KR101450712B1 - The near-field reader antenna for 900MHz band RFID - Google Patents
The near-field reader antenna for 900MHz band RFID Download PDFInfo
- Publication number
- KR101450712B1 KR101450712B1 KR1020120107898A KR20120107898A KR101450712B1 KR 101450712 B1 KR101450712 B1 KR 101450712B1 KR 1020120107898 A KR1020120107898 A KR 1020120107898A KR 20120107898 A KR20120107898 A KR 20120107898A KR 101450712 B1 KR101450712 B1 KR 101450712B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- antenna
- rfid reader
- radiator
- tag
- reader antenna
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/12—Supports; Mounting means
- H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
- H01Q1/2208—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems
- H01Q1/2216—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems used in interrogator/reader equipment
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
- G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
- G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
- G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
- G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
- G06K19/077—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
- G06K19/07749—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card
- G06K19/07773—Antenna details
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
- H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
- H01Q9/42—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole with folded element, the folded parts being spaced apart a small fraction of the operating wavelength
Abstract
본 발명은 근접 영역용 900MHz 대역 RFID 리더기 안테나에 관한 것으로, 수직방향으로 일정한 방사체의 간격(L2)에 따라 반복적으로 형성된 방사체 패턴의 두께(L1, 임피던스 정합 기준에 따름)를 가진 복수 개의 안테나 패턴과, 상기 일정한 방사체의 간격(L2)을 안테나의 공진주파수(f)를 기준으로 λ/2 이하로 하여 균일한 방사패턴을 갖도록 하며, 수직 방향의 방사체의 중간 지점에서 수평방향의 50Ω 급전선과 연결되고, RFID 리더기의 신호를 태그 방향으로 방사(radiation)하는 방사체; 상기 RFID 리더기의 신호를 안테나의 수직방향의 방사체를 연결하는 상기 50Ω 급전선를 접지시키는 면인 급전부 접지면; 및 백 로브(back lobe)와 사이드 로브(side lobe)를 상쇄시키는 반사판을 포함하고, 상기 방사체를 유전체 기판(FR4)을 다층 구조로 만들어 백 로브(back lobe)와 사이드 로브(side lobe)를 최소화하여 RFID 리더기가 태그의 오인식률을 줄이는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to an RFID reader antenna for a 900 MHz band for a close range, comprising: a plurality of antenna patterns having a thickness (L1, according to an impedance matching criterion) of a radiator pattern repeatedly formed in accordance with a spacing L2 of a certain radiator in a vertical direction; , The distance L2 between the constant radiators is set to be equal to or less than? / 2 with respect to the resonance frequency f of the antenna, and the antenna is connected to the horizontal 50? Feed line at the midpoint of the radiator in the vertical direction A radiator for radiating a signal of an RFID reader in a tag direction; A feeder grounding surface that grounds the 50? Feeder line connecting the signal of the RFID reader to a vertical radiator of the antenna; And a reflector for canceling a back lobe and a side lobe. The radiator is made into a multi-layer structure of the dielectric substrate FR4 to minimize a back lobe and a side lobe So that the RFID reader reduces the false recognition rate of the tag.
Description
본 발명은 근접 영역에 적용할 수 있는 900 MHz 대역 RFID 리더기 안테나에 관한 것으로, 특히 주기성을 가지는 마이크로 스트립 안테나 구조를 사용하여 태그와 거리가 R2 거리 이내의 근접영역에서 균일한 전계 분포를 가지는 안테나의 성능과 안테나의 이득이 -2 dBi 이고 하트 모양의 빔 패턴을 형성하고, RFID 리더기 안테나의 송신출력이 17d Bm에서 23 dBm까지 송신출력의 범위의 안테나를 설계하여 금속면 위에 태그(tag)가 선적될 때 태그의 금속성분으로 인한 반사전력을 최소화하고 외부로 방사되는 전력을 최소화하여 오 인식을 최소화하는, 근접 영역용 900MHz 대역 RFID 리더기 안테나에 관한 것이다.
The present invention relates to an RFID reader antenna of 900 MHz band which can be applied to an adjacent region, and more particularly, to an RFID reader antenna using a microstrip antenna structure having a periodicity and an antenna having a uniform electric field distribution The antenna of the transmission output range from 17dBm to 23dBm is designed so that the tag is loaded on the metal surface. To an RFID reader antenna for a 900 MHz band for a near region, which minimizes reflected power due to the metal component of the tag and minimizes power radiated outside, thereby minimizing false recognition.
RFID(Radio Frequency IDentification) 시스템은 예를들면, 제품에 부착된 고유의 정보를 포함하는 RFID 태그(tag), 13.56MHz 또는 900MHz RFID 주파수 대역의 무선 통신 기술을 사용하여 제품에 부착된 태그 정보를 읽어들이는 RFID 리더기, RFID 리더기로 인식된 정보를 RFID 미들웨어를 통해 호스트 컴퓨터의 애플케이션으로 전송하는 시스템이다. An RFID (Radio Frequency Identification) system reads, for example, tag information attached to a product using an RFID tag including unique information attached to the product, a wireless communication technology of 13.56 MHz or 900 MHz RFID frequency band Is a system that transmits the information recognized as an RFID reader or an RFID reader to an application of the host computer through the RFID middleware.
제품 관리용 RFID 기술은 ISO/IEC JTC1 SC31에서 표준화를 하고 있으며, RFID 리더기와 태그 사이의 각 주파수별로 에어 인터페이스 프로토콜을 ISO/IEC 18000 시리즈에서 정의하고 있으며, EPCGlobal은 900MHz 대역을 사용하는 유통 및 물류 분야에서 B2B2C 서비스를 제공하고 있다 ISO / IEC 18000 series defines the air interface protocol for each frequency between RFID reader and tag. EPCGlobal defines distribution and logistics using 900MHz band. B2B2C service in the field
RFID 주파수는 135kHz, 13.56MHz, 433 MHz, 860~960MHz. 2.45 GHz 대역을 사용한다. 저주파 13.56MHz RFID 시스템은 제품에 부착된 태그 인식에 사용하는데 인식거리가 수 cm에 불과하며, 900MHz UHF RFID 시스템의 인식거리는 100m 원거리까지 인식이 가능하며 유통 및 물류, 항만의 컨테이너 등에 사용된다. RFID frequencies are 135kHz, 13.56MHz, 433MHz, 860-960MHz. 2.45 GHz band is used. The low frequency 13.56MHz RFID system is used to recognize the tag attached to the product. The recognition distance is only a few centimeters, and the recognition distance of the 900MHz UHF RFID system can be recognized up to 100m distant. It is used for distribution, logistics, port container.
RFID 리더기와 태그는 정보의 전송 방향에 따라 순방향 링크(forward link) 및 역방향 링크(reverse link)로 구성된다. 순방향 링크는 RFID 리더기로부터 태그로 태그의 고유한 정보를 얻기 위해 명령 신호 및 태그로 전원을 공급하는 CW(Continuous Wave) 신호를 전송한다. 역방향 링크는 태그가 RFID 리더기로부터 수신한 CW 신호를 바탕으로 역산란 과정을 거쳐 RFID 리더기로 태그 신호를 도달할 때까지의 과정이다.The RFID reader and the tag are composed of a forward link and a reverse link according to the transmission direction of the information. The forward link transmits a command signal and a continuous wave (CW) signal that supplies power to the tag to obtain unique information of the tag from the RFID reader to the tag. The reverse link is a process until the tag reaches the tag signal through the RFID reader through the backscatter process based on the CW signal received from the RFID reader.
태그는 고유의 제품 정보를 포함하는 태그 칩과 안테나로 구성되고, 전원 공급 방식에 따라 능동형 태그(active tag)와 수동형 태그(passive tag)로 분류된다. A tag is composed of a tag chip and an antenna including unique product information, and is classified into an active tag and a passive tag according to a power supply scheme.
RFID 시스템은 제약산업, 의료산업, 국방산업 및 제품의 유통망관리(Supply chain)등 광범위한 응용분야에 사용된다. RFID 시스템이 적용되는 응용분야는 IT 기반의 무선통신 기술과 SW 응용분야의 기술이 접목된 IT 융합 시스템이다. RFID 시스템은 많은 응용분야에서 시스템에 대한 이해 부족과 더불어 하드웨어와 소프트웨어의 기술적인 접근방법이 어렵다. 특히, 기존 바코드 시스템(Bar code system)과 같이 보이는 환경에서 보이지 않는 무선 환경으로 변하기 때문에 기술적인 접근이 더욱 더 어렵다. 이제까지의 RFID 시스템은 원거리 영역에서 인식거리 위주의 기술이 발전하였다. RFID systems are used in a wide range of applications, including the pharmaceutical, industrial, defense, and supply chain. The RFID application system is an IT convergence system that combines IT based wireless communication technology and SW application technology. RFID systems have difficulties in understanding the system in many applications and technical approaches to hardware and software. Especially, since it changes into an invisible wireless environment in the environment where it looks like a bar code system, technological approach is more difficult. So far, the RFID system has developed a technique based on recognition distance in the remote area.
그러나, 최근 근거리 영역에서 인식을 할 수 있는 RFID 시스템이 각광을 받고 있다. 근거리 영역에서의 RFID 응용분야는 스마트 책장과 스마트 선반이 대표적인 시스템이다. 이런 근거리 영역(near field)에서는 인식하고자하는 내용물과 외부적인 기구 그리고 태그의 성능과 RFID 리더기 안테나의 성능에 따라 태그의 오인식이 발생하여 인식률 저하가 발생하게 된다. 이런 인식률 저하는 제품을 대량으로 생산하는 현장에서 막대한 인력손실과 작업의 생산성을 저하시키는 문제점이 있었다. However, recently, an RFID system capable of recognizing in the near-field area has become popular. RFID applications in the near field are smart bookcases and smart shelves. In such a near field, the recognition accuracy is lowered due to the misrecognition of tag according to the contents to be recognized, the external mechanism, the performance of the tag, and the performance of the RFID reader antenna. This degradation in recognition rate has resulted in a significant loss of manpower and a decrease in work productivity in the field of mass production of products.
도 1은 근접 영역과 원거리 영역을 구분하는 안테나의 전계영역을 나타낸 도면이다. 안테나 주위의 공간은 보통 3종류로 구분되고, a) 리액티브 근거리 전계(R1: Reactive near-field region), b) 방사 근거리 전계(R1~R2: Radiating near-field(Fresnel) region), c) 원거리 전계(R2 거리 이상, Fraunhofer) 역역으로 구분된다. 대부분의 안테나는 보통 안테나 표면으로부터 
여기서, λ는 파장(c=fλ, c=3x108m/sec, ex) 안테나의 공진주파수 f = 900MHz), D는 안테나의 가장 큰 길이, 미소 다이폴 안테나와 이와 동등한 방사체에서의 경계는 안테나의 표면으로부터 λ/2π의 거리에 있다. Where λ is the wavelength (c = fλ, c = 3 × 10 8 m / sec, ex), the resonant frequency of the antenna is 900 MHz, D is the largest length of the antenna, Lt; / RTI > from the surface.
안테나의 근접 영역(근거리 영역)은 안테나를 중심으로 
이런 문제점을 개선하는 근거리 영역에서 동작하는 RFID 리더기 안테나를 연구하고 있다. 현재까지 근거리 영역에서 동작되는 RFID 리더기 안테나는 분리된 링 공진기 원리(Split Ring Resonator)를 이용한 분리된 마이크로 스트립 루프 안테나(segment microstrip loop antenna) 기술과 전송파(traveling wave) 원리를 이용한 격자형 마이크로스트립 라인용 안테나(folded microstrip line antenna) 기술 등이 있다. 또한, 근거리 영역과 원거리 영역에서 동시에 사용되는 다층 마이크로 스트립 안테나(multi layer microstrip antenna) 기술이 있다.
We are studying RFID reader antennas that operate in the near field to solve these problems. Until now, the RFID reader antenna operated in the near area has been divided into a microstrip loop antenna using a split ring resonator and a grid microstrip using a traveling wave principle. And folded microstrip line antenna technology. There is also a multi-layer microstrip antenna technique that is used simultaneously in the near and far regions.
종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 태그와 근접 영역에서 동작하는 RFID 리더기 안테나를 연구하여 반도체 생산라인에서 R2 거리 이내의 안테나의 근접 영역에서 선적된 다중태그의 일괄 인식과 외부 기구물의 오 인식에 대한 원인을 분석하고 근접영역에서 사용가능한 RFID 리더기 안테나를 설계하여 13 mm x 152 mm x 14 mm 크기의 주기성을 가지는 마이크로 스트립 안테나 구조를 사용하여 RFID 리더기 안테나와 태그와 거리가 근접영역에서 균일한 전계 분포를 가지는 RFID 리더기 안테나의 성능과 안테나의 이득이 -2 dBi 이고 하트 모양의 빔 패턴을 형성하고, RFID 리더기 안테나의 송신출력이 17d Bm에서 23 dBm까지 송신출력의 범위의 RFID 리더기 안테나를 설계하여 금속면 위에 태그(tag)가 선적될 때 태그의 금속성분으로 인한 반사전력을 최소화하고 외부로 방사되는 전력을 최소화하여 오 인식을 최소화하는, 근접 영역용 900MHz RFID 리더기 안테나를 제공하는 것이다.
It is an object of the present invention to solve the problems of the prior art by studying an RFID reader antenna operating in the vicinity of a tag and collectively recognizing multiple tags shipped in the vicinity of an antenna within a distance of R2 from a semiconductor production line, We analyzed the cause of misrecognition and designed the RFID reader antenna that can be used in the proximity area. We designed a microstrip antenna structure with a periodicity of 13 mm x 152 mm x 14 mm, RFID reader antenna with uniform field distribution and performance of antenna, gain of antenna is -2dBi and heart shaped beam pattern is formed, and the transmission output of RFID reader antenna is from 17dBm to 23dBm. Is designed so that when the tag is loaded on the metal surface, the reflected power due to the metal component of the tag is minimized And 900MHz RFID reader antenna for the proximity region that minimizes power consumption by minimizing the power radiated to the outside.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, 근접 영역용 900MHz 대역 RFID 리더기 안테나는 수직방향으로 일정한 방사체의 간격(L2)에 따라 반복적으로 형성된 방사체 패턴의 두께(L1, 임피던스 정합 기준에 따름)를 가진 복수 개의 안테나 패턴과, 상기 일정한 방사체의 간격(L2)을 안테나의 공진주파수(f)를 기준으로 λ/2 이하로 하여 균일한 방사패턴을 갖도록 하며, 수직 방향의 방사체의 중간 지점에서 수평방향의 급전선과 연결되고, RFID 리더기의 신호를 태그 방향으로 방사(radiation)하는 방사체; 상기 RFID 리더기의 신호를 안테나의 수직방향의 방사체를 연결하는 상기 급전선을 접지시키는 면인 급전부 접지면; 및 백 로브(back lobe)와 사이드 로브(side lobe)를 상쇄시키는 반사판을 포함하고, 상기 방사체를 유전체 기판(FR4)을 다층 구조로 만들어 백 로브(back lobe)와 사이드 로브(side lobe)를 최소화하여 RFID 리더기가 태그의 오인식률을 줄이는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the object of the present invention, a 900 MHz band RFID reader antenna for a near region is provided with a plurality of antenna elements having a thickness (L1, according to an impedance matching criterion) of a radiator pattern repeatedly formed in accordance with a spacing L2 of a certain radiator in a vertical direction The antenna pattern and the interval L2 between the constant radiators are set to be equal to or less than? / 2 with respect to the resonance frequency f of the antenna so as to have a uniform radiation pattern and a horizontal feed line at the midpoint of the vertical radiator A radiator connected and radiating a signal of the RFID reader in a tag direction; A feeder grounding surface for grounding the feeder line connecting a signal of the RFID reader to a radiator in a vertical direction of the antenna; And a reflector for canceling a back lobe and a side lobe. The radiator is made into a multi-layer structure of the dielectric substrate FR4 to minimize a back lobe and a side lobe So that the RFID reader reduces the false recognition rate of the tag.
상기 방사체 및 반사판은, FR4(유전율,εr=4.7) 또는 알루미나(εr=10)로 된 유전체 기판(PCB 기판)을 사용하고, 상기 반사판은 금속으로 구성되고 상기 반사판을 FR4 또는 알루미나로 된 유전체 기판으로 구현하여 후방 방사를 줄이는 것을 특징으로 한다. Wherein the radiator and the reflector use a dielectric substrate (PCB substrate) made of FR4 (dielectric constant,? R = 4.7) or alumina (? R = 10), the reflector is made of metal and the reflector is made of FR4 or alumina And is implemented as a dielectric substrate to reduce backward radiation.
상기 방사체는 수직방향으로 상하로 방사(radiation)되며, 상기 일정한 방사체의 간격(L2)을 안테나의 공진주파수(
상기 RFID 리더기 안테나는 상기 방사체와 상기 급전부 접지면 그리고 상기 반사판으로 구성되며, 상기 RFID 리더기 안테나의 크기(L x W x H)는 313 mm x 152 mm x 14 mm, 상기 방사체는 유전체 기판(FR4) 위에 구현되고, 단일 방사체의 크기(L1 x W1)는 5 mm x 116 mm, 상기 방사체의 간격(L2)은 25 mm, 반사판의 높이(H)는 18 mm인 것을 특징으로 한다.(L x W x H) of the RFID reader antenna is 313 mm x 152 mm x 14 mm, and the radiator is connected to the dielectric substrate FR4 ), The size (L1 x W1) of the single radiator is 5 mm x 116 mm, the spacing L2 of the radiator is 25 mm, and the height H of the reflector is 18 mm.
상기 급전선은 50 ohm 급전선(feeding)을 사용하고 임피던스 매칭을 위해 λ/4 전력 분배기를 사용하며, 수직방향으로 일정한 방사체의 간격(L2)마다 형성된 방사체와 중앙 지점으로 연결되며, 하단의 급전부(20)와 연결되는 것을 특징으로 한다. The feeder uses a 50 ohm feeder and a λ / 4 power divider for impedance matching. The feeder is connected to the radiator formed at every interval L2 of the radiator in the vertical direction, 20).
상기 방사체는 900MHz 대역의 근접영역용 RFID 리더기의 안테나의 사이즈를 줄이기 위해 안테나의 방사체를 'ㄹ' 자 모양의 meander 구조로 일정한 방사체의 간격(L2)에 따라 반복적으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
In order to reduce the size of the antenna of the RFID reader for the proximity region of the 900 MHz band, the radiator is repeatedly formed in accordance with the spacing L2 of a certain radiator in the form of an "r" shaped meander structure of the antenna.
본 발명의 근접 영역용 900MHz 대역 RFID 리더기 안테나는 근접영역에서 발생하는 900 MHz RFID 시스템의 문제점을 확인하고, 금속면 위의 태그(tag)가 수직 및 수평방향으로 있을 때 태그의 수신감도가 2~5dB 낮아짐을 확인하였고, 태그의 선적 시 태그의 금속성분(안테나)으로 인한 반사전력이 발생하여 오 인식이 발생함을 확인하였으며, 이런 오 인식을 최소화할 수 있는 방법을 제공하는 RFID 리더기 안테나를 개발하였다. 본 발명에 따른 주기성을 가지는 마이크로 스트립 안테나는 R2 거리 이내의 근접영역에서 사용 가능하다. RFID 리더기 안테나의 성능은 근접영역에서 균일한 전류 분포를 가지고 R2 거리 이상의 원거리 영역에서 하트모양의 빔 모양을 가진다. 또한, RFID 리더기 안테나의 이득은 -2 dBi 이고 빔 폭은 160°이며, 실제 환경에 제안된 RFID 리더기 안테나의 송신출력이 17 dBm에서 23 dBm까지 송신출력의 범위를 가지는 것을 확인하였다. 결과적으로, 본 발명의 RFID 리더기 안테나는 금속면 위에 태그가 선적될 때 태그(tag)의 금속성분으로 인한 반사전력을 최소화하고, 외부로 방사되는 전력을 최소화하여 태그의 오 인식을 최소화하였다. 향후 태그의 편차를 최소화 하여 생산 공정에서 오 인식을 0%로 줄여 생산효율을 향상시키게 된다.
The 900 MHz band RFID reader antenna for the proximity region of the present invention confirms the problem of the 900 MHz RFID system which occurs in the proximity region, and when the tag on the metal surface is in the vertical and horizontal directions, 5dB, and it is confirmed that the reflected power due to the metal component (antenna) of the tag occurs when the tag is shipped, and the RFID reader antenna that provides a method to minimize such misrecognition is developed Respectively. The microstrip antenna having the periodicity according to the present invention can be used in an adjacent region within a distance of R2. The performance of the RFID reader antenna has a uniform current distribution in the near region and a heart - shaped beam shape in the remote region above the R2 distance. In addition, the gain of the RFID reader antenna is -2 dBi and the beam width is 160 °, and it is confirmed that the transmission output of the RFID reader antenna proposed in the actual environment has a range of transmission power from 17 dBm to 23 dBm. As a result, the RFID reader antenna of the present invention minimizes the reflected power due to the metal component of the tag when the tag is shipped on the metal surface, minimizes the power radiated to the outside, and minimizes the misrecognition of the tag. By minimizing the deviation of the tag in the future, it improves the production efficiency by reducing the misrecognition to 0% in the production process.
도 1은 안테나의 근접 영역과 원거리 영역을 구분하는 안테나의 전계영역을 나타낸 도면이다.
도 2는 900MHz 대역 RFID 리더기와 태그의 전자기 역산란 방식의 동작원리를 나타낸 도면이다,
도 3은 근접 영역의 900MHz 대역 RFID 시스템의 환경을 나타낸 도면이다.
도 4는 이상적인 RFID 리더기 안테나의 방사패턴을 나타낸 도면이다.
도 5a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 근접영역용 900MHz RFID 리더기 안테나로 설계된 주기성을 가지는 마이크로스트립 안테나 구조를 나타낸 도면이다.
도 5b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 RFID 리더기의 안테나의 사이즈를 줄이기 위해 안테나의 방사체를 meander 구조로 형성된 근접영역용 900MHz 대역 RFID 리더기 안테나로 설계된 주기성을 가지는 마이크로스트립 안테나 구조를 나타낸 도면이다.
도 6은 제작된 RFID 리더기 안테나와 태그와 근접했을때 주파수 특성을 나타낸다.
도 7은 RFID 리더기 안테나의 방사특성을 나타내며, (a) 5cm일 때의 전계분포, (b)원거리 영역에서의 전계분포이며, RFID 리더기 안테나의 근접영역의 전류 분포 특성을 나타낸다.
도 8은 근접영역용 900MHz 대역 RFID 리더기 안테나의 인식률과 오인식률을 나타낸다. FIG. 1 is a view showing an electric field region of an antenna which separates a near region and a remote region of the antenna.
2 is a diagram illustrating an operation principle of an electromagnetic backscattering scheme of a 900 MHz band RFID reader and a tag,
3 is a diagram showing an environment of an RFID system in a 900 MHz band in an adjacent region.
4 is a view showing a radiation pattern of an ideal RFID reader antenna.
5A is a diagram illustrating a structure of a microstrip antenna having a periodicity designed with a 900 MHz RFID reader antenna for a near region according to the first embodiment of the present invention.
5B is a diagram illustrating a microstrip antenna structure having a periodicity designed as a 900-MHz RFID reader antenna for a near-field region formed by a meander structure of a radiator of an antenna in order to reduce an antenna size of an RFID reader according to a second embodiment of the present invention .
6 shows the frequency characteristics when the RFID reader antenna and the tag are close to each other.
Fig. 7 shows the radiation characteristics of the RFID reader antenna. Fig. 7 (a) shows the electric field distribution at 5 cm, and Fig. 7 (b) shows the electric field distribution at the remote area.
8 shows the recognition rate and the false recognition rate of the 900 MHz band RFID reader antenna for the adjacent area.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 발명의 구성 및 동작을 상세하게 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 900Mz 대역 RFID 리더기와 태그의 전자기 역산란 방식의 동작원리를 나타낸 도면이다.2 is a diagram illustrating an operation principle of an electromagnetic backscattering scheme of a 900Mz band RFID reader and a tag.
본 발명에서 제안된 900MHz 대역 RFID 리더기 안테나의 구조는 주기성을 가지는 마이크로 스트립 안테나 구조를 사용하였다. RFID 리더기 안테나는 313 mm x 152 mm x 14 mm 크기이다. RFID 리더기 안테나의 성능은 R2 거리 이내의 근접영역에서 균일한 전계 분포를 이루고, RFID 리더기 안테나의 이득은 -2 dBi 이고 하트 모양의 빔 패턴을 형성한다. 제안된 RFID 리더기 안테나는 RFID 리더기의 송신출력이 17d Bm에서 23 dBm까지 송신출력의 범위이다. 본 발명에서 제안된 900MHz 대역 RFID 리더기 안테나는 금속면 위에 태그(tag)가 선적될 때 태그의 금속성분으로 인한 반사전력을 최소화하고, 태그 방향의 외부로 방사(radiation)되는 전력을 최소화하여 오 인식을 최소화하였다.The structure of the 900 MHz band RFID reader antenna proposed in the present invention uses a microstrip antenna structure having a periodicity. The RFID reader antenna is 313 mm x 152 mm x 14 mm. The performance of the RFID reader antenna is a uniform electric field distribution in the vicinity of the R2 distance, and the gain of the RFID reader antenna is -2 dBi and forms a heart-shaped beam pattern. The proposed RFID reader antenna has a transmission output range of 17dBm to 23dBm. The RFID reader antenna of 900MHz band proposed in the present invention minimizes the reflected power due to the metal component of the tag when the tag is loaded on the metal surface and minimizes the power to be radiated to the outside of the tag direction, .
900 MHz RFID 시스템은 전자기 역산란 방식을 사용한다. 도 2는 900Mz 대역 RFID 리더기와 태그의 전자기 역산란 방식의 동작원리를 나타낸다. 전자기 역산란 방식에서 태그의 인식은 RFID 리더기의 송신전력(P1)과 RFID 리더기 안테나의 이득(G1)과 태그 안테나의 이득(G2)과 태그의 수신감도와 관계가 있다.The 900 MHz RFID system uses electromagnetic backscattering. FIG. 2 shows an operation principle of an electromagnetic backscattering scheme of a 900-MHz band RFID reader and a tag. Recognition of the tags in the electronic backscatter approach is related to the reception sensitivity of the gain (G 2) and the tag of the gain (G 1) and the tag antenna of the transmit power (P 1) and the RFID reader antenna of the RFID reader.
RFID 리더기 안테나로부터 송신되는 전력은 태그로 전달되는 전력과 태그 이외의 지역으로 전달이 되는 전력으로 나눈다. 태그로 전달이 되는 전력(PEIRP)은 태그의 정보를 포함하고 되돌아오는 전력(P3)과 태그 안테나에서 반사되어 되돌아오는 전력(PS)이 있다. 여기에서 태그 이외에 전달되는 전력과 태그 안테나에서 반사되어 되돌아오는 전력은 태그의 오 인식에 영향을 미친다. 특히, 태그 안테나의 금속성분으로 반사되는 전력(PS)은 R2 거리 이내의 근거리 영역에서 RFID 시스템의 인식률 저하에 영향을 끼친다.The power transmitted from the RFID reader antenna is divided into the power transmitted to the tag and the power transmitted to the area other than the tag. The power (P EIRP ) to be transmitted to the tag includes the information of the tag and the return power (P 3 ) and the power (P S ) reflected back from the tag antenna. Here, the power transmitted in addition to the tag and the power reflected from the tag antenna affect the misrecognition of the tag. In particular, the power (P S ) reflected by the metal component of the tag antenna affects the lowering of the recognition rate of the RFID system in the near region within the R2 distance.
우리는 실제 반도체 생산공정에서, RFID 리더기 안테나가 이런 오 인식을 최소화할 수 있는 방법을 연구하였다. We have studied how RFID reader antennas can minimize this misperception in the actual semiconductor manufacturing process.
도 3은 근접 영역의 900MHz RFID 시스템의 환경을 나타낸 도면이다. 3 is a diagram showing an environment of a 900 MHz RFID system in a close area.
도 3을 참조하면, 근접영역에서 동작하는 900MHz RFID 시스템의 환경적인 모습과 실제 환경에서 적용 가능한 RFID 리더기 안테나의 이상적인 빔의 모양을 나타낸다. 태그의 크기는 45 mm x 10 mm x 3 mm 이다. 태그는 패키징에 수직방향으로 패키징 가운데에 위치한다. 태그를 포함하는 패키징은 400 mm x 370 mm x 13 mm 이다. RFID 리더기 안테나와 외부 기구와의 거리(d1)는 500 mm이고, RFID 리더기 안테나와 태그영역 1과의 거리(d2)는 최대 500 mm이며, 태그는 수직방향으로 30 단을 선적이 된다. 태그 영역 1과 태그 영역 2와의 거리(d4)는 500 mm이다. 태그를 포함한 패키지는 금속면의 가로방향으로 놓이고 태그 영역1을 모두 인식한 후 태그영역 3으로 이동체(운송로봇)를 통해 이동하게 된다. 이런 환경에서 처음으로 고려할 사항은 RFID 리더기의 송신 전력과 태그의 수신감도 및 안테나의 방사패턴 관련한 인식거리이다. 즉, RFID 리더기 안테나에서 방사되는 전력은 태그 영역 1만 인식을 해야 하고 태그영역 2와 태그영역 3은 인식하지 않아야 한다.Referring to FIG. 3, an environment view of a 900 MHz RFID system operating in the proximity region and an ideal beam shape of an RFID reader antenna applicable in a real environment are shown. The size of the tag is 45 mm x 10 mm x 3 mm. The tag is placed in the center of the packaging in a direction perpendicular to the packaging. The packaging containing the tag is 400 mm x 370 mm x 13 mm. The distance (d1) between the RFID reader antenna and the external device is 500 mm, and the distance (d2) between the RFID reader antenna and the tag area 1 is 500 mm at maximum, and the tag is 30 stages in the vertical direction. The distance d4 between the tag area 1 and the tag area 2 is 500 mm. The package containing the tag is placed in the transverse direction of the metal surface, and after recognizing all of the tag areas 1, it moves through the moving object (transportation robot) to the tag area 3. The first consideration in this environment is the transmit power of the RFID reader, the reception sensitivity of the tag, and the recognition distance related to the radiation pattern of the antenna. That is, the power radiated from the RFID reader antenna should be recognized only in the tag area 1 and not in the tag area 2 and the tag area 3.
다음은 금속면 위에 태그 선적 시에 태그간의 발생하는 문제점을 분석하였다. 금속면 위에 태그가 놓이게 되면, 금속면의 금속 성분에 의해 태그의 수신감도는 줄어든다. 그 이유는 금속 물체와 태그 안테나 사이의 기생 캐패시턴스(parasitic capacitive) 성분으로 인해 공진 주파수와 안테나의 임피던스 방사패턴 등의 특성이 변하기 때문이다. 이런 현상은 실제 환경에서 마찬가지로, 금속면과 밀접한 태그와 다른 위치에 있는 태그간의 수신감도는 2~5 dB 차이를 확인하였다. 또한, 태그 선적 시 태그 안테나의 금속 성분으로 인해 부분적으로 인식되지 않는 태그가 발생한다. 그 이유는 태그 안테나의 금속 성분이 여러 개가 모임으로 인해 하나의 큰 금속성분으로 되고, 이런 금속면은 태그의 정보를 포함하고 되돌아오는 전력(P3)보다 태그 안테나에서 반사되어 되돌아오는 전력(PS)을 크게 만든다. 이런 현상으로 인해 태그 오 인식에 영향을 미친다. 이런 실제 환경에서 동작하는 리더기 안테나의 방사패턴은 도 3에 도시된 바와 같이 RFID 리더기 안테나의 방사패턴이 이상적인 빔 모양을 가져야 한다. Next, we analyze the problems occurring between tags on the metal surface when the tag is shipped. When the tag is placed on the metal surface, the receiving sensitivity of the tag is reduced by the metal component of the metal surface. This is because the parasitic capacitive component between the metal object and the tag antenna changes the characteristics of the resonant frequency and the impedance pattern of the antenna. This phenomenon is also confirmed in the real environment by the difference of 2 ~ 5 dB between the tag close to the metal surface and the tag at the other position. In addition, a tag that is partially unrecognized due to the metal component of the tag antenna occurs when the tag is shipped. The reason for this is that a plurality of metal components of the tag antenna are combined into one large metal component, and such a metal surface contains information of the tag, and the power (P 3 ) reflected from the tag antenna S ). This phenomenon affects tagging recognition. As shown in FIG. 3, the radiation pattern of the reader antenna operating in such a real environment must have an ideal beam shape of the radiation pattern of the RFID reader antenna.
도 4는 이상적인 RFID 리더기 안테나의 방사패턴을 나타낸 도면이다. 4 is a view showing a radiation pattern of an ideal RFID reader antenna.
따라서, 50cm 이내의 수평방향과 수직방향에서 이런 이상적인 빔 모양과 유사한 R2 거리 이내의 근접영역의 RFID 리더기 안테나의 개발이 요구된다.Therefore, it is required to develop an RFID reader antenna of a proximity region within an R2 distance similar to the ideal beam shape in a horizontal direction and a vertical direction within 50 cm.
도 4(a)는 수평방향의 이상적인 빔 모양을 나타내고, 도 4(b)는 수직방향의 이상적인 빔 모양을 나타낸다. 도 4에 도시된 바와 같이, 태그를 포함하는 패키징이 선적될 때 수직방향으로 넓은 인식 범위가 생긴다. 그리고, 수평방향의 빔은 단일 안테나의 성능이 되고, 수평방향의 빔은 배열 안테나의 성능을 띤다. RFID 리더기 안테나의 이득은 안테나의 성능과 관련된다. 본 발명에서는 범용적으로 사용되는 2종류의 RFID 리더기 안테나를 사용하여 환경적인 부분을 확인하였다. Fig. 4 (a) shows an ideal beam shape in the horizontal direction, and Fig. 4 (b) shows an ideal beam shape in the vertical direction. As shown in Fig. 4, when a package containing a tag is shipped, a wide recognition range occurs in the vertical direction. The horizontal beam has the performance of a single antenna and the horizontal beam has the performance of the array antenna. The gain of the RFID reader antenna is related to the performance of the antenna. In the present invention, two kinds of general RFID reader antennas are used to confirm the environmental part.
표 1는 범용적으로 사용되는 두 개의 RFID 리더기 안테나에 대한 규격과 개발에 필요한 RFID 리더기 안테나 규격을 나타낸다.Table 1 shows the specifications of two general-purpose RFID reader antennas and the RFID reader antenna specifications required for development.
Item
Remarks
2. 근접 영역 마이크로 스트립 안테나 설계2. Design of Proximity Microstrip Antenna
R2 거리 이내의 근거리 영역에서 동작하는 RFID 리더기 안테나는 균일한 전류분포와 이상적인 방사패턴의 특성을 만족해야 한다. 이런 특성을 만족하기 위해 본 발명에서는 주기성을 가지는 마이크로 스트립 안테나 구조를 연구하였다. An RFID reader antenna operating in a short range within a distance of R2 should satisfy uniform current distribution and characteristics of ideal radiation pattern. In order to satisfy such a characteristic, a microstrip antenna structure having periodicity is studied in the present invention.
도 5a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 근접영역용 900MHz RFID 리더기 안테나로 설계된 주기성을 가지는 마이크로스트립 안테나 구조를 나타낸 도면이다. 5A is a diagram illustrating a structure of a microstrip antenna having a periodicity designed with a 900 MHz RFID reader antenna for a near region according to the first embodiment of the present invention.
R2 거리 이내의 근접 영역용 900MHz RFID 리더기 안테나는 수직방향으로 일정한 방사체의 간격(L2)에 따라 반복적으로 방사체(10)를 형성하며, 방사체 패턴의 두께(L1, 임피던스 정합 기준에 따름)를 가진 복수 개의 안테나 패턴과, 상기 일정한 방사체의 간격(L2)을 안테나의 공진주파수(f)를 기준으로 λ/2 이하로 하여 균일한 방사패턴을 갖도록 하며, 수직 방향의 방사체의 중간 지점에서 수평방향의 50Ω 급전선과 연결되고, RFID 리더기의 신호를 태그 방향으로 방사(radiation)하는 방사체(10); 상기 RFID 리더기의 신호를 안테나의 상기 방사체(10)로 연결해주는 급전부를 접지시키는 면인 급전부 접지면(20); 및 백 로브(back lobe)와 사이드 로브(side lobe)를 상쇄시키는 반사판(30)을 포함하고, 상기 방사체(10)를 유전체 기판(FR4)을 다층 구조로 만들어 백 로브(back lobe)와 사이드 로브(side lobe)를 최소화하여 RFID 리더기가 태그의 오인식률을 줄이는 것을 특징으로 한다. The 900 MHz RFID reader antenna for the proximity region within the distance of R2 forms the
방사체(10) 및 반사판(30)은 FR4(유전율,εr=4.7) 또는 알루미나(유전율,εr=10)로 된 유전체 기판(PCB 기판)을 사용한다. The
방사체(10)는 수직방향으로 상하로 방사(radiation)되며, 상기 일정한 방사체의 간격(L2)을 안테나의 공진주파수(
상기 급전선은 50 ohm 급전선(feeding)을 사용하고 임피던스 매칭을 위해 λ/4 전력 분배기를 사용하며, 수직방향으로 일정한 방사체의 간격(L2)마다 형성된 방사체와 중앙 지점으로 연결되며, 하단의 급전부(20)와 연결된다. The feeder uses a 50 ohm feeder and a λ / 4 power divider for impedance matching. The feeder is connected to the radiator formed at every interval L2 of the radiator in the vertical direction, 20).
반사판(30)은 금속으로 구성되고, 반사판(30)을 FR4 또는 알루미나로 된 유전체 기판으로 구현하여 후방 방사를 줄이며, 반사판의 높이(H)를 λ/4로 설정한다. The
RFID 리더기 안테나는 방사체(10)와 급전부 접지면(20) 그리고 반사판(30)으로 구성된다. RFID 리더기 안테나의 크기(L x W x H)는 313 mm x 152 mm x 14 mm 이다. 방사체(10)는 유전체 기판(FR4 PCB 기판) 위에 구현되고, 단일 방사체의 크기(L1 x W1)는 5 mm x 116 mm이다. 방사체의 간격(L2)은 25 mm이다. 급전부는 50 ohm을 사용하고 임피던스 매칭을 위해 λ/4 전력 분배기를 사용하였다. 반사판(30)의 높이(H)는 18 mm이다.The RFID reader antenna comprises a
여기서, L1은 방사체 패턴의 두께, L2는 방사체의 간격, W는 접지면의 가로 (W1= λ/2), L는 접지면의 세로, H는 반사판의 높이(H= λ/4)를 나타낸다. Here, L1 is the thickness of the emitter pattern, L2 is a distance of the radiator, W is the width (W 1 = λ / 2) , L is the vertical, H is the height of the reflective plate (H = λ / 4) of the ground surface of ground plane .
도 5b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 RFID 리더기의 안테나의 사이즈를 줄이기 위해 안테나의 방사체를 meander 구조로 형성된 근접영역용 900MHz 대역의 RFID 리더기 안테나로 설계된 주기성을 가지는 마이크로스트립 안테나 구조를 나타낸 도면이다. 상기 방사체는 900MHz 대역의 근접영역용 RFID 리더기의 안테나의 사이즈를 줄이기 위해 안테나의 방사체를 'ㄹ' 자 모양의 meander 구조로 일정한 방사체의 간격(L2)에 따라 반복적으로 형성한 것이다. 5B is a diagram illustrating a microstrip antenna structure having a periodicity designed as an RFID reader antenna of 900 MHz band for a near region formed by a meander structure of a radiator of an antenna in order to reduce an antenna size of an RFID reader according to a second embodiment of the present invention to be. In order to reduce the size of the antenna of the RFID reader for the proximity region of the 900 MHz band, the radiator is repeatedly formed in accordance with a spacing L2 of a certain radiator in an 'r' shaped meander structure of the antenna.
도 5b의 근접영역용 900MHz 대역 RFID 리더기 안테나는 RFID 리더기의 안테나의 사이즈를 줄이기 위해 도 5a의 안테나의 방사체 구조에서 RFID 리더기의 안테나의 방사체를 meander 구조로 형성한 것이다. 도 5b의 'ㄹ' 자 모양의 meander 구조로 형성된 안테나의 방사체(10)는 길이를 쭉 펼치면 도 5a의 일자형 방사체 길이와 동일하다. RFID 리더기의 안테나의 방사체를 meander 구조로 형성함으로써, RFID 리더기의 안테나의 사이즈를 줄이게 된다.
The RFID reader antenna of the 900 MHz band for the near region of FIG. 5B is formed by forming a meander structure of the antenna of the RFID reader in the radiator structure of the antenna of FIG. 5A in order to reduce the size of the antenna of the RFID reader. The
▣ 근거리 영역 안테나 설계 및 측정 ▣ Design and measurement of near-field antenna
하기에는, 주기성을 가지는 RFID 리더기 안테나의 설계에 대한 주파수 특성 및 방사패턴 특성 그리고 인식률과 인식거리를 나타낸다. RFID 리더기 안테나의 구조적인 치수는 안테나의 방사패턴을 시뮬레이션하는 EM 시뮬레이션 툴(IE3D)을 사용하여 치수를 확인하였고, 실제 제작을 통해 최적화 작업을 하였다. The frequency characteristics, the radiation pattern characteristics, the recognition rate, and the recognition distance for the design of the RFID reader antenna having periodicity are shown below. The structural dimensions of the RFID reader antenna were verified by using the EM simulation tool (IE3D) which simulates the radiation pattern of the antenna, and the size was optimized through actual production.
도 6은 제작된 RFID 리더기 안테나와 태그와 근접했을때, 제작된 안테나의 주파수 특성을 나타낸다. 6 shows the frequency characteristics of the fabricated antenna when the RFID reader antenna and the tag are close to each other.
도 6에 도시된 바와 같이, 주파수는 917~923MHz이고 대역폭은 6MHz이고 900MHz RFID 대역폭을 만족하였다. 또한 RFID 리더기를 태그 근접했을 때, 주파수 특성은 큰 변화가 없음을 확인하였다.As shown in FIG. 6, the frequency was 917 to 923 MHz, the bandwidth was 6 MHz, and the 900 MHz RFID bandwidth was satisfied. Also, we confirmed that the frequency characteristics did not change much when the RFID reader was tagged close.
도 7은 RFID 리더기 안테나의 방사특성을 나타내며, (a) 5cm일 때의 전계분포, (b)원거리 영역에서의 전계분포이며, RFID 리더기 안테나의 근접영역의 전류 분포 특성을 나타낸다. Fig. 7 shows the radiation characteristics of the RFID reader antenna. Fig. 7 (a) shows the electric field distribution at 5 cm, and Fig. 7 (b) shows the electric field distribution at the remote area.
도 7(a)는 RFID 리더기 안테나에서 5cm 지점에서의 전계분포를 나타낸다. RFID 리더기 안테나의 전계는 균일한 전계분포를 나타내고 있다. Fig. 7 (a) shows the electric field distribution at the point of 5 cm from the RFID reader antenna. The electric field of the RFID reader antenna shows a uniform electric field distribution.
도 7(b)는 R2거리 이상의 원거리 지점에서의 방사패턴을 나타낸다. RFID 리더기 안테나의 방사패턴은 하트모양의 빔을 나타낸다.Fig. 7 (b) shows the radiation pattern at a remote point over the R2 distance. The radiation pattern of an RFID reader antenna represents a heart-shaped beam.
도 8은 근접영역용 900MHz 대역 RFID 리더기 안테나의 인식률과 오인식률을 나타낸다. 8 shows the recognition rate and the false recognition rate of the 900 MHz band RFID reader antenna for the adjacent area.
도 8은 RFID 리더기 안테나의 송신 출력에 대한 선적된 태그의 인식률과 오 인식률(난반사로 인한 인접태그 인식률)을 나타내고 있다. 측정방법은 도 3에 도시된 바와 같이, 두 개의 선적된 태그(tag)를 두고 세 가지의 안테나를 비교 측정 하였다. 세 가지 안테나의 특성은 표 1에서 나타내고 있다. FIG. 8 shows the recognition rate of the shipped tag and the false recognition rate (adjacent tag recognition rate due to diffuse reflection) with respect to the transmission output of the RFID reader antenna. As a measurement method, three antennas were compared with two loaded tags, as shown in FIG. The characteristics of the three antennas are shown in Table 1.
도 8에 도시된 바와 같이, sample 1은 RFID 리더기 안테나의 송신출력을 높여도 인식률은 100 %가 되지 않고 오 인식률만 증가됨을 알 수 있다. sample 2는 RFID 리더기 안테나의 송신출력이 25 dBm 이상일 때 100 %의 인식률을 확보할 수가 있으나 오 인식률이 점차적으로 증가함을 알 수 있다. 본 발명에서 제안된 RFID 리더기 안테나(NEW)는 17 dBm이상의 송신출력에서 100 %의 인식률이 되며, 오 인식률은 23 dBm 이상에서 오 인식률이 발생한다. 그러므로, 제안된 RFID 리더기 안테나는 송신출력이 17d Bm에서 23 dBm까지 사용 가능함을 확인하였다. As shown in FIG. 8, even if the transmission output of the RFID reader antenna of sample 1 is increased, the recognition rate is not 100%, and only the recognition rate is increased. In
본 발명에서 제작된 RFID 리더기의 안테나의 크기는 313 mm x 152 mm x 14 mm 이다. RFID 리더기 안테나의 성능은 R2 거리 이내의 근접영역에서 균일한 전류 분포를 이루고, R2 거리 이상의 원거리 영역에서 하트모양의 빔 모양을 가진다. 또한, RFID 리더기 안테나의 이득은 -2 dBi 이고 빔 폭은 160°이다. 실제 환경에 제안된 RFID 리더기 안테나의 송신출력이 17 dBm에서 23 dBm까지 송신출력의 범위를 가지는 것을 확인하였다. 본 발명에서 제안된 RFID 리더기 안테나는 금속면 위에 태그가 선적이 될 때 태그(tag)의 금속성분으로 인한 반사전력을 최소화하고, 외부로 방사되는 전력을 최소화하여 태그의 오 인식을 최소화하였다. 향후 태그의 편차를 최소화 하여 생산 공정에서 오 인식을 0%로 줄여 생산효율을 향상시킬 것이다.
The size of the antenna of the RFID reader manufactured in the present invention is 313 mm x 152 mm x 14 mm. The performance of the RFID reader antenna has a uniform current distribution in an area close to the R2 distance and a heart shape in a remote area over the R2 distance. In addition, the gain of the RFID reader antenna is -2 dBi and the beam width is 160 degrees. It is confirmed that the transmission output of proposed RFID reader antenna in real environment has transmission power range from 17 dBm to 23 dBm. The RFID reader antenna proposed in the present invention minimizes the reflected power due to the metal component of the tag when the tag is loaded on the metal surface and minimizes the misreading of the tag by minimizing the power radiated to the outside. In the future, the deviation of the tag will be minimized, and the production efficiency will be improved by reducing the misunderstanding in the production process to 0%.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken in conjunction with the present invention. The present invention can be variously modified or modified.
10: 방사체
20: 급전부 접지면
30: 반사판
L1: 방사체 패턴의 두께
L2: 방사체의 간격
W: 접지면의 가로 (W1= λ/2)
L: 접지면의 세로
H: 반사판의 높이 (H= λ/4)10: emitter
20: Feeding part Ground face
30: reflector
L1: Thickness of the radiator pattern
L2: spacing of radiator
W: Width of the ground plane (W 1 =? / 2)
L: Length of the ground plane
H: height of reflector (H =? / 4)
Claims (6)
수직방향으로 일정한 방사체의 간격(L2)에 따라 반복적으로 형성된 방사체 패턴의 두께(L1, 임피던스 정합 기준에 따름)를 가진 복수 개의 안테나 패턴과, 상기 일정한 방사체의 간격(L2)을 안테나의 공진주파수(f)를 기준으로 λ/2 이하로 하여 균일한 방사패턴을 갖도록 하며, 수직 방향으로 형성된 방사체의 중간 지점에서 수평방향의 급전선과 연결되고, RFID 리더기의 신호를 태그 방향으로 방사(radiation)하는 방사체;
상기 RFID 리더기의 신호를 안테나의 수직방향의 방사체를 연결하는 상기 급전선을 접지시키는 면인 급전부 접지면; 및
백 로브(back lobe)와 사이드 로브(side lobe)를 상쇄시키는 반사판을 포함하고,
상기 방사체를 유전체 기판(FR4)을 다층 구조로 만들어 백 로브(back lobe)와 사이드 로브(side lobe)를 최소화하여 RFID 리더기가 태그의 오인식률을 줄이는 것을 특징으로 하는 근접 영역용 900MHz 대역 RFID 리더기 안테나.A 900 MHz band RFID reader antenna for a close range,
A plurality of antenna patterns having a thickness (L1, according to an impedance matching criterion) of a radiator pattern repeatedly formed in accordance with a constant spacing L2 of radiators in a vertical direction; f) of the RFID reader is set to be equal to or less than? / 2, and the RFID reader is connected to the feeder line in the horizontal direction at a midpoint of the radiator formed in the vertical direction, ;
A feeder grounding surface for grounding the feeder line connecting a signal of the RFID reader to a radiator in a vertical direction of the antenna; And
And a reflector for canceling the back lobe and the side lobe,
And the RFID reader is configured to reduce the erroneous recognition rate of the tag by minimizing the back lobe and the side lobe by making the radiator a multi-layer structure of the dielectric substrate FR4. .
상기 방사체 및 반사판은,
FR4(유전율,εr=4.7) 또는 알루미나(εr=10)로 된 유전체 기판(PCB 기판)을 사용하고, 상기 반사판은 금속으로 구성되고 상기 반사판을 FR4 또는 알루미나로 된 유전체 기판으로 구현하여 후방 방사를 줄이는 것을 특징으로 하는 근접 영역용 900MHz 대역 RFID 리더기 안테나.The method according to claim 1,
The radiator and the reflector may be formed,
A dielectric substrate (PCB substrate) made of FR4 (dielectric constant,? R = 4.7) or alumina (? R = 10) is used and the reflection plate is made of metal and the reflection plate is implemented as a dielectric substrate made of FR4 or alumina, A 900 MHz band RFID reader antenna for a near field, characterized by reducing radiation.
상기 방사체는
수직방향으로 상하로 방사(radiation)되며, 상기 일정한 방사체의 간격(L2)을 안테나의 공진주파수(
The emitter
(L2) of the constant radiator to the resonance frequency of the antenna
상기 RFID 리더기 안테나는 상기 방사체와 상기 급전부 접지면 그리고 상기 반사판으로 구성되며, 상기 RFID 리더기 안테나의 크기(L x W x H)는 313 mm x 152 mm x 14 mm, 상기 방사체는 유전체 기판(FR4) 위에 구현되고, 단일 방사체의 크기(L1 x W1)는 5 mm x 116 mm, 상기 방사체의 간격(L2)은 25 mm, 반사판의 높이(H)는 18 mm인 것을 특징으로 하는 근접 영역용 900MHz 대역 RFID 리더기 안테나.The method according to claim 1,
(L x W x H) of the RFID reader antenna is 313 mm x 152 mm x 14 mm, and the radiator is connected to the dielectric substrate FR4 ), And the single emitter (L1 x W1) is 5 mm x 116 mm, the spacing L2 of the emitter is 25 mm, and the height H of the reflector is 18 mm. Band RFID reader antenna.
상기 급전선은
50 ohm 급전선(feeding)을 사용하고 임피던스 매칭을 위해 λ/4 전력 분배기를 사용하며, 수직방향으로 일정한 방사체의 간격(L2)마다 형성된 상기 방사체와 중앙 지점으로 연결되며, 하단의 급전부와 연결되는 것을 특징으로 하는 근접 영역용 900MHz 대역 RFID 리더기 안테나.The method according to claim 1,
The feed line
A 50/50 ohm feeder is used and a λ / 4 power divider is used for impedance matching, connected to the radiator at a central point formed at every constant spacing L2 of emitters in the vertical direction, and connected to the feeder at the bottom Wherein the RFID reader antenna is a 900 MHz band RFID reader antenna for a near field.
상기 방사체는
900MHz 대역의 근접영역용 RFID 리더기의 안테나의 사이즈를 줄이기 위해 안테나의 방사체를 'ㄹ' 자 모양의 meander 구조로 일정한 방사체의 간격(L2)에 따라 반복적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 근접 영역용 900MHz 대역 RFID 리더기 안테나.
The method according to claim 1,
The emitter
A 900 MHz band for the near region is formed by repeating the formation of the emitter of the antenna in the form of an "r" shaped meander structure in accordance with the interval (L2) of a certain radiator in order to reduce the size of the antenna of the RFID reader for the near- RFID reader antenna.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120107898A KR101450712B1 (en) | 2012-09-27 | 2012-09-27 | The near-field reader antenna for 900MHz band RFID |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120107898A KR101450712B1 (en) | 2012-09-27 | 2012-09-27 | The near-field reader antenna for 900MHz band RFID |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140041042A KR20140041042A (en) | 2014-04-04 |
| KR101450712B1 true KR101450712B1 (en) | 2014-10-16 |
Family
ID=50650942
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120107898A KR101450712B1 (en) | 2012-09-27 | 2012-09-27 | The near-field reader antenna for 900MHz band RFID |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101450712B1 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107799873B (en) * | 2017-10-26 | 2024-01-09 | 苏州优函信息科技有限公司 | Near field reader antenna and antenna array for unmanned cashier platform |
| CN117119568B (en) * | 2023-10-25 | 2023-12-29 | 中诚华隆计算机技术有限公司 | Method for reducing unnecessary wake-up NFC recognition process of SOC chip |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20080008862A (en) * | 2006-07-21 | 2008-01-24 | 대구대학교 산학협력단 | Rfid tag having antenna of the high level gain |
| KR20090065257A (en) * | 2007-12-17 | 2009-06-22 | 한국전자통신연구원 | Antenna system having electromagnetic bandgap |
-
2012
- 2012-09-27 KR KR1020120107898A patent/KR101450712B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20080008862A (en) * | 2006-07-21 | 2008-01-24 | 대구대학교 산학협력단 | Rfid tag having antenna of the high level gain |
| KR20090065257A (en) * | 2007-12-17 | 2009-06-22 | 한국전자통신연구원 | Antenna system having electromagnetic bandgap |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20140041042A (en) | 2014-04-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20090189816A1 (en) | Near-field and far-field antenna-assembly and devices having same | |
| US20130043316A1 (en) | Miniaturized Radio-Frequency Identification Tag and Microstrip Patch Antenna Thereof | |
| Svanda et al. | A comparison of two ways to reducing the mutual coupling of chipless RFID tag scatterers | |
| Li et al. | Eye-shaped segmented reader antenna for near-field UHF RFID applications | |
| Kimouche et al. | A compact fractal dipole antenna for 915MHz and 2.4 GHz RFID tag applications | |
| KR101450712B1 (en) | The near-field reader antenna for 900MHz band RFID | |
| US8872704B2 (en) | Integrated antenna and method for operating integrated antenna device | |
| Liu | Dual-band RFID tag antenna using coplanar inverted-F/L structure | |
| Catarinucci et al. | Platform-robust passive UHF RFID tags: A case-study in robotics | |
| CN103985958A (en) | Small metal resistance type UHF tag antenna based on EBG structure | |
| KR100960155B1 (en) | C shaped meander line antenna with conical radiation pattern for the rfid tag applications | |
| Lan et al. | A novel UHF-RFID tag using a planar inverted-F antenna mountable on the metallic objects | |
| CN108334923B (en) | Electronic tag | |
| Franchina et al. | Compact in-metal UHF RFID tag for manufactured metallic components | |
| KR101139317B1 (en) | Rfid tag antenna | |
| KR100911861B1 (en) | A folded inverted-f type antenna with conical radiation pattern for the container rfid tag applications | |
| Phatra et al. | Design of a RFID tag using dipole antenna with Electromagnetic Band Gap | |
| CN111553453A (en) | Chip-free radio frequency identification electronic tag device based on defected ground structure | |
| CN205646138U (en) | Radio -frequency identification antenna | |
| Casula et al. | A 3D-printed wideband antenna for UHF RFID | |
| KR100981666B1 (en) | The dual band rfid tag antenna of s shape mountable on metallic surface | |
| CN213366785U (en) | High-gain circularly polarized RFID reader antenna | |
| Ma et al. | Loop feed meander-line antenna RFID tag design for UHF band | |
| Tusharika et al. | Dual-band complementary slot fed antenna for RFID applications | |
| Yaohui et al. | Review of reader antennas for UHF RFID systems |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |