KR20090084267A - Structure of a circularl polarized antenna for uhf band rfid reader - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 원형 편파 안테나에 관한 것으로서, 특히 UHF 대역에서 복수의 태그를 동시에 정확하게 인식할 수 있도록 한 UHF 대역 RFID 리더기용 원형 편파 안테나 구조에 관한 것이다. The present invention relates to a circularly polarized antenna, and more particularly, to a structure of a circularly polarized antenna for a UHF band RFID reader which can simultaneously and accurately recognize a plurality of tags in the UHF band.
일반적으로 무선주파수인식(RFID: Radio Frequency IDentification)은 무선 주파수를 사용하여 고유한 식별 정보를 가지고 있는 태그와 비접촉식으로 통신하여, 상기 태그로부터 정보를 리드하거나 상기 태그에 정보를 기록In general, radio frequency identification (RFID) uses radio frequency to contactlessly communicate with a tag having unique identification information to read information from or write information to the tag.
하는 것을 말한다. 이와 같은 무선주파수인식(RFID) 기술은 태그가 부착된 객체(예를 들어, 물건, 동물, 사람 등)를 인식하고, 객체를 추적하며, 객체를 관리하는 다양한 분야에 이용된다.I say that. Such radio frequency identification (RFID) technology is used in various fields of recognizing tagged objects (eg, objects, animals, people, etc.), tracking objects, and managing objects.
RFID 시스템은 고유한 식별 정보를 저장하며, 물건이나 동물 등에 부착되는 다수의 태그(전자 태그 또는 트랜스폰더; 이하 '태그'라 칭함)와 상기 태그에 저장된 정보를 읽거나 상기 태그에 정보를 쓰기 위한 RFID 리더기(Reader 또는 Interrogator)를 포함한다.The RFID system stores unique identification information, and is used to read or write information on a plurality of tags (electronic tags or transponders, hereinafter referred to as 'tags') attached to an object or animal, and information stored on the tags. It includes an RFID reader (Reader or Interrogator).
현재, RFID 시스템은 HF 주파수 대역(13.56㎒), UHF 주파수 대역(800 ~ 960㎒), ISM 주파수 대역(2.4㎓)을 사용한다. 이 중에서 HF 대역은 자계 결합 방식을 사용하여 안테나 인식영역이 매우 협소하다는 단점이 있다. 또 ISM 대역은 주변 환경에 민감하여 RFID 전체 시스템의 성능이 가변적이라는 단점이 있다. 반면 UHF 대역은 수동 태그의 인식률 및 인식거리가 가장 뛰어날 뿐만 아니라 전자파 방사방식을 사용하여 다중 태그를 동시에 빠른 속도로 인식할 수 있다. 또 주변 환경에 매우 안정적이고 태그와 태그 칩의 저가 생산이 가능하여 현재 가장 각광받고 있는 대역으로 알려져 있다. Currently, RFID systems use the HF frequency band (13.56 MHz), the UHF frequency band (800-960 MHz), and the ISM frequency band (2.4 GHz). Among them, the HF band has a disadvantage in that the antenna recognition region is very narrow by using the magnetic field coupling method. In addition, the ISM band is sensitive to the surrounding environment, so the performance of the entire RFID system is variable. On the other hand, the UHF band has the highest recognition rate and recognition distance of passive tags, and can simultaneously recognize multiple tags at a high speed using electromagnetic radiation. It is also known as the most popular band because it is very stable in the surrounding environment and low-cost production of tags and tag chips is possible.
그래서 RFID 시스템은 UHF 대역에서 많이 사용되고, 원활한 태그 인식을 위해서 UHF 대역의 RFID 시스템에서는 리더기와 태그를 연결하는 안테나의 역할이 중요하다. Therefore, the RFID system is widely used in the UHF band, and the role of the antenna connecting the reader and the tag is important in the RFID system of the UHF band for smooth tag recognition.
이하에서는 종래 UHF 대역 RFID 리더기용 안테나 형태에 따라 태그 인식범위를 설명하기로 한다.Hereinafter, the tag recognition range will be described according to the conventional antenna type for the UHF band RFID reader.
상기 리더기 안테나가 평면편파 안테나로 설계된 경우이다. The reader antenna is designed as a planar polarization antenna.
도 1a는 일반적으로 평면편파 안테나 사용시에 태그 인식 범위를 나타낸 예시도이다. 1A is an exemplary diagram illustrating a tag recognition range when using a planar polarization antenna in general.
도 1a를 보면 리더기 안테나(1)가 평면편파 안테나로 구성된 경우이다. 이 경우 리더기 안테나(1)는 직선편파(평면편파) 형태로 전자파를 방사한다. 즉 전계의 진동방향이 일정한 파 형태로 방사되고 있다. 이 경우 태그(2)의 위치나 태그 안테나의 방향성에 따라 리더기 안테나(1)는 여러 태그를 동시에 인식하기가 어렵 게 되고, 또 다중경로로 인한 오동작이 발생할 수 있다. 또 태그(2) 위치가 리더기 안테나(1)로부터 방사되는 직선편파의 편파면과 직선상에 있어야 하기 때문에 태그 안테나의 위치나 방향성이 자유롭지 못하다. Referring to FIG. 1A, the
그래서 다중 경로 신호로 인한 오류를 최소화하면서도 태그 안테나의 방향에 구애받지 않는 높은 인식률을 획득하기 위하여 직선편파 대신 원형편파를 이용하게 되었다. 원형편파는 위상이 다르고 진폭은 동일하며 서로 직각인 두 직선편파일 때 형성된다. 상기 원형편파는 원형적으로 전자파가 방사되어 태그의 위치 및 안테나 방향에 관계없이 여러 개의 태그를 동시에 인식할 수 있다. 이러한 원형편파를 이용한 안테나는 전리층 통과 특성이 우수하여 군사용 레이더(Radar) 시스템이나 위성통신용 파라볼라 안테나 등에 사용되고 있다. Therefore, circular polarization is used instead of linear polarization in order to obtain a high recognition rate regardless of the direction of the tag antenna while minimizing the error due to the multipath signal. Circularly polarized waves are formed when two linearly polarized waves are out of phase, have the same amplitude, and are perpendicular to each other. The circularly polarized wave may radiate electromagnetic waves in a circular manner and simultaneously recognize a plurality of tags regardless of the position of the tag and the antenna direction. The antenna using the circular polarization is used in military radar systems or parabolic antennas for satellite communication because of its excellent ionospheric passage characteristics.
도 1b는 원형편파 안테나 사용시에 태그 인식 범위를 나타낸 예시도이다. 1B is an exemplary diagram illustrating a tag recognition range when using a circularly polarized antenna.
도 1b를 보면 리더기 안테나(3)가 원형편파 안테나로 구성된 경우이다. 이 경우 리더기 안테나(3)로부터 원형적으로 전자파가 방사되기 때문에 태그의 위치 및 안테나 방향에 관계없이 여러 개의 태그를 동시에 인식할 수 있게 된다. 즉 태그가 비스듬히 위치(4a)하거나, 수평위치(4b) 또는 수직위치(4c)로 있어도 인식 가능한 것이다.1B illustrates a case in which the
도 2a 및 도 2b에는 이와 같은 원형편파를 발생할 수 있는 종래 RFID 리더기용 원형편파 안테나를 도시하고 있다.2A and 2B show a circular polarization antenna for a conventional RFID reader capable of generating such circular polarization.
도 2a는 소정 면적을 갖는 방사패치(5)의 귀퉁이(5a)(5b)가 절단된 구조이다. 도 2b는 방사패치(6) 중앙에 소정 길이와 폭을 갖는 슬롯(6a)이 형성되 어 있다. 2A is a structure in which
즉 방사패치(5)(6)의 형상을 변형시킴으로써, 방사패치(5)(6)의 전류밀도를 변화시켜 원형편파를 발생시키는 방법을 사용한다. In other words, by modifying the shape of the
다시 말해, 도 2a 및 도 2b는 방사패치(5)(6)의 소정 부분에 하나의 급전점을 두었으며, 상기 급전점을 통하여 공급된 신호 전력이 방사패치(5)(6)에 공급될 때 제작시 구현된 패치의 귀퉁이 절단면(5a)(5b)이나 슬롯(6a) 부분에서의 전류 밀도 변화로 인하여 원형편파가 발생되는 원리를 이용하고 있다. 특히 원형편파 안테나는 상기 급전점의 위치와 슬롯(6a) 방향 및 슬롯(6a) 모양에 따라 우선원편파(RHCP:Right Hand Circularly Polarized) 또는 좌선원편파(LHCP:Left Hand Circularly Polarized)가 결정된다.In other words, FIGS. 2A and 2B have one feeding point at a predetermined portion of the
하지만, 이와 같은 종래 원형편파 안테나는 방사패치에 변형을 가해야하기 때문에 제조과정이 번거롭고, 안테나 크기가 대부분 크게 제작되기 때문에 공간 사용이 비 효율적인 문제가 있다.However, such a conventional circular polarized antenna has a problem in that the manufacturing process is cumbersome because the radiation patch has to be modified, and the use of space is inefficient because the antenna size is largely manufactured.
