KR102273336B1 - Rf-id용 전자파 흡수체 및 이를 포함하는 장치 - Google Patents

Rf-id용 전자파 흡수체 및 이를 포함하는 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102273336B1
KR102273336B1 KR1020190104312A KR20190104312A KR102273336B1 KR 102273336 B1 KR102273336 B1 KR 102273336B1 KR 1020190104312 A KR1020190104312 A KR 1020190104312A KR 20190104312 A KR20190104312 A KR 20190104312A KR 102273336 B1 KR102273336 B1 KR 102273336B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
unit
unit hole
chip
grid
equation
Prior art date
Application number
KR1020190104312A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210024760A (ko
Inventor
김성수
Original Assignee
충북대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 충북대학교 산학협력단 filed Critical 충북대학교 산학협력단
Priority to KR1020190104312A priority Critical patent/KR102273336B1/ko
Publication of KR20210024760A publication Critical patent/KR20210024760A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102273336B1 publication Critical patent/KR102273336B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G06K19/0772—Physical layout of the record carrier
    • 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
    • G06K19/07745—Mounting details of integrated circuit chips

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 RF-ID 칩 및 이를 포함하는 RF-ID 태그는 RF-ID 칩간의 간섭을 최소화하고, 금속 등의 전자파 방해 요소로부터 RF-ID 칩의 인식률이 저하되는 문제를 최소화 할 수 있으며, 작고 가벼우며 초박형의 휴대성이 우수한 것은 물론, 0.9 GHz 대역과 2.45 GHz 대역에서의 반사손실이 우수하여 이들 대역에서의 RF-ID 칩간의 간섭을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Description

RF-ID용 전자파 흡수체 및 이를 포함하는 장치{Electromagnetic wave absorbers for radio-frequency identification and device including same}
본 발명은 RF-ID용 전자파 흡수체 및 이를 포함하는 장치에 관한 것이다.
RF-ID(Radio-frequency identification)는 전파를 이용하여 근거리 또는 원거리에 정보를 인식하는 기술이다. RF-ID 기술은 RF-ID 칩을 포함하는 RF-ID 태그의 집적 회로에 정보를 기록하고, 안테나를 통해 RF-ID 판독기에 정보를 송신하는 방식으로 이루어진다. RF-ID 태그의 종류는 배터리의 유무에 따라 능동형 태그와 수동형 태그로 분류되며, 전파의 주파수 대역에 따라 저주파, 고주파, 초고주파, 마이크로파 등의 대역으로 분류된다. RF-ID는 바코드를 대체하면서 유통/물류 업계에서 활용이 증대되고 있으며, 극초단파(Ultra high frequency, UHF)(868~960 MHz) 또는 마이크로파(2.45 GHz)의 주파수 대역이 주로 사용된다.
이처럼 RF-ID 기술은 개별 아이템의 식별이 가능하고, 인식 거리가 길며, 다양한 태그 폼을 가질 수 있을 뿐만 아니라, 태그의 재기록이 가능한 이점이 있다. 그러나 종래까지 RF-ID 기술이 적용된 태그는 그 가격이 고가이며, 금속 구조물 등의 장애 요소를 포함하는 주변 환경에 따른 식별 및 인식에 민감하게 영향을 받는 점이 큰 문제이다. 예를 들어, Rf-ID 태그 주변에 금속판이 있으면 이에 의한 전파의 반사로 인해 RF-ID 신호를 리더기가 제대로 읽어 들이지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
특히 RF-ID 시스템이 구축된 장소에 여러 개의 RF-ID 태그가 있을 경우, 이들의 상호 간섭으로 인한 태그 정보의 누락이 더욱 심각해질 수 있다. 또한 모바일 RF-ID가 상용화 되었을 경우, 동일 공간에서 사용되는 RF-ID 태그 및 이를 읽어 들이는 리더기의 숫자가 늘어나게 되면 이들간 간섭이 더 심각해질 것으로 예상된다. 따라서 RF-ID 시스템에서 전자파 간섭을 줄이고 인식률을 높이기 위한 전자파 장해 대책 기술이 필요하다. 이러한 문제 해결 방안으로 전자파 흡수 시트(Sheet) 또는 패널(Panel) 제품의 사용이 검토된 바 있다.
