KR101720688B1

KR101720688B1 - Microstrip antenna

Info

Publication number: KR101720688B1
Application number: KR1020140002403A
Authority: KR
Inventors: 정승환; 최원규; 박찬원; 표철식
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2014-01-08
Filing date: 2014-01-08
Publication date: 2017-03-28
Also published as: KR20150082898A

Abstract

마이크로스트립 안테나가 개시된다. 이 안테나는 방사패치(radiating patch)와, 유전체 기판을 사이에 두고, 상기 방사패치와 평행하게 배치된 접지면(ground plane, 320)을 포함하며, 상기 방사 패치는, 한쪽 비방사(non-radiating) 에지 영역에 공진 길이 방향(resonant length direction)으로 급전 슬릿(feed slit)이 형성되어 있고, 상기 에지 영역에 공진 길이 방향과 수직 방향으로 제1 조정 슬릿(tuning slit)이 형성되고, 상기 에지 영역에 인접한 중앙 영역에 상기 급전 슬릿과 평행한 방향으로 제2 조정 슬릿이 형성된 것을 특징으로 한다.A microstrip antenna is disclosed. The antenna includes a radiating patch and a ground plane (320) disposed between the dielectric substrate and parallel to the radiation patch, the radiation patch comprising a non-radiating A feed slit is formed in the edge region in a resonant length direction and a first tuning slit is formed in the edge region in a direction perpendicular to the resonance length direction, And a second adjusting slit is formed in a central region adjacent to the feeding slit in a direction parallel to the feeding slit.

Description

MICROSTRIP ANTENNA < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 마이크로스트립 안테나에 관한 것으로서, 특히 RFID 태그용 마이크로스트립 안테나에 관한 것이다.
The present invention relates to a microstrip antenna, and more particularly, to a microstrip antenna for an RFID tag.

RFID 태그는 RFID 리더(reader)와 함께, 자재 관리, 보안 등의 다양한 분야에 사용된다. 일반적으로, RFID 태그를 부착한 물체가 RFID 리더의 인식 영역(read zone)에 놓이게 되면, RFID 리더는 특정한 반송 주파수(carrier frequency)를 가지는 RF 신호를 변조하여 태그에게 질문(interrogation) 신호를 보내고, RFID 태그는 리더의 질문에 응답한다. 즉, RFID 리더는 특정 주파수를 가지는 연속적인 전자파(continuous electromagnetic wave)를 변조하여 태그에게 질문 신호(interrogating signal)를 송출하고, RFID 태그는 내부 메모리에 저장된 자신의 정보를 RFID 리더에게 전달하기 위하여, RFID 리더로부터 송출된 전자파를 후방산란 변조(back-scattering modulation)시켜 RFID 리더에게 되돌려 보낸다. 여기서, 후방산란 변조란 RFID 리더로부터 송출된 전자파를 RFID 태그가 산란시켜 리더에게 되돌려 보낼 때, 그 산란되는 전자파의 크기나 위상을 변조하여, RFID 태그의 정보를 보내는 방법이다.RFID tags, along with RFID readers, are used in various fields such as material management and security. Generally, when an object to which an RFID tag is attached is placed in a read zone of the RFID reader, the RFID reader modulates an RF signal having a specific carrier frequency to send an interrogation signal to the tag, The RFID tag responds to the reader's questions. That is, the RFID reader modulates a continuous electromagnetic wave having a specific frequency to transmit an interrogating signal to the tag, and the RFID tag transmits its own information stored in the internal memory to the RFID reader, Back-scattering modulation of the electromagnetic waves sent from the RFID reader to the RFID reader. Back scattering modulation is a method of transmitting the information of the RFID tag by modulating the magnitude and phase of the scattered electromagnetic wave when the RFID tag spatters the electromagnetic wave sent from the RFID reader and sends back the RFID tag to the reader.

RFID 태그는 사용하는 동력에 따라 능동형(Active) RFID, 반수동형(Semi-passive) RFID 및 수동형(Passive) RFID 태그로 분류할 수 있다. 능동형(Active) RFID는 칩의 정보를 읽고 그 정보를 통신하는 데 모두 태그의 동력을 사용한다. 반수동형 RFID는 태그에 건전지가 내장되어 있어 칩의 정보를 읽는 데는 그 동력을 사용한다. 수동형 RFID 태그(이하, 수동형 태그)는 RFID 리더로부터 송출되는 전자파를 정류하여 자신의 동작 전원으로 이용한다. 따라서 수동형 태그가 정상적으로 동작하기 위해서는 태그에 수신되는 신호의 세기가 특정 문턱값(threshold) 이상이 되어야 한다.RFID tags can be classified into active RFID, semi-passive RFID, and passive RFID tags depending on the power used. Active RFID uses the power of the tag to both read information from the chip and communicate the information. The semi-passive RFID uses the power to read the chip's information because the tag has a built-in battery. A passive RFID tag (hereinafter referred to as a passive tag) rectifies an electromagnetic wave transmitted from an RFID reader and uses it as its operating power. Therefore, in order for the passive tag to operate normally, the intensity of the signal received in the tag must be above a certain threshold value.

수동형 RFID 태그를 적용한 RFID 시스템에서, 인식 거리(read range)를 향상시키기 위해서는 RFID 리더의 송출 전력을 크게 하면 된다. 그러나 RFID 리더의 송출 전력은 미국의 FCC(Federal Communication Commission)를 비롯한 각 국의 지역 규정(local regulation)에 따른 규제를 받으므로 무조건 크게 할 수는 없다. 따라서, 주어진 RFID 리더의 송출 전력을 증가시키지 않고, 인식 거리를 최대화하기 위해서는, RFID 태그가 RFID 리더로부터 송출된 전자파를 효율적으로 수신하여야 한다.In an RFID system employing a passive RFID tag, the transmission power of the RFID reader can be increased in order to improve the read range. However, the transmission power of the RFID reader can not be increased unconditionally because it is regulated by the local regulations of each country including FCC (Federal Communication Commission) of the United States. Therefore, in order to maximize the recognition distance without increasing the sending power of a given RFID reader, the RFID tag must efficiently receive the electromagnetic wave transmitted from the RFID reader.

RFID 태그의 수신 효율을 높이는 한 방법으로 정합회로(matching circuit)가 이용되고 있다. 일반적으로 RFID 태그는 안테나, RF 전단부(front-end)와, 신호 처리부를 포함하며, RF 전단부와 신호 처리부는 1개의 칩(chip)으로 제작된다. 정합회로를 이용하는 방법은 별도의 정합회로를 통해 안테나와 RF 전단부를 공액 정합시켜 안테나에서 RF 전단부로 전달되는 신호의 세기를 극대화하는 방법이다.A matching circuit is used as a method of increasing the reception efficiency of an RFID tag. Generally, an RFID tag includes an antenna, an RF front end and a signal processing unit, and the RF front end and the signal processing unit are fabricated as a single chip. The matching circuit is a method of maximizing the strength of the signal transmitted from the antenna to the RF front end by conjugate-matching the antenna and the RF front end through a separate matching circuit.

그러나 정합 회로는 커패시터와 인덕터의 조합으로 구성되는데, 이러한 커패시터와 인덕터는 소자 크기가 크기 때문에 칩 내에서 많은 면적을 차지한다. 이로 인해, 소형화된 칩 설계가 어렵다.
However, the matching circuit is composed of a combination of a capacitor and an inductor. Such a capacitor and an inductor occupy a large area in the chip because of the large size of the device. As a result, miniaturized chip design is difficult.

따라서, 본 발명의 목적은 정합 회로의 소형화 설계를 가능하게 하고, 유연한 구조를 갖는 마이크로스트립 안테나를 제공하는 데 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a microstrip antenna having a flexible structure that enables miniaturization design of a matching circuit.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 마이크로스트립 안테나는 방사패치(radiating patch); 및 유전체 기판을 사이에 두고, 상기 방사패치(310)와 평행하게 배치된 접지면(ground plane)을 포함하고, 상기 방사 패치는, 한쪽 비방사(non-radiating) 에지 영역에 공진 길이 방향(resonant length direction)과 평행하게 연장되며 한쪽 단부가 굽혀진 급전 슬릿(feed slit)이 형성되어 있고, 상기 한쪽 단부의 굽혀진 부분은 개방되고, 개방된 끝부분에는 RF 전단부에 접속하는 급전 터미널이 형성되고, 상기 급전 슬릿의 다른쪽 단부와 조정 간격의 거리를 두고 상기 공진 길이 방향의 수직 방향으로 연장되는 제1 조정 슬릿(tuning slit)이 형성됨을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a microstrip antenna comprising: a radiating patch; And a ground plane disposed parallel to the radiation patch (310) with a dielectric substrate therebetween, the radiation patch having a resonant longitudinal direction in one non-radiating edge region a feed slit extending in parallel with a length direction of the RF front end portion and bent at one end thereof is formed, a bent portion of the one end portion is opened, and a feed terminal connected to the RF front end portion is formed at the open end portion And a first tuning slit extending in a direction perpendicular to the resonance length direction is formed at a distance between the other end of the feed slit and the adjustment interval.

본 발명에 의하면, 방사 패치(radiating patch)와 접지면(ground plane) 사이에 비아(via)를 사용하지 않으므로, FPCB(Flexible Printed Circuit Board) 상에 인쇄된 안테나 패턴을 유연한 플라스틱 기재를 사용한 양면 테이프에 부착하는 형태로도 쉽게 제작이 가능하며, 이에 따라 유연한 구조의 태그 안테나를 쉽게 만들 수 있다.
According to the present invention, since a via is not used between a radiating patch and a ground plane, an antenna pattern printed on an FPCB (Flexible Printed Circuit Board) is covered with a double-sided tape It is possible to easily manufacture a tag antenna having a flexible structure.

도 1은 본 발명의 일 실시 예가 적용되는 RFID 시스템의 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 태그 안테나와 RF 전단부를 모델링한 등가 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 태그 안테나의 구조를 입체적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 태그 안테나를 실제 구현한 예를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 급전 슬릿의 길이에 따른 임피던스 변화를 보여주는 그래프이다.
도 6은 도 4에 도시된 급전 슬릿과 조정 슬릿1의 간격에 따른 임피던스 변화를 보여주는 그래프이다.
도 7은 도 4에 도시된 조정 슬릿2의 길이에 따른 임피던스 변화를 보여주는 그래프이다.
도 8은 도 4에 도시된 태그 안테나의 반사 손실을 보여주는 그래프이다.1 is a block diagram of an RFID system to which an embodiment of the present invention is applied.
2 is an equivalent circuit diagram modeling the tag antenna and the RF front end shown in FIG.
3 is a three-dimensional view illustrating a structure of a tag antenna according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing an example of actual implementation of a tag antenna according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing the impedance change according to the length of the feed slit shown in FIG.
FIG. 6 is a graph showing changes in impedance depending on the distance between the feeding slit and the adjusting slit 1 shown in FIG.
FIG. 7 is a graph showing the change in impedance according to the length of the adjustment slit 2 shown in FIG.
8 is a graph showing the return loss of the tag antenna shown in FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명이 적용되는 RFID 시스템(100)의 블록도를 나타낸다. 1 shows a block diagram of an RFID system 100 to which the present invention is applied.

도 1을 참조하면, 본 발명이 적용되는 RFID 시스템(100)은 판독 및 해독 기능을 갖는 RFID 리더(110), 고유정보를 저장하는 RFID 태그(120) 및 RFID 리더(110)를 통해 RFID 태그(120)로부터 읽어 들인 데이터를 처리하는 호스트 컴퓨터(미 도시)로 이루어진다.Referring to FIG. 1, an RFID system 100 according to an embodiment of the present invention includes an RFID reader 110 having a reading and decrypting function, an RFID tag 120 for storing unique information, and an RFID tag And a host computer (not shown) for processing the data read from the host computer 120.

RFID 리더(110)는 RF 송신부(111: Transmitter), RF 수신부(112: Receiver) 및 리더 안테나(113)를 포함한다. 리더 안테나(113)는 RF 송신부(111)와 RF 수신부(112)에 전기적으로 연결된다. RFID 리더(110)는 RF 송신부(111) 및 리더 안테나(113)를 통해 RF 신호를 RFID 태그(120)로 전송한다. 또한, RFID 리더(110)는 리더 안테나(113) 및 RF 수신부(112)를 통해 RF 신호를 RFID 태그(120)로부터 수신한다. 이러한 RFID 리더(110)의 구성은 미국 등록 특허 4,656,463호에 제시된 바와 같이, 당 업계에 잘 알려져 있으므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.The RFID reader 110 includes an RF transmitter 111, an RF receiver 112, and a reader antenna 113. The reader antenna 113 is electrically connected to the RF transmitter 111 and the RF receiver 112. The RFID reader 110 transmits an RF signal to the RFID tag 120 through the RF transmitter 111 and the reader antenna 113. The RFID reader 110 receives an RF signal from the RFID tag 120 through the reader antenna 113 and the RF receiver 112. [ Since the structure of the RFID reader 110 is well known in the art as disclosed in U.S. Patent No. 4,656,463, a detailed description thereof will be omitted.

RFID 태그(120)는 RF 전단부(121: RF front-end unit), 신호 처리부(122: signal processing unit) 및 태그 안테나(123)를 포함한다. 수동형 RFID 태그인 경우, RF 전단부(121)는 수신된 RF 신호를 직류전압으로 변환하여 신호처리부(122)가 동작하는 데 필요한 전력을 공급한다. 또한, RF 전단부(121)는 수신된 RF신호로부터 기저대역 신호를 추출한다. 이러한 RF 전단부(121)의 구성은 미국 등록 특허 6,028,564호에 제시된 바와 같이, 당 업계에 잘 알려져 있으므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 신호처리부(122) 역시 미국 등록 특허 5,942,987호에 제시된 바와 같이, 당 업계에 알려진 임의의 형태일 수 있으므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.The RFID tag 120 includes an RF front-end unit 121, a signal processing unit 122, and a tag antenna 123. In the case of a passive RFID tag, the RF front end unit 121 converts the received RF signal into a DC voltage and supplies power required for the signal processing unit 122 to operate. In addition, the RF front end 121 extracts the baseband signal from the received RF signal. The configuration of the RF front end 121 is well known in the art, as disclosed in U.S. Patent No. 6,028,564, so that detailed description thereof will be omitted. The signal processing unit 122 may also be in any form known in the art, as shown in U.S. Patent No. 5,942,987, so a detailed description thereof will be omitted.

RFID 시스템(100)의 동작을 살펴보면, RFID 리더(110)는 특정한 반송 주파수(carrier frequency)를 가지는 RF신호를 변조하여 RFID 태그(120)로 질문(interrogation)을 전송한다. RFID 리더(110)의 RF 송신부(111)에서 발생한 RF 신호는 리더 안테나(113)를 통하여 전자파의 형태로 외부에 송출된다. 외부로 송출된 전자파(130)는 태그 안테나(123)에 전달되며, 태그 안테나(123)는 수신된 전자파를 RF 전단부(121)에 전달한다. RF 전단부(121)에 전달된 RF 신호의 크기가 RFID 태그(120)가 동작하기 위한 최소 요구 전력 이상이면, RFID 태그(120)는 RFID 리더(110)로부터 송출되는 전자파(130)를 후방 산란 변조하여 RFID 리더(110)의 질문에 응답한다. 여기서, RFID 시스템(100)의 인식 거리(read range)를 향상시키기 위해서는 태그 안테나(123)가 상기 전자파(130)를 RF 전단부(121)에 손실이 거의 없이 효율적으로 전달할 수 있어야 하며, 이를 위해서는 태그 안테나(123)의 임피던스와 RF 전단부(121)의 임피던스가 공액 정합(conjugate matching)이 되어야 한다.In operation of the RFID system 100, the RFID reader 110 modulates an RF signal having a specific carrier frequency and transmits an interrogation to the RFID tag 120. The RF signal generated by the RF transmitter 111 of the RFID reader 110 is transmitted to the outside in the form of an electromagnetic wave through the reader antenna 113. The electromagnetic wave 130 transmitted to the outside is transmitted to the tag antenna 123 and the tag antenna 123 transmits the received electromagnetic wave to the RF front end 121. If the size of the RF signal transmitted to the RF front end unit 121 is greater than or equal to the minimum required power for operating the RFID tag 120, the RFID tag 120 may cause the electromagnetic wave 130, And responds to the inquiry of the RFID reader 110. In order to improve the read range of the RFID system 100, the tag antenna 123 must be able to efficiently transmit the electromagnetic wave 130 to the RF front end 121 with little loss. The impedance of the tag antenna 123 and the impedance of the RF front end 121 must be conjugate matching.

도 2는 도 1에 도시된 태그 안테나와 RF 전단부를 모델링한 등가 회로도이다. 2 is an equivalent circuit diagram modeling the tag antenna and the RF front end shown in FIG.

도 2를 참조하면, 태그 안테나와 RF 전단부를 모델링한 등가 회로는 전압원(VOC), 안테나 임피던스(Zα), RF 전단부 임피던스(Zc)로 구성되어 있다. 전압원(VOC)과 안테나 임피던스(Zα)는 태그 안테나(123)의 등가 회로이며, RF 전단부 임피던스(Zc)는 RF 전단부(121)의 등가 회로이다. 안테나 임피던스(Zα)는 저항(resistance) 성분(Rα)과 리액턴스(reactance) 성분(Xα)을 가진다. RF 전단부의 임피던스 역시 저항 성분(Rc)과 리액턴스 성분(Xc)을 가진다.Referring to FIG. 2, the equivalent circuit modeling the tag antenna and the RF front end portion includes a voltage source (VOC), an antenna impedance (Z), and an RF front end impedance (Zc). The voltage source VOC and the antenna impedance Z? Are equivalent circuits of the tag antenna 123 and the RF front end impedance Zc is an equivalent circuit of the RF front end 121. The antenna impedance Z? Has a resistance component R? And a reactance component X ?. The impedance of the RF front end also has a resistance component Rc and a reactance component Xc.

일반적으로, 안테나 임피던스(Zα)와 RF 전단부의 임피던스(Zc)를 공액 정합시키면, 태그 안테나(123)로부터 RF 전단부(121)에 최대 전력이 전달된다. 여기서, 공액 정합이란 두 복소(complex) 임피던스에 대해, 임피던스의 절대값의 크기가 같고, 위상이 서로 반대 부호를 가지도록 하는 것이다. 즉, ' Rα= Rc'이고, 'Xα = - Xc'가 되도록 태그 안테나(123)의 임피던스 또는 RF 전단부(121)의 임피던스를 조정하면 태그 안테나(123)로부터 RF 전단부(121)에 최대 전력이 전달된다.Generally, when the antenna impedance Z? And the impedance Zc of the RF front end portion are conjugate-matched, the maximum power is transmitted from the tag antenna 123 to the RF front end portion 121. Here, the conjugate matching is such that, for two complex impedances, the magnitudes of the absolute values of the impedances are the same and the phases have opposite signs. That is, if the impedance of the tag antenna 123 or the impedance of the RF front end portion 121 is adjusted so that Rα = Rc 'and Xα = - Xc' Power is transmitted.

일반적으로, 수동형 및 반수동형 RFID 태그 칩의 RF 전단부(121)는 다이오드를 이용한 정류 및 검파 회로로 구성되며, 칩의 면적을 줄이기 위하여 별도의 정합 회로를 포함하지 않는다. 따라서 RF 전단부(121)의 임피던스는 통상의 50Ω과는 다른 복소 임피던스를 가지며, 정류 및 검파 회로의 특성상 UHF 대역에서 작은 저항 성분(Rc)과 큰 용량성(capacitive) 리액턴스 성분(Xc)를 가진다. 따라서 공액 정합을 위한 안테나 임피던스(Zα)는 작은 저항 성분(Rα)과 큰 유도성(inductive) 리액턴스 성분(Xα)를 가져야 한다.Generally, the RF front end 121 of the passive and semi-passive RFID tag chip is composed of a rectification and detection circuit using a diode and does not include a separate matching circuit to reduce the chip area. Therefore, the impedance of the RF front end 121 has a complex impedance different from that of a normal 50?, And has a small resistance component Rc and a large capacitive reactance component Xc in the UHF band due to the characteristics of the rectification and detection circuit . Therefore, the antenna impedance Z? For conjugate matching must have a small resistance component R? And a large inductive reactance component X ?.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 태그 안테나의 구조를 입체적으로 보여주는 도면이다.3 is a three-dimensional view illustrating a structure of a tag antenna according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 태그 안테나(300)는 직사각형 모양의 방사패치(radiating patch, 310), 상기 방사패치(310)와 평행하게 배치된 접지면(ground plane, 320) 및 상기 방사 패치와 상기 접지면 사이에 형성된 유전체 기판(dielectric substrate, 330)을 포함한다.3, a tag antenna 300 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a rectangular radiating patch 310, a ground plane 320 disposed in parallel with the radiation patch 310, And a dielectric substrate 330 formed between the radiation patch and the ground plane.

상기 방사패치(310)를 정면에서 바라볼 때, 상기 방사패치(310)의 한쪽 비 방사 에지(non-radiating edge)에는 공진 길이 방향(resonant length direction, 313)과 평행하게 연장되며, 한쪽 단부가 굽혀진(folded) 급전 슬릿(feed slit, 340)이 형성되어 있다. 상기 방사패치(310)의 동일 에지에 상기 급전 슬릿(340)의 다른 쪽 단부와 조정 간격(tuning gap, 360)의 거리를 두고 공진 길이 방향(313)과 수직 방향(orthogonal direction)으로 제1 조정 슬릿(tuning slit, 350)이 형성되어 있다. 또한 방사 패치(310) 중앙에는 급전 슬릿(340)과 평행한 방향으로 제2 조정 슬릿(370)이 형성되어 있다.When viewed from the front of the radiation patch 310, one non-radiating edge of the radiation patch 310 extends parallel to the resonant length direction 313, A folded feeding slit 340 is formed. A first adjustment is made in the resonance length direction 313 and the orthogonal direction with a distance of the tuning gap 360 from the other end of the feed slit 340 to the same edge of the radiation patch 310. [ A tuning slit 350 is formed. A second adjusting slit 370 is formed in the center of the radiation patch 310 in a direction parallel to the feeding slit 340.

상기 급전 슬릿(340)의 상기 한쪽 단부의 굽혀진 부분은 개방되고, 개방된 끝부분에는 RF 전단부(121)에 접속하는 급전 터미널(feed terminal, 380)이 형성되어 있다.The bent portion of the one end of the feed slit 340 is opened and a feed terminal 380 connected to the RF front end 121 is formed at the open end.

