KR20080050022A - Bow tie type antenna, radio frequency identification tag including the same and impedance matching method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.The following drawings, which are attached to this specification, illustrate exemplary embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the present invention, serve to further understand the technical spirit of the present invention. It should not be construed as limited to.
도 1은 종래 기술에 따른 안테나와 정류 회로를 포함하는 렉테나(Rectenna)의 구성을 개략적으로 도시하는 회로도.1 is a circuit diagram schematically showing a configuration of a rectenna including an antenna and a rectifier circuit according to the prior art.
도 2는 도 1의 안테나와 칩간의 임피던스 정합을 설명하기 위한 회로도.FIG. 2 is a circuit diagram for describing impedance matching between an antenna and a chip of FIG. 1. FIG.
도 3은 종래 기술에 따른 보우타이 안테나를 구비하는 무선인식 태그의 구조를 도시하는 평면도.Figure 3 is a plan view showing the structure of a radio recognition tag having a bow tie antenna according to the prior art.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 슬롯이 형성된 보우타이형 안테나를 구비하는 무선인식 태그를 나타내는 평면도.Figure 4 is a plan view showing a radio recognition tag having a bow-tie antenna with a slot formed in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
도 5 및 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스텁이 형성된 보우타이형 안테나를 구비하는 무선인식 태그를 나타내는 평면도.5 and 6 are a plan view showing a radio recognition tag having a bow tie antenna having a stub according to a preferred embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 패치가 형성된 보우타이형 안테 나를 구비하는 무선인식 태그를 나타내는 평면도.Figure 7 is a plan view showing a radio recognition tag having a bow-tie antenna with a patch formed in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
도 8 및 도 9는 슬롯 및 스텁이 형성된 보우타이형 안테나를 구비하는 무선인식 태그를 나타내는 평면도.8 and 9 are plan views illustrating radio recognition tags having a bow tie antenna with slots and stubs formed therein.
도 10은 슬롯 및 패치가 형성된 보우타이형 안테나를 구비하는 무선인식 태그를 나타내는 평면도.10 is a plan view illustrating a radio recognition tag having a bow tie antenna with a slot and a patch formed thereon.
<도면의 주요 참조 부호에 대한 설명><Description of Major Reference Marks in Drawing>
110 내지 170, 110' 내지 170'...삼각 패턴 안테나110 to 170, 110 'to 170' ... triangular pattern antenna
111, 111', 151, 151', 161, 161', 171, 171'...슬롯111, 111 ', 151, 151', 161, 161 ', 171, 171' ... slots
121, 121', 131, 131', 152, 152', 162, 162'...스텁121, 121 ', 131, 131', 152, 152 ', 162, 162' ... stub
141, 141', 172, 172'...패치141, 141 ', 172, 172' ... Patch
200...태그 칩200 ... tag chip
본 발명은 보우타이형 안테나, 이를 구비하는 무선인식 태그 및 이를 이용한 임피던스 정합 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 보다 넓은 대역에서 무선인식 태그가 안정적으로 사용될 수 있도록, 무선인식 태그를 구성하는 안테나의 기하학적 구조가 개선된 보우타이형 안테나, 이를 구비하는 무선인식 태그 및 이를 이용한 임피던스 정합 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a bow tie-type antenna, a radio recognition tag having the same, and an impedance matching method using the same. More particularly, the antenna of the antenna constituting the radio recognition tag can be stably used in a wider band. The present invention relates to a bowtie antenna having an improved geometry, a radio recognition tag having the same, and an impedance matching method using the same.
무선인식(Radio Frequency IDentification, RFID) 시스템은 태그(Tag)와, 판독 및 해독 기능을 하는 리더기 및 판독기와, 호스트 컴퓨터와, 네트워크망을 포함하고, 무선 정보 교환을 기술의 근간으로, 리더기의 요구에 의해 무선인식 태그의 칩에 내장된 데이터의 판독이 가능한 시스템이다.Radio Frequency IDentification (RFID) systems include tags, readers and readers that read and decipher, host computers, and network networks. It is a system that can read the data embedded in the chip of the radio tag.
무선인식 시스템에서 태그는 대상물의 데이터를 저장하기 위한 칩과, 칩에 연결된 안테나를 구비한다. 여기서, 태그와 리더기는 전자기 에너지의 교환에 의해 동작하며, 안테나는 리더기와의 데이터 송수신을 위해 전자파를 전송 및 수신한다.In a radio recognition system, a tag includes a chip for storing data of an object and an antenna connected to the chip. Here, the tag and the reader operate by exchanging electromagnetic energy, and the antenna transmits and receives electromagnetic waves for transmitting and receiving data with the reader.