본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 다중경로 신호로 인한 오류를 최소화하며 태그 안테나의 방향에 구애받지 않는 높은 인식률을 획득하여 원거리에서도 여러 개의 태그를 동시에 오차 없이 정확하게 인식하기 위한 UHF 대역 RFID 리더기용 원형 편파 안테나 구조를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to solve the above problems, to minimize errors due to the multi-path signal and to acquire a high recognition rate regardless of the direction of the tag antenna to accurately recognize multiple tags at the same time without errors at a distance To provide a circular polarized antenna structure for the UHF band RFID reader for.
본 발명의 다른 목적은 안테나 방사 효율을 극대화시키고자 하는 것이다.Another object of the present invention is to maximize antenna radiation efficiency.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 원 신호를 90°위상차를 갖는 2개의 신호로 분리시켜 발생하는 신호 발생부; 그리고, 상기 발생된 신호를 공급받아 원형편파를 구현하는 한 쌍의 스트립 라인이 형성된 방사패치의 RFID 리더기용 원형편파 안테나가 제공된다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, a signal generator for generating a signal separated by two signals having a 90 ° phase difference; In addition, there is provided a circular polarization antenna for an RFID reader of a radiation patch having a pair of strip lines configured to receive the generated signal and implement circular polarization.
또, 방사 효율의 향상을 위해 상기 방사패치와 소정 이격 설치되는 2개의 급전점을 갖는 방사판을 더 포함하여 구성된다.In addition, in order to improve the radiation efficiency, the radiation patch and the radiation plate having two feed points which are provided at a predetermined distance from the configuration further comprises.
상기 원형편파 안테나는 UHF 대역에서 사용된다. The circularly polarized antenna is used in the UHF band.
상기 신호 발생부에는 다른 RFID 시스템과의 호환성을 위해 임피던스 매칭된 마이크로스트립 전송선로가 더 연결 구성된다.The signal generator further includes an impedance matched microstrip transmission line for compatibility with other RFID systems.
상기 신호 발생부는 하이브리드 커플러 또는 발륨이고, 전기적 특성은 다음 과 같다. 즉, 800 ~ 1000 MHz 대역에서, 삽입 손실은 0.16dB이고, Isolation은 23dB이고, 전압정재파비(VSWR)은 1.15이다.The signal generator is a hybrid coupler or Valium, the electrical characteristics are as follows. That is, in the 800 to 1000 MHz band, the insertion loss is 0.16 dB, the isolation is 23 dB, and the voltage standing wave ratio (VSWR) is 1.15.
상기 방사패치는 '11cm * 11cm' 크기이고, 상기 방사판은 '13.4cm * 13.4cm'의 크기이다.The spin patch is' 11cm * 11cm 'size, the spin plate is '13 .4cm * 13.4cm' size.
상기 한 쌍의 스트립 라인은 상기 방사패치에서 급전점까지 동일한 길이와 폭을 갖는다. 상기 길이(L)는 '18cm'이고, 폭(W)은 '2mm'로 된다.The pair of strip lines have the same length and width from the spin patch to the feed point. The length L is '18cm', the width W is '2mm'.
상기 마이크로 스트립 라인은 길이(L)가 '4cm'이고, 폭(W)은 '2mm' 이다.The micro strip line has a length L of '4 cm' and a width W of '2 mm'.
