KR101139719B1 - 금속에 부착이 가능한 비접촉식 태그용 안테나 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일반 및 특수 응용 분야에 모두 적용이 가능한 비접촉식 태그용 안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.
이를 위해, 본 발명은 태그 칩과 연결된 T-형 매칭부와, 일측단이 상기 T-형 매칭부와 연결된 제1 전도성 트레이스부와, 일측단이 상기 T-형 매칭부와 연결되고, 타측단이 상기 제1 전도성 트레이스부의 타측단과 연결되어 상호 대칭적으로 폐쇄형 구조를 구성하는 제2 전도성 트레이스부와, 상기 제1 및 제2 전도성 트레이스부를 감싸도록 상기 T-형 매칭부와 연결된 루프부를 포함하고, 상기 제1 및 제2 전도성 트레이스부 각각은, 내부에 적어도 하나의 폴딩 구조를 갖는 미앤더 라인을 포함하는 비접촉식 태그용 안테나를 제공한다.
따라서, 본 발명에 의하면, 미앤더 폴디드-다이폴(meandered folded-dipole) 구조를 기본으로 하고, 종단이 폐쇄형 구조를 가지며, 미앤더 폴디드-다이폴 구조를 감싸도록 루프 형태의 라인을 추가하여 안테나를 제작함으로써 단일 태그로 라벨 타입 태그와 같이 얇고, 흡수체 등과 같이 추가적인 재료를 삽입하지 않으면서도 높은 이득(gain)을 얻어 일반 라벨 타입 태그와 금속 태그 이상의 감지거리(인식거리)를 확보할 수 있다.

Description

금속에 부착이 가능한 비접촉식 태그용 안테나{NONCONTACT TAG ANTENNA MOUNTABLE ON METALLIC SURFACE}

본 발명은 무선 통신, 혹은 RFID(Radio Frequency IDentification) 및 USN(Ubiquitous Sensor Network)에 사용되는 비접촉식 태그에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속에 부착이 가능한 라벨 타입(label type) RFID 태그용 안테나에 관한 것이다.

RFID 시스템은 각종 물품에 소형 칩 등을 부착해 사물의 정보와 주변 환경정보를 무선 전파에 의해 전송 처리하는 비접촉식 인식 시스템으로, 전용 근거리 통신(dedicated short range communication : DSRC) 또는 무선 인식 시스템이라고도 한다.

이러한 RFID 시스템은 물품관리, 도난방지 및 위조방지 등의 다양한 분야에 이용되고 있으며 그 적용영역이 급격히 증가하고 있는 추세이다. 일반적으로 RFID 시스템은 판독 및 해독 기능이 있는 판독기(RFID reader), 고유정보를 내장한 RFID 태그(tag) 및 운용 소프트웨어 등으로 구성된다. 또한 RFID 태그는 사물에 부착된 얇은 평판 등의 형태로 구성되어 해당 사물에 대한 여러 가지 정보를 저장하며, 필요 시 무선 전파를 통해 판독기 등에 해당 사물에 대한 정보를 제공하는 기능을 수행한다.

RFID 태그는 일반적으로 정보가 저장된 태그 칩(IC 칩)과, 태그 칩과 연결된 안테나를 포함한다. 이러한 RFID 태그는 특수 태그와 일반 라벨 타입 태그로 분류할 수 있다. 먼저, 라벨 타입 태그는 부착되는 물체 및 그 표면이 태그 안테나의 성능에 큰 영향을 주지 않는 응용 분야에 주로 이용되고 있고, 특수 태그는 자동차, 철강 등의 응용분야와 같이 금속에 부착 가능한 금속 태그, 유리에 부착시키는 유리 태그 및 액체 태그 등이 있다. 이중 금속 태그는 태그 안테나의 특성을 열화시키지 않게 하기 위해 접지면을 기준으로 설계된 패치 안테나 등이 주로 사용되고 있다.

이와 같은 RFID 태그에 있어서, 최대 감지거리(인식거리)의 향상은 중요한 이슈 가운데 하나이며, 이는 특히, RFID 태그가 부착되는 물체가 금속 등의 도전성 물질로 구성된 경우 감지거리가 더욱 큰 문제로 작용하고 있다. 예를 들면, 라벨 타입 태그를 금속 부착물에 가까이 가져가게 되면 금속에 의한 반사성분이 등가 전류를 유발하게 되어 태그 식별이 잘 되지 않는다. 즉, RFID 태그가 금속과 같은 도전성 물질에 부착될 경우 안테나로부터 송출되는 전파의 강도(强度)가 간섭 등에 의해 현저히 약화됨으로써 감지거리가 크게 감소되거나 전파가 수신되지 않기 때문이다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 특수 태그를 일반 응용 분야에 적용하는 경우 태그 두께가 증가하거나 감지거리가 감소하는 등의 문제가 발생하게 된다. 또한, 단순히 안테나의 크기를 증가시킬 경우 RFID 태그의 전체 크기를 증가시킨다는 또 다른 문제점을 유발하게 된다. 이에 따라, 최근에는 각각의 응용분야에 맞는 태그를 따로 설계/제작하고 있고, 일반 라벨 타입 태그에 추가적으로 흡수체 등을 부착시켜 금속 태그로 사용하고 있으나 비용이 증가하고 성능이 열화되는 문제가 발생되고 있다.

