의 무선 통신에 영향을 주지 않으면 되기 때문이다. 단, 동작 특성을 가능하면 확실하게 하는 관점에서는 불필요한 선로는 모두 제거하는 것이 바람직하다.
도 19A는 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 공정 도중의 안테나의 패턴을 도시한다. 이 예에서는, 도시되어 있는 바와 같이 한쪽의 방사 소자(우측)에만 추가적인 도전성의 선로가 부가되어 있다. 추가적인 도전성의 선로는 안테나의 길이 방향(도면 중 좌우 방향)을 따라 신장하고 있다. 본 실시예에서는 부가적인 선로 는 사행하고 있지 않고, 직선적이다. 도시한 예에서는 추가적인 선로는 1㎜의 폭을 갖고, 안테나의 우단으로부터 63㎜의 길이를 갖는다. 이 때문에, 우측의 방사 소자는 그 만큼 길게 연장된다.
도 19B는 도 19A에 도시된 바와 같은 안테나에 대한 시뮬레이션 결과를 도시한다. 이 시뮬레이션 결과도, 안테나와 집적 회로를 정합시키는 경우에 고려되는 용량 CCP와 통신에 사용되는 주파수와의 관계를 나타낸다. 집적 회로측의 용량은 전형적으로는 0.6pF 정도이다. 도시한 시뮬레이션 결과에 따르면, 950㎒에서 0.6 정도의 적절한 용량으로 되어, 안테나와 집적 회로는 정합하는 것을 알 수 있다. 따라서, 이와 같은 안테나의 패턴이라도, 제조 공정 도중의 이 상태에서 무선 통신을 행할 수 있다.
이 부가적인 도전성의 선로는 완성된 RF 태그에 있어서는 불필요한 요소이다. 따라서, 제조 공정 도중에서의 어떠한 무선 통신이 행해진 후에, 부가적인 선로는 제거된다. 도 19A에 도시된 예에서는 도면 중 × 표시로 나타내어지는 지점에서 선로가 물리적으로 절단된다. 부가적인 선로는 모두 제거되어도 되고, × 표시의 부분을 펀칭에 의해 절단한 후에 잔여 선로가 그대로 남겨져도 된다.
또한, 부가적인 선로는 도 19A에 도시된 바와 같이 한쪽의 방사 소자에만 설치되어도 되고, 쌍방의 방사 소자에 설치되어도 된다. 일례로서 후자의 경우에는 급전부에 대해 인덕터가 설치되어 있는 측과 그렇지 않은 측의 쌍방에 부가적인 선로가 각각 설치되어도 된다. 도 18A, 도 19A에서는 방사 소자에 도전성의 선로를 연결함으로써 안테나의 길이가 연장되었지만, 선로가 아니라 2차원적인 평면 소자로 추가적인 안테나가 형성되어도 된다.
도 20은 도 19A에 도시된 바와 같은 안테나에 대한 시뮬레이션 결과를 도시한다. 이 시뮬레이션 결과는, 부가적인 선로의 길이 s3과, 안테나 및 집적 회로를 정합시키는 경우에 고려되는 용량 CCP와의 관계(실선의 그래프), 및 이득과의 관계(파선의 그래프)를 도시한다. 실선의 그래프에 나타내어진 바와 같이, 부가적인 선로의 길이 s3을 60㎜ 근변에 설정함으로써, 적절한 용량 및 이득을 얻을 수 있다.
도 21은 2개의 도 18A에 도시된 바와 같은 형상의 안테나 패턴(타입 I)과, 도 19A에 도시된 바와 같은 형상의 안테나 패턴(타입 Ⅱ)에 대한 주파수 특성을 도시하는 스미스 차트이다. 타입 I, Ⅱ의 안테나에 대해, 주파수를 800㎒부터 1.1㎓까지 10㎒ 단위로 임피던스를 측정하고, 스미스 차트에 플롯한 것이 도 21에 도시되어 있다. 상술한 바와 같이 스미스 차트 상에서는 주파수를 낮은 측으로부터 점점 높게 해 가면, 임피던스는 임의의 원을 따라 시계 방향으로 궤적을 그린다. 도시한 시뮬레이션 결과에 따르면, 타입 I의 안테나(도 18A)는 제1 상한에서 비교적 작은 원을 그리고 있다. 타입 Ⅱ의 안테나(도 19A)는 비교적 큰 원을 그리고 있다. 따라서 타입 I는 타입 Ⅱ보다도 광대역의 제품 용도에 적합한 것을 알 수 있다. 단, 제조의 용이성이나 코스트의 관점에서는 타입 I보다 타입 Ⅱ쪽이 유리하다.
<실시예 4>
제1 실시예에서 설명된 도 8B, 도 10A에서는 인덕터 길이 s2와 용량 CCP와의 관계가 검토되었다. 예를 들면 비유전률 εr이 2.3인 스페이서의 두께 t가 3㎜이며 인덕터 길이 s2가 15㎜인 경우에, 안테나의 전체 길이 L이 73㎜일 때에 용량 CCP는 약 0.55pF로 되고, 전체 길이 L이 63㎜일 때에 용량 CCP는 약 0.9pF로 되어 있었다.
제2 실시예에서 설명된 도 13A, 도 14A에서도 인덕터 길이 s2와 용량 CCP와의 관계가 검토되었다. 예를 들면 비유전률 εr이 3.0인 스페이서의 두께 t가 3㎜이며 인덕터 길이 s2가 6㎜인 경우에, 안테나의 전체 길이 L이 73㎜일 때에 용량 CCP는 약 0.6pF로 되고, 전체 길이 L이 63㎜일 때에 용량 CCP는 1.6pF보다 크게 되어 있었다.
이들 관계로부터, 안테나의 전체 길이 L이 짧아지면 용량 CCP는 증가하고, 안테나의 전체 길이 L이 길어지면 용량 CCP는 감소할 것이 예상된다. 이는, 인덕터 길이 s2를 조정하는 것과는 별도로, 안테나 길이 L을 조정함으로써 적절한 용량 CCP에 맞출 수 있는 것을 시사한다. 본 발명의 제4 실시예에서는 이와 같은 관점에서 안테나의 전체 길이 L이 조정된다.
도 22A는 안테나의 전체 길이 L을 63∼73㎜ 사이에서 변화시킨 경우의 용량 CCP를 도시한다. 스페이서의 두께 t는 3㎜이며, 인덕터 길이 s2는 15㎜이다. 도시 된 바와 같이, 전체 길이 L이 증가하면 용량 CCP는 감소하고 있는 것을 알 수 있다. 도 22A에 따르면, 용량을 약 0.6pF로 하기 위해서는 전체 길이 L을 약 67㎜로 하면 되는 것을 알 수 있다. 도 22B는 안테나의 전체 길이 L과 이득과의 관계를 도시한다. 전체 길이가 67㎜인 경우에 이득은 약 -4.5dBi로 되는 것을 알 수 있다. 도 22C는 안테나의 전체 길이 L과 저항과의 관계를 도시한다. 전체 길이가 67㎜인 경우에 저항은 20㏀으로 되는 것을 알 수 있다.
본 실시예에 따르면, 안테나의 인덕터 길이 s2가 아니라, 안테나의 전체 길이 L을 조정함으로써, 안테나와 집적 회로의 임피던스가 정합시켜진다. 인덕터 길이를 조정하기 위해서는 도전성의 선로의 패턴을 변경해야만 하므로, 선로 변경에 수반되는 납땜 등의 작업이 필요하게 된다. 따라서 납땜의 양부가 안테나의 손실 저항 등에 영향을 끼친다. 이에 대해, 본 실시예에서는 납땜의 변경 등은 불필요하며, 도전성의 패턴의 절단 정밀도가 안테나의 특성에 영향을 끼치게 된다.
한편, 도 8A의 안테나의 치수는 스페이서의 두께가 비교적 두꺼운 경우에 사용되고, 도 10A의 안테나의 치수는 스페이서의 두께가 비교적 얇은 경우에 사용되었다. 따라서, 안테나의 기초측에 사용되는 스페이서의 두께에 의존하여, 안테나의 전체 길이 L이 적절하게 조정되는 것이 바람직하다. 예를 들면 도 23에 도시된 바와 같이, PET 필름(10) 상에 도전성의 패턴과 함께 스페이서의 두께에 따른 절단 개소를 마킹해 두면, 안테나 길이의 조정이 더욱 용이해진다. 도 23에서는 스페이서의 두께가 3, 4 또는 5㎜인 경우의 각각에 따라서, 안테나의 양단의 위치가 마킹 되어 있다. 또한 본 실시예와 상기의 제3 실시예를 결합시켜도 된다. 예를 들면 절단 개소 그 밖의 정보가 RF 태그의 집적 회로에 미리 기억되고, 제조 공정의 도중에 그 정보가 프린터 등으로 읽어내어지고, 읽어내어진 정보에 따라서 절단 개소가 산출되고, 그 개소를 나타내는 마크가 안테나와 함께 PET 필름에 인쇄되어도 된다.
또한, 안테나를 절단하는 방향은 길이 방향에 수직인 방향이 아니어도 된다. 도 24에서 파선으로 나타내어진 바와 같이 길이 방향을 따라서 안테나의 일부가 잘라내어져도 된다. 절단 후의 안테나의 실행 길이가 적절하게 단축되면 되기 때문이다. 보다 일반적으로는 RF 태그의 완성 전후의 쌍방에서 무선 통신을 할 수 있도록, 안테나의 형상을 변경할 수 있으면 된다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지의 범위 내에서 다양한 변형 및 변경이 가능하다.

Claims (14)

  1. 안테나에 접속된 집적 회로를 갖고, 도전성의 대상물과 동행하는 RF 태그로서,
    제1 절연층의 한쪽 면에 상기 안테나가 형성되고, 상기 제1 절연층의 다른 쪽 면에 제2 절연층에 형성되며,
    상기 안테나는,
    제1 방사 소자와,
    제2 방사 소자와,
    제1 및 제2 방사 소자 사이에 직렬로 접속된 급전부와,
    급전부에 병렬로 접속된 임피던스 조정부
    를 갖고,
    상기 제2 절연층의 두께 및 비유전률이 조절되어, 상기 안테나의 실효 길이가 통신에 사용되는 파장의 절반보다 짧은 것을 특징으로 하는 RF 태그.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 안테나가 미소 다이폴 안테나로서 동작하는 것을 특징으로 하는 RF 태그.
  3. 제1항에 있어서,
    제1 및 제2 방사 소자가 띠 형상으로 신장되는 도전체로 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 RF 태그.
  4. 제3항에 있어서,
    띠 형상의 도전체의 1변을 따라 신장되는 선로에 상기 급전부가 접속되는 것을 특징으로 하는 RF 태그.
  5. 제3항에 있어서,
    한쪽의 띠 형상의 도전체가 신장되는 방향을 따르는 그 도전체의 2개의 변이, 다른 쪽의 도전체의 2개의 변에 각각 정렬하고 있는 것을 특징으로 하는 RF 태그.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 임피던스 조정부가, 굴곡된 도전성의 선로로 형성되는 것을 특징으로 하는 RF 태그.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 절연층이 폴리에틸렌테레프탈레이트층이고, 상기 제2 절연층이 스페이서층인 것을 특징으로 하는 RF 태그.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 절연층의 이면에 도전층이 형성되는 것을 특징으로 하는 RF 태그.
  9. 안테나에 접속된 집적 회로를 갖고, 도전성의 대상물과 동행하는 RF 태그를 제조하는 방법으로서,
    제1 절연층의 한쪽의 면에 소정의 형상을 갖는 안테나를 형성하는 제1 공정과,
    상기 제1 절연층의 다른 쪽의 면에 제2 절연층을 결합하는 제2 공정
    을 갖고,
    상기 안테나는, 제1 방사 소자와, 제2 방사 소자와, 제1 및 제2 방사 소자 사이에 직렬로 접속된 급전부와, 급전부에 병렬로 접속된 임피던스 조정부를 갖고, 상기 안테나의 실효 길이는, 상기 제2 절연층의 두께 및 비유전률을 조절하여, 통신에 사용되는 파장의 절반보다 짧아지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    제1 공정 및 제2 공정 사이에 제1 및 제2 방사 소자의 양쪽 또는 한쪽의 일부분을 제거하는 공정을 더 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
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