KR101044477B1 - 태그 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 알루미늄 포일 등과 같은 금속 재질의 포장재에 간단히 부착하여 사용할 수 있는 태그 안테나에 관한 것으로서 알루미늄 포일 등의 금속층에 슬릿을 형성하고, 금속층의 상면 전체에 절연층을 인쇄하며, 슬릿에 대향되는 절연층의 상면을 태그 칩이 부착되는 위치로 하고, 그 태그 칩이 부착되는 위치를 기준으로 하여 절연층의 상면에 폐 루프를 이루는 폐 루프 안테나 패턴을 인쇄한다.

포일, 포장재, 금속 포장재, 태그, 태그안테나, 슬롯, 폐 루프 안테나

Description

태그 안테나{Tag antenna}

본 발명은 태그 안테나에 관한 것이다. 보다 상세하게는 알루미늄 포일 등과 같은 금속 재질의 포장재에 간단히 부착하여 사용할 수 있는 태그 안테나에 관한 것이다.

무선통신을 이용한 정보처리 기술이 발전함에 따라 인식대상의 물체가 가지고 있는 정보를 무선으로 습득할 수 있는 RFID(Radio Frequency Identification) 기술의 보급이 지속적으로 증가하고 있는 추세이다.

RFID 태그는 일반적으로 안테나 및 내부정보 저장용 태그 칩으로 구성되고, 외부의 리더와 다양한 전자기 결합을 통하여 소정의 정보를 송신 및 수신한다. 상기 RFID 태그는 전원의 유무에 따라 능동형과 수동형으로 구분할 수 있다.

상기 수동형의 RFID 태그는 내부에 전원이 구비되어 있지 않으므로 외부로부터 에너지를 수신하여 태그 칩의 전원으로 사용하여야 한다. 그리고 수동형 RFID 태그는 원거리에서의 인식을 위하여 첫째, 태그 칩이 자신을 동작시키기 위한 충분 한 에너지를 외부의 리더로부터 수신할 수 있어야 하고, 둘째, 리더는 태그 칩으로부터 변조된 신호를 수신하고, 수신한 신호에서 정보를 판독할 수 있어야 한다.

따라서 RFID 태그와 리더의 사이에서 에너지와 신호의 전달을 원활히 진행할 수 있도록 하는 우수한 성능의 태그 안테나가 필요하다.

일반적으로 RFID용 태그 안테나는 인식대상의 물체에 부착되어 사용되는 것으로서 인식대상 물체의 전기적 특성에 의해 태그 안테나의 동작 특성이 크게 변화한다. 따라서 RFID 태그가 부착될 인식대상 물체의 전기적 특성을 고려하여 태그 안테나를 개발하고 있다.

식품 및 의약품 등의 포장재로 많이 사용되고 있는 알루미늄 포일 등과 같은 금속층에 태그 안테나를 부착할 경우에 금속층에서 발생되는 와전류(eddy current)에 의해 태그 안테나에서 태그 칩으로 전달되는 에너지의 양이 크게 감소하게 되고, 이로 인하여 태그의 인식거리가 크게 감소된다.

그러므로 금속층과 태그 안테나의 사이에 공기, FR-4, 세라믹 또는 테프론 등과 같은 유전체 층을 두어 금속층과 태그 안테나를 이격시키는 형태의 여러 가지 금속형 태그가 개발되었다.

그러나 상기 금속형 태그는 두께가 약 1㎜정도로 두껍고, 상기 유전체 층 등에 의해 표면이 단단한(Rigid) 특성을 가지고 있으므로 의약품 또는 식품 등과 같은 단위 포장재에 부착하는 것 자체가 어렵다. 또한 상기 금속형 태그는 가격이 고가로서 개별물품 단위로 부착하여 제품을 관리할 경우에 많은 비용이 소요된다.

그리고 금속층과 태그 안테나의 사이에 공기, FR-4, 세라믹 또는 테프론 등과 같은 유전체 층을 삽입하여 일정한 간격을 유지시키는 방법으로 태그 안테나를 제조할 경우에 태그 안테나의 두께가 두꺼우므로 실제로 상용 제품에 사용할 경우에 사용환경에 따라 태그의 심각한 손상을 초래할 수 있고, 특히 두께 및 크기가 커져 소형화에 많은 어려움이 있다.

다른 예로는 금속층을 방사체의 일부로 사용하는 안테나가 금속체 부착형 태그 안테나로 고려되고 있다. 이러한 부류의 대표적인 안테나로서는 마이크로스트립 패치 안테나와 역F형 안테나가 있다.

상기 마이크로스트립 패치 안테나는 제작이 용이하지만 공진주파수에서 반파장의 크기를 갖기 때문에 RFID 태그용 안테나로 사용되기에는 다소 크다.

그리고 상기 역 F형 안테나는 상기 마이크로스트립 패치 안테나에 비해 소형으로 제작이 가능하나, 금속 표면에 부착할 경우 금속표면의 재질과 형태에 따라 안테나의 공진 특성이 변화하는 문제가 있다.

그러므로 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 금속층에 간단히 부착하여 사용할 수 있는 태그 안테나를 제공한다.

또한 본 발명은 금속 재질로 포장되는 의약품 및 식료품 등의 개별 포장재에 간단히 부착하면서도 최적의 성능을 갖는 태그 안테나를 제공한다.

또한 본 발명은 금속층이 있는 면에서 태그 칩에 최대의 전력이 전달될 수 있도록 하는 태그 안테나를 제공한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 상기에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않고, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 태그 안테나는 금속층과, 상기 금속층에 형성되는 슬릿과, 상기 금속층의 상면 전체에 인쇄되는 절연층과, 상기 절연층의 상면에 인쇄되고 태그 칩이 부착되는 위치를 기준으로 하여 폐 루프를 이루는 폐 루프 안테나 패턴을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 슬릿은 λ/2(여기서, λ는 사용 주파수의 파장임)의 길이로 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 슬릿은 모노폴 형상 또는 미앤더 라인의 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 폐 루프 안테나 패턴은 원형, 사각형 또는 미앤더 라인으로 이루어지는 원형으로 인쇄되는 것을 특징으로 한다.

상기 태그 칩의 부착위치는 상기 슬릿에 대향되는 상기 절연층 상면 위치인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 태그 안테나는 알루미늄 포일 등과 같은 포장재의 금속층에 슬릿을 형성하고, 금속층의 상면에 절연층을 인쇄한 후, 상기 슬롯에 대항되는 상기 절연층의 상면에 태그 칩을 부착하여, 그 태그 칩의 위치를 기준으로 하여 절연층의 상면에 폐 루프를 이루는 폐 루프 안테나 패턴을 인쇄한다.

그러므로 식품 및 의약품 등을 비롯한 각종 단위 포장물품의 포장재에 본 발명의 태그 안테나를 간단히 부착하고, 그 단위 포장물품들을 개별 단위로 관리할 수 있다.

이하의 상세한 설명은 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 실시 예를 도시한 것에 불과하다. 또한 본 발명의 원리와 개념은 가장 유용하고, 쉽게 설명할 목적으로 제공된다.

따라서, 본 발명의 기본 이해를 위한 필요 이상의 자세한 구조를 제공하고자 하지 않았음은 물론 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 실체에서 실시될 수 있는 여러 가지의 형태들을 도면을 통해 예시한다.

도 1은 본 발명의 태그 안테나의 바람직한 일 실시 예의 구성을 보인 측면도이고, 도 2는 평면도이다. 여기서, 부호 100은 알루미늄 포일 등과 같은 금속층이 다. 상기 금속층(100)에는 소정의 폭 예를 들면, 사용 주파수를 고려하여 λ/2(여기서, λ는 사용 주파수의 파장임)의 길이를 가지는 모노폴 형상의 슬릿(102)을 형성한다.

부호 110은 상기 금속층(100)의 상면에 예를 들면, PET 등의 절연재가 인쇄되는 절연층이다.

부호 120은 태그 칩이다. 상기 태그 칩(120)은 상기 절연층(110)의 상면에 부착되는 것으로서 상기 슬릿(102)의 중앙위치에 부착된다.

부호 130은 폐 루프 안테나 패턴이다. 상기 폐 루프 안테나 패턴(130)은 예를 들면, 상기 태그 칩(120)이 부착되는 위치를 기준으로 하여 원형으로 형성한다.

수동형의 RFID 태그는 기본적으로 자체 전원을 가지고 있지 않으므로 리더로부터 인가된 효율적으로 에너지를 추출하여 태그 칩에 동작전압을 공급해야 된다.

그러므로 태그 안테나는 태그 칩(120)에 최대 에너지를 공급할 수 있도록 하기 위하여 태그 칩(120)과 컨쥬게이트 매칭(Conjugate Matching)을 해야 된다.

특히, 금속 재질은 태그 안테나의 성능 변화에 많은 영향을 주므로 특별한 형태의 태그 안테나가 설계되어야 한다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 태그 안테나는 태그 칩(120)과 소형 폐 루프 형태를 가지는 폐 루프 안테나 패턴(130)과 슬릿(102)이 형성되어 있는 금속층(100)의 사이에 근접 결합에 의해 구동된다.

이러한 근접 결합으로 태그 안테나를 구현하는 경우에 폐 루프 안테나 패 턴(130)의 형태 및 크기에 의해 임의의 형태의 슬릿(102)에 손쉽게 임피던스를 매칭시켜 인식거리를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

이는 소형의 폐 루프 안테나 패턴(130)에 의해 슬릿(102)을 포함한 전체 태그 안테나에 인덕티브 리액턴스(Inductive Reactance)를 구현하기 때문으로서 이는 커패시티브 리액턴스(Capacitive Reactance)를 갖는 태그 칩(120)에 컨쥬게이트 매칭(Conjugate Matching)이 가능하기 때문이다.

상술한 바와 같이 태그 칩(120)의 구동 및 태그의 성능 향상을 위해서는 태그 칩(120)에 최대 전력을 인가하는 컨쥬게이트 매칭이 필수적이다. 또한, 슬릿(102)을 포함한 경우에 슬릿(102)부분을 제외한 금속층(100) 전체에 인가되는 에너지를 이용하여 태그 칩(120)을 활성화시킬 수 있어 인식 영역을 향상시킬 수 있다.

