KR101116133B1

KR101116133B1 - 선반형 안테나 장치

Info

Publication number: KR101116133B1
Application number: KR1020100005800A
Authority: KR
Inventors: 이학용
Original assignee: (주)소노비젼
Priority date: 2010-01-22
Filing date: 2010-01-22
Publication date: 2012-03-05
Also published as: KR20110086201A

Abstract

본 발명은 선반형 안테나 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 선반형 안테나는, 판형으로 이루어지고, 슬롯과, 슬롯을 둘러싸는 접지면으로 구성되는 안테나 본체, 안테나 본체의 하면에 형성된 유전체, 유전체의 하면의 일부에 미엔더(Meander) 구조로 형성된 방사체를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 선반형 안테나 장치는, RFID 태그가 부착된 내용물을 인식하는 복수의 선반형 안테나를 구비하는 안테나부, 복수의 선반형 안테나에 연결되어 복수의 선반형 안테나 각각의 내용물의 종류에 따른 임피던스 변화를 조절하는 복수의 매칭회로를 구비하는 매칭부, 복수의 매칭회로에 연결되어 복수의 선반형 안테나 각각의 내용물을 인식하는 영역의 크기를 조절하는 복수의 감쇄기를 구비하는 감쇄부, 복수의 감쇄기에 연결되어 복수의 선반형 안테나 각각의 내용물을 인식하는 영역을 구분하거나 판별할 수 있는 스위치부를 포함한다.

Description

선반형 안테나 장치{DEVICE USING SHELF-SHAPED ANTENNA}

본 발명은 선반형 안테나 장치에 관한 것이다.

RFID(Radio Frequency Identification)는 각종 물품에 소형 칩을 부착해 사물의 정보와 주변 환경정보를 무선주파수로 전송 및 처리하는 비접촉식 인식시스템이다. 1980년대부터 등장한 이 시스템은 DSRC(dedicated short range communication: 전용 근거리 통신) 또는 무선식별시스템이라고도 한다.

판독 및 해독기능이 있는 판독기와 고유 정보를 내장한 RF 태그(RF ID tag), 운용 소프트웨어, 네트워크 등으로 구성된 전파식별 시스템은 사물에 부착된 얇은 평면 형태의 태그를 식별함으로써 정보를 처리한다.

RF 태그는 반도체로 제작된 트랜스폰더 칩과 안테나로 구성되며, 수동식과 능동식이 있다. 수동식이 내부 전원없이 판독기의 전파 신호로부터 에너지를 공급받아 동작하는 데 비해 능동식에는 스스로 작동하기 위해 RF 태그 전지가 내장되어 있다. 실리콘 반도체 칩을 사용하는 칩 태그와 LC소자, 플라스틱 또는 폴리머(polymer: 중합체) 소자로만 구성된 무칩 태그로 구분하기도 한다.

전파식별 기술은 바코드처럼 직접 접촉하거나 가시대역 안에서 스캐닝할 필요가 없다. 이 같은 장점 때문에 바코드를 대체할 기술로 평가 받으며, 활용범위도 확대되고 있다. 저주파 전파식별 시스템(30 kHz~500 kHz)은 1.8m 이하의 짧은 거리에서 사용되며, 고주파 시스템(850 MHz~950 MHz 또는 2.4 GHz~2.5 GHz)은 27m 이상의 먼 거리에서 전송이 가능하다.

이러한 RFID를 이용하는 종래기술의 선반형 RFID 안테나는 안테나의 인식 범위 내에 위치한 태그를 인식함으로써 판독기에서 태그가 부착된 물품을 인식할 수 있도록 한다.

그러나, 종래기술의 선반형 RFID 안테나는 선반형 RFID 안테나를 구성하는 개별 안테나 사이의 구간에서 음영 지역이 발생할 수 있고, 개별 안테나 사이에 전체적인 인식 오류를 일으키는 문제점이 발생할 수 있다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 인접한 선반형 안테나에서 음영지역을 해소할 수 있는 선반형 안테나 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 선반형 안테나 사이의 스위치부를 통하여 인식 영역을 구분 또는 판별하도록 하는 것에 의하여, 인식 영역밖에 있는 RFID 태그를 인식하지 못하도록 하는 선반형 안테나 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선반형 안테나는, 판형으로 이루어지고, 슬롯과, 슬롯을 둘러싸는 접지면으로 구성되는 안테나 본체, 안테나 본체의 하면에 형성된 유전체, 유전체의 하면의 일부에 미엔더(Meander) 구조로 형성된 방사체를 포함한다.

또한, 방사체의 일단은 신호가 입력되는 입력단이고, 타단은 접지면과 연결되도록 접지핀이 형성된다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 선반형 안테나 장치는, RFID 태그가 부착된 내용물을 인식하는 복수의 선반형 안테나를 구비하는 안테나부, 복수의 선반형 안테나에 연결되어 복수의 선반형 안테나 각각의 내용물의 종류에 따른 임피던스 변화를 조절하는 복수의 매칭회로를 구비하는 매칭부, 복수의 매칭회로에 연결되어 복수의 선반형 안테나 각각의 내용물을 인식하는 영역의 크기를 조절하는 복수의 감쇄기를 구비하는 감쇄부, 복수의 감쇄기에 연결되어 복수의 선반형 안테나 각각의 내용물을 인식하는 영역을 구분하거나 판별할 수 있는 스위치부를 포함한다.

또한, 선반형 안테나는, 판형으로 이루어지고, 슬롯과, 슬롯을 둘러싸는 접지면으로 구성되는 안테나 본체, 안테나 본체의 하면에 형성된 유전체, 유전체의 하면의 일부에 미엔더(Meander) 구조로 형성된 방사체를 포함한다.

또한, 방사체의 일단은 신호가 입력되는 입력단이고, 타단은 접지면과 연결되도록 접지핀이 형성되고, 입력단과 접지면이 각각 매칭회로에 연결된다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 인접한 선반형 안테나에서 음영지역을 해소할 수 있는 선반형 안테나 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 선반형 안테나 사이의 스위치부를 통하여 인식 영역을 구분 또는 판별하도록 하고 있기 때문에, 인식 영역밖에 있는 RFID 태그를 인식하지 못하도록 할 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제 해결 수단, 효과 외의 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도 1a 및 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 선반형 안테나의 구조를 나타내는 상면도 및 측면도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선반형 안테나 장치의 구조를 나타내는 블록도.
도 3은 매칭회로가 구현된 선반형 안테나의 구조를 나타내는 상면도.
도 4는 RFID 태그가 부착된 내용물이 선반형 안테나 상에 위치하였을 때를 나타내는 도면.
도 5는 도 3 및 도 4의 선반형 안테나가 복수 개로 형성된 것을 나타내는 측면도.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.

도 1a 및 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 선반형 안테나의 구조를 나타내는 상면도 및 측면도이다.

도 1a 및 1b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선반형 안테나는, 안테나 본체(10), 유전체(20), 방사체(30)를 포함한다.

안테나 본체(10)는, 판형으로 이루어지고, 슬롯(slot)(11)과, 슬롯(11)을 둘러싸는 접지면(12)으로 구성된다. 슬롯(11)은 RFID 태그가 부착된 내용물을 인식한다. 내용물은, 예를 들어 RFID 태그가 부착된 카트 등을 의미한다.

유전체(20)는, 안테나 본체(10)의 하면에 형성된다. 유전체(20)는, 열악한 주위 환경으로부터 안테나 본체(10)를 보호할 수 있다.

방사체(30)는, 유전체(20)의 하면의 일부에 미엔더(Meander) 구조의 스트립 라인으로 형성된다. 미엔더 구조는 다수의 사각 펄스형 라인들로 이루어진다. 방사체(30)는, 선반형 안테나가 특정방향으로의 방사특성을 가지도록 하기 위하여 유전체(20) 하면의 일부에 형성된다. 미엔더 구조는, 그 일단(31)이 신호가 입력되는 입력단 역할을 하고, 그 타단(32)은 안테나 본체(10)의 접지면(12)과 연결된다. 보다 상세하게 설명하자면, 미엔더 구조로 형성된 방사체(30)의 일단(31)은 외부(예를 들면, 리더기 등)로부터의 신호가 입력되는 입력단이다. 또한, 미엔더 구조로 형성된 타단(32)은 방사체(30)의 접지면(12)과 연결되도록 접지핀(미도시)이 형성되어 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선반형 안테나 장치의 구조를 나타내는 블록도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 선반형 안테나 장치는, 안테나부(100), 매칭부(200), 감쇄부(300), 스위치부(400)를 포함한다.