전자파 흡수 재료로 사용되는 주된 소재는 페라이트 또는 철계 금속과 같은 연자성 재료이다. 이 중에서 페라이트 자성체는 높은 자기손실 특성을 가지며 재료의 화학조성을 변화시켜 사용 주파수 대역을 제어할 수 있는 측면에서 전자파 흡수 재료로서 사용되었다. 일반적으로 스피넬계 페라이트는 1 GHz 미만의 대역에서 대부분 자연공명 주파수가 나타나며, 0.5∼2.5 GHz 대역에서 -20 dB 이하의 양호한 전파 흡수 특성을 나타낸다. 하지만 두께가 5 mm 이상으로 두꺼울 수밖에 없는 단점이 있으며, 페라이트 고유의 고밀도 또한 경량 흡수체 패널 제작에 장애요소이다.
따라서 RF-ID 태그 간 전자파 간섭을 줄이고 태그 각각의 인식률을 향상시킬 수 있으며, 보다 가볍고 작은 휴대성이 우수한 RF-ID 태그의 개발이 필요하다.
한국등록특허공보 제10-0633943호 (2006.10.04)
본 발명의 목적은 RF-ID 칩간의 간섭을 최소화하고, 금속 등의 전자파 방해 요소로부터 RF-ID 칩의 인식률이 저하되는 문제를 최소화 할 수 있는 RF-ID 칩 및 이를 포함하는 RF-ID 태그를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 작고 가벼우며 초박형의 휴대성이 용이한 RF-ID 칩 및 이를 포함하는 RF-ID 태그를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 0.9 GHz 대역과 2.45 GHz 대역에서의 반사손실이 우수한 RF-ID 칩 및 이를 포함하는 RF-ID 태그를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 RF-ID 칩은, 단위 셀(1000)을 포함하는 RF-ID 칩으로서, 상기 단위 셀(1000)은, 유전체(100) 및 상기 유전체(100)에 적층되며 다수의 단위 홀(201)을 가지는 그리드형 도체(200);를 포함하며, 다수의 상기 단위 홀(201)은 상기 그리드형 도체(200) 상에 격자 배열로 서로 이격 위치한다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 그리드형 도체(200)는, 다수의 상기 단위 홀(201)이 격자 배열로 서로 이격하여 이루어진 다수의 단위 홀부(210)를 포함할 수 있으며, 다수의 상기 단위 홀부(210)는 상기 그리드형 도체(200) 상에 격자 배열로 서로 이격 형성될 수 있으며, 다수의 상기 단위 홀부(210)간 이격거리(w1)는 상기 단위 홀부(210) 내 다수의 단위 홀(201)간 이격거리(w2)보다 클 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 다수의 상기 단위 홀부(210)간 이격거리(w1)는 6 내지 12 mm일 수 있으며, 상기 단위 홀부(210) 내 다수의 단위 홀(201)간 이격거리(w2)는 4.1 내지 4.9 mm일 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 단위 홀부(210)는, 상기 단위 홀(201) 4 개가 2×2의 격자 배열로 서로 이격하여 이루어질 수 있으며, 상기 단위 홀부(210) 4 개가 2×2의 격자 배열로 서로 이격할 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 단위 홀부(210)는 제1 단위 홀부(210a), 제2 단위 홀부(210b), 제3 단위 홀부(210c) 및 제4 단위 홀부(210d)를 포함할 수 있고, 이들 단위 홀부들(210a, 210b, 210c, 210d)이 2×2의 격자 배열로 서로 이격하여 위치하되, 이격거리(w1)가 6 내지 12 mm일 수 있으며, 상기 제1 단위 홀부(210a) 내 단위 홀들은 4.1 내지 4.9 mm의 이격거리(w2)를 가질 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 그리드형 도체(200)의 평균두께(tm)는 5 내지 50 ㎛일 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 유전체(100)의 평균두께는 1 내지 5 mm일 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 그리드형 도체(200) 및 상기 유전체(100)의 길이는 하기 식 1을 만족할 수 있다. 하기 식 1에서, l1 및 l2는 그리드형 도체의 가로 길이 및 세로 길이이며, p1 및 p2는 유전체의 가로 길이 및 세로 길이이다.
식 1 : l1×l2 < p1×p2
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 그리드형 도체(200)의 가로 길이(l1) 및 세로 길이(l2)는 서로 독립적으로 40 내지 100 mm일 수 있으며, 상기 유전체(100)의 가로 길이(p1) 및 세로 길이(p2)는 서로 독립적으로 70 내지 130 mm일 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 RF-ID 칩은 하나 또는 복수의 상기 단위 셀(1000)이 적층되는 도전성 기재(2000)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 RF-ID 칩은 하기 식 2 및 하기 식 3을 만족할 수 있다. 하기 식 2 및 하기 식 3에서, RLf1은 자유공간법으로 0 내지 30도의 입사각으로 측정한 TE 편파 또는 TM 편파에 대한 0.8 내지 0.9 GHz 주파수 대역에서의 반사손실(Reflection Loss)이며, RLf2는 자유공간법으로 0 내지 30도의 입사각으로 측정한 TE 편파 또는 TM 편파에 대한 2.4 내지 2.55 GHz 주파수 대역에서의 반사손실(Reflection Loss)이다.