또한, 태그는 자체 전원을 사용하는 능동형(Active) 태그와 자체 전원이 없는 수동형(Passive) 태그로 분류되는데, 수동형 태그는 자체 전원부를 가지고 있지 않기 때문에 능동형 태그에 비해 저비용으로 소형화 및 경량화가 가능하며, 다수의 태그가 요구되는 무선인식 시스템에 적합하다.In addition, the tag is classified into an active tag that uses its own power supply and a passive tag that does not have its own power source. Since the passive tag does not have its own power supply unit, the tag can be reduced in size and weight at a lower cost than the active tag. It is suitable for wireless recognition systems that require multiple tags.
수동형 태그는 리더기에서 송출된 전파를 전력으로 변환하는데, 도 1을 참조하여 전파를 전력으로 변환하는 과정을 설명하면 다음과 같다.The passive tag converts the radio wave transmitted from the reader into electric power. A process of converting the electric wave into electric power will be described with reference to FIG. 1.
도 1에 도시된 바와 같이, 리더기에서 송출된 무선 주파수(RF) 신호(3)가 안테나(1)에 의해 수신되며, 수신된 무선 주파수 신호(3)가 정류 회로(2)에 의해 직류 전원(VDC)으로 변환되고, 변환된 직류 전원은 칩(미도시)에 구동 전원으로 인가된다. 이에 따라, 수동형 태그는 별도의 배터리없이 리더기에서 송출되는 전파의 일부를 정류하여 칩의 구동을 위한 직류 전원을 재생할 수 있다.As shown in FIG. 1, a radio frequency (RF) signal 3 transmitted from a reader is received by the antenna 1, and the received radio frequency signal 3 is received by the
여기서, 안테나 및 정류 회로를 포함하는 렉테나(Rectenna)의 설계에 있어서 임피던스 정합이 고려되어야 하는데, 도 2를 참조하여 도 1의 안테나와 칩간의 임피던스 정합을 설명하면 다음과 같다.Here, impedance matching should be considered in the design of a rectenna including an antenna and a rectifier circuit. Referring to FIG. 2, impedance matching between the antenna and the chip of FIG. 1 will be described as follows.
도 2에 도시된 바와 같이, 안테나(1')의 급전점 임피던스(Za)와 칩(2')의 입력 임피던스(Zc)는 다음의 수학식 1을 만족하는 저항 성분과 리액턴스 성분을 갖는데, 안테나(1')와 칩(2')간의 임피던스 정합이 이루어지지 않으면 반사파가 발생하고, 급전선상에 정재파가 실리게 되므로, 급전점 임피던스의 리액턴스 성분(+jX)과 입력 임피던스의 리액턴스 성분(-jX)을 상호 상쇄시켜 임피던스 정합을 구현한다.As shown in FIG. 2, the feed point impedance Z a of the antenna 1 ′ and the input impedance Z c of the
전술한 임피던스 정합을 구현하기 위한 방법으로 별도의 정합 회로를 구성할 수 있으나, 임피던스 정합을 위한 코일 및 콘덴서를 칩에 내장하기 어려울 뿐만아니라, 정합 회로의 추가는 고비용과 사이즈의 비대화로 이어지기 때문에, 칩의 리액턴스 성분을 상쇄할 수 있도록 안테나를 설계한다.Although a separate matching circuit can be configured as a method for implementing the above-described impedance matching, it is difficult to embed coils and capacitors for the impedance matching on the chip, and the addition of the matching circuit leads to high cost and size increase. The antenna is designed to cancel the reactance component of the chip.
한편, 태그에 사용되는 안테나는 임피던스 변화가 주파수 변화에 거의 무관하고, 광대역 안테나에 비해 더 광범위한 대역 특성을 가지며, 등각 스파이럴(Equliangular Spiral) 안테나 및 아르키미데스형 스파이럴(Archimedian Spiral) 안테나를 포함하는 분산형 안테나와, TEM 혼 안테나, 쌍추형(Biconical) 안테나 및 보우타이(Bow-Tie) 안테나를 포함하는 비분산형 안테나로 분류된다.On the other hand, the antenna used for the tag has an impedance change almost independent of the frequency change, has a wider band characteristic than the broadband antenna, and includes an Equliangular Spiral antenna and Archimedes Spiral antenna. It is classified into a distributed antenna and a non-distributed antenna including a TEM horn antenna, a biconical antenna, and a bow-tie antenna.
특히, 보우타이 안테나는 여타 광대역 안테나에 비해 구조가 간단하고 칩의 리액턴스 성분을 상쇄하여 임피던스 정합을 이루기 위한 설계가 용이한데, 도 3을 참조하여 무선인식 태그에 구비된 보우타이 안테나의 구조와, 그 구조에 따른 임피던스의 조절 방법을 설명하면 다음과 같다.In particular, the bowtie antenna has a simpler structure than other broadband antennas, and is easy to design to achieve impedance matching by canceling the reactance component of the chip. Referring to FIG. Referring to the impedance adjustment method according to the structure as follows.
도 3에 도시된 바와 같이, 무선인식 태그(10)는 칩(11)과, 칩(11)에 전기적으로 연결된 보우타이 안테나(12, 12')를 구비한다. 여기서, 보우타이 안테나(12, 12')는 상호 마주보도록 이격 배치된 한 쌍의 삼각 패턴 안테나로, 상호 마주보는 꼭짓점 각각에 연결된 도선에 의해 칩(11)과 전기적으로 연결된다.As shown in FIG. 3, the
여기서, 삼각 패턴 안테나의 높이(h) 및 내각(θ)을 조절함에 따라 급전점 임피던스를 조절할 수 있으며, 급전점 임피던스의 조절에 따라 칩(11)의 입력 리액턴스를 상쇄하여 임피던스 정합을 구현할 수 있다.Here, the feed point impedance may be adjusted by adjusting the height h and the angle θ of the triangular pattern antenna, and the impedance matching may be implemented by canceling the input reactance of the
미국등록특허 제6,265,977호에는 제 1 및 제 2 안테나 소자를 구비하며, 제 1 및 제 2 안테나 소자는 보우타이 패턴으로 구성된 무선 주파수 식별 태그를 개시하고 있고, 일본등록특허 제3,359,608호는 전자계의 에너지를 받는 수단으로 보우타이형 안테나를 구비하는 비접촉형 IC 카드 시스템을 개시하고 있다.U.S. Patent No. 6,265,977 discloses a radio frequency identification tag having first and second antenna elements, the first and second antenna elements having a bowtie pattern, and Japanese Patent No. 3,359,608 discloses the energy of an electromagnetic field. Disclosed is a contactless IC card system having a bowtie antenna as a means of receiving the same.
그러나, 종래 기술에 따른 보우타이 안테나를 구비하는 태그는 별도의 정합 회로없이 칩과 보우타이 안테나간 임피던스 정합을 구현하는데 있어 용이하지 않은 문제점이 있다.However, the tag having the bow tie antenna according to the prior art has a problem in that it is not easy to implement impedance matching between the chip and the bow tie antenna without a separate matching circuit.
즉, 임피던스 정합을 위한 안테나의 설계시, 칩의 목표(Target) 임피던스 뿐만아니라 복합적인 요인에 따른 손실 임피던스 예를 들면, 칩과 안테나 간의 실장 공정시 발생하는 손실 임피던스와, 주파수의 변화에 따른 안테나 자체의 손실 임피던스가 고려되어야 하는데, 보우타이 안테나의 내각 또는 높이 조정만으로는 복합적인 특성 편차에 따른 칩의 리액턴스 성분 및 손실 리액턴스 성분을 상쇄하는데 한계가 있다.That is, when designing an antenna for impedance matching, the loss impedance caused by not only the target impedance of the chip but also a complex factor, for example, the loss impedance generated during the mounting process between the chip and the antenna and the antenna according to the change of frequency Its own loss impedance must be taken into account, and the adjustment of the cabinet or height of the bowtie antenna alone has a limitation in canceling the reactance component and the lossy reactance component of the chip due to complex characteristic variations.
또한, 종래 기술에 따른 보우타이 안테나는 안테나 구조에 따른 정합 기준 대역폭의 특성을 향상시키는데 한계가 있으며, 복합적인 손실에 따른 임피던스의 변화에 유동적인 대응이 어려워 그 설계시 많은 시간과 노력이 소요되는 문제점이 있다.In addition, the bow tie antenna according to the prior art has a limitation in improving the characteristics of the matching reference bandwidth according to the antenna structure, and it is difficult to flexibly respond to the change of impedance due to the complex loss, which requires a lot of time and effort in the design. There is a problem.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 광대역폭을 갖는 보우타이 안테나의 기하학적 구조를 개선하여, 칩과의 임피던스 정합이 용이하고, 대역폭 특성이 향상된 보우타이형 안테나, 이를 구비하는 무선인식 태그 및 이를 이용한 임피던스 정합 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, by improving the bowtie antenna geometry having a wide bandwidth, it is easy to match the impedance with the chip, the bowtie antenna with improved bandwidth characteristics, An object of the present invention is to provide a radio recognition tag and an impedance matching method using the same.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 보우타이형 안테나는, 무선인식 태그에 구비되는 보우타이 안테나에 있어서, 소정 꼭지각을 이루는 두변과 밑변을 갖는 한 쌍의 삼각 패턴 안테나가 상호 대향 배치되되, 상기 삼각 패턴 안테나는 슬롯, 스텁 또는 패치 중 선택된 어느 하나 이상의 기하학적 구조체를 포함하는 것을 특징으로 한다.Bow tie-type antenna according to the present invention for achieving the above object, in the bow tie antenna provided in the tag, a pair of triangular pattern antenna having two sides and the bottom side forming a predetermined vertex angle are arranged opposite to each other. The triangular pattern antenna is characterized in that it comprises any one or more geometrical structures selected from slots, stubs or patches.
본 발명에 있어서, 상기 슬롯은 삼각 패턴 안테나의 두변을 따라 등간격의 요철(凹凸) 형상으로 형성되며, 상기 두변 각각에 구비된 슬롯은 상호 지그재 그(Zigzag) 패턴으로 배열된다.In the present invention, the slots are formed in equally spaced irregularities along two sides of the triangular pattern antenna, and the slots provided on each of the two sides are arranged in a zigzag pattern.
본 발명에 따르면, 상기 스텁은 삼각 패턴 안테나의 밑변과 평행 또는 수직하도록 두변으로부터 연장 형성되고, 상기 패치는 삼각 패턴 안테나의 밑변으로부터 연장 형성된다.According to the present invention, the stub extends from both sides to be parallel or perpendicular to the base of the triangular pattern antenna, and the patch extends from the base of the triangular pattern antenna.
본 발명에 의하면, 상기 기하학적 구조체의 조합과, 밑변으로부터 꼭지점까지의 수직 거리와, 꼭지각에 따라 삼각 패턴 안테나의 임피던스가 조정된다.According to the present invention, the impedance of the triangular pattern antenna is adjusted according to the combination of the above geometric structures, the vertical distance from the base to the vertex, and the vertex angle.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 소정 꼭지각을 이루는 두변과 밑변을 갖는 한 쌍의 삼각 패턴 안테나가 상호 대향 배치된 보우타이 안테나; 및 상기 보우타이 안테나와 전기적으로 연결되는 태그 칩을 포함하되, 상기 보우타이 안테나가 태그 칩과 임피던스 정합을 이룰 수 있도록, 상기 삼각 패턴 안테나는 슬롯, 스텁 또는 패치 중 선택된 어느 하나 이상의 기하학적 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 보우타이형 안테나를 구비하는 무선인식 태그를 제공한다.According to another aspect of the present invention, a bow tie antenna having a pair of triangular pattern antennas having two sides and a bottom side constituting a predetermined angle is opposed to each other; And a tag chip electrically connected to the bowtie antenna, wherein the triangular pattern antenna includes at least one geometrical structure selected from slots, stubs, or patches so that the bowtie antenna can achieve impedance matching with the tag chip. It provides a radio recognition tag having a bow tie antenna, characterized in that.
바람직하게, 상기 기하학적 구조체의 조합과, 밑변으로부터 꼭지점까지의 수직 거리와, 꼭지각에 따라 삼각 패턴 안테나의 임피던스가 조정되고, 상기 임피던스의 리액턴스 성분은 태그 칩의 리액턴스 성분과 상쇄된다.Preferably, the impedance of the triangular pattern antenna is adjusted according to the combination of the geometry, the vertical distance from the base to the vertex, and the vertex angle, and the reactance component of the impedance cancels out from the reactance component of the tag chip.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 소정 꼭지각을 이루는 두변과 밑변을 갖는 한 쌍의 삼각 패턴 안테나가 상호 대향 배치된 보우타이 안테나와, 상기 보우타이 안테나와 전기적으로 연결되는 태그 칩 간의 임피던스 정합 방법에 있어서, (A) 태그 칩의 입력 임피던스를 산출하는 단계; 및 (B) 상기 입력 임피던스의 리액턴스 성분이 상쇄될 수 있도록, 상기 보우타이 안테나의 급전점 임피던스를 조정하는 단 계;를 포함하되, 상기 급전점 임피던스의 조정은 삼각 패턴 안테나에 슬롯, 스텁 또는 패치 중 선택된 어느 하나 이상의 기하학적 구조체를 포함시켜 이루어지는 것을 특징으로 하는 보우타이형 안테나를 이용한 임피던스 정합 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, a impedance matching method between a bow tie antenna having a pair of triangular pattern antennas having two sides and a bottom side forming a predetermined vertex and opposed to each other, and a tag chip electrically connected to the bow tie antenna (A) calculating an input impedance of a tag chip; And (B) adjusting a feed point impedance of the bowtie antenna so that the reactance component of the input impedance is cancelled, wherein the adjustment of the feed point impedance is a slot, stub or patch on the triangular pattern antenna. It provides an impedance matching method using a bow tie antenna, characterized in that it comprises one or more selected geometric structures.
본 발명에 있어서, 상기 급전점 임피던스는 삼각 패턴 안테나의 두변을 따라 등간격의 요철(凹凸) 형상으로 형성된 슬롯의 폭, 길이, 갯수 및 등간격에 따라 조정된다.In the present invention, the feed point impedance is adjusted according to the width, length, number and equal spacing of the slots formed in the shape of the unevenness at equal intervals along the two sides of the triangular pattern antenna.
또한, 상기 급전점 임피던스는 삼각 패턴 안테나의 밑변과 평행 또는 수직하도록 두변으로부터 연장 형성되는 스텁의 폭 및 길이에 따라 조정된다.In addition, the feed point impedance is adjusted according to the width and length of the stub extending from both sides to be parallel or perpendicular to the base of the triangular pattern antenna.
아울러, 상기 급전점 임피던스는 삼각 패턴 안테나의 밑변으로부터 연장 형성되는 패치의 면적에 따라 조정된다.In addition, the feed point impedance is adjusted according to the area of the patch extending from the base of the triangular pattern antenna.
이와 더불어, 상기 급전점 임피던스는 삼각 패턴 안테나의 밑변으로부터 꼭지점까지의 수직 거리와, 꼭지각에 따라 조정된다.In addition, the feed point impedance is adjusted according to the vertical distance and the vertex angle from the base of the triangular pattern antenna to the vertex.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따러서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들 이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to the common or dictionary meanings, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, which can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be various equivalents and variations.
본 발명에 따른 보우타이형 안테나는 도 3에 도시된 바와 같은 종래의 기본형 보우타이 안테나에 슬롯(Slot), 스텁(Stub) 또는 패치(Patch)를 선택적으로 채용하는 구조를 갖는데, 도 4 내지 도10을 참조하여 보우타이형 안테나와, 상기 보우타이형 안테나를 구비하는 무선인식 태그를 설명하면 다음과 같다.The bow tie antenna according to the present invention has a structure in which a slot, stub, or patch is selectively employed in a conventional bow tie antenna as shown in FIG. 3. Referring to 10, a bowtie-type antenna and a radio recognition tag including the bowtie-type antenna will be described.
먼저, 도 4를 참조하여 슬롯이 형성된 보우타이형 안테나를 구비하는 무선인식 태그를 설명한다.First, a radio recognition tag having a bow tie antenna having a slot will be described with reference to FIG. 4.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 무선인식 태그는 슬롯(111, 111')이 형성된 한 쌍의 삼각 패턴 안테나(110, 110')와, 상기 삼각 패턴 안테나(110, 110')와 전기적으로 연결된 태그 칩(200)을 포함한다.As shown in FIG. 4, the RFID tag according to the first embodiment of the present invention includes a pair of
상기 삼각 패턴 안테나(110, 110') 각각은 대상물에 관한 데이터를 저장하는 태그 칩(200)과 도선에 의해 전기적으로 연결된다. 즉, 상기 도선의 일극을 형성하는 일단이 일측의 삼각 패턴 안테나(110)와 연결되고, 상기 도선의 타극을 형성하는 타단이 타측의 삼각 패턴 안테나(110')와 연결된다.Each of the
상기 삼각 패턴 안테나(110, 110')는 소정 꼭지각(α)을 이루는 두변과 밑변을 가지며, 상기 두변을 따라 등간격의 요철(凹凸) 형상으로 슬롯(111, 111')이 형성된다.The
또한, 상기 슬롯(111, 111')은 소정 폭, 길이 및 갯수로 이루어지며, 상기 삼각 패턴 안테나(110, 110') 각각의 일변에 형성된 슬롯과 타변에 형성된 슬롯은 상호 지그재그(Zigzag)로 배열되는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.In addition, the
본 발명의 제 1 실시예에서, 상기 삼각 패턴 안테나(110, 110')와 태그 칩(200) 간의 임피던스 정합은 그 상호간의 리액턴스를 상쇄시키는 것에 의해 이루어지는데, 이는 삼각 패턴 안테나(110, 110')의 기하학적 구조 즉, 상기 삼각 패턴 안테나(110, 110')에 형성된 슬롯(111, 111')의 폭, 길이, 갯수 및 등간격을 조정하여 구현된다.In the first embodiment of the present invention, the impedance matching between the
한편, 상기 기하학적 구조의 조정시, 상기 삼각 패턴 안테나(110, 110')의 높이(H) 즉, 밑변으로부터 꼭지점까지의 수직 거리를 조정하거나, 상기 꼭지각(α)을 조정하여 임피던스 정합의 구현이 가능하나, 상기 슬롯(111, 111')의 구조적 변경이 제조 공정에 따른 효율 및 안테나의 설계 효율 측면에서 더 유리함은 자명하다.On the other hand, when adjusting the geometric structure, the impedance H is adjusted by adjusting the height H of the
본 발명의 제 1 실시예에서, 상기 삼각 패턴 안테나(110, 110')는 데이터의 송수신을 위해 전자파(RF)를 전송 및 수신하는데, 상기 삼각 패턴 안테나(110, 110')로 수신된 전자파는 정류 회로(미도시)에 의해 직류 전원으로 변환되고, 상기 도선 양단에 소정 전압(VDC)이 기전되며, 상기 소정 전압에 의해 태그 칩(200)이 구동된다.In the first embodiment of the present invention, the
여기서, 상기 삼각 패턴 안테나(110, 110')의 급전점 리액턴스 성분(+jX)은 태그 칩(200)의 입력 리액턴스 성분(-jX)과 상호 상쇄되고, 상기 상쇄에 의해 삼각 패턴 안테나와 태그 칩간에 임피던스 정합이 구현되며, 입력 전자파에 따른 공진주파수 동작 상태로 전환된다.Here, the feed point reactance component (+ jX) of the
이때, 상기 슬롯(111, 111')의 폭, 길이, 갯수 및 등간격을 포함하는 기하 학적 구조를 조정하여 삼각 패턴 안테나(110, 110')의 공진주파수를 조정할 수 있고, 상기 공진주파수의 조정에 따라 소형화된 보우타이형 안테나를 구현할 수 있다.In this case, the resonance frequency of the
또한, 상기 슬롯(111, 111')의 기하학적 구조 조정은 유도성 리액턴스의 조정이 용이하여, 상기 슬롯(111, 111')이 형성된 삼각 패턴 안테나(110, 110')는 소형화를 유지하면서 광대역에서 무선 인식(RFID) 시스템에 적합하도록 임피던스 변화에 영향이 없는 안정적인 대역폭을 제공한다.In addition, the adjustment of the geometric structure of the
다음으로, 도 5 및 도 10을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선인식 태그를 설명한다. 본 발명의 다른 실시예에서 발명의 요지를 명확히 하기 위해서, 전술한 구성 및 동작과 중복되는 기재에 대해서는 다시 설명하지 않고, 슬롯, 스텁 또는 패치 중 선택된 어느 하나 이상의 기하학적 구조체를 포함하는 보우타이형 안테나에 대해 중점적으로 설명하기로 한다.Next, a radio recognition tag according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 10. In order to clarify the gist of the present invention in another embodiment of the present invention, the description overlapping with the above-described configuration and operation will not be described again, but a bowtie antenna including any one or more geometric structures selected from slots, stubs or patches. This section focuses on.
도 5 및 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스텁이 형성된 보우타이형 안테나를 구비하는 무선인식 태그를 나타내는 평면도이다.5 and 6 are plan views illustrating a radio recognition tag having a bow tie antenna having a stub according to a preferred embodiment of the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 무선인식 태그는 스텁(121, 121')이 형성된 한 쌍의 삼각 패턴 안테나(120, 120')와, 상기 삼각 패턴 안테나(120, 120')와 전기적으로 연결된 태그 칩(200)을 포함한다.As shown in FIG. 5, the RFID tag according to the second embodiment of the present invention includes a pair of
상기 삼각 패턴 안테나(120, 120')는 밑변과 평행하도록 두변으로부터 연장 형성되는 스텁(121, 121')을 구비하며, 상기 스텁(121, 121')의 기하학적 구조를 조정하여 태그 칩(200)과의 임피던스 정합을 이룰 수 있다.The
이때, 상기 스텁(121, 121')의 길이, 위치 및 폭을 포함하는 기하학적 구조 조정은 용량성 리액턴스의 조정이 용이하여, 삼각 패턴 안테나(120, 120')의 공진주파수를 조정할 수 있고, 상기 공진주파수의 조정에 따라 소형화된 보우타이형 안테나를 구현할 수 있다.At this time, the geometric adjustment including the length, position and width of the stubs (121, 121 ') is easy to adjust the capacitive reactance, it is possible to adjust the resonant frequency of the triangular pattern antenna (120, 120'), According to the adjustment of the resonant frequency, a miniaturized bow tie antenna can be realized.
한편, 도 6에 도시된 본 발명의 제 3 실시예에 따른 무선인식 태그는 제 2 실시예에 따른 스텁의 변형예로, 상기 무선인식 태그는 삼각 패턴 안테나(131, 131')의 밑변에 수직하도록, 상기 밑변의 양단으로부터 두변을 감싸는 형상으로 연장 형성되는 스텁(131, 131')을 구비한다.On the other hand, the radio recognition tag according to the third embodiment of the present invention shown in Figure 6 is a variation of the stub according to the second embodiment, the radio recognition tag is perpendicular to the base of the triangular pattern antenna (131, 131 ') Stubs 131 and 131 'are formed to extend in a shape surrounding both sides from both ends of the bottom side.
전술한 제 2 및 제 3 실시예에서, 스텁은 대향하는 한 쌍이 바람직하나 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 삼각 패턴 안테나의 밑변과 평행 또는 수직하도록 두변으로부터 등간격으로 이격된 다수의 스텁을 연장 형성할 수 있다.In the foregoing second and third embodiments, stubs are preferably opposed pairs, but not limited thereto. For example, a plurality of stubs spaced at equal intervals from two sides may be extended to be parallel or perpendicular to the base of the triangular pattern antenna.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 패치가 형성된 보우타이형 안테나를 구비하는 무선인식 태그를 나타내는 평면도이다.FIG. 7 is a plan view illustrating a radio recognition tag having a bow tie antenna having a patch according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 무선인식 태그는 패치(141, 141')가 형성된 한 쌍의 삼각 패턴 안테나(140, 140')와, 상기 삼각 패턴 안테나(140, 140')와 전기적으로 연결된 태그 칩(200)을 포함한다.As shown in FIG. 7, the RFID tag according to the fourth embodiment of the present invention includes a pair of
상기 삼각 패턴 안테나(140, 140')는 밑변으로부터 연장 형성되는 패치(141, 141')를 구비하며, 상기 패치(141, 141')의 면적를 조정하여 태그 칩(200)과의 임피던스 정합을 이룰 수 있다.The
이때, 상기 패치(141, 141')의 면적을 포함하는 기하학적 구조 조정은 유도 성 리액턴스의 조정이 용이하다.At this time, the geometrical adjustment including the areas of the
도 8 및 도 9는 슬롯 및 스텁이 형성된 보우타이형 안테나를 구비하는 무선인식 태그를 나타내는 평면도이다.8 and 9 are plan views illustrating a radio recognition tag including a bow tie antenna having slots and stubs formed therein.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 5 및 제 6 실시예에 따른 무선인식 태그는 슬롯(151, 151', 161, 161') 및 스텁(152, 152', 162, 162')이 형성된 한 쌍의 삼각 패턴 안테나(150, 150', 160, 160')와, 상기 삼각 패턴 안테나(150, 150', 160, 160')와 전기적으로 연결된 태그 칩(200)을 포함한다.As shown in FIGS. 8 and 9, the RFID tag according to the fifth and sixth embodiments of the present invention includes
상기 삼각 패턴 안테나(150, 150', 160, 160')는 두변을 따라 등간격으로 형성되는 슬롯(151, 151', 161, 161')과, 밑변과 평행 또는 수직하도록 두변으로부터 연장 형성되는 스텁(152, 152', 162, 162')을 동시에 구비하며, 상기 슬롯(151, 151', 161, 161') 및 스텁(152, 152', 162, 162')의 기하학적 구조를 조정하여 태그 칩(200)과의 임피던스 정합을 이룰 수 있다.The
이때, 상기 슬롯(151, 151', 161, 161') 및 스텁(152, 152', 162, 162')의 기하학적 구조 조정은 유도성 및 용량성 리액턴스의 조정이 용이하다.At this time, the geometrical adjustment of the
도 10은 슬롯 및 패치가 형성된 보우타이형 안테나를 구비하는 무선인식 태그를 나타내는 평면도이다.FIG. 10 is a plan view illustrating a radio recognition tag having a bow tie antenna having a slot and a patch formed therein. FIG.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 7 실시예에 따른 무선인식 태그는 슬롯(171, 171') 및 패치(172, 172')가 형성된 한 쌍의 삼각 패턴 안테나(170, 170')와, 상기 삼각 패턴 안테나(170, 170')와 전기적으로 연결된 태그 칩(200)을 포함한다.As shown in FIG. 10, the RFID tag according to the seventh embodiment of the present invention includes a pair of
상기 삼각 패턴 안테나(170, 170')는 두 변을 따라 등간격으로 형성되는 슬롯(171, 171')과, 밑변으로부터 연장 형성되는 패치(172, 172')를 동시에 구비하며, 상기 슬롯(171, 171') 및 스텁(172, 172')의 기하학적 구조를 조정하여 태그 칩과의 임피던스 정합을 이룰 수 있다.The
이때, 상기 슬롯(171, 171') 및 스텁(172, 172')의 기하학적 구조 조정은 유도성 리액턴스의 조정이 용이하다.At this time, the geometrical adjustment of the
전술한 바와 같이, 본 발명의 제 1 내지 제 7 실시예에 따른 무선인식 태그의 삼각 패턴 안테나는 슬롯, 스텁 또는 패치 중 선택된 어느 하나 이상의 기하학적 구조체를 포함하며, 상기 기하학적 구조체의 구조 조정에 따라 태그 칩과의 임피던스 정합을 구현할 수 있는데, 제 1 내지 제 7 실시예 중 도 8에 도시된 제 5 실시예를 참조하여 보우타이형 안테나와 태그 칩간의 임피던스 정합 방법을 설명하면 다음과 같다.As described above, the triangular pattern antenna of the radio recognition tag according to the first to seventh embodiments of the present invention includes any one or more geometric structures selected from slots, stubs, or patches, and the tag according to the structural adjustment of the geometric structures. Impedance matching with a chip may be implemented. Referring to the fifth embodiment shown in FIG. 8, the impedance matching method between the bow tie antenna and the tag chip will be described as follows.
도 8을 참조하면, 먼저 태그 칩(200)의 입력 임피던스를 산출한다. 이때, 상기 입력 임피던스의 산출시 태그 칩(200)의 입력 임피던스 외에도 공정 손실을 포함하는 손실 임피던스가 고려됨은 자명하다.Referring to FIG. 8, first, an input impedance of the
다음으로, 상기 입력 임피던스의 유도성 및 용량성 리액턴스 성분을 상쇄하기 위하여, 삼각 패턴 안테나(150, 150')에 형성된 슬롯(151, 151') 및 스텁(152, 152')의 기하학적 구조를 조정한다.Next, in order to cancel the inductive and capacitive reactance components of the input impedance, the geometry of the
좀 더 구체적으로 설명하면, 상기 슬롯(151, 151')의 폭, 길이, 갯수 및 등간격을 조정하거나, 상기 스텁(152, 152')의 길이 및 폭을 조정하고, 상기 조정에 따른 삼각 패턴 안테나(150, 150')의 급전점 리액턴스 성분(+jX)이 태그 칩(200)의 입력 리액턴스 성분(-jX)과 상쇄되도록 한다.In more detail, the width, length, number and equal intervals of the
이때, 상기 입력 리액턴스 성분 중 유도성 리액턴스 성분이 크면, 상기 슬롯(151, 151')의 기하학적 구조를 조정하고, 용량성 리액턴스 성분이 크면, 상기 스텁(152, 152')의 기하학적 구조를 조정하여, 상기 삼각 패턴 안테나(150, 150')와 태그 칩(200) 간에 임피던스 정합을 구현한다.In this case, when the inductive reactance component of the input reactance component is large, the geometry of the
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 보우타이형 안테나는 그 기하학적 구조의 개선으로, 그 내각 및 높이의 조정과 별도의 정합 회로없이 무선인식 태그의 경량화 및 소형화를 유지하면서 태그 칩과의 임피던스 정합을 용이하게 하고, 광대역에서 임피던스 변화에 영향없이 안정적으로 공진주파수 동작이 가능하다.As described above, the bow tie antenna according to the embodiment of the present invention is improved in its geometry, and it is possible to reduce the size and the size of the radio recognition tag without adjusting the cabinet and height, and to maintain the weight and size of the radio recognition tag with the tag chip. It facilitates impedance matching and enables stable resonance frequency operation without affecting impedance changes in wideband.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 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 변형이 가능함은 물론이다.Although the present invention has been described above by means of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto and will be described below by the person skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of the claims.
상술한 바와 같이, 본 발명은 보우타이 안테나에 슬롯, 스텁 또는 패치를 선택적으로 채용하여 그 기하학적 구조를 개선함으로써, 칩과 안테나간의 임피던스 정합이 용이하고, 적절한 대역폭을 확보할 수 있으며, 별도의 정합 회로없이 무선인식 태그의 소형화에 기여할 수 있는 장점이 있다.As described above, according to the present invention, by selectively employing slots, stubs or patches in the bowtie antenna to improve its geometric structure, impedance matching between the chip and the antenna is easy, an appropriate bandwidth can be secured, and separate matching is possible. There is an advantage that can contribute to the miniaturization of the radio tag without a circuit.
또한, 본 발명은 복합적인 특성 편차 손실에 따른 임피던스의 변화에 유동적으로 대응할 수 있어 안테나의 설계 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, the present invention can flexibly respond to the change in impedance due to the complex characteristic deviation loss can improve the design efficiency of the antenna.
Claims (17)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020060120735A KR20080050022A (en) | 2006-12-01 | 2006-12-01 | Bow tie type antenna, radio frequency identification tag including the same and impedance matching method thereof |
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KR1020060120735A KR20080050022A (en) | 2006-12-01 | 2006-12-01 | Bow tie type antenna, radio frequency identification tag including the same and impedance matching method thereof |
Publications (1)
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KR1020060120735A KR20080050022A (en) | 2006-12-01 | 2006-12-01 | Bow tie type antenna, radio frequency identification tag including the same and impedance matching method thereof |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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CN114583438A (en) * | 2020-12-02 | 2022-06-03 | 罗德施瓦兹两合股份有限公司 | Biconical antenna assembly |
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2006
- 2006-12-01 KR KR1020060120735A patent/KR20080050022A/en not_active Application Discontinuation
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