KR20070042855A

KR20070042855A - 태그 안테나, 이를 이용하는 태그 및 ｒｆｉｄ 시스템

Info

Publication number: KR20070042855A
Application number: KR1020060017938A
Authority: KR
Inventors: 마나부 가이; 도오루 마니와; 다까시 야마가죠오
Original assignee: 후지쯔 가부시끼가이샤
Priority date: 2005-10-19
Filing date: 2006-02-24
Publication date: 2007-04-24
Also published as: CN1953273A; EP1780829A1; JP2007116300A; DE602006003505D1; TW200717924A; CN1953273B; US7324058B2; EP1780829B1; US20070085751A1; KR100749225B1; TWI320611B; JP4794974B2

Abstract

본 발명의 과제는 직선 편파의 태그를 이용한 경우에, 태그를 부착한 측과 반대가 되는 이면측으로부터 판독하고자 하는 경우의 부착 물체의 크기만큼만 통신 거리가 감소되어 버린다는 문제를 해결하는 것이다.

RFID 시스템에 있어서 RFID 리더 라이터와 무선 신호의 송수신을 행하는 태그 안테나이며, 급전점을 중심으로 한 쌍의 안테나 소자를 갖고, 상기 한 쌍의 안테나 소자는, 각각 상기 무선 신호의 캐리어 파장을 λ로 할 때, 상기 급전점으로부터의 길이가 대략 λ/4로 복수회의 굽힘부를 갖는 다이폴부와, 상기 다이폴부의 선단부에 연결되는 원형 편파 발생부를 갖고 구성된다.

다이폴부, LSI칩, 접힌 안테나부, 인덕턴스, 원형 편파 발생부

Description

태그 안테나, 이를 이용하는 태그 및 ＲＦＩＤ 시스템{TAG ANTENNA, TAG AND RFID SYSTEM USING THE SAME}

도1은 태그의 구성예를 나타내는 도면.

도2는 태그의 등가 회로를 나타내는 도면.

도3은 어드미턴스 차트를 나타내는 도면.

도4는 접힌 다이폴부를 갖는 안테나를 설명하는 도면.

도5는 접힌 다이폴 안테나에 병렬로 인덕턴스를 접속하는 안테나를 설명하는 도면.

도6은 본 발명에 따르는 태그 안테나의 제1 실시예 구성의 평면도.

도7은 도6의 실시예 구성의 안테나의 임피던스 특성을 나타내는 도면.

도8은 3축 X, Y, Z에 있어서의 각도 θ 및 Φ의 정의를 나타내는 도면.

도9는 도6의 실시예의 안테나 게인과 방사 패턴을 나타내는 도면.

도10은 도6의 실시예의 안테나의 축비를 나타내는 도면.

도11은 도6의 실시예에 대응하는 구체적 구성을 나타내는 도면.

도12는 도11의 구성의 안테나의 임피던스 특성을 설명하는 도면.

도13은 본 발명에 따르는 제2 실시예의 태그 안테나의 형태예의 평면도.

도14는 제2 실시예의 태그 안테나의 임피던스 특성을 설명하는 도면.

도15는 제2 실시예의 안테나 게인과 방사 패턴을 나타내는 도면.

도16은 제2 실시예의 안테나의 축비를 나타내는 도면.

도17은 본 발명에 따르는 제3 실시예의 태그 안테나의 형태예의 평면도.

도18은 제3 실시예의 태그 안테나의 임피던스 특성을 설명하는 도면.

도19는 제3 실시예의 안테나 게인과 방사 패턴을 나타내는 도면.

도20은 제3 실시예의 안테나의 축비를 나타내는 도면.

도21은 본 발명에 따르는 제4 실시예의 태그 안테나의 형태예의 평면도.

도22는 제4 실시예의 태그 안테나의 임피던스 특성을 설명하는 도면.

도23은 제4 실시예의 안테나 게인과 방사 패턴을 나타내는 도면.

도24는 제4 실시예의 안테나의 축비를 나타내는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2 : LSI칩

4 : 인덕턴스

10 : 다이폴부

11, 12 : 직선부

20 : 원형 편파 발생부

[문헌 1] 일본 특허 공개 제2004-334432호 공보

[문헌 2] 일본 특허 공개 제2005-216077호 공보

본 발명은 RFID 리더 라이터(reader/writer)와 송수신하는 비접촉형 태그용의 안테나 및 이를 이용하는 RFID 시스템에 관한 것이다.

UHF대(860 내지 960 ㎒)의 무선 신호를 이용하여, 리더 라이터로부터 약 1W의 신호를 송신하고, 태그측에서 그 신호를 태그 안테나로 수신하고, 수신 신호를 칩으로 처리하고, 다시 리더 라이터측으로 응답 신호를 돌려보냄으로써, 태그 내의 정보를 리더 라이터로 판독할 수 있는 시스템을 RFID(Radio Frequency Identification) 시스템이라 부른다.

이러한 시스템으로서, 여러 가지 제안되어 있다. 그 중, 태그 안테나를 이용한 구성이 알려져 있다(예를 들어, 특허 문헌 1, 2).

그 통신 거리는 태그 안테나의 게인 및 칩의 동작 전압이나 주위 환경에 의존하지만, 약 3m 전후이다.

도1은, 태그의 구성예를 나타내는 도면이며, 안테나의 일례로서 다이폴 안테나(1)와, 급전점에 접속된 칩(2)을 갖고 구성된다. 즉, 태그는 두께 0.1 ㎜ 정도의 안테나(1)와, 안테나 급전점에 접속되는 LSI칩(2)(약 1 ㎜ 정사각형, 두께 0.2 ㎜ 정도)으로 구성된다.

도2에 태그의 등가 회로를 도시한다. 안테나(1)는 저항(Ra)(예를 들어 500 Ω)과 인덕턴스(La)(예를 들어 40 nH)의 병렬 접속, 한편 LSI칩(2)은 저항(Rc)(예를 들어 1200 Ω)과, 캐패시턴스(Cc)(예를 들어 0.7 pF)의 병렬 접속으로 등가적으 로 나타낼 수 있다.

이들을, 도3에 도시한 어드미턴스 차트(admittance chart)상에서 나타내면, 각각 도3 중에 도시한 A, B에서 나타내는 위치에 있다. 따라서, 양자를 병렬 접속함으로써, 캐패시턴스와 인덕턴스가 공진하고, 식 1로부터 알 수 있는 바와 같이 원하는 공진 주파수 f0으로 정합하고, 안테나(1)에서의 수신 파워가 칩(2)측으로 충분히 공급되게 된다.

[수학식 1]

여기서, 태그 안테나에 이용하는 기본적인 안테나로서, 도1에 도시한 바와 같은 전체 길이 약 145 ㎜ 다이폴 안테나가 생각되지만, 도3에 도시한 바와 같이 임피던스는 f = 953 ㎒로 실수부 임피던스 Ra = 72 Ω, 허수부 = 0이 된다. 그러나, RFID 태그 안테나에 필요한 Ra은 500 내지 2000 Ω 정도로 매우 높기 때문에, Ra을 올릴 필요가 있다.

그래서, 도4에 도시한 바와 같은 전체 길이 145 ㎜ 정도의 접힌 다이폴부(3)를 갖는 안테나(folded dipole antenna)가 이용되고, 선 폭에 의해 다르지만, 약 300 Ω 내지 500 Ω 정도까지 올리는 것이 잘 알려져 있다.

도3의 어드미턴스 차트에서는, 도면 중 C에서 나타내는 Ra = 500 Ω가 예를 나타내고 있다. 또한, 도5에 도시한 바와 같이 이 접힌 다이폴 안테나에 병렬로 인덕턴스(4)를 접속함으로써, 도3의 어드미턴스 차트상에서 좌회전시켜 칩(Bc =ω Cc)과 같은 절대치의 허수 성분(Ba = -1/ωLa)을 갖게 한다.

인덕턴스 길이가 짧을수록, La치가 작아지고 회전량이 커진다. 이에 의해, 칩의 허수 성분(Bc)과 안테나의 허수 성분(Ba)이 같은 크기를 갖고 상쇄되어 공진하게 된다. 이 허수 성분 상쇄가 RFID 태그 안테나 설계로 가장 중요한 요소이다. 한편, 칩의 저항(Rc)과 안테나 방사 저항(Ra)은 일치하는 것이 바람직하지만, 엄밀하게 일치시키는 것은 필요하지 않다.

또, 태그는, 통상 직선 편파이며, 태그가 어느 방향을 향해도 수신할 수 있도록 리더 라이터측의 안테나는 원형 편파[우선 편파 또는 좌선 편파 축비(axial ratio) = 약 0.5 내지 3dBi]이다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2004-334432호 공보

[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 제2005-216077호 공보

상기와 같이, 통상의 RFID 시스템에서는, 리더 라이터측 안테나는 원형 편파, 태그측은 직선 편파이기 때문에, 태그의 표리에 관계없이 통신 거리는 동일하다. 가령, 태그측을 완전한 원형 편파로 구성하였다고 하면, 리더 라이터측과의 원형 편파의 회전 방향이 일치하는 방향이면 통신 거리는 신장하지만, 태그를 반대로 하면 회전 방향이 반대로 되기 때문에, 극단적으로 통신 거리가 감소된다.

RFID 시스템에서는 통상, 임의의 물체에 태그를 부착하여 판독 및 기입을 행하지만, 그 태그를 부착하는 대상의 물체에도 당연히 어느 정도의 크기가 있다. 태그로서 종래의 직선 편파의 태그를 이용하면, 태그를 부착한 측과 반대가 되는 이면측으로부터 판독하고자 하는 경우, 부착 물체의 크기만큼만 통신 거리가 감소되어 버리게 된다.

예를 들어, 종래의 직선 편파 태그의 통신 거리가 3m인 것으로 하여, 태그를 부착하는 대상의 물체가 1.4m 정도의 두께가 있다고 하면, 태그를 부착한 측으로부터는 통신 거리는 3m인 상태이지만, 부착하는 대상의 물체 반대측으로부터는 3m - 1.4m = 1.6m라는 것으로 되고, 실용상 문제가 된다.

여기서, 태그가 적절한 직선 편파, 적절한 원형 편파 성분을 가지면, 예를 들어 태그를 리더 라이터를 향할 때, 표면측(원형 편파의 방향이 일치하는 방향)이 3.9m, 이면측(원형 편파의 방향이 일치하지 않은 방향)이 2.1m라는 태그의 표리에서 통신 거리차를 부여할 수 있다. 즉, 상기의 예에서, 거리가 신장되는 표면측을 부착 물체에 부착하면, 태그를 부착한 측으로부터는 통신 거리는 2.1m, 부착 물체의 반대측으로부터는 3.9m - 1.4m = 2.5m라는 것이 되고, 부착 물체로부터의 통신 거리를 실용상, 같은 정도로 할 수 있다.

그러나, 그와 같은 특성을 갖는 안테나는 존재하지 않고 있다. 또한, 실용상의 운영을 생각하면, 카드 사이즈 정도로 수납하는 것도 필요하다. 또한 LSI칩(2)은 저항(Rc)(예를 들어 1200 Ω)과, 캐패시턴스(Cc)(예를 들어 0.7 pF)와 정합시켜야만 한다.

따라서, 본 발명의 목적은, 이러한 직선 편파의 태그를 이용한 경우에, 태그를 부착한 측과 반대가 되는 이면측으로부터 판독하고자 하는 경우의 부착 물체의 크기만큼만 통신 거리가 감소되어 버린다는 문제에 대한 해결 요구를 충족시키는 태그 안테나 및 이를 이용한 RFID 시스템을 제공하는 데 있다.

그리고, 이러한 목적을 달성하는 본 발명에 따르는 제1 측면은, RFID 시스템에 있어서 RFID 리더 라이터와 무선 신호의 송수신을 행하는 태그 안테나이며, 급전점을 중심으로 한 쌍의 안테나 소자를 갖고, 상기 한 쌍의 안테나 소자는 각각 상기 무선 신호의 캐리어 파장을 λ로 할 때, 상기 급전점으로부터의 길이가 약 λ/4로 복수회의 굽힘부를 갖는 다이폴부와, 상기 다이폴부의 선단부에 연결되는 원형 편파 발생부를 갖고 구성되는 것을 특징으로 한다.

제1 측면에 있어서, 상기 한 쌍의 안테나 소자의 각각의 다이폴부는 평행하는 2개의 직선부와, 상기 2개의 직선부를 연결하는 제3 직선부에 의해 구성되고, 상기 평행하는 2개의 직선부의 한 쪽 직선부의 단부가 급전점에 접속되고, 상기 평행하는 2개의 직선부의 다른 쪽 직선부의 단부에 상기 원형 편파 발생부가 접속되고, 상기 원형 편파 발생부는 상기 평행하는 2개의 직선부의 다른 쪽 직선부의 연신 방향과 일치하는 제1변과, 상기 제1변에 수직인 제2변을 갖는 삼각형을 이루고 있도록 구성하는 것이 가능하다.

또한, 상기 원형 편파 발생부의 제2변은 상기 다이폴부의 제3 직선부에 평행하도록 상기 급전점측을 향하도록 해도 좋다.

또한, 특징으로서 상기 다이폴부의 평행하는 2개의 직선부는 λ/4의 길이를 갖고, 상기 제3 직선부의 길이가 λ/2가 되도록 구성할 수 있다.

게다가, 상기 원형 편파 발생부의 제1변 및 제2변은, 각각 λ/15 내지 λ/8 의 길이를 갖도록 구성할 수 있다.

제1 측면에 있어서, 상기 한 쌍의 안테나 소자의 각각의 다이폴부는 평행하는 2개의 직선부와, 상기 2개의 직선부를 연결하는 제3 직선부에 의해 구성되고, 상기 평행하는 2개의 직선부의 한 쪽 직선부의 단부가 급전점에 접속되고, 상기 평행하는 2개의 직선부의 다른 쪽 직선부의 단부에 상기 원형 편파 발생부가 접속되고, 상기 원형 편파 발생부는 상기 평행하는 2개의 직선부의 다른 쪽 직선부의 연신 방향과 일치하는 제1 직선부와, 상기 제1 직선부에 수직인 제2 직선부에 의해 L형을 이루도록 형성하는 것이 가능하다.

또한, 제1 측면에 있어서, 상기 한 쌍의 안테나 소자의 각각의 다이폴부는 평행하는 2개의 직선부와, 상기 2개의 직선부를 연결하는 제3 직선부에 의해 구성되고, 상기 평행하는 2개의 직선부의 한 쪽 직선부의 단부가 급전점에 접속되고, 상기 평행하는 2개의 직선부의 다른 쪽 직선부의 단부에 상기 원형 편파 발생부가 접속되고, 상기 원형 편파 발생부는 상기 평행하는 2개의 직선부의 다른 쪽 직선부의 연신 방향과 일치하는 제1 직선부와, 상기 제1 직선부에 수직인 제2 직선부 및 제3 직선부에 의해 F형을 이루도록 형성하는 것이 가능하다.

게다가 또한, 제1 측면에 있어서, 상기 한 쌍의 안테나 소자의 각각의 다이폴부는 평행하는 2개의 직선부와, 상기 2개의 직선부를 연결하는 제3 직선부에 의해 구성되고, 상기 평행하는 2개의 직선부의 한 쪽 직선부의 단부가 급전점에 접속되고, 상기 평행하는 2개의 직선부의 다른 쪽 직선부의 단부에 상기 원형 편파 발생부가 접속되고, 상기 원형 편파 발생부는 상기 평행하는 2개의 직선부의 다른 쪽 직선부의 연신 방향과 일치하는 1변을 갖는 직사각형을 이루도록 형성하는 것이 가능하다.

또한, 제1 측면에 있어서, 상기 한 쌍의 안테나 소자는 Cu, Ag, Al 중 어느 하나에 의해 형성된 박판 형상을 이루고, 비도전체 시트 형상으로 적재되는 것이 가능하다.

상기 목적을 달성하는 본 발명에 따르는 제2 측면은 태그이며, 상기 제1 측면에 있어서의 태그 안테나와, 상기 태그 안테나의 급전부에 탑재된 RFID 리더 라이터로부터의 무선 신호를 수신 및 처리하고, 상기 RFID 리더 라이터에 응답하는 통신 기능을 갖는 LSI칩을 갖도록 구성할 수 있다.

상기 목적을 달성하는 본 발명에 따르는 제3 측면은 RFID 시스템이며, 상기 태그와, 상기 태그에 캐리어 신호를 전송하고, 상기 태그로부터의 상기 캐리어 신호의 응답을 수신하여, 상기 태그의 정보를 인식하는 RFID 리더 라이터를 갖는 것을 특징으로 한다.

이하에 도면에 따라 본 발명의 실시 형태예를 설명한다.

[제1 실시예]

도6은, 본 발명에 따르는 태그 안테나의 제1 실시예 구성의 평면도이다. 급전점(2)을 중심으로 한 쌍의 안테나 소자를 갖고 있다. 이 한 쌍의 안테나 소자의 각각은, 무선 신호의 캐리어 파장을 λ로 할 때, 상기 급전점(2)으로부터의 길이가 대략 λ/4로 복수회의 굽힘부를 갖는 다이폴부(10)와, 다이폴부(10)의 선단부에 연결되는 원형 편파 발생부(20)를 갖고 구성된다.

또한, 크기는 카드 사이즈(86 ㎜ × 54 ㎜) 이하로 수납되는 안테나 사이즈로서, 외형 치수를 78 ㎜ × 44 ㎜ 정도라 할 수 있다. 상기 사이즈 내에서 가능한 한 안테나 길이를 취하도록, 급전부(2)로부터 2회의 90°절곡부를 갖는 λ/4 길이의 다이폴부(10)를 형성한다. 또한 그 다이폴부(10)의 선단부에 계속되는 영역에 원형 편파 발생부(20)를 갖고 있다.

이에 의해, 상기 한 쌍의 안테나 소자의 각각의 다이폴부(10)는 평행하는 2개의 직선부(11, 12)와, 이 2개의 직선부(11, 12)를 연결하는 제3 직선부(13)에 의해 구성되도록 인식할 수 있다. 이 때, 평행하는 2개의 직선부(11, 12)의 각각의 길이를 λ/16으로 하고, 제3 직선부(13) 길이는 λ/8로 한다.

또한, 평행하는 2개의 직선부(11, 12)의 내의 한 쪽 직선부(11)의 단부가 급전점(2)에 접속되고, 상기 평행하는 2개의 직선부(11, 12)의 다른 쪽의 직선부(12)의 단부에 상기 원형 편파 발생부(20)가 접속되는 구성이다.

도6에 도시하는 실시예에 있어서, 원형 편파 발생부(20)는 세로 A : 24 ㎜(약 λ/12) 및 가로 B : 30 ㎜(약 λ/10)의 삼각형 부분으로 형성되어 있다.

안테나 도체의 재질은 두께 20 ㎛ 정도의 Cu(동)의 박판체이며, 이를 두께 70 ㎛ 정도의 PET(POLYETHYLENE TEREPHTHALATE) 시트에 부착하여 그 안테나를 형성한다.

도7에 이미 시판된 전자기계 시뮬레이터로 얻어진, 도6의 실시예 구성의 안테나의 임피던스 특성을 나타낸다. 임피던스는, 도7에 도시한 바와 같이 f = 953 ㎒로, Ra = 1320 Ω, La = 38 nH가 되고, 급전점(2)에 마련되는 LSI칩과 정합시킬 수 있다.

지금, 도8에 도시한 바와 같이 3축 X, Y, Z에 있어서의 각도 θ 및 Φ를 정의한다.

안테나 정면 방향(z 방향 : θ = 0)의 안테나 게인은, 도9에 도시한 바와 같이 2.33 Bi이며, 방사 패턴이 약간 예리해지고, 통상의 다이폴의 안테나 게인 2.15 dBi보다 약간 게인이 높아지고 있다.

또한, 도10에 도시한 바와 같이 안테나의 축비(Axial Ratio : AR)는 10.2 dB(좌선 편파)이다. 여기서 안테나의 축비는, 다음과 같이 설명할 수 있다. 즉, 원형 편파는 전파의 진행 방향으로 수직인 면 내에서, 그 여진 주파수와 같은 주기로 전계의 방향이 회전하고 있는 편파를 원형 편파라 부른다.

그 회전 방향의 차이에 의해, 좌선 원형 편파와 우선 원형 편파로 구별된다. 그리고, 원형 편파는 동일 진폭으로 서로 90°의 위상차를 갖는 2개의 직선 편파의 합성에 의해 실현할 수 있지만, 현실적으로는 완전한 원형 편파를 실현하는 것은 어렵고, 타원형 편파가 된다. 따라서, 어느 정도로 원형 편파에 근접하는가를 나타내는 지표로서 축비(Axial Ratio : AR)를 이용한다. 축비치가 1에 가까울수록 원형 편파에 근접하게 된다.

리더 라이터측이 축비 1 dBi이고, 태그의 축비 10 dB라 하면, 원형 편파 방향이 일치하는 경우, 직선 편파 태그의 통신 거리의 약 30 ％ 증가하고, 원형 편파 방향이 일치하지 않는 방향이면, 직선 편파 태그의 약 30 ％ 감소가 되는 것이 예측된다.

그래서, 도6의 실시예에 대응하는 구체적 구성으로서 도11에 도시한 바와 같은 치수(78 × 44 ㎟)로 태그 안테나를 제작하였다. 이에, 리더 라이터측의 안테나(우선 편파, 축비 0.7 dB)로부터 f = 953 ㎒의 신호를 보낸 바, 종래의 직선 편파 태그의 통신 거리에 대해, 표면측(z 방향 = 지면 표면측 방향)을 리더 라이터측을 향하면, 25 ％ 다운, 이면측(-Z 방향 = 지면 표면측 방향)을 리더 라이터측을 향하면, 27 ％ 업이라는 결과가 얻어졌다. 이 수치는, 먼저 설명한 예측 결과와 거의 일치한다.

이는, 도11에 도시한 태그 안테나에 있어서, λ/4 길이의 다이폴부(10)에 계속되는 원형 편파 발생부(20)는 다이폴부(10)의 선단부로부터 연장되는 부분에서 90°의 굽힘 부분(21)을 갖기 때문에, 세로 방향 및 가로 방향의 전류(20a, 20b)가 조합되고, 경사 방향의 전류(20c)가 생겨 원형 편파 발생부(20)로 전류의 방향이 좌회전한다.

한편, 급전점(2)과 대상측에서도 좌회전이 일어나고, 안테나 전체로서 좌선 편파의 원형 편파 성분이 가해지게 된다. 그러나, 다이폴부(10)의 직선 편파가 안테나 전체로서의 특성에 영향을 주기 때문에, 직선 편파가 주체로, 적절한 좌선 편파 성분이 가해지고, 결과로서 축비 10 dB가 얻어진다.

또한, 임피던스는 도12에 도시한 바와 같이, 통상 다이폴(전체 길이 약 λ/2 길이 = 145 ㎜)에서는, f = 953 ㎒로 임피던스 = 72 Ω(허수 성분 = 0)이지만, 일반적으로 다이폴부에 굽힘이 있으면, 허수부 = 0이 되는 임피던스는, 예를 들어 20 Ω로 작아진다. 그렇게 하면, 스미스 차트에서의 곡선 I로부터 곡선 II로 변화하 도록 크게 그리게 된다.

본 발명에서는 안테나 전체 길이가 λ/2보다도 크기 때문에, f = 953 ㎒의 점은, 도12에 도시한 점 A까지 우회전하여 안테나 방사 저항 Ra = 1000 내지 2000 Ω 정도까지 커진다. 이에 의해, 칩과의 정합을 취할 수 있다.

[제2 실시예]

도13은, 본 발명에 따르는 제2 실시예의 태그 안테나의 형태예의 평면도이다. 원형 편파 발생부(20)가, 도6의 실시예에서는 삼각형인 데 반해, L형 형상이다. 임피던스는, 도14에 도시한 바와 같이 f = 953 ㎒로, Ra = 1410 Ω, La = 40 nH가 되고, 칩과 정합시킬 수 있다.

또한, 안테나 정면 방향(z 방향)의 안테나 게인은, 도15에 도시한 바와 같이 앞서 도6의 실시예와 거의 같고, 2.31 dBi이며, 방사 패턴이 약간 예리해지고, 통상 다이폴의 안테나 게인 2.15 dBi보다 약간 게인이 높아지고 있다.

또한, 도16에 도시한 바와 같이 안테나의 축비는 8.94 dB(좌선 편파)이다. 제1 실시예보다도 원형 편파가 약간 강해지고, 표리의 거리차가 약간 커진다.

이는, 도11의 실시예 설명도이고, 원형 편파 발생부(20)에 있어서, 경사 방향 전류가 존재하지 않기 때문에, 원형 편파 성분이 보다 크게 되었기 때문이다.

[제3 실시예]

도17은, 본 발명에 따르는 제3 실시예의 태그 안테나의 형태예의 평면도이다. 본 실시예에서는, 도시된 바와 같이 앞선 실시예와 다르고, 원형 편파 발생부(20)가 F형 형상을 이루고 있는 점이 특징이다.

본 실시예에 있어서의 임피던스는, 도18에 도시한 바와 같이 f = 953 ㎒로, Ra = 1600 Ω, La = 43 nH가 되고, 칩과 정합시킬 수 있다. 또한, 안테나 정면 방향(z 방향)의 안테나 게인은, 도19에 도시한 바와 같이 2.35 dBi이며, 방사 패턴이 약간 예리해지고, 통상 다이폴의 안테나 게인 2.15 dBi보다 약간 게인이 높아지고 있다.

또한, 도20에 도시한 바와 같이 안테나의 축비는 8.36 dB(좌선 편파)이다. 제2 실시예보다도 원형 편파가 더 강해지고, 표리의 거리차가 더 커진다. 이는, 원형 편파 발생부(20)가 F형 형상을 이루고, 가로 방향의 전류로(21, 22)가 2개 있고, 원형 편파 성분이 보다 강화되었기 때문이다.

[제4 실시예]

도21은, 본 발명에 따른 제4 실시예의 태그 안테나의 형태예의 평면도이다. 본 실시예의 특징은, 원형 편파 발생부(20)가 직사각형을 이루고 있는 데 있다.

임피던스는, 도22에 도시한 바와 같이 f = 953 ㎒로, Ra = 1960 Ω, La = 39 nH가 되고, 칩과 정합시킬 수 있다. 또한, 안테나 정면 방향(z 방향)의 안테나 게인은, 도23에 도시한 바와 같이 2.31 dBi이며, 방사 패턴이 약간 예리해지고, 통상 다이폴의 안테나 게인 2.15 dBi보다 게인이 약간 높아지고 있다.

또한, 도24에 도시한 바와 같이 안테나의 축비는 12.8 dB(좌선 편파)이다. 제1 실시예보다도 원형 편파가 약간 약해지고, 표리의 거리차가 약간 작아진다.

이는, 원형 편파 발생부(20)가 직사각형을 이루고, 여러 가지의 방향으로 전류가 흐르게 되기 때문이다.

(부기 1)

RFID 시스템에 있어서 RFID 리더 라이터와 무선 신호의 송수신을 행하는 태그 안테나이며,

급전점을 중심으로 한 쌍의 안테나 소자를 갖고,

상기 한 쌍의 안테나 소자는, 각각 상기 무선 신호의 캐리어 파장을 λ로 할 때,

상기 급전점으로부터의 길이가 대략 λ/4로 복수회의 굽힘부를 갖는 다이폴부와,

상기 다이폴부의 선단부에 연결되는 원형 편파 발생부를 갖고 구성되는 것을 특징으로 하는 태그 안테나.

(부기 2)

부기 1에 있어서,

상기 한 쌍의 안테나 소자의 각각의 다이폴부는, 평행하는 2개의 직선부와, 상기 2개의 직선부를 연결하는 제3 직선부에 의해 구성되고,

상기 평행하는 2개의 직선부의 한 쪽 직선부의 단부가 급전점에 접속되고, 상기 평행하는 2개의 직선부의 다른 쪽 직선부의 단부에 상기 원형 편파 발생부가 접속되고,

상기 원형 편파 발생부는, 상기 평행하는 2개의 직선부의 다른 쪽 직선부의 연신 방향과 일치하는 제1변과, 상기 제1변에 수직인 제2변을 갖는 삼각형을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 태그 안테나.

(부기 3)

부기 2에 있어서,

상기 원형 편파 발생부의 제2변은, 상기 다이폴부의 제3 직선부에 평행하도록 상기 급전점측을 향하고 있는 것을 특징으로 하는 태그 안테나.

(부기 4)

부기 2에 있어서,

상기 다이폴부의 평행하는 2개의 직선부는 λ/4의 길이를 갖고, 상기 제3 직선부의 길이가 λ/2인 것을 특징으로 하는 태그 안테나.

(부기 5)

부기 2에 있어서,

상기 원형 편파 발생부의 제1변 및 제2변은, 각각 λ/15 내지 λ/8의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 태그 안테나.

(부기 6)

부기 1에 있어서,

상기 원형 편파 발생부는, 상기 평행하는 2개의 직선부의 다른 쪽 직선부의 연신 방향과 일치하는 제1 직선부와, 상기 제1 직선부에 수직인 제2 직선부에 의해 L형을 이루도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 태그 안테나.

(부기 7)

부기 6에 있어서,

상기 원형 편파 발생부의 제2 직선부는, 상기 다이폴부의 제3 직선부에 평행하도록 상기 급전점측을 향하고 있는 것을 특징으로 하는 태그 안테나.

(부기 8)

부기 1에 있어서,

상기 원형 편파 발생부는, 상기 평행하는 2개의 직선부의 다른 쪽 직선부의 연신 방향과 일치하는 제1 직선부와, 상기 제1 직선부에 수직인 제2 직선부 및 제3 직선부에 의해 F형을 이루도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 태그 안테나.

(부기 9)

부기 8에 있어서,

상기 원형 편파 발생부의 제2 직선부 및 제3 직선부는, 상기 다이폴부의 제3 직선부에 평행하도록 상기 급전점측을 향하고 있는 것을 특징으로 하는 태그 안테 나.

(부기 10)

부기 1에 있어서,

상기 원형 편파 발생부는, 상기 평행하는 2개의 직선부의 다른 쪽 직선부의 연신 방향과 일치하는 1변을 갖는 직사각형을 이루도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 태그 안테나.

(부기 11)

부기 1 내지 부기 11 중 어느 하나에 있어서,

상기 한 쌍의 안테나 소자는 Cu, Ag, Al 중 어느 하나에 의해 형성된 박판 형상을 이루고, 비도전체 시트 형상으로 적재되어 있는 것을 특징으로 하는 태그 안테나.

(부기 12)

부기 1 내지 부기 11 중 어느 하나에 기재된 태그 안테나와,

상기 태그 안테나의 급전부에 탑재된 RFID 리더 라이터로부터의 무선 신호를 수신 및 처리하고, 상기 RFID 리더 라이터에 응답하는 통신 기능을 갖는 LSI칩을 갖는 것을 특징으로 하는 태그.

(부기 13)

부기 12에 기재된 태그와,

상기 태그에 캐리어 신호를 전송하고, 상기 태그로부터의 상기 캐리어 신호의 응답을 수신하여, 상기 태그의 정보를 인식하는 RFID 리더 라이터를 갖는 것을 특징으로 하는 RFID 시스템.

상기에 설명한 바와 같이, 발명에 따르는 태그 안테나는 축비 10 dB 전후가 적절한 원형 편파 성분에 의해, 태그의 표리에서 통신 거리가 다른 태그를 공급할 수 있다. 따라서, 부착 물체의 크기에 의한 통신 거리차를 상쇄할 수 있고, 태그의 부착 위치(면)에 상관없이 통신 거리와 거의 같은 RFID 시스템을 제공할 수 있다.

또한, 태그의 크기는 카드 사이즈 정도로 실용적이다. 또, 게인도 통상 다이폴보다 약간 높기 때문에 통신 거리가 그것보다 크게 할 수 있다.

본 발명에 의해, 직선 편파의 태그를 이용한 경우에, 태그를 부착한 측과 반대가 되는 이면측으로부터 판독하고자 하는 경우의 부착 물체의 크기만큼만 통신 거리가 감소되어 버린다는 문제가 해결된다. 즉, 부착 물체의 크기에 의한 통신 거리차를 상쇄할 수 있고, 태그의 부착 위치(면)에 상관없이 통신 거리와 거의 같은 RFID 시스템을 제공할 수 있다.

Claims

RFID 시스템에서 RFID 리더 라이터와 무선 신호의 송수신을 행하는 태그 안테나이며,

급전점을 중심으로 한 쌍의 안테나 소자를 갖고,

상기 한 쌍의 안테나 소자는, 각각 상기 무선 신호의 캐리어 파장을 λ로 할 때,

상기 급전점으로부터의 길이가 약 λ/4로 복수회의 굽힘부를 갖는 다이폴부와,

상기 다이폴부의 선단부에 연결되는 원형 편파 발생부를 갖고 구성되는 것을 특징으로 하는 태그 안테나.
제1항에 있어서, 상기 한 쌍의 안테나 소자의 각각의 다이폴부는 평행하는 2개의 직선부와, 상기 2개의 직선부를 연결하는 제3 직선부에 의해 구성되고,

상기 평행하는 2개의 직선부의 한 쪽 직선부의 단부가 급전점에 접속되고, 상기 평행하는 2개의 직선부의 다른 쪽 직선부의 단부에 상기 원형 편파 발생부가 접속되고,

상기 원형 편파 발생부는, 상기 평행하는 2개의 직선부의 다른 쪽 직선부의 연신 방향과 일치하는 제1변과, 상기 제1변에 수직인 제2변을 갖는 삼각형을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 태그 안테나.
제1항에 있어서, 상기 한 쌍의 안테나 소자의 각각의 다이폴부는 평행하는 2개의 직선부와, 상기 2개의 직선부를 연결하는 제3 직선부에 의해 구성되고,

상기 평행하는 2개의 직선부의 한 쪽 직선부의 단부가 급전점에 접속되고, 상기 평행하는 2개의 직선부의 다른 쪽 직선부의 단부에 상기 원형 편파 발생부가 접속되고,

상기 원형 편파 발생부는, 상기 평행하는 2개의 직선부의 다른 쪽 직선부의 연신 방향과 일치하는 제1 직선부와, 상기 제1 직선부에 수직인 제2 직선부에 의해 L형을 이루도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 태그 안테나.
제1항에 있어서, 상기 한 쌍의 안테나 소자의 각각의 다이폴부는 평행하는 2개의 직선부와, 상기 2개의 직선부를 연결하는 제3 직선부에 의해 구성되고,

상기 평행하는 2개의 직선부의 한 쪽 직선부의 단부가 급전점에 접속되고, 상기 평행하는 2개의 직선부의 다른 쪽 직선부의 단부에 상기 원형 편파 발생부가 접속되고,

상기 원형 편파 발생부는, 상기 평행하는 2개의 직선부의 다른 쪽 직선부의 연신 방향과 일치하는 제1 직선부와, 상기 제1 직선부에 수직인 제2 직선부 및 제3 직선부에 의해 F형을 이루도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 태그 안테나.
제1항에 있어서, 상기 한 쌍의 안테나 소자의 각각의 다이폴부는 평행하는 2 개의 직선부와, 상기 2개의 직선부를 연결하는 제3 직선부에 의해 구성되고,

상기 평행하는 2개의 직선부의 한 쪽 직선부의 단부가 급전점에 접속되고, 상기 평행하는 2개의 직선부의 다른 쪽 직선부의 단부에 상기 원형 편파 발생부가 접속되고,

상기 원형 편파 발생부는, 상기 평행하는 2개의 직선부의 다른 쪽 직선부의 연신 방향과 일치하는 1변을 갖는 직사각형을 이루도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 태그 안테나.