상기 태그 안테나(300)의 공진 주파수는 주로 방사 패치의 길이(311)과 제1 조정 슬릿(350)의 길이(351)에 의해 결정된다.The resonance frequency of the tag antenna 300 is mainly determined by the length 311 of the radiation patch and the length 351 of the first adjustment slit 350.

본 발명의 일 실시 예에 따른 태그 안테나(300)에서 안테나 임피던스(Zα)의 리액턴스 성분(Xα)은 상기 급전 슬릿(340)의 길이(341)와 폭(342)에 의하여 결정될 수 있다. 상기 급전 슬릿(340)의 길이(341)와 폭(342)이 증가할수록 안테나 임피던스(Zα)의 리액턴스 성분(Xα)은 증가한다. 예컨대, 상기 폭(342)을 고정시키고, 상기 길이(341)을 조정하여, 상기 안테나 임피던스(Zα)의 리액턴스 성분(Xα)을 조정할 수 있다.The reactance component X alpha of the antenna impedance Z alpha in the tag antenna 300 according to an embodiment of the present invention may be determined by the length 341 and the width 342 of the feed slit 340. As the length 341 and the width 342 of the feed slit 340 increase, the reactance component X? Of the antenna impedance Z? Increases. For example, the width 342 may be fixed and the length 341 may be adjusted to adjust the reactance component X alpha of the antenna impedance Z alpha.

본 발명의 일 실시 예에 따른 태그 안테나(300)가 공진할 때, 안테나 임피던스(Zα)의 저항 성분(Rα)은 조정 간격(360), 제1 조정 슬릿(350)의 길이(351), 제2 조정 슬릿(370)의 길이(371)에 의하여 결정될 수 있다. 상기 조정 간격(360)이 넓어지고 제1 조정 슬릿(350)의 길이(351)와 제2 조정 슬릿(370)의 길이(371)가 감소 할수록 안테나 임피던스(Zα)의 저항 성분(Rα)은 증가한다.When the tag antenna 300 according to the embodiment of the present invention resonates, the resistance component R? Of the antenna impedance Z? Is adjusted by the adjustment interval 360, the length 351 of the first adjustment slit 350, 2 < / RTI > adjustment slit 370, as shown in FIG. As the adjustment interval 360 is widened and the length 351 of the first adjustment slit 350 and the length 371 of the second adjustment slit 370 decrease, the resistance component R? Of the antenna impedance Z? do.

본 발명의 일 실시 예에 따른 안테나(300)를 RF 전단부(121)의 임피던스(ZC)에 공액 정합시키기 위해서는 다음과 같은 단계들을 따른다.In order to conjugate the antenna 300 according to an embodiment of the present invention to the impedance ZC of the RF front end 121, the following steps are followed.

[1 단계] 제작하고자 하는 태그의 크기 내에서 동작주파수에서 공진하도록 방사 패치의 길이(311)와 폭(312), 제1 조정 슬릿(350)의 길이(351)와폭(352)을 결정한다.The length 311 and the width 312 of the radiation patch and the length 351 and the width 352 of the first adjustment slit 350 are determined so as to resonate at the operating frequency within the size of the tag to be manufactured.

[2 단계] 급전 슬릿(340)의 위치와 폭(342) 및 급전 터미널(380)의 위치를 결정한다.[Step 2] The position of the feed slit 340, the width 342, and the position of the feed terminal 380 are determined.

[3 단계] ‘Xα = - XC’를 만족하도록 급전 슬릿(340)의 길이(341)을 조정한다. [Step 3] The length 341 of the feed slit 340 is adjusted so that 'X? = - XC' is satisfied.

[4 단계] ‘Rα = Rc’를 만족하도록 조정 간격(360)을 조정한다.[Step 4] The adjustment interval 360 is adjusted so that R? = Rc 'is satisfied.

[5 단계] Rα의 값을 더 줄일 필요가 있으면, 제2 조정 슬릿(370)의 길이(371)를 조정한다. 이때, 제2 조정 슬릿(370)의 폭(372)은 급전 슬릿(340)의 폭(342)과 동일하게 설정한다.[Step 5] If it is necessary to further reduce the value of R ?, the length 371 of the second adjusting slit 370 is adjusted. At this time, the width 372 of the second adjusting slit 370 is set equal to the width 342 of the feed slit 340.

[6단계] 3단계에서 5단계를 반복하여 안테나 임피던스를 미세 조정한다. 필요시 1단계를 수행하여 동작주파수를 미세 조정한다.[Step 6] Repeat steps 3 to 5 to fine-tune the antenna impedance. If necessary, perform step 1 to fine tune the operating frequency.

이상과 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 태그 안테나(300)는 급전 슬릿(340)의 길이(341)를 조정하여 안테나 임피던스의 리액턴스 성분(Xα)을 조정하고, 조정 간격(360)과 제2 조정 슬릿(370)의 길이(372)를 조정하여 안테나 임피던스의 저항 성분(Rα)을 자유롭게 조정할 수 있으므로, 임의의 임피던스를 가지는 RF 전단부(121)에 효율적인 정합을 할 수 있다.As described above, the tag antenna 300 according to the embodiment of the present invention adjusts the reactance component X alpha of the antenna impedance by adjusting the length 341 of the feed slit 340, and the adjustment interval 360 and the second The resistance component R? Of the antenna impedance can be freely adjusted by adjusting the length 372 of the adjustment slit 370, so that the RF front end 121 having an arbitrary impedance can be efficiently matched.

또한 본 발명의 일 실시 예에 따라 제공되는 태그 안테나(300)는 방사 패치(radiating patch)와 접지면(ground plane) 사이에 비아(via)를 사용하지 않으므로, 연성회로기판(Flexible Printed Circuit Board: FPCB) 상에 인쇄된 안테나 패턴을 유연한 플라스틱 기재를 사용한 양면 테이프에 부착하는 형태로도 쉽게 제작이 가능하며, 이에 따라 유연한 구조의 태그 안테나를 쉽게 만들 수 있다.The tag antenna 300 according to an exemplary embodiment of the present invention does not use a via between a radiating patch and a ground plane. Therefore, a flexible printed circuit board The antenna pattern printed on the flexible printed circuit board (FPCB) may be easily attached to a double-sided tape using a flexible plastic substrate. Thus, a tag antenna having a flexible structure can be easily manufactured.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따라 실제 설계된 태그 안테나의 일 실시 예를 보여주는 도면이다.4 is a view showing an embodiment of a tag antenna actually designed according to an embodiment of the present invention.

도 4에서는 태그 안테나가 유연한 특성을 가지도록 하기 위하여 구리 박막(σ=5.8*107[S/m])을 가진 단면(single side) FPCB 상에 방사 패치를 설계하고, 이를 두께 0.6mm의 폴리이미드 양면테이프에 부착하였다. 안테나 접지면(ground plane)으로는 부착면이 금속 평판인 것으로 가정하였다. 그리고, 제2 조정 슬릿은 사용하지 않았다. 도 4에서는 가로 86.7mm와 세로 30mm의 면적을 갖는 FPCB 상에 가로 84.7mm와 세로 28mm의 면적을 갖는 방사 패치를 포함한다. 이러한 방사 패치에는 길이 46.5mm의 급전 슬릿과, 0.8mm의 조정 간격과, 길이 10mm 와 폭 1mm의 제1 조정 슬릿이 형성된 태그 안테나가 예시된다.4, a radiation patch is designed on a single side FPCB having a copper thin film (sigma = 5.8 * 107 [S / m]) so that the tag antenna has a flexible characteristic, Sided tape. The ground plane of the antenna is assumed to be a metal flat surface. The second adjusting slit was not used. In Fig. 4, a radiation patch having an area of 84.7 mm in length and 28 mm in length on an FPCB having an area of 86.7 mm in width and 30 mm in length is included. The radiation patch includes a feed slit having a length of 46.5 mm, an adjustment distance of 0.8 mm, and a tag antenna having a first adjustment slit having a length of 10 mm and a width of 1 mm.

도 5는 도 3에 도시된 안테나의 수치 중 급전 슬릿의 길이만을 변화 시켰을 때의 안테나 임피던스의 리액턴스 성분(Xα)의 변화를 시뮬레이션 한 결과 그래프이다.5 is a graph showing a simulation result of a change in the reactance component X? Of the antenna impedance when only the length of the feeding slit is varied among the numerical values of the antenna shown in Fig.

도 5에서는 3개의 그래프들(G1, G2, G3)이 표시되는 데, fl1, fl2, fl3는 급전 슬릿(feed line: fl)의 길이가 각각 50.5mm, 46.5mm 및 42.5mm인 경우에서의 리액턴스 성분의 변화를 보여주는 그래프들이다. 이와 같이, 급전 슬릿의 길이 조정을 통해 리액턴스 성분을 다양하게 조정할 수 있음을 도 5의 시뮬레이션 결과로부터 알 수 있다.5, three graphs G1, G2 and G3 are displayed. Fl1, fl2 and fl3 represent reactances in the case where the lengths of feed slits (feed line: fl) are 50.5 mm, 46.5 mm and 42.5 mm, These are graphs showing the change in composition. It can be seen from the simulation result of FIG. 5 that the reactance component can be adjusted variously by adjusting the length of the feed slit.

도 6은 도 3에 도시된 안테나의 수치 중 조정 간격만을 변화 시켰을 때의 안테나 임피던스의 저항 성분(Rα)의 변화를 시뮬레이션 한 결과 그래프이다.6 is a graph showing a simulation result of a change in resistance component (R?) Of the antenna impedance when only the adjustment interval is changed among the numerical values of the antenna shown in FIG.

도 6에서는 3개의 그래프들(v1, v2, v3)이 표시되는 데, v1, v2, v3은 조정 간격의 거리가 1.8mm, 1.3mm 및 0.8mm인 경우에서의 저항 성분의 변화를 각각 보여주는 그래프들이다. 이와 같이, 조정 간격의 거리 조정을 통해 안테나 임피던스의 저항 성분을 다양하게 조정할 수 있음을 도 6의 시뮬레이션 결과로부터 알 수 있다. In FIG. 6, three graphs (v1, v2, v3) are displayed, and v1, v2, and v3 are graphs showing changes in the resistance component in the case where the distances of the adjustment intervals are 1.8 mm, 1.3 mm, admit. It can be seen from the simulation result of FIG. 6 that the resistance component of the impedance of the antenna can be adjusted variously by adjusting the distance of the adjustment interval.

도 7은 도 3에 도시된 안테나 수치 중 제2 조정 슬릿의 길이만을 변화 시켰을 때의 안테나 임피던스의 저항 성분(Rα)의 변화를 시뮬레이션 한 결과 그래프이다.7 is a graph showing a simulation result of a change in resistance component R? Of the antenna impedance when only the length of the second adjustment slit is changed among the antenna values shown in Fig.

도 7에서는 3개의 그래프들(w1, w2, w3)이 표시되는 데, w1은 제2 조정 슬릿이 없는 경우에서의 안테나 임피던스의 저항 성분의 변화를 보여주는 그래프이고, w2 및 w3은 제2 조정 슬릿의 길이가 각각 3mm 및 6mm인 경우에서의 안테나 임피던스의 저항 성분의 변화를 보여주는 그래프들이다. 이와 같이, 제2 조정 슬릿의 길이 조정을 통해 안테나 임피던스의 저항 성분을 다양하게 조정할 수 있음을 도 7의 시뮬레이션 결과로부터 알 수 있다.In Fig. 7, three graphs (w1, w2, w3) are displayed. W1 is a graph showing a change in resistance component of the antenna impedance in the case where there is no second adjusting slit, and w2 and w3 are graphs Are the graphs showing the variation of the resistance component of the impedance of the antenna in the case of the lengths of 3 mm and 6 mm, respectively. It can be seen from the simulation result of FIG. 7 that the resistance component of the antenna impedance can be variously adjusted by adjusting the length of the second adjusting slit.

도 8은 최종 설계된 태그 안테나의 태그 칩의 RF 전단부 임피던스(Zc = 16 - j154[Ω])에 대한 반사 손실(return loss)을 모의 실험한 결과로서, 대역폭을 결정하는 -3 dB 포인트에서의 주파수 대역폭이 904.49 MHz ~ 936.84 MHz임을 보여주고 있다.8 is a simulation result of the return loss of the RF front end impedance (Zc = 16 - j154 [OMEGA]) of the tag chip of the finally designed tag antenna, And the frequency bandwidth is 904.49 MHz to 936.84 MHz.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is to be understood that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the appended claims.

Claims

In a microstrip antenna,
A radiating patch; And
And a ground plane disposed parallel to the radiation patch (310) with a dielectric substrate therebetween,
The radiation patch
A feeding slit extending in parallel to the resonant length direction and bent at one end is formed in one non-radiating edge region, and the bent portion of the one end is opened A first tuning slit extending in a direction perpendicular to the resonance length direction at a distance from the other end of the feed slit; Is formed on the surface of the substrate.

The microstrip antenna according to claim 1, wherein a reactance component of an impedance component of the microstrip antenna is determined by a length of the feed slit.

The microstrip antenna according to claim 2, wherein the reactance component increases as the length of the feed slit increases.

The microstrip antenna according to claim 1, wherein a second adjusting slit is formed at the center of the radiation patch, the second adjusting slit extending in the same direction as the feeding slit extends.

2. The antenna of claim 1, wherein the resistance component of the impedance component of the microstrip antenna is
Wherein the distance is determined by the adjustment interval.

The microstrip antenna according to claim 5, wherein the resistance component increases as the adjustment interval increases.