KR102466057B1 - method of manufacturing fabric-based patch antenna for smart clothing - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 직물기반의 스마트 의류용 패치 안테나 제조방법은, I형 홀이 마련된 구금을 이용하여 편평사(flat yarn)를 방사하는 단계; 복수의 편평사를 연사한 다음 열고정하여 멀티-필라멘트사를 제조하는 단계; 상기 멀티 필라멘트사를 위사/경사로 하여 직물을 제조하는 단계; 상기 직물에 대한 후가공(finishing processes)을 수행하는 단계; 및 상기 후가공된 직물에 전도성 잉크를 프린팅한 다음 건조하는 단계를 포함할 수 있다.A method for manufacturing a fabric-based patch antenna for smart clothing according to the present invention comprises the steps of: spinning a flat yarn using a slit provided with an I-shaped hole; manufacturing a multi-filament yarn by twisting a plurality of flat yarns and then heat setting; manufacturing a fabric using the multi-filament yarn as a weft/warp; performing finishing processes on the fabric; and printing the conductive ink on the post-processed fabric and then drying.
Description
본 발명은 직물기반의 안테나 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 직물 위에 전도성 잉크를 프린팅하여 뛰어난 방사효율(radiation efficiency)과 높은 피크 게인(peak gain) 및 Q-인자(quality factor)를 갖는 스마트 의류용 직물기반 패치 안테나를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a fabric-based antenna, and more particularly, having excellent radiation efficiency, high peak gain and Q-factor by printing conductive ink on the fabric. It relates to a method of manufacturing a fabric-based patch antenna for smart clothing.
최근 스마트 의류에 장착되는 다양한 웨어러블 기기들이 대중화되고 있다. 이러한 웨어러블 기기들에는 배터리를 포함하여, 각종 센서 및 각종 인터페이싱 수단뿐만 아니라 무선통신모듈과 제어모듈 등이 포함될 수 있다.Recently, various wearable devices mounted on smart clothing have become popular. Such wearable devices may include a wireless communication module and a control module, as well as various sensors and various interfacing means, including a battery.
물론, 센서들 등에는 배터리로부터 전력이 공급되어야 하며 구성요소들 사이에 데이터통신을 위한 통신 라인이 구축되어야 하며, 그 중에서도 외부 기기와 무선으로 통신을 수행하기 위한 안테나는 가장 중요한 구성요소 중 하나이다.Of course, the sensors and the like must be supplied with power from a battery, and a communication line for data communication must be built between the components. Among them, an antenna for wirelessly communicating with an external device is one of the most important components.
현재 다양한 연구개발이 이루어지고 있다고는 하나, 스마트 의류에 대하여, 크기와 형태에 따라 특성 및 성능이 제한되고 소형화를 통한 이물감 해소에 한계가 있는 고주파 소자인 안테나에 대한 개발은 여전히 미흡한 상황이다.Although various R&D is currently being carried out, with respect to smart clothing, the development of an antenna, which is a high-frequency device, which has limited characteristics and performance depending on the size and shape, and has a limit in resolving foreign body sensation through miniaturization, is still insufficient.
만약, 스마트 의류에 필요한 안테나를 섬유와 같은 유연한 소재를 이용하여 제조할 수 있다면, 우수한 착용감을 제공할 수 있고, 사용 편리성을 향상시킬 수 있을 것이다. 그러므로 스마트 의류용 직물제 안테나는 스마트 의류가 적용될 수 있는 아웃도어 의류, 스포츠 의류, 레저 의류, 헬스케어 의류, 특수복, 재난구조복, 산업용 의류 등에 널리 활용될 수 있을 것이다.If the antenna required for smart clothing can be manufactured using a flexible material such as fiber, it will be possible to provide an excellent fit and improve usability. Therefore, the textile antenna for smart clothing can be widely used in outdoor clothing, sports clothing, leisure clothing, health care clothing, special clothing, disaster relief clothing, industrial clothing, etc. to which smart clothing can be applied.