식 2 : RLf1 < -10 dB
식 3 : RLf2 < -10 dB
본 발명은 상기 RF-ID 칩을 포함하는 RF-ID 태그를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 RF-ID 칩 및 이를 포함하는 RF-ID 태그는 RF-ID 칩간의 간섭을 최소화하고, 금속 등의 전자파 방해 요소로부터 RF-ID 칩의 인식률이 저하되는 문제를 최소화 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 RF-ID 칩 및 이를 포함하는 RF-ID 태그는 작고 가벼우며 초박형의 휴대성이 용이한 효과가 있다.
본 발명에 따른 RF-ID 칩 및 이를 포함하는 RF-ID 태그는 0.9 GHz 대역과 2.45 GHz 대역에서의 반사손실이 우수한 효과가 있다.
도 1 및 도 3은 본 발명에 따른 RF-ID 칩을 나타낸 상면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 RF-ID 칩을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 다수의 단위 셀이 도전성 기재 상에 적층된 RF-ID 칩을 포함하는 RF-ID 태그의 일 예를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 RF-ID 칩의 0 내지 3.0 GHz 주파수 대역에서의 TE 편파(a) 및 TM 편파(b)에 대한 반사손실(Reflection loss)을 나타낸 그래프이다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 RF-ID용 전자파 흡수체 및 이를 포함하는 장치를 상세히 설명한다.
본 명세서에 기재되어 있는 도면은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 상기 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 용어의 단수 형태는 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
본 명세서에서 특별한 언급 없이 사용된 %의 단위는 별다른 정의가 없는 한 중량%를 의미한다.
본 발명은 단위 셀(1000)을 포함하는 RF-ID용 전자파 흡수체 및 이를 포함하는 RF-ID 칩으로서, 상기 단위 셀(1000)은, 유전체(100) 및 상기 유전체(100)에 적층되며 다수의 단위 홀(201)을 가지는 그리드형 도체(200);를 포함하며, 다수의 상기 단위 홀(201)은 상기 그리드형 도체(200) 상에 격자 배열로 서로 이격 위치하는 구조를 가진다.
상기 구조를 포함함으로써, 본 발명은 경량 및 소형의 RF-ID 칩을 제공할 수 있으며, 요구 주파수 대역에서 유의한 반사손실(Reflection Loss)을 가짐으로써, 요구 주파수 대역에서의 칩간 간섭에 의한 문제를 방지할 수 있는 효과가 있다.
특히 본 발명에 따른 RF-ID 칩은 상기 구조와 함께, 후술하는 2 가지의 폭(w1, w2)을 가지는 메타소재 그리드 구조를 가짐으로써 상기 효과가 구현된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 단위 홀부(210)간 이격거리(w1)와 단위 홀부(210) 내 다수의 단위 홀(201)간 이격거리(w2)가 서로 다름으로써, 요구 주파수 대역에서 매우 높은 반사손실(Reflection Loss)을 구현하고, 요구 주파수 대역에서의 칩간 간섭에 의한 문제를 현저히 방지하는 효과가 구현된다.
바람직하게는, 상기 그리드형 도체(200)는, 다수의 상기 단위 홀(201)이 격자 배열로 서로 이격하여 이루어진 다수의 단위 홀부(210)를 포함하고, 다수의 상기 단위 홀부(210)는 상기 그리드형 도체(200) 상에 격자 배열로 서로 이격 형성될 경우에, 다수의 상기 단위 홀부(210)간 이격거리(w1)가 상기 단위 홀부(210) 내 다수의 단위 홀(201)간 이격거리(w2)보다 큰 것이 좋으며, 이는 도 2에 도시된 바와 같다.
