KR101029722B1 - 근접장 ｒｆｉｄ 에 적용가능한 스파이럴 형태의 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 근접장 RFID 안테나에 적용가능한 스파이럴 형태의 안테나가 개시된다. 본 발명에 따르면, 근접장(Near-field) RFID 안테나에 적용가능한 스파이럴 형태의 안테나로서, 급전 단자를 중심으로 바깥쪽으로 연장되되, 나선형으로 연장되는 암(arm)을 포함하는 스파이럴 안테나가 제공된다.

스파이럴, spiral, 근접장, near field, RFID

Description

근접장 ＲＦＩＤ 에 적용가능한 스파이럴 형태의 안테나{SPIRAL ANTENNA FOR NEAR FIELD RFID APPLICATION}

본 발명은 근접장 RFID 에 적용가능한 스파이럴 형태의 안테나에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 표면 자계 밀도가 균일하면서, 상호간의 격리 효과 또한 뛰어난 스파이럴 형태의 안테나를 근접장 RFID 시스템에 적용할 수 있도록 하는 구성에 관한 것이다.

최근 RFID(Radio Frequency IDentification)를 이용한 무선인식기술이 발전함에 따라, RFID 시스템을 다양한 형태로 이용하고자 하는 욕구가 증대되고 있다.

이러한 노력에 따라, RFID 시스템을 선반에 적용하여, 선반에 진열되어 있는 물품들에 대한 정보를 수집할 수 있는 기술이 개발되었다.

즉, 다층 구조로 형성되는 선반을 소정 간격으로 나눠 RFID 안테나를 매설한 후, 안테나가 매설된 표면상에 진열되는 개별상품에 부착되는 태그의 정보를 얻는 기술이 개발되었다. 이러한 기술이 적용되는 분야를 통상적으로 ILT(Item Level Tagging) 분야라 칭한다.

이러한 기술에 있어서는, 안테나와 근접 거리에 있는 태그를 인식하여야 하 고 금속 및 액체로 이루어진 상품에 부착된 태그도 인식하여야 하므로, 근접장(Near field) 안테나가 이용되어야 한다. 근접장 안테나는 H-필드(H-field)를 이용한 자계 결합 방식으로 데이터 통신을 수행한다.

종래에는, 이러한 근접장 안테나로서 도 1에 도시되는 바와 같은 루프 안테나(100)를 주로 이용하였다.

일단, 루프 안테나(100)는 자계형성을 위해서는 방사체가 그라운드와 일정거리 이격되어 있어야만 한다. 따라서, 루프 안테나(100)를 사용하게 되면, 안테나의 매설 높이가 높아질 수 밖에 없었다.

또한, 루프 안테나(100)는 중앙이 비어있으므로, 전류가 집중되는 안테나 패턴 근처에는 자계가 강하게 발생하지만 중심으로 갈수록 약해지는 단점이 있다. 즉, 루프 안테나(100)를 선반에 적용한 경우를 가정하면, 안테나(100)가 매설되어 있다 하더라도 안테나(100)의 중심 지역에 위치하는 태그에 대에서는 인식을 제대로 하지 못하는 문제가 있었다.

따라서, 표면 자계 밀도가 일정하여 ITL 분야에서도 적용할 수 있으며, 좁은 면적에 매설가능한 근접장 RFID 안테나에 대한 개발이 필요하다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 표면에서 고른 자계 밀도를 가짐과 동시에, 다른 안테나와의 높은 격리도를 보여 ITL 분야에 적용 가능한 근접장 RFID 안테나를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 특징을 가지면서도, 좁은 공간에 매설 가능한 근접장 RFID 안테나를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 근접장(Near-field) RFID 안테나에 적용가능한 스파이럴 형태의 안테나로서, 급전 단자를 중심으로 바깥쪽으로 연장되되, 나선형으로 연장되는 암(arm)을 포함하는 스파이럴 안테나가 제공된다.

상기 암에 구비되는 급전 단자를 통해 공급되는 신호는 서로 위상차를 갖을 수 있다.

삭제

상기 암의 두께는 바깥쪽으로 갈수록 넓어지거나 좁아질 수 있다.

상기 암의 적어도 일부는 불연속일 수 있다.

상기 나선형은, 사각 나선형, 원형 나선형, 삼각 나선형 중 적어도 하나일 수 있다.

상기 암은 900MHz 대역, 433MHz 대역, 또는 2.45GHz 대역 중 적어도 하나의 대역에서 동작할 수 있다.

본 발명에 따르면, 스파이럴 형태의 안테나를 근접장 RFID 안테나에 적용함으로써, 표면의 자계 밀도가 고르며, 다른 안테나와의 높은 격리도를 보이는 RFID 안테나에 대한 구현이 가능해진다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 특징을 가지면서도 좁은 공간에 매설 가능한 근접장 RFID 안테나가 구현될 수 있다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2 내지 도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 근접장(Near-field) RFID 안테나에 적용되는 스파이럴(spiral) 안테나의 구성을 나타내는 도면이다.

먼저, 도 2에 도시되는 바와 같이, 본 발명의 스파이럴 안테나(200)는, 급전부(250)와 연결되어 방사에 필요한 전력을 공급받는 급전 단자(211)를 중심으로 바깥쪽으로 연장되되, 나선형으로 연장되는 스파이럴 형태일 수 있다.

한편, 도 3에 도시되는 바와 같이, 본 발명의 스파이럴 안테나(300)는, 급전부(350)와 연결되어 방사에 필요한 전력을 공급받는 2 개의 급전 단자(311, 331)를 포함할 수 있으며, 안테나(300)의 형태는 상기 2 개의 급전 단자(311, 331)를 중심으로 각각 바깥쪽으로 연장되되, 나선형으로 연장되는 2 개의 암(arm; 310, 330)을 포함하여 구성될 수 있다. 2 개의 급전 단자(311, 331)는 급전부(350)와 연결되며, 서로 다른 위상을 갖는 신호에 의해 급전될 수 있다.

또한, 도 4에 도시되는 바와 같이, 본 발명의 스파이럴 안테나(400)는, 중심으로부터 바깥쪽으로 사각 나선형으로 연장되는 형태일 수도 있다.

그리고, 도 5에 도시되는 바와 같이, 급전 단자(511, 531)를 각각 포함하는 2 개의 암(510, 530)을 포함하는 사각 나선형 안테나(500)일 수도 있다.

또한, 도 6에 도시되는 바와 같이, 본 발명의 스파이럴 안테나(600)는 나선형으로 연장되는 안테나 암(610)의 두께가 일정치 않고, 바깥쪽으로 갈수록 점점 넓어지는 형태일 수도 있다. 한편, 도 6에서는 바깥쪽으로 갈수록 점점 넓어지는 형태의 스파이럴 안테나만을 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니며 바깥쪽으로 갈수록 점점 좁아지는 형태의 스파이럴 안테나 또한 구현이 가능하다.

한편, 도 7에 도시되는 바와 같이, 본 발명의 스파이럴 안테나(700)는 나선형으로 연장되는 암(710, 730)의 외곽 일부가 분절(分節)된 형태일 수도 있다. 이 경우에는, 급전 단자(711, 731)를 통해 입력되는 신호에 의해 기본 차수의 공진이 유발되고, 불연속적인 부분에서는 갭 커플링(Gap Coupling)이 유도됨에 따라 에너지가 최외곽쪽까지 전달될 수 있다.

또한, 도 2 내지 도 7에서는 본 발명의 스파이럴 안테나의 암이 1 개 내지 2 개인 경우만을 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 암의 개수는 3 개 이상일 수도 있다. 예를 들어, 스파이럴 안테나의 암의 개수는 4 개일 수도 있고, 이 경우, 4 개의 암에 대한 급전은 서로 다른 위상, 바람직하게는 0°, 90°, 180°, 270°의 위상을 갖는 신호에 의해 이루어질 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 스파이럴 안테나의 자계 밀도를 도시한 도면이다. 도 8에서는 도 3에 도시되는 바와 같은, 암이 2 개인 원형 스파이럴 안테나(300)를 예로 들었다.

도 8에 도시되는 바와 같이, 본 발명에 따른 스파이럴 안테나는 안테나가 매설되는 영역 전체에서 전반적으로 고른 자계 밀도를 나타낸다.

일반적으로, 근접장 RFID 안테나를 구현하기 위해서는, 안테나가 매설되는 표면에서 자계가 고르게 분포하여야 한다. 따라서, 본 발명의 스파이럴 안테나는, 근접장 RFID 안테나에 적용될 수 있게 된다. 본 발명에 따른 스파이럴 안테나를 근접장 RFID 안테나에 적용할 시에는, 안테나와 가까운 위치, 예를 들면, 안테나의 중심과 근접 거리에 위치한 태그도 쉽게 인식할 수 있게 된다.

한편, 도 9는 본 발명에 따른 2 개의 스파이럴 안테나를 인접시켰을 때의 격리 특성을 나타내는 그래프이다.

도 9에 도시되는 바와 같이, 같은 방향으로 회전하는 2 개의 스파이럴 안테나를 인접시켰을 경우, 근접장 RFID 안테나가 주로 동작하는 UHF 대역(900MHZ 대역)에서 약 -30dB의 우수한 격리도를 보이는 것을 알 수 있다.

따라서, 본 발명의 스파이럴 안테나는 그 표면에서 고른 자계 밀도를 가짐과 동시에, 다른 안테나와의 높은 격리도 또한 보이는 장점이 있다. 즉, 본 발명의 스파이럴 안테나에 따르면, 표면에 위치하는 태그의 인식률이 높아짐과 동시에, 그 배열에 있어서도 제한이 없어진다. 이러한 점에 따라, 본 발명의 스파이럴 안테나는 ITL(Item Level Tagging) 분야에 사용하기 적합하다. 한편, 스파이럴 안테나의 특성상 접지면 없이도 지향성 특성을 가질 수도 있기 때문에, 좁은 공간에도 매설될 수 있는 장점이 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명 이 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

도 1은 종래 근접장 RFID 안테나의 구성 및 그 자계 밀도를 나타내는 도면이다.

도 2 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라, 근접장 RFID 안테나에 적용가능한 스파이럴 안테나의 구성을 나타내는 도면이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 스파이럴 안테나의 자계 밀도를 나타내는 도면이다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 스파이럴 안테나 상호 간의 격리 특성을 나타내는 그래프이다.

Claims (7)

1. 근접장(Near-field) RFID 안테나에 적용가능한 스파이럴 형태의 안테나로서,

   급전 단자를 중심으로 바깥쪽으로 연장되되, 나선형으로 연장되는 암(arm)을 포함하고, 상기 암의 외곽 일부는 분절된 것을 특징으로 하는 스파이럴 안테나.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 암의 두께는 바깥쪽으로 갈수록 넓어지거나 좁아지는 것을 특징으로 하는 스파이럴 안테나.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,

   상기 나선형은, 사각 나선형, 원형 나선형, 삼각 나선형 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 스파이럴 안테나.
7. 제1항에 있어서,

   상기 암은 900MHz 대역, 433MHz 대역, 또는 2.45GHz 대역 중 적어도 하나의 대역에서 동작하는 것을 특징으로 하는 스파이럴 안테나.

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