KR20080065403A - Rfid antenna and rfid tag - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 다이폴 안테나의 주파수 대역폭을 나타낸 도면.1 is a diagram illustrating a frequency bandwidth of a conventional dipole antenna.
도 2는 종래 RFID 태그를 나타낸 구성도.2 is a block diagram showing a conventional RFID tag.
도 3은 본 발명 실시 예에 따른 안테나를 갖는 RFID 태그를 나타낸 도면.3 is a diagram illustrating an RFID tag having an antenna according to an embodiment of the present invention.
도 4는 도 3의 RFID 안테나의 주파수 대역폭을 나타낸 도면.4 is a diagram showing a frequency bandwidth of the RFID antenna of FIG.
도 5는 도 3의 RFID 안테나의 표면 전류 분포를 나타낸 도면.5 is a view showing a surface current distribution of the RFID antenna of FIG.
도 6은 도 3의 RFID 안테나의 방사 패턴을 나타낸 도면.6 is a diagram showing a radiation pattern of the RFID antenna of FIG.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100 : RFID 태그 110 : IC 칩100: RFID tag 110: IC chip
111 : 전도체 121,122 : 도체111: conductor 121,122: conductor
123 : T자형 슬롯 124 : 사각형 슬롯123: T-shaped slot 124: square slot
140 : 안테나 150 : 지지체140: antenna 150: support
본 발명은 무선 주파수 인식(RFID: Radio Frequency IDentification) 안테나 및 RFID 태그에 관한 것이다.The present invention relates to a radio frequency identification (RFID) antenna and an RFID tag.
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 동물, 사람 등을 인식, 추적, 관리할 수 있는 기술을 말한다. 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. 이러한 RFID 시스템은 센서와 결합하여 RFID/USN(Ubiquitous Sensor Network) 기술로 발전되고 있다.In general, radio frequency identification (RFID) is a technology for non-contact recognition or recording of a tag's information using radio frequency. It recognizes and tracks a tagged object, animal, or person. , Technology that can be managed. 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. The RFID system is being developed with RFID / USN (Ubiquitous Sensor Network) technology in combination with a sensor.
또한 RFID 태그는 저주파(125kHz, 135kHz), 고주파(13.56MHz), 초고주파(433MHz, 860~960MHz), 마이크로파(2.45GHz) 등 여러 주파수 대역에서 사용되고 있는데, 각기 사용 방법이나 활용 범위가 다르다. 여기서, 대부분의 국가에서는 무선 통신과의 간섭을 고려하여 그 나라 실정에 맞도록 각기 다른 반송파 주파수에서 작동하는 리더의 사용을 요구하고 있다.In addition, RFID tags are used in various frequency bands such as low frequency (125 kHz and 135 kHz), high frequency (13.56 MHz), ultra high frequency (433 MHz, 860 to 960 MHz), and microwave (2.45 GHz). Here, most countries require the use of readers operating at different carrier frequencies in consideration of the interference with wireless communication to suit the situation of the country.
대부분의 RFID 태그에서는 다이폴 안테나를 사용하게 된다. 그러나, 일반적인 다이폴 안테나는 λ/2 기준으로 설계되기 때문에, 주파수가 낮을수록 안테나 길이가 길어진다. 또한 안테나 크기가 148*1mm이고 VSWR 2.0(-10dB)로 설계될 때, 도 1과 같이 861MHz ~ 943MHz 사이에서 공진하여, 주파수 대역폭이 80~100MHz로 한계점을 보이고 있다. Most RFID tags will use a dipole antenna. However, since a general dipole antenna is designed on the basis of [lambda] / 2, the lower the frequency, the longer the antenna length. In addition, when the antenna size is 148 * 1mm and designed with VSWR 2.0 (-10dB), the antenna resonates between 861MHz and 943MHz, as shown in FIG.
도 2는 종래 무선 주파수 인식 태그를 나타낸 도면이다.2 is a diagram illustrating a conventional radio frequency identification tag.
도 2를 참조하면, RFID 태그(10)는 IC 칩(20)과 안테나(30)로 이루어지며, 상기 IC 칩(20)에는 RF 송수신 회로, 제어로직 및 메모리가 내장되어 있으며 안테나(30)를 통해 무선 주파수를 송수신한다. Referring to FIG. 2, the
이러한 RFID 태그(10)는 리더(미도시)에서 전송되는 초고주파(UHF) 대역의 신호를 반사함과 아울러 반사되는 RF 신호에 식별정보를 포함하는 정보를 변조시켜 리더로 송신하게 된다. The
상기 RFID 태그(10)에 사용되는 안테나(30)는 필름(40)에 인쇄된 다이폴(Dipole) 안테나 형태를 가지게 된다. 즉, RFID 태그(10)에 적용되는 안테나의 특성이 다이폴 안테나의 방사 패턴 형태로 설계되어 있다.The
이와 같이, 종래에는 RFID 태그가 다이폴 안테나의 기준으로 설계되어 있어서, 크기를 줄이기 위해 미앤더(Meander) 방식을 이용한다. 그러나, 안테나 크기를 줄이게 되면 통상 대역폭이나 이득이 떨어지게 되는 문제가 있다. 즉, 일반 다이폴 안테나의 주파수 대역폭보다는 좁은 특성을 나타내게 된다.As such, in the related art, an RFID tag is designed as a reference for a dipole antenna, and thus a meander method is used to reduce the size. However, if the antenna size is reduced, there is a problem that the bandwidth or gain is usually lowered. That is, the narrower than the frequency bandwidth of the general dipole antenna.
본 발명은 RFID 안테나 및 RFID 태그를 제공한다.The present invention provides an RFID antenna and an RFID tag.
본 발명은 T자형 슬롯을 갖고 등변 사다리꼴 형태의 두 도체가 대향되게 형성된 RFID 안테나 및 이를 갖는 RFID 태그를 제공한다.The present invention provides an RFID antenna having a T-shaped slot and formed with two conductors having an equilateral trapezoidal shape and an RFID tag having the same.
본 발명은 도체 내부에 전류의 경로를 변화시켜 줄 수 있는 RFID 안테나 및 이를 갖는 RFID 태그를 제공한다.The present invention provides an RFID antenna and an RFID tag having the same that can change the path of current inside the conductor.
본 발명 실시 예에 따른 RFID 안테나는 서로 마주보게 형성된 사다리꼴 형상의 제 1 및 제 2도체; 각 도체의 끝단에서 내측 방향으로 형성된 T자 형상의 슬롯; 상기 제 1 및 제 2도체 사이에 급전을 위해 형성된 전도체를 포함한다. According to an embodiment of the present invention, an RFID antenna includes: first and second conductors having a trapezoid shape formed to face each other; A T-shaped slot formed inward from the end of each conductor; And a conductor formed for feeding between the first and second conductors.
본 발명 실시 예에 따른 RFID 태그는 T자형 슬롯을 갖는 사다리꼴 형상의 제 1 및 제 2도체가 서로 마주보게 형성된 안테나; 상기 제 1 및 제 2도체의 중앙에 전기적으로 연결된 IC 칩을 포함한다.According to an embodiment of the present invention, an RFID tag includes: an antenna in which trapezoidal first and second conductors having T-shaped slots face each other; And an IC chip electrically connected to the centers of the first and second conductors.
이하 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings as follows.
도 3은 본 발명에 따른 RFID 태그를 나타낸 구성도이다.3 is a block diagram illustrating an RFID tag according to the present invention.
도 3을 참조하면, RFID 태그(100)는 IC 칩(110), 안테나(140)를 포함하며, 상기 안테나(140)는 서로 마주보게 배치되고 등변 사다리꼴 형상의 판으로 이루어진 2개의 도체(121,122)와, 각 도체(121,122) 사이에 형성되며 상기 IC 칩(110)이 실장된 전도체(111)를 포함한다. 그리고 상기 RFID 태그(100)를 지지하는 지지체(150)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the
상기 IC 칩(110)은 RF 송수신 회로, 제어로직 및 메모리 등이 내장되어 있으며 안테나를 통해 무선 주파수를 송수신한다. 이러한 IC 칩(110)은 리더와 통신을 통해 기록된 식별정보를 제공하며, 내부 전원을 포함하는 능동형 또는 내부 전원 없이 리더의 전파 신호로부터 에너지를 공급받아 동작하는 수동형으로 구분될 수 있다.The
상기 안테나(140)는 등변 사다리꼴 형상의 판으로 형성되는 제 1 및 제 2도체(121,122)가 서로 마주보게 배치되며, 제 1 및 제 2도체(121,122) 사이에 형성된 전도체(111)에 IC 칩(110)이 실장된다. 여기서, IC 칩(110)은 와이어 또는 플립 칩 본딩 방식으로 연결될 수 있으며, 어플리케이션에 따라 다른 접속 방식으로 접속될 수 있다.The
상기 도체(121,122)는 평행하게 마주 보는 두 변(125,127)에서, 단변(125)이 IC 칩(110)의 급전 방향에 놓이도록 하여, 급전되는 전류가 점차 넓어지는 도체(121,122)를 따라 방사 형태로 흐를 수도 있도록 해 준다. The
또한 상기 도체(121,122)의 끝단인 장변(127)에는 T자형 슬롯(123)이 형성되는 데, 상기 T자형 슬롯(123)은 도체의 장변의 모서리 안쪽으로 수평한 슬롯이 형성되고, 그 수평한 슬롯에 수직하게 도체 내측으로 형성되는 수직한 슬롯(123a)으로 이루어진다. 이때 T자형 슬롯의 수직한 슬롯(123a)은 도체 내측의 2/3 지점까지 형성될 수 있다.In addition, a T-
이러한 T자형 슬롯(123)은 안테나의 주파수 대역폭을 1GHz 대역으로 넓혀 줄 수 있으며, 또한 T자형 슬롯(123)의 폭, 깊이를 조절함에 따라 주파수 대역폭의 변화를 줄 수 있다.The T-
그리고 상기 도체(121,122)의 단변(125) 측에는 단변에 평행하게 폐쇄된 사각형 슬롯(124)이 형성된다. 이러한 사각형 슬롯(124)은 급전되는 전류의 경로가 도체 외측으로 흐르게 하여, 전류 경로를 변화시켜 줌으로써, 주파수 대역폭을 넓혀주고 도체 사이즈를 줄일 수 있다.The
이러한 안테나(140)의 길이(L) 또는 도체 양 끝단의 길이는 120mm이고, 도체의 최대 폭은 30mm정도가 된다. 여기서, 안테나 폭은 도체의 최대 폭과 같은 것으로서, 도체 중에서 장변(127)의 길이로 이루어진다. 이러한 안테나 길이는 일반 다이폴 안테나(150mm)의 길이 보다는 짧게 구성할 수 있다.The length L of the
또한 본 발명의 안테나(140)는 도 4에 도시된 바와 같이 817MHz~1074MHz 주파수 대역에서 동작하게 됨으로써, 주파수 대역폭(d)이 256MHz로 광 대역 특성을 나타낸다. 이러한 주파수 대역폭(d)은 유럽향(865~868MHz), 북미향(902~928MHz), 일본향(952~955MHz), 한국(908.5~915MHz)의 RFID 주파수를 모두 만족시켜 주는 RFID 태그를 제공할 수 있다. 또한 중심 주파수에서 이득 특성도 일반 다이폴 안테나와 유사한 특성을 가지게 된다.In addition, the
그리고 안테나(140)의 각 도체(121,122)는 지지체(150)의 어느 한 면(상면 또는 하면)에 육각 평면 형태로 구현되는 데, 상기 지지체(150)는 필름부재 또는 유전체 등으로 이루어질 수 있으며, 어플리케이션에 따라 다양하게 변경할 수 있다. The
또한 도체(121,122) 및 전도체(111)는 상기 지지체(150) 상면에 도전성 잉크로 한 번에 인쇄할 수도 있어, 대량 생산이 용이하고 그 생산 단가를 낮출 수가 있다. 또한 상기 RFID 태그(100) 위에는 보호 커버가 부착될 수도 있다. In addition, the
또한 제 1 및 제 2도체(121,122) 사이의 전도체(111)에 IC 칩(110)의 양단이 전기적으로 연결되고, IC 칩(110)에서 전류가 급전될 때, 상기 전류는 도체(121,122)를 따라 흐르게 되는데, 이때 상기 사각형 슬롯(124)에서 양측으로 분기 되어 흐른 후 T자형 슬롯(123)의 외측을 따라 흐르게 되어, 도 5와 같은 표면 전류로 나타난다. In addition, when both ends of the
여기서, 도 5는 본 발명 실시 예에 RFID 안테나의 표면 전류를 나타낸 도면으로서, 동작 주파수가 880MHz이고, 위상이 0도일 때 H 필드에서 측정한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, IC 칩에서 전류가 급전되면 안테나의 도체 표면 전류는 사다리꼴 형태의 도체를 따라 방사 형태로 흐르게 된다. 5 is a diagram illustrating the surface current of an RFID antenna according to an exemplary embodiment of the present invention, which is measured in the H field when the operating frequency is 880 MHz and the phase is 0 degrees. As shown in the drawing, when the current is supplied from the IC chip, the conductor surface current of the antenna flows radially along the trapezoidal conductor.
도 6은 본 발명 실시 예에 따른 RFID 안테나의 방사 패턴을 나타낸 도면으로서, 동작 주파수가 915MHz이고, 파 필드(far-field)에서 측정한 도면이다. 이때의 이득은 2.218로 나타난다.FIG. 6 is a view illustrating a radiation pattern of an RFID antenna according to an exemplary embodiment of the present invention, and an operating frequency of 915 MHz is measured in a far-field. The gain at this time is 2.218.
본 발명의 RFID 태그는 광 대역 특성의 안테나를 갖는 수동형 또는 능동형 RFID 태그로서, 다양한 종류의 RFID 리더와의 통신시 가능하므로, 제품의 신뢰성을 향상시켜 줄 수 있다. The RFID tag of the present invention is a passive or active RFID tag having an antenna having a wide band characteristic, and can communicate with various types of RFID readers, thereby improving reliability of a product.
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. 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.
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 것이 다.For example, each component shown in detail in the embodiment of the present invention may be modified. And differences relating to these 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 안테나 및 RFID 태그에 의하면 사다리꼴 형태의 에 T자형 슬롯이 형성된 안테나를 제공함으로써, 광대역 특성을 갖는 RFID 태그의 사용 주파수 대역을 넓혀 줄 수 있다. According to the RFID antenna and the RFID tag according to the present invention, by providing an antenna in which a T-shaped slot is formed in a trapezoidal shape, the use frequency band of the RFID tag having a broadband characteristic can be widened.
또한 RFID 안테나의 형상을 단순한 평면 형태로 인쇄함으로써, 생산이 용이한 효과가 있다.In addition, by printing the shape of the RFID antenna in a simple flat form, there is an effect that the production is easy.
또한 RFID 태그의 설치 위치에 대한 제약을 최소화함으로써, RFID 시스템에 대한 제품 신뢰성을 향상시켜 줄 수 있다.In addition, by minimizing the restriction on the installation position of the RFID tag, it is possible to improve the product reliability for the RFID system.
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