본 명세서에서 상기 단위 홀부(210)는 단위 홀(201)의 집합을 의미하는 것으로, 설명을 위해 사용되는 용어이다. 따라서 이격거리(w1)는 다수의 상기 단위 홀부(210)간 서로 인접하는 단위 홀(201)들간의 이격거리(w1)로서, 예를 들어 설명하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 단위 홀부(210a)의 단위 홀(②)과 제2 단위 홀부(210b)의 단위 홀(①)간의 이격거리(w1), 제1 단위 홀부(210a)의 단위 홀(④)과 제2 단위 홀부(210b)의 단위 홀(③)간의 이격거리(w1)를 의미할 수 있다. 또한 제3 단위 홀부(210c)의 단위 홀(②)과 제4 단위 홀부(210d)의 단위 홀(①)간의 이격거리(w1), 제3 단위 홀부(210c)의 단위 홀(④)과 제4 단위 홀부(210d)의 단위 홀(③)간의 이격거리(w1)를 의미할 수 있다. 제1 단위 홀부(210a)의 단위 홀(③)과 제3 단위 홀부(210c)의 단위 홀(①)간의 이격거리(w1), 제1 단위 홀부(210a)의 단위 홀(④)과 제3 단위 홀부(210c)의 단위 홀(②)간의 이격거리(w1)를 의미할 수 있다. 또한 제2 단위 홀부(210b)의 단위 홀(③)과 제4 단위 홀부(210d)의 단위 홀(①)간의 이격거리(w1), 제2 단위 홀부(210b)의 단위 홀(④)과 제4 단위 홀부(210d)의 단위 홀(②)간의 이격거리(w1)를 의미할 수 있다.
바람직한 일 예에 있어서, 다수의 상기 단위 홀부(210)간 이격거리(w1)는 6 내지 12 mm, 보다 바람직하게는 7 내지 11 mm, 매우 바람직하게는 8.9 내지 9.1 mm일 수 있다. 또한 상기 단위 홀부(210) 내 다수의 단위 홀(201)간 이격거리(w2)는 4.1 내지 4.9 mm, 보다 바람직하게는 4.2 내지 4.8 mm, 더 바람직하게는 4.3 내지 4.7 mm일 수 있다. 이를 만족할 경우, 동작 주파수 대역인 0.8 GHz 대역과 2.4 GHz 대역을 가질 수 있으며, 이 대역에서 높은 반사손실을 가져 RF-ID 칩간 간섭을 최소화할 수 있다.
바람직한 일 예에 있어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 단위 홀부(210)는, 상기 단위 홀(201) 4 개가 2×2의 격자 배열로 서로 이격하여 이루어질 수 있으며, 상기 단위 홀부(210) 4 개가 2×2의 격자 배열로 서로 이격할 수 있다. 구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 단위 홀부(210)는 제1 단위 홀부(210a), 제2 단위 홀부(210b), 제3 단위 홀부(210c) 및 제4 단위 홀부(210d)를 포함할 수 있고, 이들 단위 홀부들(210a, 210b, 210c, 210d)이 2×2의 격자 배열로 서로 소정의 이격거리(w1)로 이격하여 위치할 수 있으며, 상기 제1 단위 홀부(210a) 내 단위 홀들(①, ②, ③, ④)도 소정의 이격거리(W2)로서 이격하여 위치할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 RF-ID 칩은 하나 또는 복수의 상기 단위 셀(1000)이 적층되는 도전성 기재(2000)를 더 포함할 수 있다. 즉, 본 발명은 도전성 기재(2000) 상에, 상기 단위 셀(1000)이 하나 또는 다수가 적층된 RF-ID 칩을 제공할 수 있다. 구체적인 일 예로, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 단위 셀(1000a) 내지 제4 단위 셀(1000d)이 도전성 기재(2000) 상에 적층될 수 있다. 따라서 일 단위 셀(1000a, 1000b, 1000c, 1000d)의 그리드 도체(200)들간 이격거리는 p1-l1 또는 p2-l2로 계산될 수 있다.
상기 그리드형 도체(200) 및 상기 유전체(100)의 길이는 하기 식 1을 만족할 수 있다. 하기 식 1에서, l1 및 l2는 그리드형 도체(200)의 가로 길이 및 세로 길이이며, p1 및 p2는 유전체(100)의 가로 길이 및 세로 길이이다.
식 1 : l1×l2 < p1×p2
바람직한 일 예로, 상기 그리드형 도체(200)의 가로 길이(l1) 및 세로 길이(l2)는 서로 독립적으로 40 내지 100 mm, 구체적으로 50 내지 90 mm, 보다 구체적으로 67 내지 80 mm일 수 있으며, 상기 유전체(100)의 가로 길이(p1) 및 세로 길이(p2)는 서로 독립적으로 70 내지 130 mm, 구체적으로 80 내지 120 mm, 보다 구체적으로 90 내지 110 mm일 수 있다.
바람직한 일 예에 있어서, 상기 그리드형 도체(200)의 평균두께(tm)는 5 내지 50 ㎛, 보다 바람직하게는 10 내지 30 ㎛, 매우 바람직하게는 11 내지 19 ㎛일 수 있다. 이를 만족할 경우, 동작 주파수 대역인 0.8 GHz 대역과 2.4 GHz 대역을 가질 수 있으며, 이 대역에서 높은 반사손실을 가져 RF-ID 칩간 간섭을 최소화할 수 있다.
상기 유전체(100)는 시트상의 유전체 기판일 수 있으며, 유전제(100)의 평균두께는 크게 제한되는 것은 아니지만, 일 예로, 1 내지 5 mm인 것이 좋을 수 있다. 하지만 이는 바람직한 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 반드시 제한되어 해석되는 것은 아니다.
상기 유전체(100)는 본 기술분야에서 사용되는 공지된 종류의 유전체가 사용되면 무방하고, 구체적으로, 4.6 이하, 구체적으로 4.3 이하의 낮은 유전율을 가지는 것이 사용될 수 있으며, 일 예로 RF4(Glass epoxy)를 들 수 있다. 하지만 이는 바람직한 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 반드시 제한되어 해석되는 것은 아니다.
상기 그리드형 도체(200)에서, 최외각에 위치한 단위 홀(201)로부터 형성되는 여백의 길이는 크게 제한되는 것은 아니지만, 바람직하게는 0.2 내지 1 mm일 수 있다.
상기 그리드형 도체(200) 및 상기 전도성 기재(2000)는 본 기술분야에서 알려진 전도성 소재를 사용하면 무방하며, 예컨대, 서로 독립적으로 구리, 철, 은, 금 등을 들 수 있다. 하지만 이는 구체적인 일 예로서 설명된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되어 해석되지 않음은 물론이다.
본 발명의 일 예에 따른 RF-ID 칩은 상기 그리드형 도체(200)와 연결되는 안테나를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 RF-ID 칩은 하기 식 2 및 하기 식 3을 만족할 수 있다. 하기 식 2 및 하기 식 3에서, RLf1은 자유공간법으로 0 내지 30도의 입사각으로 측정한 TE 편파 또는 TM 편파에 대한 0.8 내지 0.9 GHz 주파수 대역에서의 반사손실(Reflection Loss)이며, RLf2는 자유공간법으로 0 내지 30도의 입사각으로 측정한 TE 편파 또는 TM 편파에 대한 2.4 내지 2.55 GHz 주파수 대역에서의 반사손실(Reflection Loss)이다.
식 2 : RLf1 < -10 dB
식 3 : RLf2 < -10 dB
본 발명은 상기 RF-ID 칩을 포함하는 RF-ID 태그를 제공할 수 있으며, 이러한 태그는 예를 들어, 농장의 가축 분류, 공항의 화물 분류, 육상 선수들의 기록 측정, 여권이나 신분증 등의 개인 정보 수록, 사람 몸에 태그를 부착해 기밀 저장소의 출입을 제한하는 것 등의 다양한 기술에 적용 및 응용할 수 있으며, NFC, 교통카드, 모바일카드, 신분증, 여권, 베리칩, 하이패스, 비접촉 결제 서비스 등 그 활용 분야가 광범위하므로, 전술한 RF-ID 칩이 사용될 수 있는 것이라면 다양한 분야에 적용될 수 있음은 물론이다.
이하 본 발명을 실시예를 통해 상세히 설명하나, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 권리범위가 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
하기 표 1에 기재된 각 항목 값으로서 도 1 및 도 3과 같은 단위 셀을 제조하고, 상기 단위 셀을 포함하는 RF-ID 칩을 제작하여 0.8 GHz 대역과 2.4 GHz 대역에서의 반사손실(Reflection loss, RL)을 각각 측정하였으며 이의 결과를 도 5에 도시하였다. 또한 상기 RF-ID 칩에 대한 0.8 GHz 대역과 2.4 GHz 대역에서의 반사손실(Reflection loss, RL)을 HFSS(high-frequency structure simulator)를 이용하여 도출하여 그 결과를 하기 표 1에 도시하였다.
도 2는 그리드 패턴 메타소재 흡수체(Grid-pattern metamaterial absorbers, GPMA)의 그리드형 도체 구조를 포함하는 것으로, GPMA는 도 2에서와 같이 배(뒷)면이 전도성 기재(2000)로 단락된 유전체(100) 위에 그리드 형태의 다수의 단위 홀(201)을 포함하는 그리드형 도체(200)를 포함하는 단위 셀(1000)이 바둑판 형태의 배열로 전도성 기재(2000)에 주기적으로 형성된 구조를 가진다. 도 1, 도 2 및 표 1에서와 같이, 유전체(100)의 가로 및 세로의 길이(p1, p2)는 95~100 mm이고, 그리드형 도체(200)의 가로 및 세로의 길이(l1, l2)는 65~73 mm이다. 또한 그리드형 도체(200)의 두께(tm)는 0.015~0.02 mm이며, 유전체(100)의 두께(ts)는 3.75 mm이다. 유전체(100)는 FR4로 복소유전율이 εr = 4.1 + j0.03으로 주어지며, 그리드형 도체(200) 및 전도성 기재(2000)는 구리(전기전도도 = 5.8 × 107 S/m)가 사용되었다.