따라서, 본 발명은 종래기술에 따른 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 단일 태그로 라벨 타입 태그와 같이 얇고, 흡수체 등과 같이 추가적인 재료를 삽입하지 않으면서도 높은 이득(gain)을 얻어 일반 라벨 타입 태그와 금속 태그 이상의 감지거리(인식거리)를 확보할 수 있는 금속에 부착이 가능한 비접촉식 태그용 안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 일 측면에 따른 본 발명은 태그 칩과 연결된 T-형 매칭부와, 일측단이 상기 T-형 매칭부와 연결된 제1 전도성 트레이스부와, 일측단이 상기 T-형 매칭부와 연결되고, 타측단이 상기 제1 전도성 트레이스부의 타측단과 연결되어 상호 대칭적으로 폐쇄형 구조를 구성하는 제2 전도성 트레이스부와, 상기 제1 및 제2 전도성 트레이스부를 감싸도록 상기 T-형 매칭부와 연결된 루프부를 포함하고, 상기 제1 및 제2 전도성 트레이스부 각각은, 내부에 적어도 하나의 폴딩 구조를 갖는 미앤더 라인을 포함하는 비접촉식 태그용 안테나를 제공한다.

바람직하게, 상기 루프부는 일측단과 타측단이 상기 태그 칩을 사이에 두고 상기 T-형 매칭부와 연결될 수 있다.

바람직하게, 상기 T-형 매칭부, 상기 제1 전도성 트레이스부, 상기 제2 전도성 트레이스부 및 상기 루프부는 플렉시블 기판의 동일 평면 상에 형성될 수 있다.

바람직하게, 상기 플렉시블 기판은 PI(polyimide) 또는 PET(polyethyleneterephehalate) 기판일 수 있다.

바람직하게, 상기 T-형 매칭부, 상기 제1 전도성 트레이스부, 상기 제2 전도성 트레이스부 및 상기 루프부는 은(Ag) 또는 구리(Cu)로 형성될 수 있다.

바람직하게, 상기 T-형 매칭부, 상기 제1 전도성 트레이스부, 상기 제2 전도성 트레이스부 및 상기 루프부는 프린팅 방법 또는 식각방법으로 형성될 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하면, 미앤더 폴디드-다이폴(meandered folded-dipole) 구조를 기본으로 하고, 종단이 폐쇄형 구조를 가지며, 미앤더 폴디드-다이폴 구조를 감싸도록 루프 형태의 라인을 추가하여 안테나를 제작함으로써 단일 태그로 라벨 타입 태그와 같이 얇고, 흡수체 등과 같이 추가적인 재료를 삽입하지 않으면서도 높은 이득(gain)을 얻어 일반 라벨 타입 태그와 금속 태그 이상의 감지거리(인식거리)를 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비접촉식 태그용 안테나를 도시한 도면.
도 2는 실제 제작된 비접촉식 태그용 안테나를 도시한 도면.
도 3은 도 1에 도시된 비접촉식 태그용 안테나에서 미앤더 폴디드-다이폴(meandered folded-dippole) 구조를 도시한 도면.
도 4는 도 3에 도시된 제1 및 제2 전도성 트레이스부와 T-형 매칭부를 도시한 도면.
도 5는 도 1에 도시된 비접촉식 태그용 안테나에서 루프와 T-형 매칭부를 도시한 도면.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.

본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 특징을 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비접촉식 태그용 안테나를 설명하기 위하여 도시한 평면도이고, 도 2는 실제 제작된 비접촉식 태그용 안테나를 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 다른 비접촉식 태그용 안테나는 미앤더 폴디드-다이폴(meandered folded-dipole) 구조로 이루어지며, 제1 전도성 트레이스부(10), 제2 전도성 트레이스부(20), T-형 매칭부(30) 및 루프부(40)를 포함한다.

제1 전도성 트레이스부(10)는 T-형 매칭부(30)를 기준으로 제2 전도성 트레이스부(20)와 좌우 대칭으로 형성된다. 이러한 제1 전도성 트레이스부(10)는 일측단이 T-형 매칭부(30)와 연결되고, 타측단은 제2 전도성 트레이스부(20)의 타측단과 연결된다. 제1 전도성 트레이스부(10)는 도 3 및 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 내부에 적어도 하나 이상의 폴더 구조(11, 12)를 갖는 미앤더 라인(meandered line)을 포함한다.

제2 전도성 트레이스부(20)는 T-형 매칭부(30)를 기준으로 제1 전도성 트레이스부(10)와 좌우 대칭으로 형성된다. 이러한 제2 전도성 트레이스부(20)는 일측단이 T-형 매칭부(30)와 연결되고, 타측단은 제1 전도성 트레이스부(10)의 타측단과 연결된다. 제2 전도성 트레이스부(20)는 도 3 및 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 내부에 적어도 하나 이상의 폴더 구조(21, 22)를 갖는 미앤더 라인(meandered line)을 포함한다.

이와 같이, 제1 및 제2 전도성 트레이스부(10, 20)는 서로 좌우 대칭 구조로 형성되고, 각각은 미앤더 라인을 기본으로 하여 미앤더 라인 사이의 공간으로 폴딩된 구조를 갖게 함으로써 태그용 안테나의 소형화를 구현하면서 이득을 높일 수 있다.

T-형 매칭부(30)는 도 3 및 도 4의 (c)와 같이 하단 중앙부가 개방된 개구부(32)가 마련되어 있으며, 개구부(32)를 기준으로 좌측에는 제1 전도성 트레이스부(10)의 일측단이 연결되고, 우측에는 제2 전도성 트레이스부(20)의 일측단이 연결된다. 또한 중앙부에 공동(31)을 형성하여, 평면상에서 개구부(31)와 함께 T-자형 구조를 이룬다.

도 2에 도시된 바와 같이 T-형 매칭부(30)의 개구부(32)에는 태그 칩(60)이 연결되어 있다. T-형 매칭부(30)는 파라미터(m1~m4)를 통해 세밀하게 제어할 수 있으며, 이러한 파라미터(m1, m2, m3, m4)를 제어하여 높은 유도성 리액턴스(inductive reactance)와 저항성(resistance)을 효과적으로 조절하며, 이를 통해 태그 칩(60)의 임피던스와 안테나의 임피던스가 공액정합이 되도록 미세 튜닝을 수행할 수 있다.

루프부(40)는 도 5에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 전도성 트레이스부(10, 20)를 감싸도록 루프 형태의 라인으로 일측단과 타측단이 T-형 매칭부(30)와 연결된다. 이러한 루프부(40)를 포함하는 안테나는 도 3에 도시된 기본 구조에 비해 약 3dB 이상의 이득(gain)을 향상시킬 수 있다. 이를 통해, 폴디드-다이폴 구조에서 금속 부착물에서 뿐만 아니라 프리 스페이스(free space)에서도 안테나의 이득을 높일 수 있다.

본 발명의 실시예에 다른 비접촉식 태그용 안테나는 도 2에 도시된 바와 같이 플렉시블 기판(70) 상에 형성된다. 플렉시블 기판(70)으로는 저유전율 기판을 사용하며, 예를 들면 PI(polyimide) 또는 PET(polyethyleneterephehalate) 기판을 사용할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 비접촉식 태그용 안테나는 PET 기판 상에 은(Ag)으로 프린팅하거나, PI 기판 등과 같은 기판 상에 구리(Cu)를 식각하는 형태로 제작할 수도 있다. 하지만, 양산측면에서 롤투롤(roll to roll) 공정 적용이 가능한 은(Ag)을 이용한 프린팅(printing) 방식을 적용하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 따라서, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

10 : 제1 전도성 트레이스부
20 : 제2 전도성 트레이스부
30 : T-형 매칭부
40 : 루프부

Claims (6)

1. 태그 칩과 연결된 T-형 매칭부;
   일측단이 상기 T-형 매칭부와 연결된 제1 전도성 트레이스부;
   일측단이 상기 T-형 매칭부와 연결되고, 타측단이 상기 제1 전도성 트레이스부의 타측단과 연결되어 상호 대칭적으로 폐쇄형 구조를 구성하는 제2 전도성 트레이스부; 및
   상기 제1 및 제2 전도성 트레이스부를 감싸도록 상기 T-형 매칭부와 연결된 루프부를 포함하고,
   상기 제1 및 제2 전도성 트레이스부는 상기 제 1 및 제 2 전도성 트레이스부의 각각의 내부에 적어도 하나의 폴딩 구조를 갖는 미앤더 라인을 포함하는 미앤더 폴디드 다이폴 구조이고,
   상기 T-형 매칭부, 상기 제1 전도성 트레이스부, 상기 제2 전도성 트레이스부 및 상기 루프부는 플렉시블 기판의 동일 평면상에 형성되는
   비접촉식 태그용 안테나.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 루프부는,
   일측단과 타측단이 상기 태그 칩을 사이에 두고 상기 T-형 매칭부와 연결된 비접촉식 태그용 안테나.
   
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 플렉시블 기판은,
   PI(polyimide) 또는 PET(polyethyleneterephehalate) 기판인 비접촉식 태그용 안테나.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 T-형 매칭부, 상기 제1 전도성 트레이스부, 상기 제2 전도성 트레이스부 및 상기 루프부는,
   은(Ag) 또는 구리(Cu)로 형성된 비접촉식 태그용 안테나.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 T-형 매칭부, 상기 제1 전도성 트레이스부, 상기 제2 전도성 트레이스부 및 상기 루프부는,
   프린팅 방법 또는 식각방법으로 형성된 비접촉식 태그용 안테나.

Images