상기 RFID 리더기용 원형편파 안테나는 안테나 이득이 5.09 ~ 6.19dBi이고, 전압정재파비(VSWR)은 1.037이고, 태그 인식거리는 약 4M이다. The circularly polarized antenna for the RFID reader has an antenna gain of 5.09 to 6.19 dBi, a voltage standing wave ratio (VSWR) of 1.037, and a tag recognition distance of about 4M.
위와 같이 구성된 본 발명의 UHF 대역 RFID 리더기용 원형 편파 안테나 구조에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.According to the structure of the circularly polarized antenna for the UHF band RFID reader of the present invention configured as described above has the following effects.
먼저, 원거리에서 여러 개의 태그를 동시에 오차 없이 정확하게 인식할 수 있다. First, several tags can be recognized at the same time at a long time without errors.
또 두개의 급전점을 갖는 방사판이 추가 설계되어 안테나 방사 효율을 극대화시킬 수 있다.In addition, a radiation plate with two feed points can be additionally designed to maximize antenna radiation efficiency.
또 안테나 성능 측정결과에 따르면 반사손실은 914MHz 주파수에 약 -45.529dB로 매우 적었고, 안테나 이득은 상용화 수준의 값을 얻을 수 있었다. According to the antenna performance measurement results, the return loss was very low at -914. 5dB at 914MHz frequency, and the antenna gain was at the commercialization level.
또 마이크로 스트립 라인 전송선로 기법을 사용하여 약 50.48Ω으로 상용화된 모든 900MHz 대역의 RFID 시스템에 적용할 수 있어 적용범위가 넓다. In addition, the microstrip line transmission line technique can be applied to all commercially available 900MHz band RFID system of about 50.48Ω, which is widely applicable.
또 현재 상용화된 안테나 제품보다 크기를 거의 절반으로 소형화시켰음에도 태그 인식거리는 약 4M의 인식거리를 제공하여 동일한 수준의 전기적 특성을 제공하고 있다. In addition, the tag recognition distance provides approximately 4M of recognition distance, which provides the same level of electrical characteristics, even though the size is reduced to about half the size of the commercially available antenna products.
이하 본 발명에 의한 UHF 대역 RFID 리더기용 원형 편파 안테나 구조를 첨부된 도면에 도시된 바람직한 실시 예를 참고하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, a circular polarization antenna structure for a UHF band RFID reader according to the present invention will be described in detail with reference to a preferred embodiment shown in the accompanying drawings.
도 3에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 UHF 대역 RFID 리더기용 원형 편파 안테나의 사시도가 도시되어 있고, 도 4는 도 3의 측면도가 도시되어 있고, 도 5는 도 3의 방사패치 평면도가 도시되어 있다. 그리고, 도 6은 UHF 대역 RFID 리더기용 원형 편파 안테나를 블록 구성도로 나타내고 있다. 3 is a perspective view of a circular polarization antenna for a UHF band RFID reader according to a preferred embodiment of the present invention, FIG. 4 is a side view of FIG. 3, and FIG. 5 is a plan view of the radiation patch of FIG. 3. have. 6 shows a block diagram of a circularly polarized antenna for a UHF band RFID reader.
우선 UHF 대역 RFID 리더기용 안테나는 동작 주파수 대역에서 반사 손실이 거의 없어야 하며, 양질의 원형편파를 갖도록 설계되어야 한다. 또 원거리 인식과 다중 태그 인식이 가능하도록 높은 방사 패턴을 갖도록 설계되어야 하며 크기는 효율적인 공간 활용을 위해 작게 제작되는 것이 좋다.First, the antenna for the UHF band RFID reader should have little reflection loss in the operating frequency band and be designed to have good circular polarization. In addition, it should be designed to have a high radiation pattern for remote recognition and multi-tag recognition, and the size should be made small for efficient space utilization.
그래서 본 실시 예는 이와 같은 조건을 만족하기 위해 UHF 대역 RFID 리더기용 원형 편파 안테나(100)를 제안하고 있다.Therefore, this embodiment proposes a
도 3 및 도 4를 참조하여 전체적인 구성을 살펴본다.The overall configuration will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
도 3에는 원형 편파를 구현하기 위한 방사 패치(110)가 구비된다. 그리고 상기 원형 편파의 방사 효율을 향상시키기 위한 방사판(130)이 구비된다. 상기 방사 패치(110)와 방사판(130)은 소정 간격 이격되어 설치되고 있다. 상기 방사 패치(100)와 방사판(130)은 2개의 급전부재(140a)(140b)와 1개의 지지부재(150)에 의해 이격 가능하게 된다. 물론 상기 급전부재(140a)(140b)에 의해서만 방사패치(110)와 방사판(130)이 이격되게 설치할 수도 있다.3 is provided with a
그리고 상기 방사패치(110)와 방사판(130)은 서로 상이한 규격을 갖는다. 상기 방사 패치(110)는 '11cm * 11cm' 크기를 가지고, 상기 방사판(130)은 '13.4cm * 13.4cm'의 크기를 갖는다. 그래서 도면에서 봤을 때 방사판(130)이 방사패치(110)보다 크게 형성되어 있음을 알 수 있다. The
다음 도 5를 참조하여 방사 패치(110)의 구성을 상세하게 설명한다.Next, the configuration of the
상기 방사 패치(110)에는 원신호를 90°위상차를 갖는 2개의 신호로 분리하는 하이브리드 커플러(Hybrid Coupler)(112)가 장착된다. 상기 하이브리드 커플러(112)는 0.16㏈ 삽입손실과, 90°위상차를 갖는다. 그리고 하이브리드 커플러(112)의 전기적인 특성은 다음 [표 1]과 같다. The
[표 1]TABLE 1
상기 하이브리드 커플러(112)에는 한 쌍의 스트립 라인(114a)(114b)이 연결된다. 상기 스트립 라인(114a)(114b)의 타단은 상기 방사판(130)이 연결되는 급전점(116a)(116b)이 형성된다. 상기 급전점(116a)(116b)에 상기 급전부재가(140a)(140b) 설치되고, 그래서 방사판(130)이 이격된 상태에서도 급전이 되도록 한다. 상기 스트립 라인(114a)(114b)은 상기 하이브리드 커플러(112)에서부터 급전점(116a)(116b)까지 동일한 길이와 폭으로 이루어져야 한다. 본 실시 예에서 스트립 라인(114a)(114b)의 길이(L)는 '18cm'이고, 폭(W)은 '2mm' 규격을 갖는다. 그리고 작은 사이즈('11cm * 11cm')를 갖는 방사 패치(110)에 상기 규격을 갖는 스트립 라인(114a)(114b)을 형성해야 하기 때문에 적어도 한 곳 이상이 절곡되게 형성되고, 방사 패치(100)의 중심에서 외곽으로 형성되다가 다시 중심으로 향하게 형성된다. A pair of
그리고 다른 RFID 시스템과의 연결을 위해 도면에서 봤을 때 방사 패치(100)의 하측부분에 대략 'ㄴ' 형상의 마이크로스트립 라인(118)이 상기 하이브리드 커플러(112)와 연결된다. 즉 임피던스 매칭법이 적용되어 원형 편파 안테나(100)가 수신한 데이터를 다른 RFID 시스템으로 송신할 수 있게 된다. 상기 마이크로스트립 라인(118)은 길이(L)는 '4cm'이고, 폭(W)은 '2mm' 규격을 갖는다.In addition, a
도면부호 120은 접지영역을 말한다.
한편, 도 6에는 이와 같이 구성된 UHF 대역 RFID 리더기용 원형 편파 안테나를 등가 회로로서 블록 구성도로 나타내고 있다. 6 shows a block configuration diagram of a circular polarization antenna for a UHF band RFID reader configured as described above as an equivalent circuit.
도 6을 살펴보면, 0.16dB 삽입손실과 90°위상차에 의해 원 신호를 90°위상차를 갖는 2개의 신호로 분리하는 신호발생부(112)가 구비된다. 상기 신호발생부(112)는 하이브리드 커플러 또는 발륨이 이용된다.Referring to FIG. 6, a
상기 신호발생부(112)에 의해 2개의 신호로 분리된 신호를 공급받고 원형편 파를 구현하는 스트립 라인(114a)(114b)이 신호발생부(112)에 연결된다. 상기 스트립 라인(114a)(114b)은 'λ/2', '3λ/4', 'λ/4'와 같이 다양하게 형성될 수 있으나 본 실시 예의 스트립 라인은 'λ/2'로 된다. 아울러 안테나의 전력 효율, 방사 효율을 높이기 위하여 상기 90°위상차를 갖는 신호를 이용하여 원형편파를 구현하기 위한 2개의 급전점을 갖는 방사판(130)이 구비된다. The
앞서 설명한 바와 같이 상기 신호발생부(112) 및 스트립라인(114a)(114b)은 방사패치(110)에 형성되고, 상기 방사패치(110)와 방사판(130)은 2개의 급전부재 (140a)(140b) 및 지지부재(150)에 의해 서로 소정 간격만큼 이격되어 설치된다.As described above, the
그리고 상기 방사패치(110)의 신호발생부(112)에는 마이크로스트립 라인(118)이 연결되고 있다. 상기 마이크로스트립 라인(118)도 상기 방사패치(110)에 형성된다. The
상기한 바와 같이 구성된 UHF 대역 RFID 리더기용 원형 편파 안테나(100)에 따르면, UHF 주파수 대역에서 반사손실이 거의 발생하지 않고, 또 양질의 원형 편파 신호가 발생한다. 그리고 방사판(130) 추가 구성으로 인하여 높은 방사 패턴을 제공하게 되어 원거리 인식과 다중 태그 인식이 가능하여 통신품질이 향상된다.According to the
이에 이와 같이 UHF 대역 RFID 리더기용 원형 편파 안테나가 갖는 동작 특성을 살펴보겠다.Thus, the operation characteristics of the circularly polarized antenna for the UHF band RFID reader will be described.
도 7에는 상기한 측정 환경하에서의 측정장치 구성도가 도시되어 있다.7 shows a configuration of a measuring device in the above-described measuring environment.
도 7의 측정장소는 전파 무반사실이다. 그리고 UHF 대역 RFID 리더기 원형 편파 안테나(100)는 'Target' 안테나로 설정하고, 성능 측정을 위하여 기준이 되는 표준 안테나(200)가 제공된다. 상기 두 안테나(100)(200) 사이(ㅣ)는 2.36m가 이격되게 하였다. 상기 원형편파 안테나(100)에는 전원공급장치(150)가 연결되고 표준 안테나(200)에는 스펙트럼분석장치(160)가 연결된다. The measurement place in Fig. 7 is a radio wave anechoic chamber. The UHF band RFID reader
상기 표준 안테나의 파라미터는 다음 [표 2]와 같다. The parameters of the standard antenna are shown in the following [Table 2].
[표 2]TABLE 2
이와 같은 측정 환경하에서 UHF 대역 RFID 리더기 원형 편파 안테나(100)의 방향에 따른 정확한 방사패턴과 안테나 이득을 측정하기 위해 표준 안테나(200)를 수평 및 수직방향으로 회전시키고, 또 UHF 대역 RFID 리더기 원형 편파 안테나(100)는 90°방향으로 회전시켜가면서 측정하였다.Under such a measurement environment, the
이러한 각 측정 조건 대비 안테나 이득 결과는 다음 [표 3]과 같다.The antenna gain results for each of these measurement conditions are shown in Table 3 below.
[표 3]TABLE 3
그리고 [표 3]의 각 조건에 따른 방사패턴을 도 8 내지 도 11에 도시하고 있다.8 to 11 show radiation patterns according to the conditions shown in [Table 3].
도 8은 제1조건인 표준안테나 수평, 원형편파안테나 정면상태에서의 방사패 턴도이고, 이때 안테나 이득은 5.59dBi이다. FIG. 8 is a radiation pattern diagram of the first condition of the standard antenna horizontally and circularly polarized antenna in which the antenna gain is 5.59 dBi.
도 9는 제2조건인 표준안테나 수직, 원형편파안테나 정면상태에서의 방사패턴도이고, 이때 안테나 이득은 6.09dBi이다.FIG. 9 is a radiation pattern diagram in a state in which the second condition, the standard antenna, the vertically polarized antenna is in front, and the antenna gain is 6.09 dBi.
도 10은 제3조건인 표준안테나 수평, 원형편파안테나 90°회전상태에서의 방사패턴도이고, 이때 안테나 이득은 6.19dBi이다.FIG. 10 is a radiation pattern diagram in which the third condition, the standard antenna horizontal and circularly polarized antennas are rotated at 90 degrees, wherein the antenna gain is 6.19 dBi.
도 11은 제4조건인 표준안테나 수직, 원형편파안테나 90°회전상태에서의 방사패턴도이고, 이때 안테나 이득은 5.09dBi이다.Fig. 11 is a radiation pattern diagram in a 90 ° rotation state of the standard antenna vertical and circular polarized antennas as the fourth condition, wherein the antenna gain is 5.09 dBi.
도 8 내지 도 11에서 보는 바와 같이 안테나 이득은 현재 상용화 수준인 5.09 ~ 6.19dBi의 값이 제공되고 있음을 알 수 있다.8 to 11, it can be seen that the antenna gain is provided with a value of 5.09 to 6.19 dBi, which is the current commercialization level.
다음, 도 12는 본 실시 예의 UHF 대역 RFID 리더기 원형 편파 안테나의 반사손실의 측정결과 그래프이다.Next, Figure 12 is a graph of the measurement results of the return loss of the UHF band RFID reader circular polarization antenna of the present embodiment.
반사손실값은 도 12를 참조하면, 908.5㎒ 주파수에서는 반사손실은 -33.355dB이고, 911.9㎒ 주파수에서는 반사손실은 -38.168dB이고, 914㎒ 주파수에는 -45.529dB로 나타났다.12, the return loss is -33.355 dB at the 908.5 MHz frequency, the return loss is -38.168 dB at the 911.9 MHz frequency, and -45.529 dB at the 914 MHz frequency.
반사손실 결과는 다음 [표 4]에 정리하고 있다.The return loss results are summarized in the following [Table 4].
[표 4]TABLE 4
도 12 및 [표 4]에 따른 반사손실 측정결과에 의해 본 실시 예의 UHF 대역 RFID 리더기 원형 편파 안테나는 반사손실이 격감되고 있음을 알 수 있다. The reflection loss measurement results according to FIG. 12 and Table 4 show that the UHF band RFID reader circular polarization antenna of the present embodiment has greatly reduced reflection loss.
다음, 도 13은 본 실시 예의 UHF 대역 RFID 리더기 원형 편파 안테나의 임피던스 정합 파라미터 측정을 위한 패턴도이다. 그리고 이에 따른 임피던스 측정값은 [표 5]에 나타내고 있다.Next, FIG. 13 is a pattern diagram for measuring impedance matching parameters of the UHF band RFID reader circular polarization antenna of the present embodiment. In addition, the measured impedance value is shown in [Table 5].
[표 5]TABLE 5
이를 참조하면, 임피던스 값이 거의 유사하게 측정되었고, 따라서 다른 RFID 시스템과 호환이 가능함을 알 수 있다. 따라서 UHF 대역 RFID 리더기 원형 편파 안테나의 구성 중 하나인 마이크로스트립 라인에 최초 연결된 RFID 시스템이 아닌 다른 RFID 시스템을 연결할 수 있는 것이다.Referring to this, it can be seen that the impedance value is measured almost similarly, and thus is compatible with other RFID systems. Therefore, it is possible to connect an RFID system other than the RFID system first connected to the microstrip line, which is one of the configurations of the UHF band RFID reader circular polarization antenna.
한편, [표 6]에는 본 실시 예의 UHF 대역 RFID 리더기 원형 편파 안테나와 상용화된 RFID 안테나를 비교한 것이다.Meanwhile, Table 6 compares the UHF band RFID reader circular polarization antenna of the present embodiment and a commercially available RFID antenna.
[표 6]TABLE 6
상기 [표 6]를 참조하면, 안테나 크기는 전반적으로 축소되었음을 알 수 있 다. 즉 상용 안테나 크기는 대략 21㎤ 이상이지만 본 실시 예 안테나는 13.4㎤ 정도로서 크기가 약 1/2로 작아졌다.Referring to [Table 6], it can be seen that the antenna size is reduced overall. That is, the commercial antenna size is about 21
또 안테나 크기가 작아짐에도 불구하고 안테나 이득은 안테나 방향에 따라 5.09 ~ 6.19dBi로서, 상용 안테나와 비슷한 수준의 안테나 이득을 갖는다. In addition, the antenna gain is 5.09 ~ 6.19dBi depending on the antenna direction, despite the smaller antenna size, which has an antenna gain similar to that of commercial antennas.