이에 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 특유의 방사, 방적, 직조 및 마무리 공정을 통하여 높은 방사 효율, 피크 게인 및 Q-인자(quality factor)를 갖는 직물기반의 스마트 의류용 패치 안테나 제조 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, the technical problem to be solved by the present invention is a fabric-based patch antenna manufacturing method for smart clothing having high radiation efficiency, peak gain and Q-factor (quality factor) through a unique spinning, spinning, weaving and finishing process. will provide
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below. will be able
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 직물기반의 스마트 의류용 패치 안테나 제조 방법은, I형 홀이 마련된 구금을 이용하여 폴리에스터(polyester) 편평사(flat yarn)를 방사하는 단계; 복수의 편평사를 연사한 다음 열고정하여 멀티-필라멘트사를 제조하는 단계; 상기 멀티-필라멘트사를 위사/경사로 하여 직물을 제조하는 단계; 상기 직물에 대한 후가공(finishing processes)을 수행하는 단계; 및 상기 후가공된 직물에 전도성 잉크를 프린팅한 다음 건조하는 단계를 포함할 수 있다.In a method for manufacturing a patch antenna for a fabric-based smart clothing according to an embodiment of the present invention for solving the above technical problem, spinning a polyester flat yarn using a slit provided with an I-shaped hole ; manufacturing a multi-filament yarn by twisting a plurality of flat yarns and then heat setting; manufacturing a fabric using the multi-filament yarn as a weft/warp; performing finishing processes on the fabric; and printing the conductive ink on the post-processed fabric and then drying.
상기 직물은, 평직물(plain weave textile)인 것이 바람직하다.The fabric is preferably a plain weave textile.
상기 멀티-필라멘트사의 굵기는, 70 내지 100 데니어(denier)이며, 상기 멀티-필라멘트사의 꼬임수는, 300 내지 500 TPM(Twist Per Meter)인 것이 바람직하다.The multi-filament yarn has a thickness of 70 to 100 denier, and the number of twists of the multi-filament yarn is preferably 300 to 500 TPM (Twist Per Meter).
상기 후가공 단계는, 상기 직물에 대한 복수 회의 텐터링(tentering) 공정; 상기 직물에 대한 복수 회의 스커링(scouring) 공정; 및 단 1회의 캘린더링(calendering) 공정을 포함할 수 있다.The post-processing step may include a plurality of tentering processes for the fabric; multiple times of scouring the fabric; and only one calendering process.
상기 후가공 단계는, 상기 직물에 대한 복수 회의 텐터링; 및 상기 직물에 대한 복수 회의 스커링(scouring) 공정을 포함하나, 상기 직물에 대한 캘린더링 공정은 포함하지 않을 수 있다.The post-processing step may include: tentering a plurality of times for the fabric; and a plurality of scouring processes for the fabric, but may not include a calendering process for the fabric.
본 발명에 따른 직물기반의 스마트 의류용 패치 안테나 제조 방법에 따르면, 높은 방사 효율, 피크 게인 및 Q-인자(quality factor)를 갖는 직물기반의 스마트 의류용 패치 안테나를 제조할 수 있다.According to the fabric-based patch antenna manufacturing method for smart clothes according to the present invention, it is possible to manufacture a fabric-based patch antenna for smart clothes having high radiation efficiency, peak gain, and Q-factor (quality factor).
도 1은 본 발명에 따른 직물기반의 스마트 의류용 패치 안테나(100)의 설계안의 사이도 및 측면 구조도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 패치 안테나(100) 설계안의 반사계수(reflection coefficient, S11) 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 직물기반의 스마트 의류용 패치 안테나 제조방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 도 3의 패치 안테나 제조방법에 따라 제조된 멀티-필라멘트사의 마이크로톰(microtom) 단면 사진 및 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 5는 본 발명에 따라 편평사가 연사된 멀티-필라멘트사를 이용하여 제직된 평직물(plain weave fabric)과 통상적인 원형의 멀티-필라멘트사를 이용하여 제직된 평직물에, 동일한 조건으로 전도성 잉크를 프린팅하여 확대한 사진들을 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 직물기반의 스마트 의류용 패치 안테나 제조방법의 평직물과 그 비교예에 따른 매트직물의 개념을 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은 평직물과 매트직물로 제조된 패치 안테나의 실시예와 비교예의 반사계수 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8은 도 7에서의 평직물 기반 패치 안테나에서, 평직물에 대한 텐터링과 스커링 공정을 수행한 실시예와 그렇지 않은 비교예의 반사계수 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 9는 도 6에서의 평직물 기반 패치 안테나에서, 평직물에 대한 캘린더링을 수행하지 않은 실시예와 캘린더링을 2회 이상 수행한 비교예의 반사계수 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명에 이용되는 평직물에 대해 캘린더링 공정을 수행하기 전의 단면을 촬영한 사진과 캘린더링 공정을 2회 이상 수행한 단면을 촬영한 사진이다.
도 11은 편평사 기반의 멀티-필라멘트사로 제직된 평직물의 다른 예에 대해 캘린더링 회수를 조절하여 제조된 패치 안테나의 피크 게인 및 방사 효율을 측정한 그래프를 나타낸다.1 shows a cross-sectional view and a side structural diagram of a design of a fabric-based
FIG. 2 is a graph showing a simulation result of a reflection coefficient (S11) of the design of the
3 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a fabric-based patch antenna for smart clothing according to the present invention.
4 is a microtom cross-sectional photograph and a scanning electron microscope (SEM) photograph of a multi-filament yarn manufactured according to the method of manufacturing the patch antenna of FIG. 3 .
5 is a plain weave fabric woven using a multi-filament yarn twisted with flat yarn according to the present invention and a plain weave fabric woven using a conventional circular multi-filament yarn, conductive ink under the same conditions; Printed and enlarged photos are shown.
6 is a conceptual diagram for explaining the concept of a plain fabric and a mat fabric according to a comparative example of the fabric-based method for manufacturing a patch antenna for smart clothing according to the present invention.
7 is a graph showing reflection coefficient measurement results of Examples and Comparative Examples of patch antennas made of plain fabric and mat fabric.
8 is a graph showing the reflection coefficient measurement results of the example in which tentering and skirting processes are performed on the plain fabric and the comparative example in which the flat fabric-based patch antenna of FIG. 7 is not performed.
FIG. 9 is a graph showing the measurement results of reflection coefficients of the example in which calendering is not performed on the plain fabric and the comparative example in which calendering is performed twice or more in the plain fabric-based patch antenna of FIG. 6 .
10 is a photograph of a cross-section of the plain fabric used in the present invention before performing the calendering process and a photograph of a cross-section of the plain fabric used in the calendering process twice or more.
11 shows a graph of measuring the peak gain and radiation efficiency of a patch antenna manufactured by adjusting the number of calendering for another example of a plain fabric woven with a flat yarn-based multi-filament yarn.
본 발명과 본 발명의 동작상 또는 기능상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, the operational or functional advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낼 수 있다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by describing preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals provided in each drawing may refer to the same member.
도 1은 본 발명에 따른 직물기반의 스마트 의류용 패치 안테나(100)의 설계안의 사이도 및 측면 구조도를 나타낸다. 도 2는 도 1에 도시된 패치 안테나(100) 설계안의 반사계수(reflection coefficient, S11) 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.1 shows a cross-sectional view and a side structural diagram of a design of a fabric-based
상기 패치 안테나(100)는 기질(Substrate, 110), 패치(Patch, 120) 및 그라운드(Ground, 130)를 포함하며, 2.4 GHz의 공진주파수와 80 MHz(2.36 ~ 2.44 GHz)의 대역폭의 주파수 특성을 갖도록, 풀웨이브 3차원 전자기 시뮬레이터 ANSYS®HFSSTM을 이용하여 설계되었다. 상기 기질(110)은 펠트(Felt)이고, 상기 패치(120)와 그라운드(130)는 폴리에스터 직물에 전도성 실버 잉크를 프린팅한 것일 수 있고, 각각의 두께는 0.12 mm일 수 있다.The
상기 패치(120)와 그라운드(130)는 동일한 과정에 따라 제조되어, 동일한 성질을 가질 수 있다. 그리고 상기 패치 안테나(100)의 주파수 특성을 구현하기 위하여, 전도성 잉크의 종류와 그 프린팅 조건, 펠트와 폴리에스터 직물의 전도성, 저항률, 유전율 등의 조건이 설정될 수 있다.The
본 발명에 따른 직물기반의 스마트 의류용 패치 안테나 제조방법의 기술적 사상의 도출은, 이상에서 살펴본 패치 안테나(100)의 설계안에서, 폴리에스터 직물을 구성하는 원사의 종류, 직물의 구조, 직물의 후가공 공정 등의 조건을 변경하면서 실제로 다양한 패치 안테나를 제조하고, 상기 제조된 패치 안테나의 주파수 특성이 상기 패치 안테나(100)에 얼마나 가까운지를 검토함으로써 이루어질 수 있다.The derivation of the technical idea of the fabric-based patch antenna manufacturing method for smart clothing according to the present invention is, in the design of the
도 3은 본 발명에 따른 직물기반의 스마트 의류용 패치 안테나 제조방법을 나타내는 흐름도이다. 보다 구체적으로, 도 2의 패치 안테나 제조방법은 전체 과정이 아니라, 앞서 살펴본 패치 안테나(100)의 패치(120)와 그라운드(130)를 제조하는 과정에 관한 것이다.3 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a fabric-based patch antenna for smart clothing according to the present invention. More specifically, the method of manufacturing the patch antenna of FIG. 2 relates to the process of manufacturing the
먼저, 전도성 잉크를 프린팅할 직물의 원사를 확보하기 위하여, I형 홀이 마련된 구금을 이용하여 편평사(flat yarn)을 방사하고(S100), 복수의 편평사를 연사한 다음 열고정하여 멀티-필라멘트사를 제조한다(S110). 상기 편평사는 폴리에스터 편평사일 수 있다.First, in order to secure the yarn of the fabric to be printed with the conductive ink, a flat yarn is spun using a spinneret provided with an I-hole (S100), and a plurality of flat yarns are twisted and then heat-set to multi-filament. The yarn is manufactured (S110). The flat yarn may be a polyester flat yarn.
도 4는 도 3의 패치 안테나 제조방법에 따라 제조된 멀티-필라멘트사의 마이크로톰(microtom) 단면 사진 및 주사전자현미경(SEM) 사진이다.4 is a microtom cross-sectional photograph and a scanning electron microscope (SEM) photograph of a multi-filament yarn manufactured according to the method of manufacturing the patch antenna of FIG. 3 .
상기 멀티-필라멘트사는 12개 가닥의 편평사를 포함한다.상기 멀티-필라멘트사는 70 내지 100 데니어(denier)의 굵기를 가질 수 있다. 각각의 편평사는 50 내지 60 ㎛의 폭을 가질 수 있으며, 약 10 ㎛의 두께를 가질 수 있다. The multi-filament yarn includes a flat yarn of 12 strands. The multi-filament yarn may have a thickness of 70 to 100 denier. Each flat yarn may have a width of 50 to 60 μm and a thickness of about 10 μm.
상기 멀티-필라멘트사는 300 내지 500 TPM(Twist Per Meter)의 꼬임수를 가지는 것이 바람직하다. 꼬임수가 300 TPM 미만이면 꼬임이 너무 약하여 제직성이 낮아질 수 있고, 꼬임수가 500 TPM을 초과하면 원형 필라멘트사에 가까워져 고유의 편평성이 지나치게 훼손될 수 있기 때문이다.The multi-filament yarn preferably has a twist number of 300 to 500 TPM (Twist Per Meter). If the number of twists is less than 300 TPM, the twist is too weak and the weaving property may be lowered.
본 발명에서는 원형의 홀을 통과한 원형사(round yarn)들을 연사한 통상의 원형 멀티-필라멘트사가 아닌 편평사들을 연사한 멀티-필라멘트사를 활용하는데, 이는 더 높은 제직 밀도를 제공할 수 있고, 전도성 잉크의 프린팅에도 유리하기 때문이다.In the present invention, a multi-filament yarn obtained by twisting flat yarns rather than a conventional round multi-filament yarn obtained by twisting round yarns passing through a round hole is used, which can provide a higher weaving density, This is because it is advantageous for printing conductive inks.
도 5는 본 발명에 따라 편평사가 연사된 멀티-필라멘트사를 이용하여 제직된 평직물(plain weave fabric)과, 통상적인 원형의 멀티-필라멘트사를 이용하여 제직된 통상의 평직물에, 동일한 조건으로 전도성 잉크를 프린팅하여 확대한 사진들을 나타낸다.5 is a plain weave fabric woven using a multi-filament yarn in which the flat yarn is twisted according to the present invention, and a conventional multi-filament yarn of a conventional circular shape woven using the same conditions. Shows enlarged photos by printing conductive ink with
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 직물에 비하여 통상의 직물에 공동(void)가 형성되어 있는 것을 알 수 있다. 공동이 많다는 것은 전도성 잉크의 전도성이 낮아지는 것으로, 결과적으로 안테나의 성능을 저하시키는 원인이 된다. 그러므로 원형 멀티-필라멘트사보다는, 본 발명에서와 같이 편평사를 이용한 멀티-필라멘트사를 활용하면 전도성 잉크의 프린팅에 유리하여 더 우수한 성능을 패치 안테나를 제조할 수 있다.Referring to Figure 5, it can be seen that the void (void) is formed in the conventional fabric compared to the fabric according to the present invention. If there are many cavities, the conductivity of the conductive ink is lowered, and as a result, the performance of the antenna is deteriorated. Therefore, rather than circular multi-filament yarns, if multi-filament yarns using flat yarns are used as in the present invention, it is advantageous for printing conductive inks and thus a patch antenna with better performance can be manufactured.
다시 도 3을 참조하면, 멀티-필라멘트사를 제조한 다음, 상기 멀티-필라멘트사를 위사/경사로 하여 직물을 제조한다(S120). 상기 직물은 제직이 용이하고, 구조상 두께가 얇으면서, 우수한 안테나 특성을 제공할 수 있는 평직물인 것이 바람직하다. 본 발명에서 평직물을 이용하는 이유는, 도 6 및 도 7을 참조하여 살펴본다.Referring back to FIG. 3 , after manufacturing a multi-filament yarn, the multi-filament yarn is used as a weft/warp to manufacture a fabric (S120). The fabric is preferably a plain fabric that is easy to weave, has a thin structure, and can provide excellent antenna properties. The reason for using a plain fabric in the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7 .
도 6은 본 발명에 따른 직물기반의 스마트 의류용 패치 안테나 제조방법의 평직물과 그 비교예에 따른 매트직물의 개념을 설명하기 위한 개념도이다. 도 7은 평직물과 매트직물로 제조된 패치 안테나의 실시예와 비교예의 반사계수 측정 결과를 나타내는 그래프이다.6 is a conceptual diagram for explaining the concept of a plain fabric and a mat fabric according to a comparative example of the fabric-based method for manufacturing a patch antenna for smart clothing according to the present invention. 7 is a graph showing reflection coefficient measurement results of Examples and Comparative Examples of patch antennas made of plain fabric and mat fabric.
아래의 표 1은 도 7의 실시예와 비교예의 주파수 특성 분석결과를 나타내는 표인다.Table 1 below is a table showing the frequency characteristic analysis results of the Example and Comparative Example of FIG. 7 .
도 7 및 표 1을 참조하면, 매트직물보다는 평직물을 이용하는 경우, 설계안의 공진주파수(2.40 GHz)에 더 가까운 공진주파수를 가지고, 높은 방사 효율(radiation efficiency), 높은 피크 게인(peak gain) 및 높은 Q-인자(quality factor)를 가지는 것을 알 수 있다. 그러므로 본 발명에서와 같이 평직물을 이용하면, 매트직물을 이용하는 것보다 성능이 우수한 패치 안테나를 제조할 수 있다.7 and Table 1, when using a plain fabric rather than a mat fabric, it has a resonance frequency closer to the resonance frequency (2.40 GHz) of the design, high radiation efficiency, high peak gain, and It can be seen that it has a high Q-factor (quality factor). Therefore, if a plain fabric is used as in the present invention, a patch antenna having better performance than using a mat fabric can be manufactured.
다시 도 3을 참조하면, 상기 직물을 제조한 다음, 상기 직물에 대한 후가공(finishing processes)을 수행하고(S130), 상기 후가공된 전도성 잉크를 프린팅한 다음 건조하여(S140), 패치 안테나의 패치 또는 그라운드 부분을 제조하게 된다.Referring back to FIG. 3 , after manufacturing the fabric, finishing processes are performed on the fabric (S130), and the post-processed conductive ink is printed and dried (S140). The ground part will be manufactured.
직물에 대한 후가공에는 매우 많은 공정이 포함될 수 있으나, 본 발명에서는 대표적인 후가공으로 텐터링(tentering) 공정, 스커링(scouring) 공정 및 캘린더링(calendering) 공정의 유무가 패치 안테나의 성능에 미치는 영향을 중심적으로 살펴본다.Post-processing of the fabric may include a very large number of processes, but in the present invention, as typical post-processing, the presence or absence of a tentering process, a scouring process, and a calendering process affects the performance of the patch antenna. look centrally.
도 8은 도 7에서의 평직물 기반 패치 안테나에서, 평직물에 대한 텐터링과 스커링 공정을 수행한 실시예와 그렇지 않은 비교예의 반사계수 측정 결과를 나타내는 그래프이다. 8 is a graph showing the reflection coefficient measurement results of the example in which tentering and skirting processes are performed on the plain fabric and the comparative example in which the flat fabric-based patch antenna of FIG. 7 is not performed.
아래의 표 2는 도 8의 실시예와 비교예의 주파수 특성 분석결과를 나타내는 표인다.Table 2 below is a table showing the frequency characteristic analysis results of the Example and Comparative Example of FIG. 8 .
도 8 및 표 2를 참조하면, 텐터링과 스커링을 수행한 경우, 설계안의 공진주파수(2.40 GHz)에 더 가까운 공진주파수를 가지고, 높은 방사 효율(radiation efficiency), 높은 피크 게인(peak gain) 및 높은 Q-인자(quality factor)를 가지는 것을 알 수 있다. 그러므로 본 발명에 따른 직물기반의 스마트 의류용 패치 안테나 제조방법에서는 직물에 대한 텐터링 공정과 스커링 공정을 수행함으로써 보다 성능이 우수한 패치 안테나를 제조할 수 있다.Referring to FIG. 8 and Table 2, when tentering and skirting are performed, the resonant frequency is closer to the resonant frequency (2.40 GHz) of the design, high radiation efficiency, and high peak gain and a high Q-factor (quality factor). Therefore, in the fabric-based method for manufacturing a patch antenna for smart clothing according to the present invention, a patch antenna with better performance can be manufactured by performing a tentering process and a skirting process on the fabric.
도 9는 도 6에서의 평직물 기반 패치 안테나에서, 평직물에 대한 캘린더링을 수행하지 않은 실시예와 캘린더링을 2회 이상 수행한 비교예의 반사계수 측정 결과를 나타내는 그래프이다. FIG. 9 is a graph showing the measurement results of reflection coefficients of the example in which calendering is not performed on the plain fabric and the comparative example in which calendering is performed twice or more in the plain fabric-based patch antenna of FIG. 6 .
아래의 표 3은 도9의 실시예와 비교예의 주파수 특성 분석결과를 나타내는 표인다.Table 3 below is a table showing the frequency characteristic analysis results of the Example and Comparative Example of FIG. 9 .
도 9 및 표 3을 참조하면, 캘린더링을 수행하지 않은 경우, 설계안의 공진주파수(2.40 GHz)에 더 가까운 공진주파수를 가지고, 높은 방사 효율(radiation efficiency), 높은 피크 게인(peak gain) 및 높은 Q-인자(quality factor)를 가지는 것을 알 수 있다. 그러므로 본 발명에 따른 직물기반의 스마트 의류용 패치 안테나 제조방법에서는 직물에 대한 캘린더링 공정을 2회 이상 수행하지 않는 것이 바람직하다. 그 이유는 아래에서 도 10을 참조하여 살펴본다.Referring to FIG. 9 and Table 3, when calendaring is not performed, the resonant frequency is closer to the resonant frequency (2.40 GHz) of the design, high radiation efficiency, high peak gain, and high It can be seen that it has a Q-factor (quality factor). Therefore, in the method for manufacturing the patch antenna for smart clothing based on the fabric according to the present invention, it is preferable not to perform the calendering process on the fabric more than twice. The reason will be described with reference to FIG. 10 below.
도 10은 본 발명에 이용되는 평직물에 대해 캘린더링 공정을 수행하기 전의 단면을 촬영한 사진과 캘린더링 공정을 2회 이상 수행한 단면을 촬영한 사진이다.10 is a photograph of a cross-section of the plain fabric used in the present invention before performing the calendering process and a photograph of a cross-section of the plain fabric used in the calendering process twice or more.
도 10을 참조하면, 상기 평직물을 캘린더링 전에는 그 표면이 거칠지만, 상기 평직물에 대해 캘린더링을 2회 이상 수행하면 상기 평직물의 편평해지고 매그러워진 것을 알 수 있다. 상기 평직물의 캘린더링 전 거친 표면이 전도성 잉크가 상기 평직물에 스며드는 데에는 유리하므로 더 우수한 성능의 패치 안테나를 제조할 수 있는 것으로 판단된다.Referring to FIG. 10 , although the surface of the plain weave is rough before calendering, it can be seen that the flat weave becomes flat and smooth when calendering is performed on the plain weave twice or more. Since the rough surface of the plain fabric before calendering is advantageous for the conductive ink to permeate into the plain fabric, it is determined that a patch antenna with better performance can be manufactured.
도 11은 편평사 기반의 멀티-필라멘트사로 제직된 평직물의 다른 예에 대해 캘린더링 회수를 조절하여 제조된 패치 안테나의 피크 게인 및 방사 효율을 측정한 그래프를 나타낸다.11 shows a graph of measuring the peak gain and radiation efficiency of a patch antenna manufactured by adjusting the number of calendering for another example of a plain fabric woven with a flat yarn-based multi-filament yarn.
도 11을 참조하면, 상기 평직물에 대해 캘린더링을 1회 수행한 다음 제조한 패치 안테나의 경우 캘린더링을 수행하지 않거나 2회 수행한 경우에 비하여 우수한 피크 게인을 가지는 것을 알 수 있다. 그러나 캘린더링의 수행횟수가 증가할수록 방사효율은 감소하는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 11 , it can be seen that the patch antenna manufactured after calendering is performed once on the plain fabric has an excellent peak gain compared to the case where calendering is not performed or performed twice. However, it can be seen that the radiation efficiency decreases as the number of calendering is increased.
즉, 패치 안테나에서 피크 게인이 중요한 성능인 경우, 본 발명에 따른 직물기반의 스마트 의류용 패치 안테나 제조방법에서는 평직물에 대하여 단 1회의 캘린더링만을 수행할 수도 있는 것이다.That is, when the peak gain is an important performance in the patch antenna, the method for manufacturing the patch antenna for smart clothing based on the fabric according to the present invention may perform calendering only once on the plain fabric.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, although the present invention has been described with reference to limited embodiments and drawings, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains can make various modifications and variations from these descriptions. This is possible.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the following claims as well as the claims and equivalents.
100: 패치 안테나 110: 기질
120: 패치 130: 그라운드100: patch antenna 110: substrate
120: patch 130: ground
Claims (5)
복수의 편평사를 연사한 다음 열고정하여 멀티-필라멘트사를 제조하는 단계;
상기 멀티-필라멘트사를 위사/경사로 하여 직물을 제조하는 단계;
상기 직물에 대한 후가공(finishing processes)을 수행하는 단계; 및
상기 후가공된 직물에 전도성 잉크를 프린팅한 다음 건조하는 단계를 포함하며,
상기 직물은,
평직물(plain weave textile)이며,
상기 멀티-필라멘트사의 굵기는,
70 내지 100 데니어(denier)이며,
상기 멀티-필라멘트사의 꼬임수는,
300 내지 500 TPM(Twist Per Meter)이며,
상기 후가공 단계는,
상기 직물에 대한 복수 회의 텐터링(tentering) 공정;
상기 직물에 대한 복수 회의 스커링(scouring) 공정; 및
단 1회의 캘린더링(calendering) 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 직물기반의 스마트 의류용 패치 안테나 제조방법.
spinning a polyester flat yarn using a spinneret provided with an I-shaped hole;
manufacturing a multi-filament yarn by twisting a plurality of flat yarns and then heat setting;
manufacturing a fabric using the multi-filament yarn as a weft/warp;
performing finishing processes on the fabric; and
Comprising the step of printing the conductive ink on the post-processed fabric and then drying,
The fabric is
It is a plain weave textile,
The thickness of the multi-filament yarn is,
70 to 100 denier,
The number of twists of the multi-filament yarn is,
300 to 500 TPM (Twist Per Meter),
The post-processing step is
a plurality of tentering processes for the fabric;
multiple times of scouring the fabric; and
Fabric-based patch antenna manufacturing method for smart clothing, characterized in that it includes only one calendering process.
복수의 편평사를 연사한 다음 열고정하여 멀티-필라멘트사를 제조하는 단계;
상기 멀티-필라멘트사를 위사/경사로 하여 직물을 제조하는 단계;
상기 직물에 대한 후가공(finishing processes)을 수행하는 단계; 및
상기 후가공된 직물에 전도성 잉크를 프린팅한 다음 건조하는 단계를 포함하며,
상기 직물은,
평직물(plain weave textile)이며,
상기 멀티-필라멘트사의 굵기는,
70 내지 100 데니어(denier)이며,
상기 멀티-필라멘트사의 꼬임수는,
300 내지 500 TPM(Twist Per Meter)이며,
상기 후가공 단계는,
상기 직물에 대한 복수 회의 텐터링; 및
상기 직물에 대한 복수 회의 스커링(scouring) 공정을 포함하나,
상기 직물에 대한 캘린더링 공정은 포함하지 않는 것을 특징으로 하는, 직물기반의 스마트 의류용 패치 안테나 제조방법.spinning a polyester flat yarn using a spinneret provided with an I-shaped hole;
manufacturing a multi-filament yarn by twisting a plurality of flat yarns and then heat setting;
manufacturing a fabric using the multi-filament yarn as a weft/warp;
performing finishing processes on the fabric; and
Comprising the step of printing the conductive ink on the post-processed fabric and then drying,
The fabric is
It is a plain weave textile,
The thickness of the multi-filament yarn is,
70 to 100 denier,
The number of twists of the multi-filament yarn is,
300 to 500 TPM (Twist Per Meter),
The post-processing step is
multiple times tentering the fabric; and
including a plurality of scouring processes for the fabric,
A method for manufacturing a patch antenna for smart clothing based on fabric, characterized in that it does not include a calendering process for the fabric.
Priority Applications (1)
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| KR1020210039448A KR102466057B1 (en) | 2021-03-26 | 2021-03-26 | method of manufacturing fabric-based patch antenna for smart clothing |
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| KR20220134154A KR20220134154A (en) | 2022-10-05 |
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|---|---|---|---|---|
| KR101346316B1 (en) * | 2011-09-19 | 2014-01-06 | 송종복 | Method for producing high-strength staple fiber using multi-filament fiber and high-strength staple fiber made by it |
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| JP2003258539A (en) * | 2002-03-06 | 2003-09-12 | Communication Research Laboratory | Microstrip antenna |
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