안테나부(100)는, RFID 태그가 부착된 내용물을 인식하는 복수의 선반형 안테나(antenna 1, antenna 2, antenna 3, antenna 4)를 구비한다. 이때, 복수의 선반형 안테나(antenna 1, antenna 2, antenna 3, antenna 4)는, 동일 평면 상에 배열된다. 선반형 안테나(도 1a 및 도 1b 참조)는, 안테나 본체(100'), 유전체, 방사체를 포함한다. 안테나 본체(100')는, 판형(즉, 선반형)으로 이루어지고, 슬롯과, 슬롯을 둘러싸는 접지면으로 구성된다. 유전체는, 안테나 본체(100')의 하면에 형성된다. 방사체는, 유전체의 하면의 일부에 미엔더(Meander) 구조의 스트립 라인으로 형성된다. 본 선반형 안테나 장치에서의 방사체는, 복수의 선반형 안테나(antenna 1, antenna 2, antenna 3, antenna 4)를 배열하여, 어느 특정한 방향으로 최대방사가 되거나, 불필요한 방향으로는 방사가 최소가 되도록 할 수 있다. 미엔더 구조는, 그 일단이 신호가 입력되는 입력단 역할을 하고, 그 타단은 안테나 본체(100')의 접지면과 연결된다. 이때, 안테나부(100)는, RFID 태그가 놓였을 때 안테나에서 필드가 0인 지점을 없애고, 전류분포를 고르게 하는 것이 바람직하다.

이러한 안테나부의 구조는 RFID에 사용되는 선반형 안테나의 구조로 가장 적합하다. 그 이유에 대하여 설명하자면, 첫째 선반형의 크기가 커지거나 작아질 때 RFID 태그의 인식범위와 인식거리를 쉽게 조절을 할 수가 있고, 선반형의 크기가 확장되었을 때 자유롭게 조절이 가능하다. 둘째, 선반 위에 RFID 태그가 놓였을 때 전류의 분포를 동일하게 하여 음영지역의 발생을 최소화할 수가 있다. 셋째, 안테나의 두께를 최소화하여 선반의 두께를 최소화할 수 있다. 넷째, 미엔더 구조의 길이를 변화시켜 자유롭게 RFID 주파수의 범위를 조절할 수 있다.

매칭부(200)는, 복수의 선반형 안테나(antenna 1, antenna 2, antenna 3, antenna 4)에 연결되어 복수의 선반형 안테나(antenna 1, antenna 2, antenna 3, antenna 4) 각각의 내용물의 종류에 따른 임피던스 변화를 조절하는 복수의 매칭회로(Matching circuit)를 구비한다. 이때, 매칭회로(Matching circuit)는, 안테나 본체(100')의 방사체의 입력단과 안테나 본체(100')의 접지면에 동시에 사용하여, 안테나의 임피던스 정합을 극대화할 수 있다 또한, 매칭회로(Matching circuit)는, RFID 태그의 내용물에 따른 주파수 변화와 전류의 분포를 조절할 수가 있다. 또한, 매칭회로(Matching circuit)는, 안테나고유의 특성을 만족해야 하고 RFID 태그가 안테나 위에 놓였을 때도 인식이 가능하도록 광대역 매칭회로로 구현되는 것이 바람직하다.

한편, 선반형 안테나는 RFID 태그가 부착된 내용물의 종류에 따라 주파수의 변화와 전류의 분포가 달라지게 된다. 이런 주파수의 변화는 태그의 인식률을 줄이게 된다. 매칭회로(Matching circuit)는, 이런 주파수의 변화를 최소화시키기 위한 것이다.

감쇄부(300)는, 복수의 매칭회로에 연결되어 복수의 선반형 안테나(antenna 1, antenna 2, antenna 3, antenna 4) 각각의 내용물을 인식하는 영역의 크기를 조절 하는 복수의 감쇄기를 구비한다. 이때, 감쇄기는, 내용물의 종류에 따라 RFID 태그를 인식해야 하고, 인식영역을 크게 하거나 줄일 수 있어야 한다. 또한, 감쇄기는, 내용물이 일정 또는 특정한 것이 아니기 때문에, 그 내용물에 따라 인식하는 영역이 달라지고, 또한 그 때마다 인식하는 영역의 크기를 조절해야 한다. 따라서, 본 선반형 안테나 장치는 감쇄기를 사용하여 프로그램으로 자동 셋팅될 수 있도록 한다. 또한, 감쇄기는, 선반의 영역이 다중으로 구분이 될 때 각각의 영역에서 동일한 인식률을 나타낼 수 있도록 한다. 이러한 감쇄기를 통해 리더기(Reader)에서 출력이 되는 부분이 조절될 수 있다.

스위치부(400)는, 복수의 감쇄기에 연결되어 복수의 선반형 안테나(antenna 1, antenna 2, antenna 3, antenna 4) 각각의 내용물을 인식하는 영역을 구분하거나 판별할 수 있도록 한다. 또한, 스위치부(400)는, 안테나 영역별 인식을 판별할 수 있게 구성하여, 영역별 인식을 구분할 수가 있게 하고, 그 인식 영역을 판별할 수 있게 하는 역할을 한다.

도 3은 매칭회로가 구현된 선반형 안테나의 구조를 나타내는 상면도이고, 도 4는 RFID 태그가 부착된 내용물이 선반형 안테나 상에 위치하였을 때를 나타내는 도면이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, RFID 태그가 부착된 내용물(T)이 선반형 안테나 상에 위치한다고 가정하자.

선반형 안테나의 슬롯(101)은, RFID 태그가 부착된 내용물(T)이 그 슬롯(101) 상에 위치하였을 때 내용물(T)을 인식한다 이때, 유전체(120)의 하면의 일부에 미엔더(Meander) 구조로 형성된 방사체(130)의 입력단(131)과 안테나 본체(100')의 접지면(102)에 연결된 매칭회로는, RFID 태그가 부착된 내용물(T)의 종류에 따른 임피던스 변화를 조절한다. 매칭회로는, 안테나 본체(100')의 방사체(130)의 입력단(131)과 안테나 본체(100')의 접지면(102)에 동시에 사용하여, 안테나의 임피던스 정합을 극대화할 수 있다 또한, 매칭회로는, RFID 태그의 내용물(T)에 따른 주파수 변화와 전류의 분포를 조절할 수가 있다.

도 5는 도 3 및 도 4의 선반형 안테나가 복수 개로 형성된 것을 나타내는 측면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 복수 개로 형성된 선반형 안테나는, A 영역에서 있는 RFID 태그가 부착된 내용물(T1)은 제1 방사체(130a)에서만 인식이 되고, B 영역에 있는 RFID 태그가 부착된 내용물(T2)은 제2 방사체(130b)에서만 인식을 해야 하는 구조이다.

이때, A 영역에 있는 RFID 태그가 부착된 내용물(T1)이 제2 방사체(130b)에서 인식되면, 선반형 안테나간에 충돌이 일어나게 된다. 본 선반형 안테나 장치는, 이러한 선반형 안테나간의 충돌을 방지하기 위하여, 안테나 본체(100')의 방사체 입력단에 감쇄기와 스위치 회로를 추가하여 선반형 안테나간의 충돌을 방지할 수가 있다.

상기와 같이 구성된 본 선반형 안테나 장치는, VHF/UHF 대역에 동시에 사용될 수가 있고, 선반형 안테나에서의 음영지역을 해소할 수 있다. 또한, 선반형 안테나와 이웃하는 선반형 안테나 사이에 스위치 회로를 배치하여 인식 영역밖에 있는 RFID 태그를 인식을 못하게 할 수 있다.

이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 안테나 본체 11: 슬롯
12: 접지면 20: 유전체
30: 방사체 100: 안테나부
200: 매칭부 300: 감쇄부
400: 스위치부

Claims

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RFID 태그가 부착된 내용물을 인식하는 복수의 선반형 안테나를 구비하는 안테나부(100);
상기 복수의 선반형 안테나에 연결되어 상기 복수의 선반형 안테나 각각의 상기 내용물의 종류에 따른 임피던스 변화를 조절하는 복수의 매칭회로를 구비하는 매칭부(200);
상기 복수의 매칭회로에 연결되어 상기 복수의 선반형 안테나 각각의 상기 내용물을 인식하는 영역의 크기를 조절하는 복수의 감쇄기를 구비하는 감쇄부(300); 및
상기 복수의 감쇄기에 연결되어 상기 복수의 선반형 안테나 각각의 상기 내용물을 인식하는 영역을 구분하거나 판별할 수 있는 스위치부(400);
를 포함하는, 선반형 안테나 장치.
제3항에 있어서,
상기 선반형 안테나는,
판형으로 이루어지고, 슬롯(101)과, 상기 슬롯(101)을 둘러싸는 접지면(102)으로 구성되는 안테나 본체(100');
상기 안테나 본체(100')의 하면에 형성된 유전체(120); 및
상기 유전체(120)의 하면의 일부에 미엔더(Meander) 구조로 형성된 방사체(130)를 포함하는,
선반형 안테나 장치.
제4항에 있어서,
상기 방사체(130)의 일단(131)은 신호가 입력되는 입력단이고, 타단(132)은 접지면(102)과 연결되도록 접지핀이 형성되고,
상기 입력단과 상기 접지면이 각각 상기 매칭회로에 연결되는,
선반형 안테나 장치.