이러한 본 발명의 태그에 있어서, 상기 슬릿(102)의 크기 및 형상은 다양한 형태로 구현될 수 있다.

도 3은 본 발명의 태그 안테나에서 슬롯의 바람직한 다른 실시 예의 구성을 보인 평면도이다. 도 3을 참조하면, 상기 금속층(100)에 슬릿(102)을 형성함에 있어서, 그 슬릿(102)을 미앤더 라인의 형태로 형성할 수 있다.

또한 상술한 모노폴 및 미앤더 라인 형태 이외에도 여러 가지의 형상으로 금속층(100)에 슬릿(102)을 형성하여 구성할 수도 있다.

그리고 본 발명에서 상기 폐 루프 안테나 패턴(130)도 여러 가지의 형상으로 인쇄할 수 있다.

도 4는 본 발명의 태그 안테나에서 폐 루프 안테나 패턴의 바람직한 다른 실시 예의 구성을 보인 평면도이다. 도 4를 참조하면, 상기 폐 루프 안테나 패턴(130)은 사각형으로 형성하고, 그 사각형의 폐 루프 안테나 패턴(130)에서 한쪽 변의 중간에 위치되게 구성할 수 있다.

도 5는 본 발명의 태그 안테나에서 폐 루프 안테나 패턴의 바람직한 또 다른 실시 예의 구성을 보인 평면도이다. 도 5를 참조하면, 상기 폐 루프 안테나 패턴(130)은 전체적으로 원형을 이루는 미앤더 라인의 형태로 구성할 수도 있다.

또한 상기한 원형, 사각형 및 원형을 이루는 미앤더 라인의 형태 이외에도 여러 가지 형상으로 폐 루프를 이루는 폐 루프 안테나 패턴(130)을 형성하여 사용할 수도 있다.

이상에서는 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.

그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

본 발명은 태그 안테나는 알루미늄 포일 등과 같은 금속 재질의 포장재에 간단히 부착하여 사용할 수 있는 것으로서 식품 및 의약품 등을 비롯한 각종 단위 포장물품의 포장재에 부착하여 단위 포장물품들을 개별 단위로 관리할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명의 태그 안테나의 바람직한 일 실시 예의 구성을 보인 측면 도,

도 2는 본 발명의 태그 안테나의 바람직한 일 실시 예의 구성을 보인 평면도,

도 3은 본 발명의 태그 안테나에서 슬롯의 바람직한 다른 실시 예의 구성을 보인 평면도,

도 4는 본 발명의 태그 안테나에서 폐 루프 안테나 패턴의 바람직한 다른 실시 예의 구성을 보인 평면도, 및

도 5는 본 발명의 태그 안테나에서 폐 루프 안테나 패턴의 바람직한 또 다른 실시 예의 구성을 보인 평면도이다.

Claims (8)

1. 삭제
2. 금속층;

   상기 금속층에 형성되는 슬릿;

   상기 금속층의 상면 전체에 인쇄되는 절연층; 및

   상기 절연층의 상면에 인쇄되고 태그 칩이 부착되는 위치를 기준으로 하여 폐 루프를 이루는 폐 루프 안테나 패턴;을 포함하고,

   상기 슬릿은;

   λ/2(여기서, λ는 사용 주파수의 파장임)의 길이로 형성되는 태그 안테나.
3. 금속층;

   상기 금속층에 형성되는 슬릿;

   상기 금속층의 상면 전체에 인쇄되는 절연층; 및

   상기 절연층의 상면에 인쇄되고 태그 칩이 부착되는 위치를 기준으로 하여 폐 루프를 이루는 폐 루프 안테나 패턴;을 포함하고,

   상기 슬릿은;

   모노폴 형상으로 형성되는 태그 안테나.
4. 금속층;

   상기 금속층에 형성되는 슬릿;

   상기 금속층의 상면 전체에 인쇄되는 절연층; 및

   상기 절연층의 상면에 인쇄되고 태그 칩이 부착되는 위치를 기준으로 하여 폐 루프를 이루는 폐 루프 안테나 패턴;을 포함하고,

   상기 슬릿은;

   미앤더 라인의 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 태그 안테나.
5. 제 2 항 내지 제 4 항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 폐 루프 안테나 패턴은;

   원형으로 인쇄되는 것을 특징으로 하는 태그 안테나.
6. 제 2 항 내지 제 4 항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 폐 루프 안테나 패턴은;

   사각형으로 인쇄되는 것을 특징으로 하는 태그 안테나.
7. 제 2 항 내지 제 4 항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 폐 루프 안테나 패턴은;

   미앤더 라인으로 이루어지는 원형으로 인쇄되는 것을 특징으로 하는 태그 안테나.
8. 제 2 항 내지 제 4 항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 태그 칩의 부착위치는;

   상기 슬릿에 대향되는 상기 절연층 상면 위치인 것을 특징으로 하는 태그 안테나.

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