도 3에서와 같이, 그리드형 도체(200)는, 단위 홀 4 개(①, ②, ③, ④)가 2×2의 격자 배열로 서로 이격하여 이루어진 다수의 단위 홀부(210)를 포함하며, 다수의 상기 단위 홀부(210)는 2×2의 격자 배열로 서로 이격하여 이루어진 제1 단위 홀부(210a), 제2 단위 홀부(210b), 제3 단위 홀부(210c) 및 제4 단위 홀부(210d)를 포함한다. 상기 제1 단위 홀부(210a) 내 단위 홀들(①, ②, ③, ④)은 4.5-5.0 mm의 이격거리(w2)를 가지며, 다수의 상기 단위 홀부(210)는 8.8-9.0 mm의 이격거리(w1)를 가진다. 이때 이격거리(w1)는 다수의 상기 단위 홀부(210)간 서로 인접하는 단위 홀(201)들간의 이격거리(w1)로서, 예를 들어 설명하면, 제1 단위 홀부(210a)의 단위 홀(②)와 제2 단위 홀부(210b)의 단위 홀(①)간의 이격거리(w1)를 의미할 수 있다. 즉, 단위 홀부(210)는 본 명세서에서 특정 단위 홀(201)들 간의 이격거리를 설명하기 위해 사용되는 용어로서 단위 홀(201)의 집합을 의미한다.
[실시예 2 내지 실시예 5]
실시예 1에서, 하기 표 1에서와 같이 ts, p1, p2, l1, l2, tm, w1, w2의 각 항목의 수치를 변경한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 단위 셀 및 이를 포함하는 RF-ID 칩을 제조하고 반사율을 측정하였다.
실시예 ts
(mm)		 p1, p2
(mm)		 l1, l2
(mm)		 tm
(mm)		 w1
(mm)		 w2
(mm)		 f1
(GHz)		 RL at f1
(dB)		 f2
(GHz)		 RL at f2
(dB)
1 3.25 95 65 0.015 8.8 5.0 1.00 -16.661 2.78 -16.0323
2 3.25 100 73 0.015 9.0 4.5 0.89 -11.4577 2.51 -11.4109
3 3.50 100 73 0.015 9.0 4.5 0.88 -11.7029 2.49 -12.6572
4 3.75 100 73 0.015 9.0 4.5 0.88 -12.0366 2.48 -15.1958
5 3.75 100 73 0.02 9.0 4.5 0.88 -11.3293 2.49 -9.9150
그 결과, 상기 표 1을 보면 알 수 있듯이, 실시예 4의 경우에서 0.8 GHz 대역과 2.4 GHz 대역에서의 반사손실(Reflection loss, RL)이 가장 우수하였다. 상세하게, 실시예 4는 0.8 GHz 대역인 f1 = 0.88 GHz에서 -12 dB의 반사손실을, 2.4 GHz대역인 f2 = 2.48 GHz에서 -15 dB의 우수한 반사손실을 보였다. 반면, 유전체(100)의 길이(p1, p2)가 감소된 실시예 1은 주파수 대역이 각각 f1 = 1.0 GHz 및 f2 = 2.78 GHz로 증가하여 목표 주파수 대역에서 벗어났다. 유전체(100)의 두께(ts)가 감소된 실시예 2 및 실시예 3은 각 대역에서 반사손실이 상대적으로 나쁜 값을 보였다.
상기 표 1을 바탕으로, 실시예 4의 RF-ID 칩을, 0.8 GHz 대역과 2.4 GHz 대역에서의 반사손실(Reflection loss, RL)을 다음과 같은 방법으로 실제로 측정하여 그 결과를 도 5에 도시하였다. 구체적으로, GPMA의 전파 흡수 특성을 확인하기 위해 PCB 제조 공법을 통해 상기 RF-ID 칩을 자유공간법에 의해 반사손실을 실측하였다. 상기 RF-ID 칩은 전체 크기가 50×50 (cm)이고, 서로 격자 배열로 형성된 5×5 개의 단위 셀(1000)을 포함하여 측정 샘플로 사용되었으며, 구체적으로, 그리드형 도체(200) 및 유전체(100)를 포함하는 단위 셀(1000)이 5×5 개로 전도성 기재(2000) 패널 위에 5 cm 이격하여 격자 배열로 위치한다. 그리고 Anechoic chamber 안에 구성된 측정 시스템으로서, 2 개의 혼 안테나, 회로망 분석기 및 측정 시편으로 구성하고, 완전 반사체인 구리판으로 보정한 다음, 측정 샘플의 전력 반사율을 측정하였다.
도 5는 실시예 4의 반사손실을 측정한 결과이다. 입사각이 증가함에 따라 반사손실이 약간 증가하는 경향을 보이나, TE, TM 편파 모두에서 30도까지 f1 = 0.88 GHz에서 -10 dB 수준, f2 = 2.48 GHz에서 -12 dB 수준의 반사손실을 보였다. 이로부터 상기 표 1의 시뮬레이션 결과와 잘 일치함을 볼 수 있었으며, 경사입사 특성 또한 우수함을 확인할 수 있다.
100 : 유전체, 200 : 그리드형 도체,
201 : 단위 홀, 210 : 단위 홀부,
210a : 제1 단위 홀부, 210b : 제1 단위 홀부,
210c : 제1 단위 홀부, 210d : 제1 단위 홀부,
1000 : 단위 셀, 1000a : 제1 단위 셀,
1000b : 제2 단위 셀, 1000c : 제3 단위 셀,
1000d : 제4 단위 셀, 2000 : 전도성 기재,
① : 제1 단위 홀, ② : 제2 단위 홀,
③ : 제3 단위 홀, ④ : 제4 단위 홀,
w1 : 다수의 단위 홀부간 이격거리,
w2 : 단위 홀부 내 다수의 단위 홀간 이격거리,
tm : 그리드형 도체의 평균두께, ts : 유전체의 두께,
l1, l2 : 그리드형 도체의 길이, p1, p2 : 유전체의 길이

Claims (13)

  1. 유전체(100)와, 상기 유전체(100)에 적층되며 다수의 단위 홀(201)이 서로 격자 배열로 이격하여 이루어진 다수의 단위 홀부(210)를 포함하는 그리드형 도체(200)를 포함하는 단위 셀(1000); 및
    하나 또는 복수의 상기 단위 셀(1000)에 적층되되, 상기 유전체(100)와 대향하여 적층되는 패널형 도전성 기재(2000)를 포함하는 RF-ID 칩으로서,
    다수의 상기 단위 홀부(210)는 상기 그리드형 도체(200) 상에 서로 격자 배열로 이격 형성되며,
    다수의 상기 단위 홀부(210)간 이격거리(w1)는 상기 단위 홀부(210) 내 다수의 단위 홀(201)간 이격거리(w2)보다 크며,
    하기 식 2 및 하기 식 3을 만족하는 RF-ID 칩.
    식 2 : RLf1 < -10 dB
    식 3 : RLf2 < -10 dB
    상기 식 2 및 상기 식 3에서, RLf1 및 RLf2는 각각 자유공간법으로 0 내지 30도의 입사각으로 측정한 TE 편파 또는 TM 편파에 대한 0.8 내지 0.9 GHz 주파수 대역에서의 반사손실 및 2.4 내지 2.55 GHz 주파수 대역에서의 반사손실이다
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    다수의 상기 단위 홀부(210)간 이격거리(w1)는 6 내지 12 mm이며,
    상기 단위 홀부(210) 내 다수의 단위 홀(201)간 이격거리(w2)는 4.1 내지 4.9 mm인 RF-ID 칩.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단위 홀부(210)는, 상기 단위 홀(201) 4 개가 2×2의 격자 배열로 서로 이격하여 이루어지며,
    상기 단위 홀부(210) 4 개가 2×2의 격자 배열로 서로 이격하는 RF-ID 칩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 단위 홀부(210)는 제1 단위 홀부(210a), 제2 단위 홀부(210b), 제3 단위 홀부(210c) 및 제4 단위 홀부(210d)를 포함하고, 이들 단위 홀부들(210a, 210b, 210c, 210d)이 2×2의 격자 배열로 서로 이격하여 위치하되, 이격거리(w1)가 6 내지 12 mm이며,
    상기 제1 단위 홀부(210a) 내 단위 홀들은 4.1 내지 4.9 mm의 이격거리(w2)를 가지는 RF-ID 칩.
  6. 제1항에 있어서,
    다수의 상기 단위 홀(201)은 사각형 모양을 가지며, 서로 인접한 일면이 서로 평행한 것인 RF-ID 칩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 그리드형 도체(200)의 평균두께(tm)는 5 내지 50 ㎛인 RF-ID 칩.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유전체(100)의 평균두께는 1 내지 5 mm인 RF-ID 칩.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 그리드형 도체(200) 및 상기 유전체(100)의 길이는 하기 식 1을 만족하는 RF-ID 칩.
    식 1 : l1×l2 < p1×p2
    (상기 식 1에서, l1 및 l2는 그리드형 도체의 가로 길이 및 세로 길이이며, p1 및 p2는 유전체의 가로 길이 및 세로 길이이다)
  10. 제9항에 있어서,
    상기 그리드형 도체(200)의 가로 길이(l1) 및 세로 길이(l2)는 서로 독립적으로 40 내지 100 mm이며,
    상기 유전체(100)의 가로 길이(p1) 및 세로 길이(p2)는 서로 독립적으로 70 내지 130 mm인 RF-ID 칩.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제1항, 제3항 내지 제10항 중 어느 한 항의 RF-ID 칩을 포함하는 RF-ID 태그.
KR1020190104312A 2019-08-26 2019-08-26 Rf-id용 전자파 흡수체 및 이를 포함하는 장치 KR102273336B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190104312A KR102273336B1 (ko) 2019-08-26 2019-08-26 Rf-id용 전자파 흡수체 및 이를 포함하는 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190104312A KR102273336B1 (ko) 2019-08-26 2019-08-26 Rf-id용 전자파 흡수체 및 이를 포함하는 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210024760A KR20210024760A (ko) 2021-03-08
KR102273336B1 true KR102273336B1 (ko) 2021-07-06

Family

ID=75184950

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190104312A KR102273336B1 (ko) 2019-08-26 2019-08-26 Rf-id용 전자파 흡수체 및 이를 포함하는 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102273336B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4565579B2 (ja) * 2005-09-12 2010-10-20 株式会社セルクロス 通信システム、インターフェース装置、および、信号伝達装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10156470B4 (de) 2001-11-16 2006-06-08 Infineon Technologies Ag RF-ID-Etikett mit einer Halbleiteranordnung mit Transistoren auf Basis organischer Halbleiter und nichtflüchtiger Schreib-Lese-Speicherzellen
KR100959383B1 (ko) * 2008-05-07 2010-05-24 연세대학교 산학협력단 투과형 편파 변환기 및 편파 발생 장치
CN102067469A (zh) * 2008-06-27 2011-05-18 帝人纤维株式会社 通信用片材结构体
KR20130001977A (ko) * 2011-06-28 2013-01-07 한국전자통신연구원 메타물질 구조를 갖는 필터 및 그의 제조방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4565579B2 (ja) * 2005-09-12 2010-10-20 株式会社セルクロス 通信システム、インターフェース装置、および、信号伝達装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210024760A (ko) 2021-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nikitin et al. Low cost silver ink RFID tag antennas
US7408512B1 (en) Antenna with distributed strip and integrated electronic components
US8098161B2 (en) Radio frequency identification inlay with improved readability
CN205029009U (zh) 一种宽带双圆极化无线射频识别天线
US11088458B2 (en) Reducing mutual coupling and back-lobe radiation of a microstrip antenna
WO2013165974A1 (en) Discontinuous loop antennas suitable for radio-frequency identification (rfid) tags, and related components, systems, and methods
US6107967A (en) Billboard antenna
Chen et al. Compact double shorted loop sub-6-GHz dual-band MIMO quad-antenna system
Caso et al. A modular antenna for UHF RFID near-field desktop reader
CN102723597B (zh) 超材料天线罩及天线系统
KR102273336B1 (ko) Rf-id용 전자파 흡수체 및 이를 포함하는 장치
Adbulkawi et al. A compact chipless RFID tag based on frequency signature
KR101331406B1 (ko) 리본 타입 자성시트
CN107534204B (zh) 设有隔离槽的rfid标签天线
US11888327B2 (en) High efficiency metasurface-based multi-scale wireless power transfer
CN113991283B (zh) 一种折叠结构小型化抗金属超高频rfid标签天线
CN202871965U (zh) 一种rfid标签天线
Ali et al. Dual-Chip UHF RFID Tag Antenna for Distinction of Movement Directions
CN106549210A (zh) 一种高容量及金属不敏感的双层无芯片标签天线
CN207021382U (zh) 超高频的射频天线及移动终端
Pumpoung et al. Investigations of miniaturized meander line tag antenna for UHF RFID system
CN112928455B (zh) 一种超材料rfid标签天线
US20240297430A1 (en) Transparent mimo antenna for closely spaced antenna elements
CN109840580A (zh) 铁氧体薄膜电磁带隙超材料无线射频识别标签
Agarwal et al. Dual-Purpose Metasurface for Background Insensitive UWB Tag

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant