KR101443277B1 - 무선인식용 근거리 안테나 - Google Patents

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고형석
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(주)맥테크놀러지
충북대학교 산학협력단
고형석
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Abstract

본 발명은 균일한 자기장을 가짐과 동시에 작은 이득을 갖게 하고 동축선에서 발생하는 방사를 억제시켜 근거리 영역 내에서 안정적으로 태그를 인식함과 동시에 근거리 밖의 태그는 인식하지 않도록 한 무선인식용 근거리 안테나에 관한 것으로서, 안테나 기판상에 서로 인접하여 평행하게 배치되고 전류가 서로 반대방향으로 흐르게 결선되며 자기장이 동일한 방향을 갖도록 구성되는 이중 루프 안테나와, 상기 이중 루프 안테나에 전력을 공급하기 위한 동축선과, 상기 이중 루프 안테나와 동축선의 임피던스를 정합하고 상기 이중 루프 안테나의 근거리 자기장 세기를 조절하기 위해 상기 이중 루프 안테나의 각 루프 상의 일 지점에 설치되는 저항 소자와, 상기 이중 루프 안테나와 동축선의 임피던스를 정합하기 위해 상기 이중 루프 안테나의 각 루프 상의 일 지점에 설치되는 인덕터 소자와, 상기 안테나 기판에 구현된 상기 이중 루프 안테나의 자기장을 상기 이중 루프 안테나의 상부 방향으로 집속하기 위해 상기 안테나 기판을 수납하는 금속함과, 상기 동축선 내부도체를 통해 인가된 전류가 상기 이중 루프 안테나를 지나 동축선 외부도체의 최외각면으로 흐르는 것을 억제하기 위해 상기 금속함과 안테나 기판 사이에 설치되는 단락 핀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

무선인식용 근거리 안테나{NEAR FIELD ANTENNA FOR RFID}
본 발명은 근거리 안테나에 관한 것으로, 특히 무선인식 시스템을 이용한 물품의 개별 단위 관리 시 물품에 부착된 무선인식 태그와의 인식거리(40㎝이내)를 설계에 따라 자유롭게 구현할 수 있도록 한 무선인식용 근거리 안테나에 관한 것이다
무선인식(RFID)이란, 무선 라디오 전파를 이용하여 사물을 자동으로 식별하기 위하여, 식별대상 사물에는 RFID 태그(Tag)를 부착하고 라디오 주파수를 이용한 송수신을 통해 RFID 태그 리더(RFID Tag Reader)와 통신을 하는 비접촉식 자동 식별 방식을 제공하는 기술로서, 종래의 자동 식별 기술인 바코드 및 광학 문자 인식 기술의 단점을 보완할 수 있다. 따라서, RFID 도입자들은 제품(휴대폰, 휴대용 멀티미디어 기기 등)에 태그를 부착하고 RFID 데이터를 사용하여 유통망 설계와 처리 공정의 발전을 기대하고 있다.
특히, NFC(Near Field Communication)는 새롭게 제시되고 있는 근거리통신 규약으로, 13.56MHz의 주파수의 RFID 프로토콜을 사용하는 단말기 간의 보안 통신을 말한다.
NFC는 RFID 기술이 진보되어 수십 센티미터 이내에서 리더(Reader)와 태그(Tag) 간 무선식별 및 보안 데이터 전송 기술이 융합된 형태로서, 유럽의 ECMA(European Computer Manufacturer's Association)를 중심으로 휴대폰 및 휴대용 멀티미디어 기기에 장착할 목적으로 개발되기 시작하였다. 현재 ECMA에서 발표한 NFCIP-1, NFCIP-2 두 가지 프로토콜이 있으며, 국제 표준화기구(ISO)가 ECMA의 표준안을 국제표준으로 받아들여서 ISO/IEC-18092를 국제 NFC 표준으로 제정하였다.
한편, 무선인식(RFID) 시스템을 이용하여 물품을 개별 단위로 관리할 때 물품에 부착된 무선인식 태그(tag)가 무선인식 리더(reader) 안테나에서 40㎝ 이내로 지정된 가까운 거리에서만 인식되게 할 필요가 있다.
이와 같은 근거리 무선인식 기술이 사용되는 몇 가지 예를 들면 다음과 같다.
먼저, 생산라인의 컨베이어 벨트에서 흘러가는 물품의 무선인식 태그의 물품정보를 기록하고, 무선인식 태그에 기록된 정보의 오류 여부를 확인, 무선인식 태그 자체에 인식 잠금 기능을 설정하는 작업, 물품에 무선인식 태그를 부착하기 전 태그에 개별적으로 물품 정보를 기록하는 작업(이를 'Label printing'이라 하며 Label printing 작업 후에 물품에 태그를 부착함), 포도주, 카지노 칩, 유통매장의 소형 물품, 도서, 의류, 우편물 등을 관리하는 전자선반 등에 사용될 수 있다.
또한, 물품 관리용 무선인식 시스템에는 UHF 대역(유럽 865~868MHz, 미국 902~928MHz, 한국 915~923.5MHz)의 주파수가 사용되고 있다. 통상적인 UHF 무선인식 리더 안테나의 경우 안테나로부터 멀리 떨어진 원거리에 있는 태그를 인식하는데 적합하도록 설계되어 있으며 이를 '원거리(far field) 통신 안테나'라고 한다.
무선인식 리더용 원거리 통신 안테나에서 방사되는 신호의 전력을 감소시켜 태그의 인식거리를 줄이고자 할 경우 원거리 안테나의 근거리 전자기장 분포가 균일하지 않기 때문에 근거리 영역 내에서 태그가 인식되지 않거나 물품들을 중복인식 하는 등 여러 문제점이 발생한다.
이를 극복하기 위하여 '근거리(near field) 안테나'가 개발되고 있다. 종래의 근거리 안테나로 공개된 기술은 크게 근거리 전기장을 이용하는 방식 [1]-[4]과 근거리 자기장을 이용하는 방식 [5]으로 구분할 수 있다.
[1] G. M. Shafer, et al., "RFID near field microstrip antenna," US Patent Application US 2009/0015480 A1, Jan. 15, 2009.
[2] B. Y. Tsirline and K. Torchalski, "RFID near-field antenna and associate systems," US Patent Application US 2009/0152353 A1, Jun. 18, 2009.
[3] W. K. Choi, J. Y. Jung and S. K. Chae, "Near-field antenna," US Patent Application US 2012/0139795 A1, Jun. 7, 2012.
[4] M.-R. Lian, et al., "RF near field microstrip antenna," Austrailian Patent 2005302153, Sept. 23, 2010.
[5] G. Schillmeier, et al., "Magnetically coupling near-field RFID antenna," PCT EP2010002480, Apr. 22, 2010.
그러나 이와 같은 '근거리(near field) 통신 안테나'는 근거리 전자기장 분포에 있어서 크게 작아 지는 부분이 존재하며 안테나 이득이 종래의 원거리 안테나에 비해 크게 감소하지 않아서 근거리 영역 내에서 무선인식 태그가 읽히지 않는 공간이 있다는 것과 동축선으로 안테나 급전 시 근거리 안테나 외에 동축선 외부도체에서도 방사가 일어나서 원거리 이득이 크게 증가하여 근거리 안테나로 동작하지 않는다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 균일한 자기장을 가짐과 동시에 작은 이득을 갖게 하고 동축선에서 발생하는 방사를 억제시켜 근거리 영역 내에서 안정적으로 태그를 인식함과 동시에 근거리 밖의 태그는 인식하지 않도록 한 무선인식용 근거리 안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 무선인식용 근거리 안테나는 안테나 기판상에 서로 인접하여 평행하게 배치되고 전류가 서로 반대방향으로 흐르게 결선되며 자기장이 동일한 방향을 갖도록 구성되는 이중 루프 안테나와, 상기 이중 루프 안테나에 전력을 공급하기 위한 동축선과, 상기 이중 루프 안테나와 동축선의 임피던스를 정합하고 상기 이중 루프 안테나의 근거리 자기장 세기를 조절하기 위해 상기 이중 루프 안테나의 각 루프 상의 일 지점에 설치되는 저항 소자와, 상기 이중 루프 안테나와 동축선의 임피던스를 정합하기 위해 상기 이중 루프 안테나의 각 루프 상의 일 지점에 설치되는 인덕터 소자와, 상기 안테나 기판에 구현된 상기 이중 루프 안테나의 자기장을 상기 이중 루프 안테나의 상부 방향으로 집속하기 위해 상기 안테나 기판을 수납하는 금속함과, 상기 동축선 내부도체를 통해 인가된 전류가 상기 이중 루프 안테나를 지나 동축선 외부도체의 최외각면으로 흐르는 것을 억제하기 위해 상기 금속함과 안테나 기판 사이에 설치되는 단락 핀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 무선인식용 근거리 안테나는 다음과 같은 효과를 가지고 있다.
첫째, 안테나의 원거리 이득이 -34dBi로서 근거리에 있는 무선인식 태그만을 인식할 수 있다.
둘째, 이중 루프 안테나는 동축선으로 급전되며, 적절한 설계에 따라 이중 루프와 동축선의 임피던스가 정합되고 근거리 자기장 세기가 조절됨에 따라 무선인식 태그의 인식거리를 용도에 맞게 설계할 수 있고 이중 루프 안테나의 최외각 도선에 흐르는 전류가 균일하게 동일 방향이 됨으로써 이중 루프 안테나 상부의 근거리 공간에서 자기장이 크게 작아 지는 구역이 없는 균일한 자기장을 형성할 수 있다.
셋째, 이중 루프 안테나를 동축선으로 급전함에 있어서 동축선 외부도체와 금속함을 연결하는 단락 핀을 설치함으로써 동축선에서의 전자파 방사를 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 무선인식용 근거리 안테나의 형상을 나타낸 사시도
도 2는 본 발명에 의한 무선인식용 근거리 안테나를 일 중심축 상에서 자른 단면도
도 3은 본 발명에 의한 무선인식용 근거리 안테나의 상부 방향에서 바라본 평면도
도 4는 본 발명에 의한 무선인식용 근거리 안테나 기판의 뒷면에서 바라본 평면도
도 5는 본 발명에 의한 무선인식용 근거리 안테나의 일 실시예에 따른 안테나의 반사계수를 나타낸 도면
도 6은 본 발명에 의한 무선인식용 근거리 안테나 상의 전류 흐름과 근거리 자기장 분포 분석을 위한 좌표계의 x 축과 y 축을 도시한 도면
도 7은 본 발명에 의한 무선인식용 근거리 안테나의 일 실시예에 따른 3차원 원거리 이득패턴을 나타낸 도면
도 8a 내지 도 8c는 본 발명에 의한 무선인식용 근거리 안테나 실시예에 따른 안테나 표면으로부터 상부 방향으로 5㎝ 떨어진 평면에서 자기장의 x 방향 성분, y 방향 성분 및 z 방향 성분의 분포도를 각각 나타낸 도면
도 9는 본 발명에 의한 무선인식용 근거리 안테나의 일 실시예에 따른 안테나 표면으로부터 상부 방향으로 5㎝ 떨어진 평면의 중심에서 x 좌표변화에 따른 자기장의 x 방향성분 변화를 도시한 도면
도 10은 본 발명에 의한 무선인식용 근거리 안테나의 일 실시예에 따른 안테나 표면으로부터 상부 방향으로 5㎝ 떨어진 평면의 중심에서 y 좌표 변화에 따른 자기장의 y 방향성분 변화를 도시한 도면
도 11a는 본 발명에 의한 무선인식용 근거리 안테나의 일 실시예에 따른 안테나 표면으로부터 상부 방향으로 5㎝ 떨어진 평면의 중심에서 x 좌표 변화에 따른 자기장의 z 방향 성분 세기를 도시한 도면
도 11b는 본 발명에 의한 무선인식용 근거리 안테나의 일 실시예에 따른 안테나 표면으로부터 상부 방향으로 5㎝ 떨어진 평면의 중심에서 y 좌표 변화에 따른 자기장의 z 방향 성분 세기를 도시한 도면
이하, 본 발명의 실시예에 따른 무선인식용 근거리 안테나에 대해 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성품의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다. 또한 문장의 간결성을 위해, 앞 뒤의 문맥으로 볼 때, 지칭하는 구성품이 무엇인지 쉽게 이해할 수 있는 경우에는, 구성품 명칭 다음에 붙이는 괄호와 구성품 번호를 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 무선인식용 근거리 안테나의 전체 구조를 나타낸 사시도이다.
도 1 내지 도 4의 실시예를 참조하면 본 발명에 의한 무선인식용 근거리 안테나를 보다 쉽게 이해할 수 있다.
본 발명에 의한 무선인식용 근거로 통신 안테나(100)는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 이중 루프 안테나(211)를 구비한 안테나 기판(210)과, 상기 안테나 기판(210)을 내부에 수납하고 상기 안테나 기판(210)과 일정 간격을 갖는 금속함(310)과, 상기 금속함(310)의 일 측면을 관통하여 상기 이중 루프 안테나(211)에 전력을 공급하기 위한 안테나 급전용 동축선(410)과, 상기 동축선(410)의 방사를 억제하기 위해 상기 금속함(310)의 저면에서 상기 안테나 기판(210)과 동축선(410)의 외부를 지지하는 단락 핀(320)을 포함하여 구성되어 있다.
여기서, 상기 이중 루프 안테나(211)는 상기 안테나 기판(210)에 인쇄회로 기법으로 제작된다.
도 2는 본 발명에 의한 무선인식용 근거리 안테나를 일 중심축 상에서 자른 단면도이다.
본 발명에 의한 무선인식용 근거리 안테나의 단면 구조는 도 2에서와 같이, 금속함(310) 내부에 안테나 기판(210)이 위치하고, 상기 이중 루프 안테나(211)의 중심의 급전점에서 동축선(410) 내부도체와 연결되는 제 2 비아홀(223)과, 상기 안테나 기판(210) 상부의 이중 루프 안테나(211)의 접지를 위해 각 루프의 종단에 위치하며 동축선(410) 외부도체와 연결되는 제 1 비아홀(222)과, 상기 동축선(410) 외부도체의 최외각면으로 흐르는 전류를 억제하기 위한 단락 핀(320) 그리고 동축선(410) 외부도체와 금속함(310) 벽면이 연결되어 구성되어 있다.
도 3을 참조하여 본 발명에 의한 무선인식용 근거리 안테나의 구성을 상세히 설명한다. 즉, 도 3은 본 발명에 의한 무선인식용 근거리 안테나를 상부에서 바라본 평면도의 세부적인 구성을 나타낸 것이다.
본 발명에 의한 무선인식용 근거리 안테나(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 안테나 기판(210) 상부에 서로 평행하게 배치되어 동축선(410)에 의해 전류가 서로 반대 방향으로 인가되어 동일한 방향으로 균일한 자기장을 발생시키기 위한 이중 루프 안테나(211)와, 상기 이중 루프 안테나(211)의 입력 임피던스를 상기 동축선(410)의 특성 임피던스와 정합시키며 안테나의 근거리 자기장 세기를 일정 범위(약 10dB)에서 조절하기 위한 2개의 칩 저항(220), 상기 칩 저항(220)과 함께 임피던스 정합을 위해 사용된 2개의 칩 인덕터(221)와, 상기 안테나 기판(210) 상부의 이중 루프 안테나(211) 접지를 위한 것으로서 동축선(410) 외부도체와 연결되는 제 1 비아홀(222) 및 상기 동축선(410) 내부도체와 연결되는 제 2 비아홀(223)과, 균일한 자기장을 상기 이중 루프 안테나(211) 상부 방향으로 주로 향하게 하기 위한 금속함(310)과, 상기 이중 루프 안테나(211)에 전력 공급을 위한 안테나 급전용 동축선(410)을 포함하여 구성된다.
필요에 따라 고유전율을 지닌 안테나 기판(210)을 사용함으로써 상기 이중 루프 안테나(211)의 전체 크기를 축소시킬 수도 있다. 2개의 사각 루프의 대칭적인 구조에 있어서 동축선(410)을 통해 급전된 전류가 동축선(410) 내부 도체와 연결된 제 2 비아홀(223)을 통해 서로 다른 방향으로 전류가 절반씩 균형을 이루어 각각의 이중 루프 안테나(211)로 흐른다.
상기 대칭적인 이중 루프 안테나(211) 상에서 균형을 이루는 전류가 흐름으로써 영점이 없는 균일한 자기장을 형성시킨다. 상기 이중 루프 안테나(211)의 임피던스의 실수부는 0에 가까워 임피던스 정합문제가 발생한다. 상기 이중 루프 안테나(211)의 입력 임피던스를 급전 동축선의 50Ω 특성 임피던스와 정합시키기 위해 각 루프에 1개의 칩 저항과 1개의 칩 인덕터를 사용한다.
상기 칩 저항(220)의 위치는 루프의 중간이 바람직하며, 상기 칩 인덕터(221)의 위치는 루프의 종단이 바람직하다. 칩 저항(220)의 값, 칩 인덕터(221)의 값, 각 루프의 길이가 동작 주파수를 결정한다. 각 루프의 길이는 동작 주파수에서 파장의 0.5배 이하가 바람직하며, 상기 칩 저항(220) 값은 3Ω 내지 30Ω의 값이 바람직하다. 상기 칩 저항(220)의 값에 따라 안테나의 근거리 자기장 세기가 약 10dB 가량 변화한다.
상기 칩 인덕터(221)의 값은 30nH 내지 300nH가 바람직하다. 루프의 길이를 0.5파장 이하로 유지하며 무선인식 태그를 탐지하고자 하는 근거리 영역의 모양에 따라 루프의 모양을 정사각형과 직사각형으로 할 수 있다.
상기 금속함(310) 내부에 이중 루프 안테나(211)가 위치하며, 금속함(310)은 이중 루프 안테나(211)에 의해 생성된 자기장을 상기 이중 루프 안테나(211) 상부 방향으로 주로 향하게 한다. 상기 금속함(310)의 크기는 이중 루프 안테나(211)의 모양을 고려하여 결정하며 이중 루프 안테나(211)에 의해 발생한 자기장이 안테나 상부 방향으로 향하도록 금속함(310)의 벽이 이중 루프 안테나(211)로부터 적절한 거리를 유지하도록 한다.
금속함(310) 밑면과 안테나 기판(210) 밑면 사이의 거리를 변화하여 자기장 세기를 조절할 수 있으며, 또한 상기 금속함(310) 옆면의 최고점 높이와 안테나 기판(210) 윗면 사이의 거리를 조정하여 근거리 자기장 세기를 조절할 수 있다.
도 3에서 금속함(310) 내부면과 안테나 기판(210) 최외각 사이의 공간이 없을 경우 이중 루프 안테나(211)가 상기 금속함(310)의 영향에 의해 동작하지 않을 수 있다. 상기 안테나 기판(210)과 금속함(310) 내부면 사이의 간격을 증가시킴에 따라 안테나 반사계수 특성이 양호하며 근거리 자기장 세기가 최대가 되며 더 이상의 간격 증가에 따라서는 반사계수 특성과 근거리 자기장 세기에는 큰 변화가 없게 된다.
도 1에는 표시되지 않았지만 금속함(310) 상부 면을 전파가 손실 없이 통과하는 얇은 두께의 플라스틱 뚜껑으로 덮음으로써 안테나를 외부 환경으로부터 보호할 수 있다.
상기 동축선(410) 내부도체와 연결된 제 2 비아홀(223)을 통해 상기 동축선(410) 내부도체의 전류가 이중 루프 안테나(211)의 중심에서 이중 루프의 각 루프에 서로 다른 방향으로 대칭적으로 절반씩 흐른다. 상기 이중 루프 안테나(211)의 중심에서 서로 다른 방향으로 절반씩 흐른 전류는 각 루프를 따라 흐른 후 제 1 비아홀(222)을 통과하여 동축선(410) 외부도체로 되돌아 온다. 각 루프의 총 길이를 파장의 약 0.5배 이하로 할 경우 각 루프에는 동일한 방향으로 전류가 흐르게 된다. 이때 이중 루프의 구조와 전류의 급전 방법에 의해 이중 루프의 2개 중심 도선 전류는 서로 상쇄되고 이중 루프의 최외각 도선에 동일한 방향으로 전류가 흐르게 된다.
도 4는 근거리 안테나 급전구조(200)를 나타낸 평면도이다. 도 4에서 동축선(410)을 내부도체의 전류가 제 2 비아홀(223)을 통해 안테나 기판(210) 상부의 이중 루프 안테나(211)의 중심과 연결되며, 상기 이중 루프 안테나(211)를 따라 흐른 전류는 각 루프의 종단에 연결된 제 1 비아홀(222)을 통과하여 안테나 기판(210) 하부에 위치한 상기 동축선(410) 외부도체로 흐른다. 이 때 동축선(410) 외부도체의 최외각면으로 전류가 흐를 경우 이로부터 전자파가 방사되어 근거리 안테나의 특성이 상실하게 된다. 이를 억제하기 위해 동축선(410) 외부도체 종단과 금속함(310) 내부 밑면을 금속 단락 핀(320)으로 연결한다.
상기 안테나 기판(210) 하부 면의 도체고리(224)는 제 2 비아홀(223)을 형성하기 위한 패드이다. 또 다른 도체고리(225)는 제 1 비아홀(222)을 형성하기 위한 패드로서 동축선(410) 외부도체 연결을 위한 패드의 역할도 동시에 수행한다.
본 발명에 의한 한 실시 예에 따르면 안테나 기판(210)의 유전율이 10이며 안테나 기판(210)의 크기는 60 × 20 × 1㎣ 이다. 이에 맞게 설계된 상기 금속함(310)의 최외각 치수는 100 × 40 × 10㎣ 이며, 상기 금속함(310)의 벽 두께는 1㎜이다.
도 5는 본 발명이 적용된 무선인식용 근거리 안테나의 한 실시 예에 따른 동작 주파수 및 반사계수 특성을 나타낸 그래프이다.
도 5에서 볼 수 있듯이, 근거리 안테나의 동작 중심 주파수는 915MHz이며 반사계수가 -10dB 이하인 주파수 대역폭은 50MHz이다.
도 6은 본 발명이 적용된 무선인식용 근거리 안테나의 이중 루프 표면에 흐르는 전류를 도시한 것이다.
도 6에서 볼 수 있듯이, 전류가 이중 루프 안테나(211)의 최외각 도선을 따라 동일한 방향으로 흐르며 이에 따라 이중 루프 안테나(211) 상부의 일정한 공간에 걸쳐 균일한 근거리 자기장이 생성된다.
도 7은 본 발명에 의한 무선인식용 근거리 안테나의 일 실시 예에 따른 3차원 원거리 이득패턴을 나타낸 도면이다. 도 7에서 볼 수 있듯이, 근거리 안테나의 이득은 -32.9dBi로서, 본 발명에 의한 근거리 안테나는 균일한 근거리 전자기장을 제공함과 동시에 상기와 같이 작은 값의 이득을 가짐으로써 원거리에 있는 태그는 인식하지 않고 근거리에 있는 태그만 안정적으로 인식할 수 있다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명에 의한 무선인식용 근거리 안테나 일 실시 예에 따른 안테나 표면으로부터 상부 방향으로 5㎝ 떨어진 평면에서 자기장의 x 방향 성분, y 방향 성분 및 z 방향 성분의 분포도를 나타낸 도면이다. 이 때 안테나에는 50W 동축선을 이용하여 1W의 전력이 공급되었으며, 이에 따라 루프에 인가되는 전류는 0.141A이었다.
도 8a에 나타낸 바와 같이, 본 발명이 적용된 무선인식용 근거리 안테나 표면으로부터 상부 방향으로 5㎝ 떨어진 평면에서 자기장의 x 방향 성분(Hx)은 좌우 대칭적인 분포를 가지며 최대값은 0.0236A/m이다.
도 8b에 나타낸 바와 같이, 본 발명이 적용된 무선인식용 근거리 안테나 표면으로부터 상부 방향으로 5㎝ 떨어진 평면에서 자기장의 y 방향 성분(Hy)은 상하 대칭적인 분포를 가지며 최대값은 0.0195A/m이다.
도 8c에 나타낸 바와 같이, 본 발명이 적용된 무선인식용 근거리 안테나 표면으로부터 상부 방향으로 5㎝ 떨어진 평면에서 자기장의 z 방향 성분은 상하좌우 대칭적인 분포를 가지며 최대값은 0.0498A/m이다.
도 9는 본 발명이 적용된 무선인식용 근거리 안테나 표면으로부터 상부 방향으로 5㎝ 떨어진 평면의 중심에서 x 좌표 변화에 따른 자기장의 x 방향 성분 변화를 나타낸 것이다. x 좌표에 따른 Hx는 도 9에 나타낸 바와 같이, 대칭적 기함수 형태를 가진다.
도 10은 본 발명이 적용된 무선인식용 근거리 안테나 표면으로부터 상부 방향으로 5㎝ 떨어진 평면의 중심에서 y 좌표 변화에 따른 자기장의 y 방향 성분 변화를 나타낸 것이다. y 좌표에 따른 Hy는 도 10에 나타낸 바와 같이, 대칭적 기함수 형태를 가진다.
도 11a는 본 발명이 적용된 무선인식용 근거리 안테나 표면으로부터 상부 방향으로 5㎝ 떨어진 평면의 중심에서 x 좌표 변화에 따른 자기장의 z 방향 성분 변화를 나타낸 것이다.
도 11b는 본 발명이 적용된 무선인식용 근거리 안테나 표면으로부터 상부 방향으로 5㎝ 떨어진 평면의 중심에서 y 좌표 변화에 따른 자기장의 z 방향 성분 변화를 나타낸 것이다.
Hz의 z 좌표에 따른 변화는 도 11a 및 도 11b에 나타낸 바와 같이, 대칭적 우함수 형태를 가진다. Hz의 값은 안테나 중심에서 가장 크며 중심에서 벗어남에 따라 서서히 감소한다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
100 : 근거리 안테나 전체 구조 200 :근거로 안테나 급전구조
210 : 안테나 기판 211 : 이중 루프 안테나
220 : 칩 저항 221 : 칩 인덕터
222 : 제 1 비아홀 223 : 제 2 비아홀
224 : 금속패드 225 : 도체고리
310 : 금속함 320 : 단락 핀
410 : 안테나 급전용 동축선

Claims (9)

  1. 안테나 기판상에 서로 인접하여 평행하게 배치되고 전류가 서로 반대방향으로 흐르게 결선되며 자기장이 동일한 방향을 갖도록 구성되는 이중 루프 안테나와,
    상기 이중 루프 안테나에 전력을 공급하기 위한 동축선과,
    상기 이중 루프 안테나와 동축선의 임피던스를 정합하고 이중 루프 안테나의 근거리 자기장 세기를 조절하기 위해 상기 이중 루프 안테나의 각 루프 상의 일 지점에 설치되는 저항 소자와,
    상기 이중 루프 안테나와 동축선의 임피던스를 정합하기 위해 상기 이중 루프 안테나의 각 루프 상의 일 지점에 설치되는 인덕터 소자와,
    상기 안테나 기판에 구현된 상기 이중 루프 안테나의 자기장을 상기 이중 루프 안테나의 상부 방향으로 집속하기 위해 상기 안테나 기판을 수납하는 금속함과,
    상기 동축선을 통해 인가된 전류가 상기 이중 루프 안테나를 지나 동축선 외부도체의 최외각면으로 흐르는 것을 억제하기 위해 상기 금속함과 안테나 기판 사이에 설치되는 단락 핀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선인식용 근거리 안테나.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 이중 루프 안테나는 두 개의 사각형 루프 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선인식용 근거리 안테나.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 이중 루프 안테나가 상기 동축선에 의해 급전되는 것을 특징으로 하는 무선인식용 근거리 안테나.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 저항소자와 인덕터 소자는 상기 이중 루프 안테나의 입력 임피던스를 상기 동축선의 특성 임피던스와 정합하기 위해 각 루프 안테나 당 각각 1개씩 설치되는 것을 특징으로 하는 무선인식용 근거리 안테나.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 안테나 기판 상부의 이중 루프 안테나에 전류를 공급하기 위해 상기 이중 루프 안테나의 각 루프 종단에 위치하여 상기 동축선 외부도체와 연결되는 제 1 비아홀 및 상기 각 루프의 시작점에 위치하여 상기 동축선 내부 도체와 연결되는 제 2 비아홀을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 무선인식용 근거리 안테나.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 안테나 기판은 인쇄회로 기판을 이용하여 상기 이중 루프 안테나를 구성하는 것을 특징으로 하는 무선인식용 근거리 안테나.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 안테나 기판과 금속함의 표면 사이에 일정한 간격이 있는 것을 특징으로 하는 무선인식용 근거리 안테나.
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