KR20080019759A - Rfid tag and antenna thereof - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 무선 주파수 인식 태그를 나타낸 구성도.1 is a block diagram showing a conventional radio frequency identification tag.
도 2는 본 발명 실시 예에 따른 무선 주파수 인식 태그를 나타낸 사시도.2 is a perspective view showing a radio frequency identification tag according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명 실시 예에 따른 무선 주파수 인식 태그를 나타낸 정면도. 3 is a front view showing a radio frequency identification tag according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명 실시 예에 따른 무선 주파수 인식 태그를 나타낸 측 단면도.4 is a side cross-sectional view showing a radio frequency identification tag according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100 : RFID 태그 101 : 기판100: RFID tag 101: substrate
102 : 급전층 103 : 유전체층102: power supply layer 103: dielectric layer
104 : 그라운드층 106 : 슬롯104: ground layer 106: slot
108,110 : 스트랩 112 : IC 칩108,110: strap 112: IC chip
114,116 : 단락 핀 120 : RFID 안테나114116: Short circuit pin 120: RFID antenna
본 발명은 무선 주파수 인식(RFID: Radio Frequency IDentification) 태그 및 그 안테나에 관한 것이다.The present invention relates to a Radio Frequency Identification (RFID) tag and an antenna thereof.
일반적으로 무선 주파수 인식(RFID : Radio Frequency IDentification)은 무선 주파수를 사용하여 태그(tag)가 가지고 있는 정보를 비접촉식으로 인식하거나 기록하는 기술로서, 태그가 부착된 물건이나 동일, 사람 등을 인식, 추적, 관리할 수 있는 기술을 말한다. In general, radio frequency identification (RFID) is a technology for non-contact recognition or recording of information held by a tag using radio frequency, and recognizes and tracks a tagged object, the same person, or the like. , Technology that can be managed.
이러한 RFID 시스템은 고유한 식별정보를 가지고 있으며 물건이나 동물 등에 부착되는 태그(Tag 또는 Transponder)와, 이 태그가 가지고 있는 식별정보를 읽거나 또는 기록하기 위한 리더(Reader 또는 Interrogator)를 포함한다.Such an RFID system has a unique identification information and includes a tag (tag or transponder) attached to an object or animal, and a reader (reader or interrogator) for reading or recording the identification information of the tag.
도 1은 종래 무선 주파수 인식 태그를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a conventional radio frequency identification tag.
도 1을 참조하면, RFID 태그(10)는 IC 칩(12)과 안테나(30,32)로 이루어지며, 상기 IC 칩(12)에는 RF 송수신 회로, 제어로직 및 메모리가 내장되어 있으며, RFID 안테나(30,32)를 통해 무선 주파수를 송수신한다. Referring to FIG. 1, the
상기 IC 칩(12)은 전도성 리드인 스트랩(20,22)에 의해 RFID 안테나(30,32)와 연결되며, 상기 IC 칩(12), 스트랩(20,22) 및 RFID 안테나(30,32)는 필름 부재(40) 상에 실장된다. The
이러한 RFID 태그(10)는, RFID 리더(미도시)에서 전송되는 특정 RF 대역의 신호를 반사함과 아울러 반사되는 RF 신호에 식별정보를 포함하는 정보를 변조시켜 RFID 리더로 송신하게 된다. The
상기 RFID 태그(10)에 사용되는 RFID 안테나(30)는 필름부재(40)에 인쇄된 다이폴(Dipole) 안테나 형태를 가지고 있다. 즉, RFID 태그(10)에 적용되는 안테나의 특성이 다이폴 안테나의 방사 패턴 형태로 설계되어 있다.The
그러나, 다이폴 형태의 RFID 태그 안테나는 설치 환경에 따라 도체에 부착될 수도 있는데, 이때 상기 RFID 태그 안테나는 도체와 단락 상태가 되어 RFID 안테나 및 RFID 태그가 동작하지 않게 된다. 이에 따라 RFID 태그를 설치하는 데 제약이 따르는 문제가 있다.However, a dipole type RFID tag antenna may be attached to a conductor according to an installation environment. In this case, the RFID tag antenna is short-circuited with the conductor so that the RFID antenna and the RFID tag do not operate. Accordingly, there is a problem that there is a restriction in installing the RFID tag.
또한 RFID 태그는 다이폴 형태의 RFID 안테나로 구현될 경우, 크기가 크고 일정한 높이를 가지고 있어야 하므로, 제조 가격이 상승하게 된다.In addition, when the RFID tag is implemented with a dipole-type RFID antenna, the size and size of the RFID tag must have a constant height, thereby increasing the manufacturing price.
본 발명은 슬롯이 형성된 RFID 안테나를 갖는 RFID 태그 및 그 안테나를 제공한다.The present invention provides an RFID tag having a slotted RFID antenna and an antenna thereof.
또한 본 발명은 RFID 안테나가 코-플래너 웨이브 가이드(CPW: Coplanar Waveguide) 급전 방식을 이용함으로써, RFID 안테나의 사이즈를 줄여 줄 수 있도록 한 RFID 태그 및 그 안테나를 제공한다.In another aspect, the present invention provides an RFID tag and its antenna to reduce the size of the RFID antenna by using a coplanar waveguide (CPW) feeding method.
본 발명 실시 예에 따른 RFID 태그는, 유전체층; 상기 유전체층 위에 슬롯이 형성된 급전층을 포함하는 RFID 안테나; 상기 슬롯의 양측 급전층에 전기적으로 접속된 IC 칩; 상기 유전체층 아래에 형성된 그라운드층; 상기 급전층 및 그라운드층을 연결하는 단락 핀을 포함한다. RFID tag according to an embodiment of the present invention, the dielectric layer; An RFID antenna including a feed layer having a slot formed on the dielectric layer; IC chips electrically connected to both feed layers of the slot; A ground layer formed under the dielectric layer; Short circuit pins connecting the power supply layer and the ground layer.
본 발명 실시 예에 따른 RFID 태그 안테나는, IC 칩에 의해 RF 신호를 송/수 신하는 RFID 태그 안테나에 있어서, 유전체층; 상기 유전체층 위에 U자형 슬롯이 형성되며, 상기 슬롯 사이에 IC 칩이 실장되는 급전층; 상기 슬롯 중심부의 양측 급전층에 전기적으로 연결된 IC 칩; 상기 유전체층 아래에 형성된 그라운드층; 상기 급전층과 그라운드 층을 연결하는 단락 핀을 포함한다. An RFID tag antenna according to an embodiment of the present invention includes an RFID tag antenna for transmitting / receiving an RF signal by an IC chip, comprising: a dielectric layer; A feed layer in which a U-shaped slot is formed on the dielectric layer, and an IC chip is mounted between the slots; IC chips electrically connected to both feed layers of the slot center; A ground layer formed under the dielectric layer; And a shorting pin connecting the power supply layer and the ground layer.
이하 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings as follows.
도 2는 본 발명에 따른 RFID 태그를 나타낸 사시도이며, 도 3은 도 2의 정면도이며, 도 4는 도 2의 RFID 태그의 측 단면도이다. 2 is a perspective view illustrating an RFID tag according to the present invention, FIG. 3 is a front view of FIG. 2, and FIG. 4 is a side cross-sectional view of the RFID tag of FIG. 2.
도 2 내지 도 4를 참조하면, RFID 태그(100)는 IC 칩(112)과 RIFD 안테나(120)를 포함하며, 상기 RFID 안테나(120)는 급전층(102), 유전체층(103), 그라운드층(104), 단락 핀(Shorting pin)(114)을 포함한다. 2 to 4, the
상기 급전층(102)은 기판(101)의 상면에 형성되며, 그라운드층(104)은 기판(101)의 바닥면에 형성된다. 상기 급전층(102)은 전도성 박막이 형성된 층에 U자 형상으로 에칭하여 슬롯(106)을 형성하여, RFID 안테나(120)의 공진 주파수에서 공진하여 IC 칩(112)으로부터 공급된 RF 신호를 방사하게 된다.The
여기서, 상기 기판(101)은 FR-4 재질의 기판으로 형성될 수 있으며, 상기 급전층(102)과 그라운드층(104) 사이에는 유전체층(103)이 형성된다. 상기 유전체층(103)의 유전율에 따라 용량성 리액턴스가 변경된다. The
또한 상기 급전층(102)에 형성된 U자형 슬롯(106)에 의해, RFID 안테나(120)의 공진 길이가 늘어남으로써, 소형의 안테나를 구현할 수 있다. 이러한 슬롯 형태 는 다른 형태로도 구현할 수 있다. 그리고 상기 U자형 슬롯(106)에는 RFID 안테나(120)의 전류를 미세하게 조정하는 스터브(미도시)가 대칭적으로 형성될 수도 있으며, 상기 스터브는 안테나의 전류를 미세하게 조정하여 공진 주파수를 낮추어 주어, RFID 안테나를 보다 소형으로 구현될 수 있다. In addition, by the U-shaped
상기 U자형 슬롯(106)의 폭은 서로 같거나 다를 수도 있는데, 상기 슬롯(106)의 폭에 따라 급전층(102)의 특성 임피던스가 변화하게 된다. 즉, 슬롯(106)의 폭이 좁아지면 커패시턴스가 증가하게 되어 급전층(102)의 특성 임피던스가 증가하게 되며, 슬롯(106)의 폭이 넓어지면 커패시턴스가 작아지고 급전층(102)의 특성 임피던스가 작아진다.The width of the U-shaped
IC 칩(112)은 상기 U자형 슬롯(106)의 중심부와 슬롯 양측 급전층 사이에 형성된다. 상기 IC 칩(112)은 슬롯 중심부에 놓이고, 그 양단이 스트랩(108,110)을 통해 급전층(102)에 각각 접속된다. 이때, 양측 스트랩(108,110)은 전도성 리드로서, (+,-) 또는 (-,+)로 변경하여 사용할 수 있으며, 상기 IC 칩(112)이 와이어 또는 플립 칩 방식으로 본딩될 수 있다.An
그리고 상기 IC 칩(112)은 RF 송수신 회로, 제어로직 및 메모리가 내장되어 있으며, 상기 RFID 안테나(120)를 통해 무선 주파수를 송/수신한다. 이때의 RFID 안테나(120)는 코-플래너 웨이브 가이드(Coplanar Wave guide) 급전 방식을 이용하여 IC 칩(112)에서 제공되는 RF 신호를 송신하고, 수신되는 RF 신호를 IC 칩(112)에 제공해 준다. In addition, the
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 급전층(102)에는 단락 핀(114,116) 이 복수개 형성된다. 이러한 단락 핀(114,116)은 IC 칩(112)이 실장되는 연장 선상에 있는 중심 라인(L0)에서 양측으로 서로 대칭되는 구조로, 복수개가 형성된다. 즉, 급전층(102)의 중심 라인(L0)을 중심으로 양측 단락 핀과의 간격이 L11, L21로 동일하며, 단락 핀 사이의 간격 L12,L22가 동일하게 된다. 2 and 3, a plurality of short-
여기서, 상기 중심 라인(L0)을 기준으로 상기 단락 핀의 개수와 단락 핀 간의 간격은 동일하게 할 수 있으며, 상기 단락 핀의 개수와 단락 핀 간의 간격은 안테나의 공진 주파수를 변경시킬 수 있다. 즉, 단락 핀의 개수가 늘어나면 공진 주파수가 높아지고, 단락 핀이 간격이 좁아지면 공진 주파수가 높아지게 된다.Here, the number of the shorting pins and the spacing between the shorting pins may be equal to each other based on the center line L0, and the number of the shorting pins and the spacing between the shorting pins may change the resonance frequency of the antenna. That is, as the number of shorting pins increases, the resonance frequency increases, and when the shorting pins narrow, the resonance frequency increases.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 단락 핀(114,116)은 전도성 물질을 주입하여 급전층(102)과 그라운드층(104)을 전기적으로 연결해 준다. 이때, 단락 핀(114,116)은 유전체층(103)을 관통하여, 급전층(102)과 그라운드층(104)에 각각 연결된다.As shown in FIG. 4, the shorting
상기 유전체층(103)의 유전율(예: FR4 = 4.6)에 비례하여 용량성 인덕턴스가 증가할 수 있으며, 이에 대응하여 급전층(102)의 유도성 리액턴스 특성에 의해, 유도성 리액턴스와 용량성 리액턴스가 서로 상쇄되어, RFID 안테나가 공진할 수 있게 된다. 즉, RFID 안테나(120)의 유도성 임피던스가 공액 정합(-jx, + jx)이 되도록 급전층의 유도성 리액턴스를 조절할 수 있다. Capacitive inductance may increase in proportion to the dielectric constant of the dielectric layer 103 (for example, FR4 = 4.6), and correspondingly, inductive reactance and capacitive reactance They cancel each other out, allowing the RFID antenna to resonate. That is, the inductive reactance of the feed layer may be adjusted such that the inductive impedance of the
여기서, RFID 안테나(120)는 RFID 태그(100)가 적용되는 어플리케이션에 따라 다양한 크기로 제작될 수 있다. 기판의 넓이는 36*30이고, 높이는 1.5~3mm 정도로 형성될 수 있다. Here, the
이러한 RFID 태그(100)는 리더(Reader)와 특정한 단거리 무선 통신 대역으로 상호 통신하게 된다. 여기서, 무선 통신 대역은 예컨대, 860~950MHz의 범위의 UHF 대역으로 사용될 수 있다. 일반적으로 RFID 시스템은 어플리케이션에 따라 무선 통신 대역이 다양하므로, 본 발명에 따른 RFID 안테나도 마찬가지로 다른 통신 대역에 사용되는 RFID 태그에도 적용할 수도 있다.The
또한 상기 RFID 태그(100)는 리더(Reader)와 통신을 통해 기록된 식별정보를 제공하며, 전지를 포함하는 능동형 또는 내부 전원 없이 리더의 전파 신호로부터 에너지를 공급 받아 동작하는 수동형으로 이용될 수 있다. In addition, the
그리고, 리더와의 통신시 RFID 태그(100)의 IC 칩(112)의 전류 급전으로 인해 IC 칩(112)의 양단에 위치한 급전층을 포함하는 RFID 안테나에 전류가 흐르게 된다. 이때, RFID 안테나(120)에 흐르는 전류(i)는 슬롯(106)의 외측을 따라 흐르게 된다. 여기서, 상기 그라운드층(104)은 단락 핀(114,116)에 연결되어, IC 칩(112)의 접지 기능을 수행한다. In addition, due to the current feeding of the
이와 같이 RFID 안테나(120)에 구비된 U자형 슬롯(106), 단락 핀(114,116)에 의해 RFID 안테나(130)의 길이 및 사이즈를 줄일 수 있어, RFID 태그의 전체 사이즈를 줄여 줄 수 있다.As such, the length and size of the RFID antenna 130 may be reduced by the
또한 RFID 안테나(120)의 그라운드층(104)에 다른 도체가 전기적으로 접속되더라도 RFID 태그(100)는 정상적으로 동작하게 된다. 이때의 RFID 안테나(120)에는 RFID 태그(100)의 어플리케이션에 따라 도체가 아닌 다른 재질이 부착될 수도 있다. In addition, even if another conductor is electrically connected to the
이상에서 본 발명에 대하여 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the present invention has been described above with reference to the embodiments, these are only examples and are not intended to limit the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may have an abnormality within the scope not departing from the essential characteristics of the present invention. It will be appreciated that various modifications and applications are not illustrated. For example, each component shown in detail in the embodiment of the present invention may be modified. And differences relating to such modifications and applications will have to be construed as being included in the scope of the invention defined in the appended claims.
본 발명에 따른 RFID 태그 및 그 안테나는 U자형 슬롯 및 단락 핀을 갖는 RFID 태그 안테나를 제공함으로써, 안테나 길이 또는 사이즈를 줄여 줄 수 있는 효과가 있다. The RFID tag and its antenna according to the present invention can provide an RFID tag antenna having a U-shaped slot and a shorting pin, thereby reducing the antenna length or size.
또한 RFID 태그를 금속판에 설치할 수 도 있어, RFID 태그의 설치에 따른 제약을 해결할 수 있다.In addition, since the RFID tag may be installed on a metal plate, it is possible to solve the limitation caused by the installation of the RFID tag.
또한 태그 안테나가 코-플래너 웨이브 가이드 급전 방식을 이용하므로, RFID 태그 안테나의 사이즈 축소 및 판 형상으로 제작될 수 있어, 대량 생산이 용이한 효과가 있다.In addition, since the tag antenna uses the co-planar waveguide feeding method, the size of the RFID tag antenna can be reduced and manufactured in a plate shape, thereby facilitating mass production.
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