또 전압정재파비(VSWR) 값은 1.037로서 상용 안테나보다 우수하고, 태그 인식거리에서도 본 실시 예 안테나는 대략 4M의 인식 거리를 제공하는 것에 비해 상용 안테나는 약 3M 이하로서 인식거리에서도 우수한 특성을 제공할 수 있다.In addition, the voltage standing wave ratio (VSWR) value is 1.037, which is superior to that of commercial antennas, and in the tag recognition distance, the embodiment antenna provides a recognition distance of approximately 4M, but the commercial antenna is about 3M or less, which provides excellent characteristics at the recognition distance. can do.
이상과 같이 본 발명의 도시된 실시 예를 참고하여 설명하고 있으나, 이는 예시적인 것들에 불과하며, 본 발명의 속하는 기술분야의 통상 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지 및 범위에 벗어나지 않으면서도 다양한 변형, 변경 및 균등한 타 실시 예들이 가능하다는 것을 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적인 사상에 의해 정해져야 할 것이다. Although described with reference to the illustrated embodiment of the present invention as described above, this is merely exemplary, those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications without departing from the spirit and scope of the present invention. It will be apparent that other embodiments may be modified and equivalent. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
도 1a는 일반적으로 평면편파 안테나 사용시에 태그 인식 범위를 나타낸 예시도. 1A is an exemplary diagram illustrating a tag recognition range in general when using a plane polarized antenna.
도 1b는 원형편파 안테나 사용시에 태그 인식 범위를 나타낸 예시도. Figure 1b is an exemplary view showing a tag recognition range when using a circularly polarized antenna.
도 2a 및 도 2b는 원형편파를 발생할 수 있는 종래 RFID 리더기용 원형편파 안테나 구성도.Figure 2a and 2b is a configuration diagram of a circular polarization antenna for a conventional RFID reader that can generate circular polarization.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 UHF 대역 RFID 리더기용 원형 편파 안테나의 사시도.3 is a perspective view of a circularly polarized antenna for a UHF band RFID reader according to an embodiment of the present invention.
도 4는 도 3의 측면도.4 is a side view of FIG. 3;
도 5는 도 3의 방사패치 평면도.5 is a plan view of the radiation patch of FIG.
도 6은 UHF 대역 RFID 리더기용 원형 편파 안테나의 블록 구성도. 6 is a block diagram of a circularly polarized antenna for a UHF band RFID reader.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 UHF 대역 RFID 리더기용 원형 편파 안테나 성능을 측정하기 위한 측정장치 구성도.7 is a block diagram of a measuring device for measuring the performance of a circularly polarized antenna for the UHF band RFID reader according to an embodiment of the present invention.
도 8 내지 도 11은 도 7의 측정장치 조건에서 표준안테나와 원형편파안테나의 방향에 따른 각 방사패턴도.8 to 11 are each radiation pattern in the direction of the standard antenna and the circularly polarized antenna under the measuring device conditions of FIG.
도 12는 본 실시 예의 UHF 대역 RFID 리더기 원형 편파 안테나의 반사손실의 측정결과 그래프.12 is a graph showing measurement results of return loss of the UHF band RFID reader circular polarization antenna of the present embodiment.
도 13은 본 실시 예의 UHF 대역 RFID 리더기 원형 편파 안테나의 임피던스 정합 파라미터 측정을 위한 패턴도.FIG. 13 is a pattern diagram for measuring an impedance matching parameter of a UHF band RFID reader circular polarization antenna of the present embodiment. FIG.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
110 : 방사패치 112 : 하이브리드 커플러110: radiation patch 112: hybrid coupler
114a, 114b : 스트립 라인 116a, 116b : 급전점114a, 114b:
118 : 마이크로스트립 라인 130 : 방사판118: microstrip line 130: radiation plate
140 : 급전부재 150 : 지지부재140: power supply member 150: support member
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