KR20090130307A - 무선통신개선시트부재, 무선아이씨태그, 안테나 및 이들을 이용하는 무선통신시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 목적은 무선통신용 IC태그의 가능한 통신거리를 증가시킬 수 있는 무선통신개선시트부재, 무선IC태그, 안테나 및 무선통신시스템을 제공하는 것이다. 제1스페이서(32)는 그 위에 상기 무선IC태그가 선을 연결함이 없이 배치되는 배치면(102a)을 갖고, 그리고 보조안테나(35)가 상기 배치면(102a)에 대향하는 면 상에서 상기 제1스페이서(32) 상에 설치되고, 상기 보조안테나(35)는 무선통신에서 사용되는 전파에 대하여 공진한다. 상기 보조안테나(35)는 공진층으로서 제1도전체층(27) 및 제2스페이서(33)를 갖는다. 상기 제2스페이서(33)는 상기 제1도전체층(27)이 그들 사이에 개재되도록 하여 상기 제1스페이서(32)에 대향하는 측 상에 설치된다. 상기 보조안테나의 상기 제1도전체층(27) 내에는 불연속영역이 설치된다. 따라서, 통신방해부재(25)의 영향을 배제할 뿐만 아니라 무선IC태그(안테나)의 수신 전력을 증가시키고 그리고 긴 통신거리를 확보하는 것을 가능하게 한다.
스페이서, 무선통신, IC태그, IC칩, 보조안테나, 불연속영역, 통신방해부재, 유전체
Description
본 발명은 무선IC태그와 안테나를 함께 사용되는 경우에 통신거리를 개선시키는 무선통신개선시트부재(Wireless communication improving sheet member), 무선IC태그, 안테나 및 무선통신시스템에 관한 것이다.
정보통신의 분야 뿐만 아니라, 물류관리(logistics management), 제조현장 등의 분야들에서도 무선통신기술들이 응용되고 있다. 무선통신용 IC태그(IC tag)(이하에서는 단순히 "IC태그" 또는 "태그"라고 칭함)는 무선식별(RFID ; radio frequency identification) 기술에서 중요한 역할을 하는 제품으로서 광범위하게 알려져 있다. IC태그가 물류관리 또는 저비용 정보기억매체(low-cost information storage media)를 위한 광범위한 응용례들에서 사용될 수 있기 때문에, 상기 IC태그는 여러가지 사용 환경에 놓여지게 된다.
IC태그는 식별번호(identification number) 등과 같은 데이터를 저장하는 칩(chip)과 전파(radio waves)를 송수신하는 데 사용되는 안테나를 포함하는 무선 통신장치(wireless communication apparatus)이며, IC태그가 소형, 박형 및 경량으로 실현될 수 있다는 것이 큰 이점이 되고 있다.
이러한 잇점을 충분히 살리기 위하여는, 상기 IC태그가 부착되는 위치에 제한이 없어야 하고, 그리고 상기 IC태그가 부착되는 위치 또는 방법에 무관하게 통신을 수행할 수 있도록 구성되어 있는 것이 바람직하다고 여겨진다.
도 30은 종래의 기술에 따른 IC태그(1)를 나타내는 개략적인 단면도이다. 무선식별시스템은 개별적인 대상체들을 자동적으로 식별하는데 사용되는 시스템이고 그리고 기본적으로 판독기(reader)와 트랜스폰더(transponder)를 포함한다. 상기 IC태그(1)는 이 무선식별시스템의 트랜스폰더로서 사용된다.
도 30의 상기 통신시스템은 태그와 판독기의 코일안테나(coil antennas)들 사이의 자속들의 결합(coupling)을 통하여 에너지 또는 신호들을 전달하는 전자유도방식시스템(electromagnetic induction type system)이다. 전자유도방식의 수동 IC태그는 대략 1m의 최대 통신거리를 가지며, 근거리통신(short range communication)에 사용된다. 이 시스템에서 사용되는 주파수는 예를 들면 저주파수대역(LF(low-frequency) band) 또는 고주파수대역(HF(high-frequency) band) 이내이다. 상기 IC태그(1)는 자력선(magnetic force lines)들을 검출하기 위한 자계형안테나(magnetic field type antenna)인 코일안테나(2) 및 상기 코일안테나(2)를 사용하여 무선통신을 수행하는 집적회로(IC 칩(IC chip))(3)를 갖는다. 상기 IC태그(1)가 판독기(5)로부터의 요구신호(request signal)를 수신하는 것에 의하여 상기 IC칩(3) 내에 저장된 정보를 송신하도록 하는 방법으로, 달리 말하면, 상기 판 독기가 상기 IC태그(1) 내에 보관, 유지된 정보를 판독하도록 구성된다. 상기 IC태그(1)는 상품 등에 부착되며, 예를 들면, 상품들이 도난 당하는 것을 방지하거나 또는 재고상태의 추적을 유지하는 등의 상품들을 관리하는 데 사용된다.
통신방해부재(communication-jamming member)(4)(본 구체예에서는 전도성물질로 만들어진 대상체)가 상기 IC태그(1)(예를 들면, 상기 IC태그(1)는 사용 중의 금속 상품에 부착되어 있음) 근처에 존재하는 경우, 상기 IC태그(1)에 의해 송수신되는 전자파 신호들에 의해 형성된 자계의 자력선들이 상기 통신방해부재(4)에 접근하는 경우, 전계의 경우에서의 거동과는 달리, 상기 자력선들은 상기 통신방해부재(4)로 들어가지 않고 상기 통신방해부재(4)의 표면 근처를 평행하게 통과하게 된다. 그 결과, 상기 통신방해부재(4)의 표면 상에 와전류(eddy current)가 생성되고, 그리고 상기 전자파에너지가 열에너지로 변환되고 그리고 흡수된다(저항 손실). 상기 에너지가 이러한 방법으로 흡수되는 경우, 전자파 신호들이 약화되고 그리고 상기 IC태그(1)는 무선통신을 수행할 수 없게 된다. 더욱이, 유도된 와전류가 상기 태그의 통신을 위한 자계에 대향하는 방향에서 자계를 생성하는 현상이 발생하고, 그리고 그에 의하여 상기 자계를 소멸시킨다. 이러한 현상은 또한 상기 IC태그(1)가 무선통신을 수행하는 것을 불가능하게 만든다. 더욱이, 예를 들면, 상기 통신방해부재(4)의 영향이 상기 IC태그(1)의 공진주파수(resonant frequency)로 이동하는 현상이 있다. 따라서, 상기 전자유도방식 IC태그(1)는 상기 통신방해부재(4) 근처에서 사용될 수 없게 된다.
앞서 기술한 바와 같이, "통신방해부재"는 안테나 근처에 존재하는 경우에 자유공간 환경(free space environment)에 대하여 설계된 안테나의 공진주파수를 변화시키거나 또는 안테나들 사이의 전자기파들의 교환을 감소시키는 물질들에 대한 총칭이다. 본 발명에 있어서는, 주로 통신방해부재가 금속인 경우에 대한 대책을 실시하고 있다.
도 31은 다른 종래의 기술에 따른 IC태그(1A)를 나타내는 간략하게 표시한 단면도이다. 도 31에서 나타낸 상기 IC태그(1A)는 도 30의 상기 IC태그(1)과 유사하며, 따라서 대응하는 구성요소들은 동일한 숫자들로 표시하였으며, 단지 배치에 있어서 다른 구성요소들만을 기술할 것이다. 도 30의 상기 IC태그(1)의 문제점을 해결하기 위하여, 도 31의 상기 IC태그(1A)는 상기 안테나(2)와 상기 IC태그(1A)가 부착되는 제품인 상기 통신방해부재(4)들 사이에 위치되는 자계흡수판(magnetic wave absorbing plate)(7)을 포함하도록 구성된다. 상기 자계흡수판(7)은 센더스트(sendust), 페라이트(ferrite) 또는 카보닐철(carbonyl iron) 등과 같은 고투자물질(highly magnetically permeable material) 즉, 높은 복소비투자율(complex relative magnetic permeability)을 갖는 물질로 제조된다.
복소비투자율은 실수부(實數部)와 허수부(虛數部)를 가지며, 상기 실수부가 증가함에 따라, 상기 복소비투자율은 증가한다. 달리 말하면, 높은 복소비투자율을 갖는 물질은 상기 복소비투자율에서 큰 실수부를 갖는다. 그의 복소비투자율에서 큰 실수부를 갖는 물질이 자계 내에 존재하는 경우, 자력선들이 상기 물질 내를 집중해서 통과하게 된다. 전자유도방식 통신에서 자력선을 검출하는 자계형 안테나(2)를 사용하는 IC태그(1A)에 있어서, 자기흡수판(magnetic absorbing plate)(7) 이 제공되어 상기 통신방해부재(4) 쪽으로의 자계의 누설을 방지하도록 하며, 따라서 심지어 상기 IC태그(1A)가 상기 통신방해부재(4) 근처에서 사용되는 경우에도, 자계에너지의 약화가 억제되고, 그리고 무선통신이 수행될 수 있다. 이러한 종류의 IC태그(1A)가 예를 들면 일본국 공개특허공보 제JP-A 2000-113142호에 개시되어 있다. 여기에서, 상기 무선통신은 변조 자계(modulated magnetic field)에 의해 수행되며, 이러한 통신은 본 발명에 따른 전자유도방식 통신이다.
이러한 통신개선방법에 있어서, 자성을 갖는 상기 자기흡수부재(7)가 제1안테나(2)와 상기 통신방해부재(4) 사이에 위치되고, 따라서 통신에 사용되는 자력선들이 상기 자기흡수부재(7)에 흡수되고 그리고 그를 통하여 통과하게 된다. 상기 자기흡수부재(7)의 투자율(permeability)은 중요한 기능을 한다. 이러한 개선방법은 자기결합(magnetic coupling)을 통한 통신을 수행하는 전자유도방식 통신의 경우에서 효과적이기는 하나, 전파방식(radio-wave-type) 통신의 경우에서는 효과적이지 않다. 그 이유는 상기 자계(자속루프(magnetic flux loop))의 진행방향이 심지어 근방의 계(field)에서 만나도 자성물질에 의해 제어될 수 있으나, 전파방식 통신에서 사용되는 고주파수의 전파들이 직진성이 강하고, 안테나체 등이 없이는 진행 방향의 변경이 용이하지 않기 때문이다.
상기 IC태그의 통신 메카니즘은 사용된 전파의 주파수에 따라 변화한다. 높은 주파수를 갖는 전파들이 사용되는 경우에는, 에너지와 신호들은 태그의 안테나와 판독기의 안테나 사이에서의 전자파들의 교환에 의해 전달되는 전파방식 통신이 적용된다. 예를 들면, 극초단파대(UHF band ; ultrahigh frequency wave band) 또 는 센티미터파대(SHF band ; centimeter wave band) 또는 밀리미터파대(EHF band ; millimeter wave band)의 전파들이 사용되는 경우에서, 태그는 소위 이극안테나(dipole antenna) 등과 같은 전계형 안테나를 사용하는 전파방식 통신에 따라 정보를 송신 및 수신한다. 자속들의 결합을 사용하는 전자유도방식 통신의 경우와는 달리, 전파방식 통신은 전파를 대기 중으로 방사하는 것에 의한 장거리 통신을 실현한다. 본 발명에 따른 무선통신개선시트부재, 무선IC태그, 안테나 및 이들을 이용하는 무선통신시스템들은 이러한 무선전파방식통신에 적용된다. 상기 전자유도방식과 상기 전파방식들은 전자파들의 파장과 안테나들 사이의 거리 사이의 관계에서 서로 다르다. 상기 파장에 대하여 상기 거리가 짧은 경우, 공간 내로 방사되기 전에 전계/자계에서의 변화가 다른 안테나에로 전달되는 전자유도방식이 사용된다. 상기 파장에 대하여 상기 거리가 긴 경우, 정보가 공간을 통한 전자파들로서 전달되는 전파방식이 사용된다. 더욱이, 상기 전자유도방식에서 사용되는 안테나들은 코일안테나 등과 같은 자계형 안테나이며, 상기 전파방식에서 사용되는 안테나들은 이극안테나 또는 패치안테나(patch antenna) 등과 같은 전계형 안테나들이다. 즉, 그들 사이의 통신시스템 자체도 다르다는 것이다.
또한, 전파방식으로 통신하는 IC태그의 근처에 금속 등과 같은 전도성물질(통신방해부재)가 존재하는 경우에서도 전자유도방식의 메카니즘과 다른 메카니즘을 통한 통신이 불가능하게 된다. IC태그에 의한 수신(reception)으로 안테나를 통한 공진전류(resonant current)가 흐르게 되는 경우, 근처에 있는 금속의 측면 상에 대향되는 방향의 전류가 유도되고, 그리고 그 유도된 전류는 상기 전달된 신 호들의 임피던스(impedance)를 명백하게 낮춘다. 따라서, 상기 임피던스가 자유공간 내에서의 통신을 위하여 설계된 IC칩의 입력 임피던스와 정합(match)되지 못하고, 그리고 그 가능한 통신거리가 단축되게 된다.
전형적으로, 이극안테나, 단극안테나(monopole antenna) 및 루프안테나(loop antenna) 등과 같은 전계형 안테나는 특정의 주파수를 갖는 전파를 수신하는 경우에 상기 안테나에 공진전류가 형성되고, 그리고 이 전류가 IC칩을 통하여 흐르는 경우에 상기 임피던스가 상기 칩의 입력 임피던스와 정합되도록 설계된다.
도 32는 태그본체(22)(IC태그)가 통신방해부재인 전도성 부재의 근처에 위치되는 상태에서의 태그본체(22)의 근방에 형성되는 순간적인 전계(전류의 방향)를 나타내는 단면도이다.
안테나 소자(211)의 근처에 통신방해부재(212)가 존재하는 경우에, 상기 안테나 소자(211)의 타측단부(이하에서는 "제2단부"라 칭한다)(211b)로부터 일측단부(이하에서는 "제1단부"라 칭한다)(211a)에로 지향되는 공진전류(I11)가 형성되고, 그리고 상기 통신방해부재(212) 상에 타측부(이하에서는 "제2부"라 칭한다)(212b)로부터 일측부(이하에서는 "제1부"라 칭한다)(212a)에로 지향되는 전류(I12)가 형성되며, 따라서, 상기 안테나 소자(211)와 상기 통신방해부재(212)에 서로 역방향의 전류들이 흐르게 된다. 즉, 상기 통신방해부재(212) 상에 반대의 동작을 하는 같은 크기의 안테나가 형성되게 된다.
IC(217)에로 적용되거나 또는 에너지의 전달에 의해 개시되는 상기 IC(217)로부터 적용되는 전압은 교류 전압이며, 따라서, 도 32에 나타낸 방향의 전류가 형 성되는 상태와 대향하는 방향의 전류가 형성되는 상태가 교대로 일어나게 된다. 상기 주파수가 증가하는 경우, 이 상태는 상기 안테나 소자(211)의 상기 제1단부(211a)와 상기 통신방해부재(212)의 상기 제1부(212a) 사이에 그리고 상기 안테나 소자(211)의 상기 제2단부(211b)와 상기 통신방해부재(212)의 상기 제2부(212b) 사이에 전류(I0)가 형성되는 상태와 등가상태 즉, 고주파에서 상기 안테나 소자(211)의 상기 제1단부(211a)와 상기 통신방해부재(212)의 상기 제1부(212a) 사이에 그리고 상기 안테나 소자(211)의 상기 제2단부(211b)와 상기 통신방해부재(212)의 상기 제2부(212b) 사이에 합선(short circuit)이 발생하게 된다. 고주파에서 이러한 합선이 발생하는 경우, 상기 안테나 소자(211)와 상기 통신방해부재(212)에 의해 폐회로가 형성되고, 그리고 상기 통신방해부재(212)가 근처에 존재하지 않는 경우에 비하여 전류값(current value)이 증가하게 된다. 다시 말해서, 상기 통신방해부재(212)가 근처에 존재하지 않는 경우에 비하여, 임피던스가 명백하게 감소되게 된다. 그 결과, 상기 임피던스는 상기 칩의 상기 입력 임피던스와 정합하지 않게 되고, 그리고 정보 신호가 전달되지 않게 된다. 따라서, 가능한 통신거리가 짧아지게 된다.
더욱이, 금속 뿐만 아니라 종이, 유리, 수지, 액체, 자성물질, 다른 안테나들 등도 그러한 물질이 근처에 존재하는 경우에는 상기 IC태그의 통신 특성을 저하시키는 원인이 될 수 있다.
이러한 재질의 경우에서는, 상기 재질들의 유전율(permittivity) 또는 투자율(permeability)이상기 안테나의 상기 공진주파수를 변화시키고, 상기 안테나의 상기 공진주파수는 통신 상대가 사용하는 전파의 주파수와 다르게 되어 가능한 통신 거리(통신 가능 거리)가 짧아지게 된다.
도 33은 또 다른 종래의 기술에 따른 IC태그(1B)를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 33에서 나타낸 상기 IC태그(1B)는 도 30의 상기 IC태그(1)와 유사하며, 따라서 대응하는 구성요소들은 동일한 숫자들로 표시하였으며, 다른 구성요소들만을 기술할 것이다. 도 33의 상기 IC태그(1B)에 있어서, 이극안테나인 제1안테나(2)와 IC(3)들이 기재(8) 상에 설치되고, 그리고 제2안테나(1C)가 상기 제1안테나의 통신방향측 상의 제1스페이서(first spacer)(9)를 경유하여 위치된다. 더욱이, 상기 IC태그(1B)에 있어서, 상기 기재(8) 상에 상기 상기 제1안테나(2)에 대하여 대향되는 면 상에 제2스페이서(11)가 설치되어 있다. 상기 IC태그(1B)는 상기 기재(8)와 상기 제2스페이서(11)가 상기 제1안테나(2)와 상기 통신방해부재(4) 사이에 개재되도록 하는 상태로 상기 통신방해부재(4)의 근처에서 사용된다. 상기 IC태그(1B)는 보조안테나인 상기 제2안테나(1C)가 IC가 접속되는 상기 제1안테나(2)의 통신방향측 상에 위치되도록 구성을 가지며, 그에 따라 상기 제1안테나(2)의 전파의 강도가 상기 통신방해부재(4)에 의하여 약화되는 것을 방지하도록 한다. 이러한 종류의 IC태그(1B)는 예를 들면 일본국 공개특허공보 제JP-A 2005-210676호호에 개시되어 있다.
도 33의 상기 IC태그(1B)는 상기 제1안테나(2)가 상기 제2안테나(1C)와 상기 제1스페이서(9) 및 제2스페이서(11) 사이에 위치되도록 특별히 설계된 태그이다. 이러한 구조에서는, 단순히 상용적으로 획득가능한 무선IC태그를 접착시켜 적용시 키는 것에 의해서 통신 성능을 개선시킬 수 있는 범용성은 제공되지 않는다. 더욱이, 심지어 이러한 대책(countermeasures)들이 취해진 이후에도, 상기 제1안테나(2)와 상기 IC(3)들은 상기 통신방해부재(4)의 근처에 위치되게 되고, 이러한 형태의 통신방해부재(4)의 영향, 예를 들면 유전율의 차이는 상기 공진주파수를 이동시켜 버린다.
본 발명의 하나의 목적은, 무선통신을 위한 IC태그의 통신가능거리를 개선시킬 수 있는 무선통신개선시트부재, 무선IC태그, 안테나 및 무선통신시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 무선 IC태그를 단순히 접착시켜 적용시키는 것에 의하여 무선통신특성들을 개선시키기 위한 범용성을 갖는 시트부재(sheet member)를 제공하는 것이다.
본 발명은 통신방해부재 근처에서 전파 방식으로 통신하는 안테나를 이용하는 무선통신의 경우에 무선IC태그와 통신방해부재 사이에서 사용되며, 무선IC태그를 선을 연결함이 없이 그 위에 배치되는 경우에 상기 무선IC태그의 무선통신특성을 개선시키는 무선통신개선시트를 제공하며, 이는
그 위에 상기 무선IC태그가 선을 연결함이 없이 배치되는 배치면(arrangement face)을 갖는 제1스페이서;
제1도전체층을 가지며, 상기 배치면에 대향하는 면 상에서 상기 제1스페이서 상에 설치되는 보조안테나; 및
상기 제1스페이서, 상기 보조안테나 및 상기 제2스페이서들은 하나가 다른 하나의 상부에 적층되며, 상기 제1도전체층이 그들 사이에 개재되도록 상기 제1스페이서에 대향되는 면 상에서 상기 보조안테나 상에 설치되는 제2스페이서;를 포함하며,
상기 보조안테나의 상기 제1도전체층 내에 불연속영역(discontinuous area)이 설치되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 본 발명에서는, 상기 보조안테나의 상기 제1도전체층이 하나 또는 복수의 도전체소자(conductor elements)들을 포함하며, 상기 도전체소자들은 서로 절연관계에 있고, 그리고 상기 제1도전체층과 상기 도전체소자들 중의 적어도 어느 하나가 상기 무선통신에서 사용되는 전자파들과 공진하는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 본 발명에서는, 상기 보조안테나의 상기 제1도전체층이 평면방향 또는 적층된 방향으로 분할된 다수의 도전체부(conductor portions)들을 포함하며, 상기 도전체부들이 서로 절연관계에 있고, 그리고 상기 제1도전체층과 상기 도전체부들 중의 적어도 어느 하나가 상기 무선통신에서 사용되는 전자들과 공진하는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 본 발명에서는, 상기 무선통신개선시트부재가 상기 제2스페이서에 대향하는 면 상에 상기 보조안테나 상에 제2도전체층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 본 발명에서는, 상기 무선통신개선시트부재가 상기 제2스페이서에 대향하는 면 상에 상기 보조안테나 상에 제2도전체층을 더 포함하고, 그리고 상기 제2도전체층이 상기 보조안테나 내에 포함된 상기 제1도전체층 보다 더 큰 것임을 특징으로 한다.
더욱이, 본 발명에서는, 상기 무선IC태그가 그 위에 배치되는 경우에, 적어도 하나의 불연속영역이 상기 무선IC태그 내에 제공되는 적어도 하나의 IC칩 또는 리액턴스장착부(reactance loading portion)에 대향하도록 설치되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 본 발명에서는, 적어도 하나의 불연속영역이 상기 무선통신에서 사용되는 전자파들과 공진하도록 설치되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 본 발명에서는, 상기 제1도전체층 또는 상기 불연속영역의 외곽형상(outline shape)의 적어도 일부가 곡선인 것을 특징으로 한다.
더욱이, 본 발명에서는, 상기 무선통신개선시트부재의 외표면의 일부 또는 전부가 유전물질(dielectric material)로 코팅된 것을 특징으로 한다.
더욱이, 본 발명에서는, 상기 제1스페이서, 상기 제2스페이서 및 상기 코팅유전물질들 중의 적어도 하나가 비전도성이고 그리고 그를 통하여 전자파를 수집하고 그리고 통과시키는 저손실의 물질층(low loss material layer)으로 이루어짐을 특징으로 한다.
더욱이, 본 발명에서는, 상기 제1스페이서 및 상기 제2스페이서들 중의 적어도 하나가 발포체(foam)로 이루어짐을 특징으로 한다.
더욱이, 본 발명에서는, 상기 무선통신개선시트부재가 상기 무선통신개선시트부재의 적어도 한 면의 접착성을 이용하거나 또는 고정수단(fixing means)을 이용하여 피착체(attachment target article)에 부착될 수 있는 것임을 특징으로 한다.
더욱이, 본 발명은, 앞서 언급한 상기 무선통신개선시트부재의 배치면 상에 선을 연결함이 없이 배치되고 그리고 상기 무선통신개선시트부재 또는 상기 보조안테나 내에 내포(embedded)된 IC칩을 포함하는 무선IC태그를 제공하는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 본 발명은 앞서 언급한 상기 무선통신개선시트부재를 사용하는 전파방식의 안테나를 제공하는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 본 발명은 적어도 상기 무선IC태그 또는 앞서 언급한 상기 안테나를 사용하는 무선통신시스템을 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 하나의 구체예에 따른 시트부재(20)를 포함하는 태그(21)를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 상기 태그(21)를 나타내는 사시도이다.
도 3은 상기 태그(21)를 나타내는 단면도이다.
도 4는 자유공간 내에 위치되는 안테나소자(23) 또는 태그본체(22)를 모식적으로 나타내는 정면도이다.
도 5는 통신방해부재가 근처에 존재하는 상태에에서의 부분적인 현상을 나타 내는 정면도이다.
도 6은 통신방해부재인 물품(25)의 근처에 위치되는 상기 안테나소자(25) 또는 태그본체(22)에서의 거시적인 전파의 도달 및 반사를 모식적으로 나타내는 정면도이다.
도 7a는 공진층(27)의 형상의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 7b는 공진층(27)의 형상의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 7c는 공진층(27)의 형상의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 7d는 공진층(27)의 형상의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 7e는 공진층(27)의 형상의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 7f는 공진층(27)의 형상의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 7g는 공진층(27)의 형상의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 7h는 공진층(27)의 형상의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 7i는 공진층(27)의 형상의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 7j는 공진층(27)의 형상의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 8은 본 발명의 실시형태에 따른 상기 시트부재(20)의 평면도이다.
도 9는 상기 시트부재(1)의 확대단면도이다.
도 10은 불연속영역(40)이 형성되어 있지 않은 공진층(27)이 설치된 비교예에 따른 태그(21)를 나타내는 사시도이다.
도 11은 도 8b에 나타낸 H자 형상의 슬롯의 불연속영역(40)이 형성된 공진층(27)이 설치된 태그(21)를 나타내는 사시도이다.
도 12는 실시형태 B에 따른 시트부재(20)의 평면도이다.
도 13은 도 8c에 나타낸 슬릿형의 불연속영역(40)이 형성된 공진층(27)이 설치된 태그(21)를 나타내는 사시도이다.
도 14는 통신거리를 추정하는 방법을 나타내는 그래프이다.
도 15는 상기 태그(21)의 성능 평가에 사용된 공진층(27)을 나타내는 평면도이다.
도 16은 상기 태그(21)의 이득(gain)을 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명의 상기 태그(21)가 적용될 수 있는 태그본체(22)를 나타내는 평면도이다.
도 18은 상기 태그(21)의 성능을 평가하는 데 사용된 다른 공진층(27)을 나타내는 평면도이다.
도 19는 도 17에 나타낸 상기 태그본체(22)를 사용하고 그리고 도 8에 나타낸 상기 시트부재(20)를 갖는 상기 태그(21)의 평가의 결과로서의 반사특성값(S11)을 나타내는 그래프이다.
도 20은 도 17에 나타낸 상기 태그본체(22)를 사용하고 그리고 도 18에 나타낸 상기 공진층(27)을 갖는 상기 태그(21)의 평가의 결과로서의 반사특성값(S11)을 나타내는 그래프이다.
도 21은 도 17에 나타낸 상기 태그본체(22)를 사용하고 그리고 도 15에 나타낸 상기 공진층(27)을 갖는 상기 태그(21)의 평가의 결과로서의 반사특성값(S11)을 나타내는 그래프이다.
도 22는 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 공진층(27)을 나타내는 평면도이다.
도 23은 통신거리를 측정하는 방법을 나타내는 개략도이다.
도 24는 실시예들의 평가의 결과들로서의 반사특성값(S11)을 나타내는 그래프이다.
도 25는 실시예들의 평가의 결과들로서의 반사특성값(S11)을 나타내는 그래프이다.
도 26은 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 시트부재(101)의 확대 단면도이다.
도 27a는 상기 보조안테나의 다른 구체예의 평면도이다.
도 27b는 상기 보조안테나의 또 다른 구체예의 평면도이다.
도 28a는 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 무선통신용 IC태그(130)를 나타내는 평면도이다.
도 28b는 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 무선통신용 IC태그(130)를 나타내는 평면도이다.
도 29는 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 무선통신 시스템(40)을 나타내는 평면도이다.
도 30은 종래의 기술에 따른 IC태그(1)를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 31은 다른 종래의 기술에 따른 IC태그(1A)를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 32는 태그본체(22)가 전도성부재 근처에 위치되는 상태에서의 태그본체(22) 근처에 형성되는 전계를 나타내는 단면도이다.
도 33은 또 다른 종래의 기술에 따른 IC태그(1B)를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
발명을 실시하기 위한 최량의 형태
본 발명은 무선IC태그를 선을 연결함이 없이 그 위에 배치되는 경우에 무선IC태그의 무선 통신 특성을 개선하는 무선통신개선시트부재(이하에서는 단순히 "시트부재"라고 한다)에 관한 것이다.
본 발명의 상기 시트부재는 그 위에 상기 무선IC태그가 선을 연결함이 없이 배치되는 배치면(arrangement face)을 갖는 제1스페이서; 제1도전체층을 가지며, 상기 배치면에 대향하는 면 상에서 상기 제1스페이서 상에 설치되는 보조안테나; 및 상기 제1스페이서, 상기 보조안테나 및 상기 제2스페이서들은 하나가 다른 하나의 상부에 적층되며, 상기 제1도전체층이 그들 사이에 개재되도록 상기 제1스페이서에 대향되는 면 상에서 상기 보조안테나 상에 설치되는 제2스페이서;를 포함하며, 상기 보조안테나의 상기 제1도전체층 내에 불연속영역(discontinuous area)이 설치되는 것을 특징으로 한다. 상기 불연속영역은 슬롯(slot), 슬릿(slit), 홈(groove), 개구(opening) 등으로 형성된다.
본 발명의 발명자들은 다음과 같은 경위를 거쳐서 그에 따른 구성의 시트부재를 발명하기에 이르렀다.
종래 기술에 대해 제안되고 있듯이, 무선 IC태그에 이용되는 이극안테나, 단극안테나 및 루프안테나 등을 이용하는 전파 방식에 의한 무선통신장치의 경우, 자유공간에서의 사용이 가정되고 있으므로, 안테나 근처에 통신을 방해하는 부재(금속 등과 같은 전도성 부재, 종이, 유리 또는 액체 등과 같은 유전성 부재, 자성 부재, 안테나, 전자기기, 전자기판 등)가 존재하는 경우, 상기 전파방해부재의 영향으로 인하여 무선통신이 어려워지게 되고 그리고 가능한 통신거리가 단축되게 된다.
역으로, 예를 들어, 패치안테나를 포함하는 무선IC태그가 사용되는 경우, 통신주파수와 공진하는 공진판(resonant plate) 및 접지전위(ground potential)의 전도전체판(접지판)을 포함하도록 구성되며, 상기 접지판은 상기 통신방해부재로부터의 영향을 감소시킬 수 있으며, 가능한 통신거리가 충분히 유지되게 된다.
그러나 이러한 형태의 태그는 IC칩을 패치안테나에 부착시키는 것에 의해 수득되는 것이며, 임피던스가 조정될 수 있는 경우에는 통신거리가 자연적으로 확보되는 공지의 기술이다. 상기 패치안테나가 부착된 상기 테그는 접지판이며, 따라서 상기 태그는 자유공간 내에서 또는 통신방해부재 근처에서도 사용될 수 있는 것이다. 그러나 이 태그는 범용의 이극안테나를 포함하는 무선태그에 비해 훨씬 고가이며, 따라서 이러한 구성은 대개는 상기 판독기의 측면 상에의 안테나용을 제외하고는 일반적으로 태그에 적용되지 않는다.
본 발명자들은 선을 연결함이 없이 시트부재와 보조안테나를 단순히 범용의 태그 상에 적층시키는 경우에 통신방해부재 근처에서 통신을 개선시킬 수 있는 비 교적 저가인 시트부재와 보조안테나를 개발하였다. 따라서 아직까지는 가능하지 않았던 광범위하게 보급되고 있는 형태의 범용의 무선IC가 또한 통신방해부재와 함께 사용될 수 있으며, 적용범위가 명백하게 확장될 수 있다.
우선, 이극안테나, 단극안테나 및 루프안테나를 갖는 전파 방식의 무선IC태그를 패치안테나를 포함하는 보조안테나와 조합하는 것에 의하여 무선IC태그를 사용하는 통신을 개선시키고자 하는 시도가 이루어졌다.
그 다음에, 앞서 기술한 구성의 구성요소들 중에서 제1스페이서와 패치안테나를 포함하는 보조안테나가 적층된 시트부재가 제조되었으며, 무선 IC태그가 그에 대한 선을 연결함이 없이 단순히 설치하는 것에 의하여 상기 무선IC태그의 가능한 통신거리를 측정하였을 때, 개선점이 확인되지 않았으며, 통신거리는 짧아진 것으로 측정되었다. 이것은 상기 무선IC태그의 상기 이극안테나, 단극안테나 및 루프안테나 등과 상기 보조안테나의 사이에 전자적인 결합이 형성되지 않고, 그리고 상기 보조안테나의 기능이 충분히 기능하지 않기 때문이라고 고려되었다. 보다 상세하게는, 상기 이극안테나, 단극안테나 및 루프안테나 등과 상기 보조안테나의 전자적인 결합은 단지 상기 패치안테나의 상기 공진판의 외주위(external periphery)의 주변의 경로를 통하여서만이 형성되기 때문에, 결합은 실질적으로는 거의 형성되지 못하며, 따라서 상기 보조안테나의 기능은 발휘되지 못하게 된다. 더욱이, 상기 IC칩과 리액턴스장착부(상기 태그안테나의 루프부)가 상기 보조안테나의 영향을 받으며, 그에 따라 그 가능한 통신거리가 짧아지게 된다. 즉, 상기 보조안테나의 상기 제1도전체층(공진판)이 상기 IC칩과 상기 리액턴스장착부의 근처에 위치되고 그 리고 유도전류가 상기 도전체층의 표면 상에 형성되기 때문에, 그에 따라 임피던스가 저하된다(비교예 1을 참조하시오). 이와 같이 리액턴스장착부에 대한 근처의 통신방해부재의 영향이 지적된 적은 없었다.
이러한 지식을 기초로 하여, 새로운 개량을 거듭하여, 보조안테나의 제1도전체층 내에 불연속영역을 형성시키는 경우에 무선IC태그를 사용하는 통신이 개선될 수 있다는 것이 발견되었다.
상기 무선IC태그와 상기 보조안테나가 상기 불연속영역을 통하여 강하게 결합되고, 그에 따라 보조안테나를 사용하는 무선통신이 개선되었으며, 그 결과로 상기 IC태그의 가능한 통신거리가 증가되었다.
게다가, 상기 IC칩과 상기 루프부(상기 리액턴스장착부)에 대향하는 위치에서 상기 보조안테나의 상기 제1도전체층 상에 불연속영역을 형성시키는 경우, 상기 제1도전체층의 영향은 감소되고 그리고 그 가능한 통신거리가 증가되었다. 즉, 상기 보조안테나 내에 불연속영역이 형성되는 경우, 상기 제1도전체층의 유도전류의 경료가 되는 영역 내에서의 전기저항값이 현저하게 개선될 수 있으며, 그에 따라 임피던스의 저하를 유도하는 상기 도전체층의 표면 상의 유도전류의 형성이 억제될 수 있다.
이때, 상기 보조안테나 내에 불연속영역이 형성되는 경우, 상기 안테나(상기 IC태그)의 공진에 따라 상기 불연속영역을 가로지르도록 하여 상기 안테나(상기 IC태그)의 길이방향의 축에 대하여 평행하게 전계가 형성되고, 또한 그로부터 제2도전체층 또는 통신방해부재에도 전계가 형성된다. 이들을 개입시키는 것으로, 상기 안테나(상기 IC태그) 및 상기 칩과 상기 보조안테나 사이에 전자적 결합이 활성화되게 된다.
본 발명의 상기 보조안테나는 구조적인 면에서 상기 공진층 내에 불연속영역이 형성될 뿐만 아니라, 상기 불연속영역이 그를 통하여 전자적인 에너지가 안과 밖으로 출입하는 개구(opening)으로서 사용된다는 점에서 패치안테나와 다르다. 즉, 전계형 안테나인 패치안테나에서는 본래 전계가 0이 되는 상기 패치의 중앙 부부근에서 전자에너지의 개구 및 전달경로(transfer path)도 그 내부에 중첩화되어 종래의 안테나 동작에 더해 근방에서의 전자에너지의 교환이라는 작동메카니즘(operation mechanism)이 얻어지게 된다.
보다 구체적으로는, 패치안테나는 공진층과 반사층(reflecting layer)으로 이루어지는 두 개의 도전체층들을 포함한다. 상기 두 도전체층들 사이의 전계는 전파들의 방사 및 입사부를 담당하는 양단부(모서리부들, 단지 두 방향들 또는 패치안테나의 경우에서는 전체 4부분들이 될 수 있음)들에서 강하고 그리고 최대가 되며, 그로부터 방사되는 전계는 상기 패채안테나 상에서 합성되고 그리고 공간 내로 직접적으로 방사된다. 반대의 작동을 통하여 전계가 수신된다.
이상과 같은 전계형 안테나인 패치안테나의 경우, 전계는 양 단부들에서 최대이나 중심부 근처에서는 최소(거의 0)가 된다. 전자계의 거동을 고려하면, 전계가 최대가 되는 곳에서 자계가 최소가 되고, 그리고 전계가 최소가 되는 곳에서 자계가 최대가 된다. 비록 이러한 관계가 알려져 있기는 하나, 강한 자계를 갖는 패치안테나의 이러한 영역은 다른 목적으로 사용된 바가 없다.
본 발명에서는 근방계(near field)에서의 무선IC태그와의 전자결합에 이러한 자계 성분을 이용하고 있다. 더욱이, 슬롯안테나(slot antenna)로서 상기 불연속영역이 형성되는 경우, 그 자계형 안테나 효과(magnetic field antenna effect)는 전자결합에 복합화될 수 있고, 상기 보조안테나와 상기 무선IC태그는 선을 연결함이 없이 강하게 그리고 안정적으로 연결될 수 있다는 것이 발견되었다. 본 발명의 상기 불연속영역은 또한 전자결합효과와 임피던스-조정효과가 동시적으로 얻어질 수 있다는 특징을 갖는다.
본 발명의 상기 보조안테나는 무선IC태그와 결합하는 경우에 전체적으로 무선통신주파수와 공진하며, 상기 무선통신주파수의 전파의 파장을 λ라고 하면, 상기 보조안테나의 상기 공진층은 한 변(일측)이 λ/2 그리고 적어도 λ/8 내지 3λ/4의 범위 이내인 공진크기(resonance size)를 갖는다.
상기 보조안테나는 예를 들어 λ/2의 공진을 갖는 다수의 패치안테나(2 또는 4매)를 수평 방향으로 배치시키고, 그리고 인접하는 패치안테나들의 단부들(즉, 강한 전계를 갖는 영역)으로부터 방사되고 그리고 밀접하게 배치되는 패치안테나들 사이의 공간에서 합성되는 전계들을 사용하는 구성과는 다르다. 다수의 패치안테나들이 이러한 방법으로 수평방향에서 배치되는 경우, 전계가 합성되고 그리고 방사된 전파의 지향성(directionality)이 증가하는 효과가 있다. 그러나 λ/2의 공진을 갖는 다수의 패치안테나들이 수평방향 내에 배치되기 때문에, 그 크기가 증가한다는 문제가 있다. 덧붙여, 앞서 기술한 바와 같은 방사작동과 반대의 작동을 통하여 전계가 수신된다.
본 발명은 하나의 패치안테나(하나의 공진층)을 포함하는 안테나 내에 불연속영역이 형성되고, 그리고 이 안테나가 보조안테나로서 작동한다는 점에서 앞서의 구성과는 다르다. 즉, 상기 자계를 이용하는 불연속영역을 통한 전자에너지의 결합효과와 하나의 패치안테나를 포함하는 상기 보조안테나의 효과의 발견에 기초하여 상기 공진층의 소형화의 달성 및 무선통신 개선을 실현하고 있다.
본 발명의 특징은 무선IC태그를 선으로 연결함이 없이 단순히 위치시키는 것만으로 무선IC태그를 이용하는 통신이 개선될 수 있다는 것이다. 상용적으로 획득가능한 무선IC태그의 경우에, 칩입력임피던스의 값은 사용되는 상기 IC칩에 따라 변하게 된다. 상기 입력임피던스는 상기 무선IC태그가 동작하거나 또는 그렇지 않은 가에 따라 변하고, 그리고 작동상의 조건들과 관련하여 수신된 에너지의 양에 따라서도 변한다. 통상, 태그의 경우에서는 IC칩과 안테나요소들은 배선(wiring)을 통하여 전기적으로 연결되고 그리고 안테나 성능에 기초하여 상기 임피던스의 조정이 확인된 다음 제품화되고 있다. 이러한 배선 연결의 불안정성은 이러한 태그 제품들의 불안정성에 직결하는 중요한 인자이다.
앞서 기술한 바와 같이 불안정하고 그리고 변동하기 쉬운 임피던스를 갖는 무선IC태그에 선을 연결함이 없이 불연속영역에 대향하도록 하여 IC칩이나 리액턴스장착부의 위치를 제어하면서 단순히 IC칩 또는 리액턴스장착부에 위치(배치)시키는 것만으로 임피던스 정합이 달성될 수 있고 그리고 정합이 개선될 수 있다는 것이 본 발명의 무선통신개선시트부재의 특징이다. 구성 또는 배치 위치의 검사에 기초하여, 무선IC태그에 선을 연결함이 없이 상기 입력임피던스의 조정 기능이 실 현되는 것을 발견하였으며, 따라서 본 발명이 완성되었다. 이러한 단순한 입력임피던스 조정 방법은 무선통신개선 효과를 실현할 수 있다.
더욱이, 상기 보조안테나는 2개의 도전체층들을 가질 수 있으며, 이 경우, 제2도전체층은 상기 무선IC태그가 부착되는 물품의 형태의 영향을 억제하도록 하는 효과를 갖는다. 따라서, 상기 무선IC태그 근처에 금속, 종이, 유리, 수지, 액체, 전자기기, 안테나, 전자기판 등과 같은 전자소음원(electronic noise source)이 존재하는 경우에도, 본 발명의 상기 무선통신개선시트부재를 이용하는 경우에 양호하고 안정한 무선통신 특성들이 수득될 수 있다.
이하에서는 도면들을 참고하여 본 발명의 바람직한 구체예들을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 하나의 구체예에 따른 시트부재(20)를 포함하는 태그(21)를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 2는 상기 태그(21)를 나타내는 사시도이다. 도 3은 상기 태그(21)를 나타내는 단면도이다.
상기 태그(21)는 상기 RFID 시스템의 트랜스폰더이고, 그리고 판독기와 함께 무선통신을 수행한다. 상기 태그(21)는 예를 들면 물품에 부착되고 그리고 이들 물품들을 관리하는 데 이용되기는 하나, 또한 다른 용도들에도 이용될 수 있다. 통신장치인 상기 태그(21)는 통신구성부재(commnunication-forming member)인 태그본체(22)와 상기 시트부재(20) 또는 보조안테나(35)와 적층시키는 것에 의해 수득된다. 상기 태그(21)는 상기 태그본체(22)의 안테나소자(23) 및 상기 보조안테나(35)의 상기 시트부재(20)와 함께 제공되는 안테나장치를 포함한다. 상기 태그 본체(22)는 기재(30), 상기 안테나소자(23) 및 IC(31)들을 포함하는 범용 IC태그 제품이다. 상기 안테나소자(23)와 상기 IC(31)들은 상기 태그본체(22)의 필수적인 구성요소들이다. 상기 태그본체(22)는 피복되거나 또는 예를 들면 기재, 피복재 또는 점착성의 물질 등과 같은 유전체가 상기 태그본체(22)와 상기 시트부재(20) 또는 상기 보조안테나(35) 사이를 잡아둘 수 있는 구성일 수 있다. 상기 시트부재(20)는 통신방해부재(25) 근처에서 상기 태그본체(22) 등을 사용하여 무선통신을 매우 적합하게 수행하기 위한 시트부재이며, 상기 보조안테나(35)를 포함하고, 그리고 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)와 상기 통신방해부재(25) 사이에 위치된다. 도 1의 상기 보조안테나(35)는 제2도전체층(28)을 포함한다. 이하에서는, 상기 안테나소자(23), 상기 태그본체(22) 또는 상기 태그(21)를 사용하는 무선통신에서 사용되는 전자파의 주파수를 통신주파수라고 한다.
본 발명에서의 통신방해부재는 물체가 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)의 근처에 존재하는 경우에 자유공간 내에서 보다 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)의 통신 특성을 악화시킬 수 있는 물체를 의미한다. 이러한 통신방해부재의 예들에는 금속 등과 같은 도전성물질, 대전방지제, 유리, 종이 또는 액체 등과 같은 유전성 물질, 자성재료 및 전자기기, 안테나, 태그, IC카드, 전자기판 등과 같은 전자소음원 등으로 이루어지는 부분을 갖는 물질들이 포함된다.
상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22) 근처에 금속 등과 같은 도전성물질이 존재하는 경우, 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)의 임피던스가 현저하게 저하되고 그리고 무선통신이 어려워지게 된다. 또한, 골판 지(cardboard), 수지, 유리 또는 액체 등과 같은 유전성 물질은 상기 유전물질의 유전율로 인하여 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)의 공진주파수를 변화시키고, 그리고 무선통신을 방해한다. 더욱이, 자성물질 역시 자성물질의 투자율로 인하여 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)의 공진주파수를 변화시키고, 그리고 무선통신을 방해한다. 전자소음원은 소음의 영향으로 인하여 상기 안테나 감도(antenna sensitivity)의 SN비(신호대잡음비)를 저하시킨다. 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)를 이용하는 무선통신을 방해하는 이들 물체들 모두는 통신방해부재들로 언급된다.
도 1은 상기 태그(21)가 부착되는 물품(25)이 통신방해부재인 경우를 나타낸다. 상기 태그(21)는 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)와 통신방해부재인 상기 물품(25)의 사이에 상기 시트부재(20) 또는 상기 보조안테나(35)가 개재되도록 하여 상기 물품(25)에 부착되어 사용된다. 따라서, 상기 시트부재(20) 또는 상기 보조안테나(35)가 상기 태그본체(22)와 상기 물품(25) 사이에 놓여지게 된다. 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)와 상기 시트부재(20) 또는 상기 보조안테나(35)들은 서로에 대해 전기적으로 절연되어 있다. 간격(spacing)을 제어하기 위하여, 도 2에 나타낸 바와 같이, 비도전성인 제1스페이서층(32)이 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)와 상기 보조안테나(35) 사이에 위치된다. 상기 시트부재(20) 또는 상기 보조안테나(35)는 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)에 대하여 통신방향(A)와는 반대방향 측에 설치된다.
상기 시트부재(20) 또는 상기 보조안테나(35)는 각각 도전성물질로 만들어진 2개의 도전체층(27 및 28)들을 포함한다. 상기 도전체층(27 및 28)들은 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)로부터 전기적으로 절연되어 있고 그리고 서로 전기적으로 절연되어 있다. 상기 두 도전체층(27 및 28)들 중의 적어도 하나(본 구체예에서는 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)에 밀접하게 배치되는 상기 제1도전체층(27))가 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)를 사용하는 무선통신에서 사용되는 전자파에 대해서 공진하는 공진층이다. 공진층으로서 기능하는 상기 제1도전체층(27)은 불연속영역(40)을 포함한다. 도 1의 상기 불연속영역(40)은 홈(슬롯)의 형태이며, 이러한 구성을 구체예 A라 한다. 상기 불연속영역(40)의 기능이 이하에서 설명될 것이다. 이하에서는, 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)에 근접하게 위치되는 상기 제1도전체층(27)을 공진층(27)이라 한다. 다른 도전체층인 상기 제2도전체층(28)은 반사층으로서 기능하며, 반사층(28)이라 한다. 상기 통신방해부재(25)는 서로에 대해 반드시 전기적으로 절연되어야 할 필요는 없다.
상기 공진층(27) 뿐만 아니라 상기 제1스페이서층(32) 또는 제2스페이서층(33)에도 불연속영역이 설치될 수 있다. 이러한 스페이서층은 공간이 될 수도 있으며, 전자파의 손실을 억제하는 물질로 만들어지며, 따라서 이러한 스페이서층이 형성될 수 있으며, 또한 전자에너지의 손실을 낮게 유지할 수 있는 한 어떠한 다른 가공도 수행될 수 있다.
상기 반사층(28)은 상기 공진층(27)과 동일하거나 또는 보다 작은 형상 및 크기를 가질 수 있으나, 본 구체예에서는, 상기 반사층(28)은 상기 공진층(27)과 같거나 또는 보다 크게 형성되는 형상 및 크기를 갖는다. 상기 공진층(27)이 상기 반사층(28)의 표면 상으로 투영되는 경우, 상기 공진층(27)의 영역은 상기 반사층(28)의 표면 내에 들어가도록 구성된다. 상기 반사층(28)을 상기 공진층(27) 보다 크게 하는 경우, 상기 물품(25)의 종류의 영향이 감소되고, 상기 통신방향(A) 내에서의 전파의 지향성이 증가되고, 그리고 통신거리가 증가될 수 있다. 또한, 상기 반사층(28) 내에도 불연속영역이 설치될 수 있다.
상기 무선IC태그가 배열되는 형태에 따라 달라질 수는 있으나, 많은 경우들에 있어서, 적층된 방향에서 보았을 때 상기 시트부재(20) 또는 상기 보조안테나(35)의 평면상의 형상은 사각형이다. 또한, 상기 시트부재(20) 또는 상기 보조안테나(35)의 총두께는 대략 0.1 내지 20㎜이다.
상기 안테나소자(23)는 상기 기재(30)의 두께의 방향에서 상기 태그(21)의 상기 태그본체(22)의 하나 또는 양쪽 모두의 표면에 형성되고, 그리고 정보저장부(information storage portion)로 기능하는 상기 IC(31)는 그 위에 탑재된다. 상기 기재(30)(도시하지 않음)는, 예를 들면, 합성수지인 유전체로 만들어지며, 전기절연성을 갖는다. 상기 기재(30)의 물질은, 예를 들면, 수지(예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 에폭시수지) 또는 종이 등과 같은 임의의 절연물질이 될 수 있다. 상기 안테나소자(23)는 상기 기재(30)의 상기 표면에 형성되는 도전체 패턴에 의해 실현된다. 상기 안테나소자(23)는 금속 등과 같은 도전성물질로 만들어진다. 상기 안테나소자(23)의 물질은 금, 백금, 은, 니켈, 크롬, 알루미늄, 구리, 아연, 납, 텅스텐, 철 또는 다른 금속, 합금물질, 금속산화물 또는 탄소-기반 물질(예를 들면, 탄소) 등과 같은 높은 전기전도도를 갖는 물질이 될 수 있다. 상기 안테나소자(23)는 상기 기재(30)를, 예를 들면, 배선(wiring), 증착(evaporating), 에칭(etching) 또는 스크린인쇄 등과 같은 코팅(coating)에 적용시키는 것에 의해 형성된다. 상기 IC(31)는 상기 안테나소자(23)에 전기적으로 연결되고 그리고 상기 안테나소자(23)를 통하여 통신을 수행한다.
상기 시트부재(20) 또는 상기 보조안테나(35)는 상기 태그본체(22)의 기재(30)에 적층된다. 상기 기재(30)에 대한 상기 안테나소자(23) 및 상기 IC(31)의 방향에 대하여는 제한이 없다. 상기 시트부재(20) 또는 상기 보조안테나(35)는 그들 사이에 제2스페이서층(33)이 개재되도록 하여 상기 공진층(27)과 상기 반사층(28)들이 적층되는 적층된 적층체이다. 상기 시트부재(20)는 상기 태그본체(22)의 측면으로부터 제1스페이서층(32), 공진층(27), 제2스페이서층(33), 반사층(28)의 순서로 적층되는 구성을 갖는다. 상기 제1스페이서층(32)과 상기 제2스페이서층(33)은 비전도성을 갖는다. 또한 상기 제1스페이서층(32)으로 기능하는 상기 기재(30)는 상기 태그본체(22)와 상기 공진층(27) 사이에 개재되고, 그리고 상기 제2스페이서층(33)은 상기 공진층(27)과 상기 반사층(28) 사이에 개재된다. 비전도성인 상기 제1스페이서층(32)은 전형적으로는 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)와 상기 공진층(27) 사이에 설치된다. 상기 제1스페이서층(32) 또는 상기 제2스페이서층(33)은 또한 비도전성인 한에서는 접착층(adhesive layer) 또는 점착층(tacky layer)이 될 수 있다. 또한, 상기 제1스페이서층(32) 및 상기 제2스페이서층(33)들은 단일층이거나 또는 복층이 될 수 있으며, 또한 서로 다른 물질들로 만들어질 수도 있다. 또한, 상기 층들은 반드시 낮은 손실성분(loss component)의 물질로 만들어질 필요는 없다. 따라서, 상기 공진층(27) 및 상기 반사층(28)들은 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)에 대하여 전기적으로 절연됨과 동시에 서로에 대해 전기적으로 절연되어 있다.
상기 시트부재(20) 또는 상기 보조안테나(35)에 있어서, 상기 공진층(27)은 상기 두께방향의 일측면에 대하여 상기 제2스페이서층(33)의 한 표면 상에 형성되고 그리고 상기 반사층(28)이 상기 두께방향의 타측면에 대하여 상기 제2스페이서층(33)의 한 표면 상에 형성된다. 상기 시트부재(20)는 상기 제1스페이서층(32)이 상기 보조안테나(35)에 일체로 되는 구성을 갖는다. 상기 공진층(27)과 상기 반사층(28)들은 도전성물질로 만들어지며, 예를 들면, 상기 안테나소자(23)에서와 유사한 방법과 유사한 물질을 사용하여 형성될 수 있다. 상기 안테나소자(23), 상기 공진층(27) 및 상기 반사층(28)들은 동일한 물질로 형성되거나 또는 다른 물질들로 형성될 수 있다. 또한, 상기 안테나소자(23), 상기 공진층(27) 및 상기 반사층(28)들은 동일한 방법으로 형성되거나 또는 다른 방법들로 형성될 수 있다.
상기 제1스페이서층(32), 제2스페이서층(33)의 유전체 물질 또는 상기 코팅물질은 단지 적어도 비도전성일 것이 필요하며, 그 재료는 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 물질은 고무페라이트(rubber ferrite) 등과 같은 자성을 갖는 물질 및 아무런 처리 없이 층 내로 성형되고 그리고 상기 스페이서층으로 사용될 수 있는 자성물질(magnetic material)(금속산화물, 세라믹, 입상 박막(granular thin film), 페라이트 도금 물질(ferrite plated material))이 될 수 있다. 또한, 상기 제1스페이서층(32) 또는 제2스페이서층(33)은 유전체 물질(유전재료)가 될 수 있다. 예를 들면, 상기 물질은 본 구체예에서와 같이 발포수지(resin foam)이거나 또는 다른 발포체가 될 수도 있다. 상기 물질이 열, 압력, 자외선, 경화제 등의 적용에 의하여 가공 동안에 시트로 성형될 수 있는 것인 한 임의의 물질이 선택될 수 있다. 상기에 더해, 범포(canvas), 옷감(fabric), 직포, 부직포, 세라믹, 종이, 점토, 시멘트, 점토-기반 물질 등과 같은 임의의 유기 물질 또는 임의의 무기 물질들이 사용될 수 있다. 상기 물질은 또한 점착성물질(tacky material) 또는 접착제(adhesive)가 될 수도 있다.
앞서 기술한 바와 같이, 상기 제스페이서층(32), 제2스페이서층(33) 또는 상기 코팅물질 등과 같은 유전체 물질 등과 같은 상기 IC태그(21), 상기 시트부재(20) 또는 상기 보조안테나(35)를 형성하는 물질로서는 금속 등과 같은 도전성물질로 이루어지는 부분을 제외하고는 낮은 에너지손실을 갖는 저손실 물질(low loss material)이 선택된다. 높은 에너지손실을 갖는 물질이 부분적으로 사용되어야만 하는 경우에는, 사용된 물질의 양은 상기 에너지손실이 전체적으로 낮게 유지되도록 가능한 한 적게 유지되도록 한다.
즉, 파장 단축 효과에 의한 소형화나 전계를 끌어들이기 위해서 높은 유전율을 갖는 것이 바람직하기는 하나, 낮은 손실의 물질을 선택하는 것이 더 중요하다. 특히, 통신주파수에서의 비유전율(relative permittivity)의 실수부 ε' 및/또는 비투자율(relative permeability)의 실수부 μ'는 진공 시의 비유전율 1 및/또는 비투자율 1 보다 가능한 한 보다 높은 것이 되고, 그리고 동일한 주파수에서의 비 유전율의 허수부 ε" 및/또는 비투자율의 허수부 μ"가 가능한 한 작은 것이 된다. 본 발명에서는, 이러한 종류의 물질을 그를 통하여 전자파를 수집하고 그리고 통과시키는 물질로 간주한다. 통신 주파수 대역에서의 유전탄젠트(dielectric tangent)(tanδ)(ε"/ε') 또는 자성탄젠트(magnetic tangent)(tanδ)(μ"/μ')가 낮기 때문에, 전자에너지의 손실이 낮아진다.
상기 물질의 구체적인 예들에는 공간이 포함될 수 있으나, 이하에서 기재하는 유기물질들이 전형적으로 사용된다. 상기 유기물질의 예들에는 고무, 열가소성 탄성체(thermoplastic elastomer), 각종 플라스틱, 목재와 종이 및 이들의 다공질체들이 포함된다. 상기 고무의 예들에는 천연고무 뿐만 아니라 이소프렌고무, 부타디엔고무, 스티렌-부타디엔고무, 에틸렌-프로필렌고무, 에틸렌-프로필렌-디엔고무(EPDM rubber ; ethylene-propylene-diene rubber), 에틸렌-비닐아세테이트계고무, 부틸고무, 할로겐화부틸고무, 클로로프렌고무, 니트릴고무, 아크릴고무, 에틸렌아크릴고무, 에피클로로히드린고무, 불소고무, 우레탄고무, 실리콘고무, 염소화폴리에틸렌고무, 수소첨가니트릴고무(HNBR ; hydrogenated nitryl rubber) 또는 액상고무(liquid rubber) 등과 같은 합성고무 단독, 그리고 여러 형태의 변성처리를 통하여 이들 고무들을 변성시키는 것에 의해 수득되는 고무들이 포함된다. 이들 고무들은 단독으로 또는 여러 형태의 것들의 조합으로 사용될 수 있다.
상기 열가소성 탄성체의 예들에는 염소화 폴리에틸렌 등과 같은 염소계 탄성체들, 에틸렌공중합체계 탄성체들, 아크릴 탄성체들, 에틸렌아크릴공중합체계 탄성체들, 우레탄계 탄성체들, 에스터계 탄성체들, 실리콘계 탄성체들, 스티렌계 탄성 체들, 아미드계 탄성체들 또는 올레핀계 탄성체들 및 이들의 유도체들이 포함된다. 바람직하게는, 상기 열가소성 탄성체들은 수소첨가SBS(hydrogenated SBS)(SEBS), 폴리에스터 탄성체 등이다.
게다가, 상기 각종의 플라스틱의 예들에는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, AS수지, ABS수지, 폴리스티렌, 폴리염화비닐 또는 폴리염화비닐리덴 등과 같은 염소계수지; 폴리초산비닐, 에틸렌-초산비닐공중합체, 불소수지, 실리콘수지, 아크릴수지, 나일론, 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, PPE수지, 알키드수지, 불포화폴리에스터, 폴리설폰, 우레탄계수지, 페놀수지, 요소수지 및 에폭시수지 및 이들의 유도체들 등과 같은 모든 종류의 열가소성수지 및 모든 종류의 열경화성수지들이 포함된다.
앞서 기술된 물질들은 어떠한 처리도 없이 그대로 사용되거나 또는 복합시키거나(composed), 변성시키거나(modified) 또는 결합시켜(combined) 사용될 수 있다. 상기 물질들은 바람직하게는 발포된다. 전형적인 저밀도의 유전체 물질의 예들에는 발포폴리스티렌 등과 같은 발포수지가 포함된다.
상기 제1스페이서층(32) 및 상기 제2스페이서층(33)을 구성하는 상기 유전체 물질의 밀도는 예를 들어 1.0g/㎤ 이하인 것이 바람직하다.
이러한 종류의 저밀도의 유전체 물질로서, 다공성 유기물질들 및 다공성 무기물질들로부터 선택되는 하나 또는 그 이상의 물질들이 사용된다. 발포되지 않은 물질이 사용되거나 또는 발포되지 않은 물질과 발포된 물질을 조합될 수 있다. 앞서의 것들에 더해, 마분지 등과 같은 종이, 목재, 유리, 석고, 점토-기반 물질, 옷 감, 직포, 부직포, 복합재료들 등이 또한 사용될 수 있다.
상기 발포방법으로서의 수단에는 제한이 없으나, 발포방법들은 발포제(foaming agent)가 첨가되는 방법들 또는 열팽창성 미립자들이 첨가되는 방법들로 분류된다. 발포제로서는 유기계 발포제와 무기계 발포제가 있다. 상기 발포방법들은 예를 들어 글라스비드(glass bead) 등과 같은 발포물(foam material)이 첨가되거나, 물 또는 가스가 첨가되거나 또는 초임계 이산화탄소(supercritical carbon dioxide) 또는 초임계 질소 등과 같은 초임계 유체가 사용되는 방법이 될 수 있다.
첨가되는 상기 유기계 발포제들의 예들에는 디니트로소펜타메틸렌트트라민(DPT ; dinitroso pentamethylene tetramine), 아조디카르본아미드(ADCA ; azodicarbonamide), p,p'-옥시비스(벤젠술포닐히드라지드)(OBSH ; p,p'-oxybis(benzenesulfonyl hydrazide) 및 히드라조디카르본아미드(HDCA ; hydrazodicarbonamide)들이 포함되나, 이들로 한정되는 것은 아니다.
첨가되는 상기 무기계 발포제들의 예들에는 탄산수소나트륨(sodium hydrogencarbonate)이 포함되나, 이것으로 한정되는 것은 아니며, 물질에 따라 적절하게 선택되고 그리고 첨가될 수 있다.
또한, 첨가되는 상기 열팽창성 미립자의 예들에는 열적으로 팽창하는 마이크로캡슐(microcapsule) 형태의 미립자소구(fine particle pellets)가 포함된다. 발포배율에도 특별한 제한은 없으나, 흡수체(absorber)의 두께의 변화가 적고, 강도가 유지될 수 있고, 그리고 경량화될 수 있도록 하는 것으로 결정될 필요가 있다. 따라서, 상기 발포배율은 대략 1 내지 50배가 바람직하다.
발포구조(foaming structure)에 대해서는 특별한 제한은 없으나, 상기 발포구조는 압축방향에서의 강도가 높아지도록, 예를 들면, 두께 방향으로 편평하게 되도록 형성되도록 결정되는 것이 바람직하다.
상기 목재의 예들에는 합판, 나왕재(lauan materials), 파티클보드(particle board), 중밀도섬유판(MDF) 등과 같은 목질재료(wood material)가 포함된다. 상기 물질에 대한 실질적인 제한은 없으며, 다수의 물질들이 조합되어 사용될 수 있다.
상기 다공성 무기물질의 예들에는 각종 세라믹 재료, 석고보드, 콘크리트, 발포 유리, 속돌(부속 ; pumice stone), 아스팔트, 점토재(clay materials) 등이 포함되나, 이들에 제한되는 것은 아니다.
상기 제1스페이서층(32), 상기 제2스페이서층(33) 및 상기 코팅물질의 상기 유전체 물질들은 수신된 전파에너지를 가능한 한 손실을 억제하도록 하여 송신에너지로 전환시킬 필요가 있고, 따라서, 상기 물질로 인한 에너지 손실이 가능한 한 낮은 물질을 선택할 것이 필요하다. 따라서, 무선통신을 위하여 상기 무선IC태그에 의하여 사용되는 전자파의 주파수에 대한 상기 유전탄젠트(tanδ)(ε"/ε')는 0.5 또는 그 이하, 보다 바람직하게는 0.2 또는 그 이하이다. 에너지 손실을 억제하고, 유연성, 경량성 및 저가격화의 효과를 가지고 있기 때문에, 발포체가 본 발명의 상기 물질로서 적합하다.
상기 스페이서 물질은 바람직하게는 낮은 밀도와 낮은 유전탄젠트(tanδ)(ε"/ε') 둘 다를 갖는 것이 바람직하기는 하나, 보다 중요한 것은 통신주파수대역 (상기 UHF 대역 등)으로의 낮은 유전탄젠트(tanδ)를 발휘하는 것이다.
더욱이, 상기 복소비유전율의 실수부 ε'가 높은 경우, 파장단축효과로 인하여 상기 시트가 보다 얇고 그리고 보다 작게 만들어질 수 있으며, 그에 따라 ε'는 바람직하게는 1 내지 10인 것이 바람직하다. 여기에서, 상기 시트는 여러 변수들을 고려하여 설계되고, 따라서, 이러한 값으로 한정되는 것은 아니다.
상기 제1스페이서층(32), 상기 제2스페이서층(33) 및 상기 코팅물질의 상기 유전체 물질들은 각각 다른 유전체 물질로 되거나 또는 동일한 유전체 물질로 될 수 있다.
도 4는 자유공간 내에 놓여지는 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)(IC태그)를 모식적으로 나타내는 정면도이다. 이극안테나 등과 같은 전파방식의 안테나들과 마찬가지로, 도 4에 나타낸 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)는 상기 안테나가 자유공간에 놓여진다는 가정 하에서 설계되고 있다. 여기에서는 교류로 인하여, 이극안테나들 사이에 형성되는 전계의 방향은 교대로 변동하게 된다. 도 4는 특정의 시간에서의 전계의 방향을 나타내고 있다. 상기 칩(31)이 자유공간 내에 설치되는 조건하에서 상기 칩(31)의 입력임피던스가 상기 안테나소자(23)에 정합하게 된다. 따라서, 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)가 자유공간 내에 설치되는 상태에서는, 화살표(B)에 의해 표시되는 바와 같이 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)의 주위로 전자계(electromagnetic field)가 확장될 수 있으며, 따라서, 통신효율이 개선되고, 그리고 통신거리가 증가될 수 있다.
도 32에 나타낸 바와 같이, 예를 들어 전파방식 통신을 수행하는 이극안테나를 갖는 상기 태그본체(22) 근처에 금속 등과 같은 도전성 물질이 존재하는 경우에서도 또한 앞서 기술한 바와 같이 상기 전자유도방식과 다른 메카니즘으로 통신을 할 수 없게 된다. 상기 태그본체(22)에 의한 수신이 상기 안테나소자(211)를 통하여 흐르는 전류(I11)을 야기하는 경우에, 역방향의 전류(I12)가 근처의 금속면의 측면 상에 유도되고, 상기 유도된 전류는 루프-형의 전류 경로가 형성되고, 그리고 임피던스가 크게 저하된다. 따라서, 상기 임피던스는 자유공간에서의 통신용으로 설계된 상기 IC칩(217)의 입력임피던스와 정합하지 못하고, 에너지 및 신호의 전달이 진행되지 않고, 그리고 가능한 통신거리가 단축된다.
도 5는 도 23에 나타낸 바와 같은 통신방해부재가 근처에 존재하는 상태의 부분적인 현상을 설명하는 정면도이다. 상기 전파방식의 안테나소자(23) 또는 태그본체(22)가 통신방해부재인 상기 물품(25) 근처에 설치된 상태에서는, 화살표(C)로 나타낸 바와 같이, 전자계가 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)와 통신방해부재인 상기 물품(25)와의 사이에 집중적으로 형성된다. 이러한 상태에서는, 상기 IC(31)로부터 상기 안테나소자(23)에로 전달이 수행되는 경우에서조차도, 상기 전자계가 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)와 통신방해부재인 상기 물품(25) 사이에 집중되기 때문에, 상기 안테나소자(23)에 공급된 전력이 공간 내로 방사되지 못하고 상기 IC(31)에로 되돌려지는 현상이 발생하고, 그리고 상기 안테나소자(23)와 상기 IC(31) 사이의 정합이 악화된다. 이와 같이 정합이 악화되는 경우, 통신이 불가능하게 된다. 전자파가 단순히 축적되고 그리고 방사될 수 없는 경우에는, 상기 시트부재는 이러한 방법으로 공진기로서 작동하는 경우에서 조차도 무선통신을 개선시키는 데 사용될 수 없다.
도 6은 통신방해부재인 상기 물품(25) 근처에 설치되는 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)에서의 전파의 거시적인 도달 및 및 반사를 모식적으로 나타내는 정면도이다. 먼곳으로부터 공중을 통하여 도달하는 전자파들이 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22) 근처에 있는 통신방해부재인 상기 물품(25)에 의해 반사되는 경우, 전자파는 역위상인 전계로 반사된다. 따라서, 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)가 통신방해부재인 상기 물품(25)의 근처에 설치되는 상태에서는, 화살표 D로 나타낸 상기 판독기로부터 도달하는 직접파(direct waves)와 화살표 E로 나타낸 통신방해부재인 상기 물품(25)에 의해 반사된 반사파들 사이의 간섭으로 인하여, 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22) 근처의 위치에서 합성 전계 강도가 0에 가깝게 된다. 이와 같이, 간섭에 의해서 에너지가 소비되게 되고, 그리고 그에 따라 통신이 불가능하게 된다.
본 발명의 상기 시트부재 및 상기 보조안테나에 의한 무선IC태그를 사용하는 통신 개선 메카니즘은 이하의 3가지 이유에 의한다. 첫째, 상기 시트부재 및 상기 보조안테나를 공존시키기 때문에, 통신방해부재 근처에서의 무선IC태그의 공진이 개선된다. 둘째, 상기 시트부재, 상기 보조안테나 및 상기 불연속영역의 구성 및 형상들이 궁리되고 그리고 배치위치가 검토되었기 때문에, 임피던스 정합이 개선된다. 셋째, 앞서 기술한 바와 같이, 구성물질로서 그를 통하여 전파를 수집하고 그리고 통과시키는 에너지 손실이 적은 저손실재료로 사용하기 때문에, 낮은 에너지 손실의 구성이 실현된다. 이하에서는 이들 관점들이 설명될 것이다.
(1Q)본 발명에서는, 도 1 내지 도 3들에 나타낸 바와 같이, 상기 공진층(27)을 갖는 상기 시트부재(20)가 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)와 상기 통신방해부재(25)의 사이에 설치된다. 상기 공진층(27)은 상기 반사층(28)과 함께 보조안테나인 마이크로스트립안테나(microstrip antenna)를 구성한다. 마이크로스트립안테나는 패치안테나라고도 언급되며, 따라서 상기 시트부재(20)는 패치안테나를 포함하는 보조안테나이다. 전파는 패치안테나의 경우에서와 같이 수신되고 그리고 방사된다. 패치안테나는 공진주파수에 있어서의 파장에 따라 크기가 정하여지는 안테나이며, 따라서 이 안테나는 통상적으로는 극초단파(UHF대) 혹은 그 이상의 주파수에서 사용된다. 특히, 이 안테나는 상기 전도체의 길이가 1/2 파장인 경우에 정상파(stationary waves)가 나타나고 그리고 공진이 일어난다. 상기 패치안테나는 접지판(ground plate)으로 기능하는 도전체층을 포함하며, 상기 접지판이 상기 통신방해부재의 측면 상에 위치되어 사용되는 경우에 통신방해부재의 영향을 억제하는 한편으로 사용될 수 있다. 상기 시트부재(20) 또는 상기 보조안테나(35)에 있어서는, 상기 공진층(27)과 상기 반사층(28)들로 이루어져서 상기 패치안테나를 구성하는 두 도전체층들 중에서 상기 반사층(28)이 접지판으로 기능하며, 따라서 상기 반사층(28)이 상기 물품(25)의 측면 상에 설치되어 사용되는 경우, 상기 보조안테나 자체는 상기 물품(25)의 영향을 받지 않고 안정한 안테나로서 동작한다. 앞서 기술한 바와 같이, 상기 무선IC태그를 상기 시트부재 또는 상기 보조안테나와 복합화하는 것에 의하여 얻어지는 효과로 인하여, 통신방해부재(25) 근처에 서 조차도 상기 안테나의 안정한 공진상태가 확보된다. 상기 보조안테나(35)가 금속 등과 같은 도전성 물질인 물품 상에 적층되는 경우, 이 물품이 또한 상기 반사층(28)으로서 기능하고, 따라서 상기 반사층(28)이 반드시 필요하지는 않고, 상기 반사층(28) 없이도 유사한 효과를 얻을 수 있게 된다.
게다가, 이러한 상태에서 상기 시트부재(20) 또는 상기 보조안테나(35)의 상기 공진층 내에 슬릿, 슬롯 등의 형태의 상기 불연속영역(40)이 설치되는 경우, 상기 패치안테나 내에 전계가 낮기는 하나 자계가 강한 영역이 사용되어 그 영역을 통하여 강한 전자 결합이 형성되고, 그리고 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)를 사용하는 무선통신이 개선되게 된다. 게다가, 이러한 종류의 불연속영역(40)을 갖는 상기 시트부재(20) 또는 상기 보조안테나(35)가 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)와 상기 물품(25) 사이에 개재되고, 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)에 대한 상기 물품(25)의 영향을 완화시킬 수 있다. 그 결과, 상기 물품(25) 근처에서 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)와 상기 시트부재(20) 또는 상기 보조안테나(35) 사이의 전자결합이 보다 강하게 되고, 그리고 선으로 연결함이 없이 단순히 배치 위치를 변경하는 것에 의하여 간단하고 쉬운 임피던스 정합이 실현될 수 있다.
상기 시트부재(20) 또는 상기 보조안테나(35)의 상기 공진층(27)은 통신주파수의 전자파에 대해서 공진하며, 따라서 상기 시트부재(20)의 상기 보조안테나(35)는 통신주파수의 전자파에 대해서 공진한다.이 보조안테나(35)가 설치되는 경우에서, 상기 보조안테나(35)에 의해 수신되는 전자파로부터 에너지가 상기 안테나소 자(23) 또는 상기 태그본체(22)에 공급된다. 이러한 방법으로, 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)는 또한 상기 보조안테나(35)로부터 에너지를 얻게 된다. 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)가 상기 보조안테나(35)에 선을 연결함이 없이 단순히 배치되는 경우, 상기 보조안테나(35)로부터의 방사를 이용하여 에너지를 방출하는 것이 가능하고, 그리고 상기 IC(31)로부터의 신호를 큰 방사전력으로 공간에 방출할 수 있게 된다. 패치안테나를 포함하는 상기 보조안테나(35)는 공진 동안에 특히 두 도전체층들 중 상기 공진층(27)의 중간 부분 부근의 영역의 전계가 0이 되는 안테나이다. 전계가 0이기 때문에, 이 상태는 전기적인 합선이 일어난 상태와 같은 상태가 된다. 따라서, 이러한 영역 내에 비아홀(via-hole) 등이 설치되고 그리고 전기적 전기적인 합선이 야기되는 경우에서 조차도 그의 작동은 영향을 받지 않는다.
여기에서, 상기 시트부재(20)는 상기 보조안테나(35)의 상기 도전체층(27 및 28)들 중의 제1도전체층인 상기 공진층(27)을 소위 반사기(reflector)로서 사용하고 있지 않다. 상기 반사기로부터 반사효과를 얻기 위해서는, 상기 반사기가 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)로부터 1/4λ(λ=통신주파수의 전자파의 파장)의 전기장으로 이격될 필요가 있기는 하나, 상기 시트부재(20)에서는 그러한 거리가 제공되지 않는다. 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)와 상기 공진층(27) 사이의 간격을 상기 통신주파수의 전자파의 파장(λ)의 1/4 미만으로 하여 상기 태그(21)의 두께가 감소된다. 상기 보조안테나(35)는 반사효과를 사용하지 않고 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)와의 전자결합을 사용하여 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)를 통한 큰 전류의 흐름을 야기하며, 따라서 통신효율이 개선되고, 그리고 통신거리가 증가된다.
더욱이, 상기 보조안테나(35)의 상기 공진주파수는 상기 시트부재(20)의 상기 보조안테나(35)의 형상 및 크기를 변경하는 것에 의해 용이하게 변경할 수 있다. 따라서, 상기 태그본체(22)의 구성에 따라 통신주파수에 정합하는 공진주파수를 갖는 보조안테나(35)가 수득될 수 있고, 그리고 이 보조안테나(35)는 여러 전계형 안테나소자(23)를 갖는 상기 태그본체(22)에 적용될 수 있으며, 그에 의하여 상기 태그(21)를 형성하는 것이 가능하게 된다. 더욱이, 이러한 종류의 무선통신용 안테나는 상기 무선IC태그와는 무관하게 본 발명의 작용을 이용하여 유사한 방법으로 무선통신을 개선할 수 있다.
도 7a 내지 도 7j들은 상기 공진층(27)의 형상의 예들을 나타내는 평면도들이다. 상기 공진층(27)의 하나의 측면에 평행한 방향(예를 들어 도 7의 수평방향)을 제1방향(x)로 하고, 그리고 다른 측면에 평행하고 그리고 상기 제1방향(x)에 대하여 수직인 방향(예를 들어 도 7의 수직방향)을 제2방향(y)로 한다. 도 7a 내지 도 7j들에 나타낸 바와 같이, 상기 불연속영역(40)은 상기 공진층(27)을 장방향으로 부분적으로 절단해내는 것에 의해 형성된다. 상기 공진층(27) 또는 상기 불연속영역(40)의 외곽형상은 장방향(rectangle), 사각형(square), 다각형(polygon), 타원형(ellipse), 원형(circle), 부정형(irregular shape) 등의 임의의 형상이 될 수 있다. 상기 형상 뿐만 아니라 개수에도 제한은 없다.
도 7a에 나타낸 바와 같이, 상기 불연속영역(40)은 상기 제1방향(x)과 제2방 향(y)의 중심부에서 상기 제2방향(y)으로 연장된, 길이가 긴 장방형의 형태로 형성될 수 있다. 도 7b에 나타낸 바와 같이, 상기 불연속영역(40)은 상기 제1방향(x)으로 연장되는 장방형 부분들이 상기 제1방향(x)과 제2방향(y)의 중심부에서 연결되는 H자 형태로 형성될 수도 있다. 도 7c에 나타낸 바와 같이, 상기 불연속영역(40)은 상기 제1방향(x)의 중심부에서 상기 공진층(2)의 단부로부터 연장되는 컷아웃(cutout)으로 형성될 수도 있다. 도 7d에 나타낸 바와 같이, 상기 불연속영역(40)은 상기 제1방향(x)와 제2방향(y)의 중심부에서 상기 제2방향(y)과 평행한, 장방형의 형태로 형성될 수도 있다. 도 7e에 나타낸 바와 같이, 상기 불연속영역(40)은 상기 제1방향(x)으로 연장되는 짧은 장방형 부분들이 상기 제1방향(x)과 제2방향(y)의 중심부에서 연결되는 H자 형태로 형성될 수도 있다. 도 7f에 나타낸 바와 같이, 상기 불연속영역(40)은 서로 다른 길이들을 갖는 평행한 장방형의 부분들이 상기 제1방향(x)과 제2방향(y)의 중심부로부터 상기 제2방향(y)의 일측으로 이동된 위치에서 연결되는 불균등한 측면들을 갖는 H자 형태로 형성될 수도 있다. 도 7g에 나타낸 바와 같이, 상기 불연속영역(40)은 도 7f에서의 구성에 더해 상기 제2방향(y) 내의 양단부들에 장방형의 컷아웃들을 갖도록 형성될 수 있다. 도 7h에 나타낸 바와 같이, 상기 불연속영역(40)은 도 7a의 구성에 더해, 상기 제1방향(x)의 양측으로 약간 더 짧은 연신된 장방형들이 평행하게 배치되도록 하여 2개의 다른 길이를 갖는 3개의 선들의 형상(소(小)자의 형상)으로 형성될 수도 있다. 도 7i 및 도 7j들은 도 7a 및 도 7b들의 상기 불연속영역(40)이 더 변형된 예들을 나타내고 있다. 상기 중심 근처의 위치에서의 상기 불연속영역(40)의 폭이 다른 부분들의 폭 보다 증가되고, 따라서 상기 IC칩(31) 또는 상기 태그본체(22)에 대한 영향을 더 감소시키도록 한다. 여기에서, 앞서 기술된 형상들에 제한되지는 않으며, 상기 형상은 임의의 형상이 될 수 있다.
상기 공진층(27)에 있어서, 도 7a, 도 7b, 도 7d 내지 도 7f, 도 7i 및 도 7j들에 나타낸 바와 같이 단지 하나의 불연속영역(40)이 형성되거나, 또는 도 7g 및 도 7h에 나타낸 바와 같이 복수의 불연속영역(40)들이 형성될 수도 있다. 또한, 상기 공진층(27)에 있어서, 도 7a, 도 7b, 도 7d, 도 7e, 도 7h, 도 7i 및 도 7j들에 나타낸 바와 같이 상기 불연속영역(40)은 상기 공진층(27)의 중심을 통과하는 중심축선(L27)에 대하여 대칭이 되도록 형성되거나, 또는 도 7c, 도 7f 및 도 7g들에 나타낸 바와 같이 상기 불연속영역(40)은 상기 공진층(27)의 중심을 통과하는 중심축(L27)에 대하여 비대칭이 되도록 형성될 수도 있다. 또한, 상기 공진층(27)에 있어서, 도 7a, 도 7b, 도 7d, 도 7e, 도 7f, 도 7g, 도 7i 및 도 7j들에 나타낸 바와 같이 상기 불연속영역(40)은 단지 그 전체 주변이 상기 공진층(27)으로 둘러싸여지는 개구(들)의 형태가 될 수도 있고, 도 7g에 나타낸 바와 같이 상기 불연속영역(40)은 상기 개구의 형태 및 부분적으로 개방되고 그리고 상기 공진층(27)의 외측에 연결되는 컷아웃들의 형태가 되도록 형성되거나, 또는 도 7c에 나타낸 바와 같이 상기 불연속영역(40)이 컷아웃의 형태로 형성될 수도 있다. 상기 불연속영역(40)이 존재하는 한, 그의 형태 및 구성에 대한 특별한 제한은 없다. 다수의 불연속영역(40)들이 존재하거나 또는 조합될 수도 있다. 또한, 상기 불연속영역(40)은 상기 공진층(27)을 완전히 분할하는 컷아웃이 될 수도 있다. 또한, 상기 불연속영역(40)의 형태는 다각형 뿐만 아니라 선형, 막대형, 원형, 원호형, 곡선형, 부정형 등과 같은 임의의 형태가 될 수도 있다. 이들 형태들은 상기 수직방향 내에 분포할 수 있다.
또한, 소자들(도전체 소자들)로서 공진단위(resonant units)를 단수 또는 복수개로 배열하는 것에 의하여 상기 공진층(27)이 얻어질 수도 있다. 이 경우, 상기 도전체 소자들은 서로에 대해 절연되고, 그리고 그들 사이의 간격에 의해 형성되는 커패시터(capacitor)가 상기 공진주파수에 영향을 주게 된다. 이러한 간격에서의 절연부는 또한 본 발명의 상기 불연속영역(40)의 관점에 포함되는 것이다.
상기 공진층(27), 상기 불연속영역(40) 또는 상기 도전체 소자의 외곽부의 적어도 일부가 곡선상으로 존재하는 경우, 상기 안테나 특성들은 전파의 입사방향에서 보았을 때 편파방향(polarization direction)에 대한 상기 공진층(27), 상기 불연속영역(40), 상기 도전체 소자 등의 안테나부의 각도 및 위치에 무관하게 안정되게 된다. 즉, 원편파(circular polarization waves)의 전파를 수신하는 경우, 수신특성들이 상기 안테나부의전파의 편파면(polarization plane)에 대한 각도에 대하여 덜 의존적인 안정된 공진이 실현될 수 있다.
도 7a 내지 도 7j들에서 나타낸 바와 같이, 상기 공진층(27) 내에 상기 불연속영역(40)이 형성되는 경우, 상기 불연속영역(40)이 안테나로서 기능할 수 있다. 따라서, 앞서 기술한 보조안테나(35)에 더해, 상기 불연속영역(40)이 안테나로서 제공될 수 있다. 상기 통신주파수에서의 전자파에 대해 공진하도록 하여 상기 불연속영역(40)이 형성되는 경우, 상기 불연속영역(40)에 의해 수신되는 전자파의 에 너지는 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)에 전달될 수 있다. 또한, 상기 불연속영역(40)이 공진되는 경우, 상기 공진층(27)의 양 면들 상의 상기 불연속영역(40)의 주변을 따라 공진전류가 흐르게 되고, 그에 따라 보다 강한 전자결합이 형성되거나(임피던스 정합이 수행될 수 있음) 또는 상기 무선IC태그(21)의 방사효율이 개선될 수 있다. 이때, 상기 공진층(27)은 단지 상기 불연속영역(40)에만 공진될 수 있다.
상기 불연속영역(40)이 안테나로서 기능하는 경우, 상기 불연속영역의 주변의 형태 및 크기에 따라 주파수특성들이 달라지게 된다. 상기 불연속영역(40)의 형태 및 크기는 수득되어야 할 주파수 특성에 따라 결정된다. 예를 들면, 슬롯안테나는 그 슬롯의 주위의 길이가 전자파의 파장과 동일할 때 공진된다. 일반적으로, 이러한 안테나는 초단파대(30MHz 내지 300MHz) 또는 그 이상의 주파수에서 이용된다. 이와 같이, 상기 불연속영역(40)으로부터의 방사도 또한 상기 보조안테나(35)로부터의 방사의 일부가 된다. 연장된 장방형 등과 같이 연장된 선형의 불연속영역(40)이 형성되는 경우, 상기 불연속영역(40)은 상기 태그본체(22)에 대하여 수직으로 가로지르도록 하여 위치되고, 따라서 전계가 상기 태그본체(22)의 길이방향으로 연결되도록 하여 형성되기 때문에, 상기 슬롯형 불연속영역(40)을 가로지르도록 하여 형성된 전계가 보다 강해지게 되고, 그리고 상기 슬롯 주위에 형성되는 전류가 증가되게 된다. 더욱이, 선폭을 증가시키는 것에 의해 길이방향의 크기와 폭의 크기 사이의 차이가 작은 불연속영역(40)이 형성되는 경우, 상기 슬롯형 불연속영역(40)에서 형성되는 전계는 작아지게 되고, 또한 상기 슬롯 주위에 형성 되는 전류도 감소되게 된다. 더욱이, 예를 들어, 서로 다른 길이 치수를 갖는 장방형들을 결합하는 것에 의하여 비대칭의 불연속영역(40)이 형성되는 경우, 복잡한 전계 또는 전류가 형성될 수 있다. 따라서, 큰 수신 강도를 갖는 주파수범위가 크거나, 또는 다수의 공진주파수들이 제공될 수 있으며, 그에 따라 광대역의 수신이 가능한 주파수 특성을 얻을 수 있다. 더욱이, 이러한 방법으로 광대역화를 도모하는 경우, 상기 공진층(27)의 중심으로부터 이동된 위치에 상기 불연속영역(40)을 형성시키는 것에 의하여 상기 안테나 구조에 비대칭성을 도입할 수 있으며, 그에 따라 복수의 공진가능한 부위들을 얻을 수 있으며, 보다 광대역화를 도모할 수 있다.
여기에서, 상기 불연속영역(40)은 반드시 공진될 필요는 없다. 심지어 상기 불연속영역(40)이 공진하지 않는 경우에서도, 상기 보조안테나(35)의 상기 제1도전체층(27) 상에 형성되는 유도된 전류의 전류경로에서의 저항이 증가될 수 있고, 그리고 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)의 상기 임피던스 저하를 억제할 수 있다.
상기 불연속영역(40)의 형태가 변경되거나 또는 여러 불연속영역(400들이 결합되는 경우, 상기 보조안테나(35)와 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22) 사이의 전자결합이 보다 강하게 되거나 또는 광대역화가 얻어지거나 또는 공진이 증가될 수 있다. 또한, 공진 효과를 이용하여 상기 보조안테나의 효과를 지원하는 설계가 가능하게 된다.
도 8은 본 발명의 하나의 구체예에 따른 상기 시트부재(20)의 평면도이다. 도 9는 상기 시트부재(1)의 확대 단면도이다. 도 8에 나타낸 형태를 갖는 시트부재(20)가 사용되는 경우를 구체예 A라 한다.
도 9에서의 단면도에서 나타낸 바와 같이, 상기 불연속영역(40)은 상기 제1스페이서(32)와 상기 보조안테나(35)를 적층된 방향으로 통과하고 그리고 그 결과, 상기 제2스페이서(33)가 상기 홈의 바닥을 형성한다. 따라서, 상기 불연속영역(40)의 깊이(D)는 상기 제1스페이서(32) 및 상기 보조안테나(35)의 두께의 합과 동일하게 되며, 이는 예를 들면 0.1 내지 20㎜이다.
상기 불연속영역(40)의 길이(L)는 상기 시트부재(20)의 단변(short side) 방향의 길이(L0)에 대해서 1 내지 1000%가 되는 길이로 형성된다. 그 전체 길이는, 예를 들어, 굴곡된 부분이 있는 경우, 굴곡된 부분을 포함하여 1 내지 500㎜이다.
상기 불연속영역(40)의 폭(W)은 상기 IC칩, 그 접합부분 및 상기 리액턴스장착부의 크기에 따라 달라질 수는 있으나, 예를 들면, 0.1 내지 50㎜이다. 이 불연속영역(40)이 설치되는 경우, 선을 연결함이 없이 배치되는 상기 무선IC태그의 이극안테나와 상기 보조안테나(35)들이 상기 불연속영역(40)을 경유하여 전자결합되고, 그리고 상기 보조안테나(35)가 공진안테나로서 기능하게 된다. 더욱이, 상기 불연속영역(40)이 상기 무선IC태그의 바로 아래에 설치되기 때문에, 통신방해부재(근처의 금속)로 기능하는 상기 보조안테나(35)의 도전체인 상기 공진층에 의해 상기 IC칩이 덜 영향을 받도록 한다.
상기 불연속영역(40)은 일반적인 형성방법으로 형성될 수 있다. 상기 제1스페이서(32)를 펀칭(punching) 또는 커팅(cutting) 등과 같은 기계적 가공 또는 에 칭(etching) 등과 같은 화학적 가공에 적용시킬 수 있으며, 그에 의하여 유전체 물질로 만들어진 판부재(plate member)로부터 상기 불연속영역이 되어야 할 소정의 부분이 제거될 수 있다. 더욱이, 일부 경우들에서는, 사용된 상기 유전체 물질이 성형 공정 동안에 미리 상기 불연속영역(40)을 갖는 형태로 성형될 수도 있다.
또한, 상기 보조안테나(35)는 기계적 가공 또는 화학적 가공에 적용되고 그에 의하여 상기 제1스페이서(32)의 경우와 마찬가지로 상기 불연속영역(40)이 되어야 할 소정의 부분이 제거될 수 있다. 더욱이, 미리 상기 스페이서 상에 인쇄(printing), 증착(evaporation), 코팅(coating)이 직접 수행되어 상기 스페이서가 슬릿, 슬롯 등을 갖도록 할 수 있다.
이러한 종류의 방법을 사용하여, 상기 불연속영역(40)이 상기 제1스페이서(32) 및 상기 보조안테나(35) 각각에 형성되도록 하거나 또는 상기 보조안테나(35)가 미리 상기 제1스페이서(32) 상에 적층되고 계속해서 상기 불연속영역(40)이 상기 제1스페이서(32)와 상기 보조안테나(35) 내에 동시에 형성되도록 할 수도 있다.
본 발명의 상기 불연속영역(40)은 보조안테나(35)에서는 필수적이나 상기 반사층(28) 내에서는 필수적일 필요는 없다. 유사한 방법으로, 상기 불연속영역(40)은 상기 제1스페이서(32) 및 상기 제2스페이서(33) 내에 존재하거나 또는 존재하지 않을 수도 있다. 가장 가까운 도전체층 내에 상기 불연속영역(40)을 제공하는 것이 본 발명의 요건이다.
도 10은 불연속영역(40)이 설치되지 않은 공진층이 설치되는 비교예에 따른 상기 태그(21)를 나타내는 사시도이다. 도 10에 있어서, 상기 기재(10)는 생략되었다. 불연속영역(40)이 없는 공진층(27)을 사용하는 경우, 상기 안테나소자(23) 및 상기 IC(31)들은 상기 IC(31)가 상기 공진층(27)의 중심과 겹치도록 하고, 그리고 상기 안테나소자(23)가 상기 공진층(27)의 일측과 평행하거나 또는 실질적으로 평행하게 연장되도록 하여 설치된다.
도 11은 도 8b에 나타낸 H자 형상의 슬롯의 형태의 불연속영역(40)이 형성되는 공진층(27)이 설치되는 태그(21)를 나타내는 사시도이다. 이것이 구체예 B로서 언급되는 구성이다. 도 11에 있어서, 기재(30)는 생략되었다. 제1방향(x)이 상하의 방향(upper-and-lower direction)인 방향에서 보았을 때 H자 처럼 보이는 불연속영역(40)이 상기 공진층(27)의 중앙부에 형성되는 공진층(27)을 이용하는 경우, 상기 안테나소자(23) 및 상기 IC(31)들은 상기 IC(31)가 상기 공진층(27)의 중심위치와 실질적으로 겹치도록 하고, 그리고 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)가 상기 제1방향(x)으로 연장되도록 하여 설치된다. 이 상태에서, 상기 IC(31) 또는 상기 리액턴스장착부의 위치는 상기 불연속영역(40)과 겹쳐지게 된다.
도 12는 구체예 B에 따른 상기 시트부재(20)의 평면도이다.
상기 불연속영역(40)으로서, 단변에 평행한 직선 형태의 개구(S1)가 상기 보조안테나(35)의 장변(long side) 방향 중앙부에 설치되고, 그리고 장변 방향에 평행한 2개의 직선들의 형태의 개구(S2)들이 상기 단변 방향에서 그들 사이에 소정의 간격이 개재되도록 하여 배치된다. 상기 개구(S1) 및 개구(S2)들은 중앙부에서 서로 교차하며, 직선 형태의 상기 개구(S1)는 상기 개구(S2)들 보다 바깥으로 돌출되 지 않는다.
상기 개구(S1) 및 개구(S2)의 단면은 구체예 A의 도 9에서의 단면도에 나타낸 바와 같다. 즉, 상기 개구(S1) 및 개구(S2)들은 적층방향으로 상기 제1스페이서(32)와 상기 보조안테나(35)를 통과하고 그 결과, 상기 제2스페이서(33)가 홈의 바닥을 형성하도록 한다. 또한, 상기 개구(S1) 및 개구(S2)들은 동일한 깊이와 동일한 폭을 갖는다.
상기 개구(S2)들의 깊이(D)는 상기 제1스페이서(32)와 상기 보조안테나(35)의 두께의 합과 같으며, 예를 들어 0.1 내지 20㎜이다. 상기 개구(S1) 및 개구(S2)들의 폭(W)은 비록 상기 IC칩, 그 접합부분 및 상기 리액턴스장착부의 크기에 따라 달라질 수는 있으나, 예를 들면, 1 내지 30㎜이다.
상기 개구(S1)의 길이(L101)는 예를 들어 5 내지 100㎜이고, 그리고 상기 개구(S2)의 길이(L102)는 예를 들어 30 내지 500㎜이다.
상기 개구(S1) 및 개구(S2)들이 설치되는 경우, 설치된 상기 무선IC태그의 상기 이극안테나와 상기 보조안테나(35)들은 상기 개구(S1) 및 개구(S2)들을 통하여 전자결합되고, 그리고 상기 보조안테나(35)가 공진안테나로서 기능한다. 게다가, 상기 개구(S1)가 상기 무선IC태그의 직하부에 설치되고, 그리고 상기 개구(S2)들이 상기 이극안테나의 상기 리액턴스장착부 근처에 설치되기 때문에, 상기 IC칩 및 상기 리액턴스장착부들은 근처의 도전체(통신부재로서 기능함)로서의 상기 보조안테나(35)에 의하여 덜 영향을 받는다.
도 13은 도 8c에 나타낸 슬릿형의 불연속영역(40)을 갖는 공진층(27)이 설치 되는 태그(21)를 나타내는 사시도이다. 이것이 구체예 B로서 언급되는 구성이다. 도 13에 있어서, 기재는 생략되었다. 제2방향(y)에서 상기 공진층(27)의 단부로부터 연장되는 장방형의 형태인 불연속영역(40)이 상기 공진층(27)의 중심부에 형성되는 공진층(27)을 사용하는 경우, 상기 IC(31)가 실질적으로 상기 공진층(27)의 중심부에 겹치도록 하고 그리고 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)가 상기 제1방향(x)에서 연장되도록 하여 상기 안테나소자(23)와 상기 IC(31)들이 설치된다. 이 상태에서, 상기 IC(31) 또는 상기 리액턴스장착부의 위치는 상기 불연속영역(40)에 겹쳐진다.
상기 불연속영역(40)이 도 11 내지 도 13에 나타낸 바와 같이 형성되는 상기 공진층(27)이 사용되는 경우, 상기 불연속영역(40)과 상기 IC(31) 또는 상기 리액턴스장착부는 바람직하게는 서로 겹쳐진다. 이와 같이 상기 불연속영역(40)과 상기 IC(31) 또는 상기 리액턴스장착부가 서로 겹쳐지는 경우, 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)의 임피던스에 대한 상기 공진층(27)의 영향이 억제될 수 있다. 또한, 임피던스 정합은 배치 위치에 따라 최적화될 수 있다. 따라서, 상기 IC(31)로부터 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)에로 전력 공급이 용이하게 되고, 그리고 통신 효율이 개선될 수 있다.
도 14는 통신 거리의 추정방법을 설명하기 위한 그래프이다. 도 14에서, 수평축은 판독기로부터의 거리를 나타내고, 그리고 수직축들은 수신 전력 및 전력 밀도를 나타낸다. 상기 태그(21)에 의해 통신이 수행될 수 있는 최대 거리(이하에서는 "통신거리"라 한다)는 상기 태그(21)가 설치되는 위치와 상기 태그(21)가 상기 판독기로부터 상대적으로 멀어지도록 변위됨에 따라 통신이 가능한 상태가 통신이 불가능한 상태로 바뀌는 위치 사이의 거리이다. 상기 태그(21)에 있어서는, 상기 태그(21)가 동작하기 위하여 필요한 전력(Wd)(이하에서는 "동작 전력"이라 한다)이 정해져 있다. 상기 태그(21)에 의해 수신되는 전력(Wr)(이하에서는 "수신 전력"이라 한다)이 상기 동작 전력(Wd)과 같거나 또는 더 큰 경우(Wr≥Wd), 상기 태그(21)는 통신을 수행할 수 있으며, 상기 수신 전력(Wr)이 상기 작동 전력(Wd)보다 작은 경우(Wr≤Wd), 상기 태그(21)는 통신을 수행할 수 없다. 상기 통신거리는 상기 수신 전력(Wr)이 상기 동작 전력(Wr)과 같은 경우에서 상기 판독기로부터 상기 태그(21)까지의 거리이다.
상기 태그(21)의 수신 전력은 상기 태그(21)의 동작 이득에 비례하는 것과 동시에 상기 판독기로부터의 전파의 전력 밀도에 비례한다. 상기 태그에 도달하는 전력 밀도는 상기 판독기로부터의 거리의 제곱에 반비례한다. 따라서, 상기 태그(21)의 동작 이득과 상기 태그본체(22)가 자유공간에 있는 경우에서의 동작 이득과의 비율이 얻어지는 경우, 상기 태그(21)의 통신거리와 상기 태그본체(22)가 자유공간 내에 있는 경우의 통신거리의 비율을 추정할 수 있다. 도 14에 나타낸 바와 같이, 
(도 14에 표시)가 된다. 이러한 방법으로, 상기 태그(21)의 통신거리가 추정될 수 있다.
도 15는 상기 태그(21)의 성능을 평가하기 위하여 사용되는 공진층(27)을 나타내는 평면도이다. 도 15에 나타낸 비교예에서의 공진층(27)은 장방형이며, 그 안에 불연속영역(40)이 형성되어 있지 않은 것이다. 상기 공진층(27)의 한 변에 평행한 제1방향(x)의 치수를 제1치수(변의 길이)(W1)로 취하고, 그리고 상기 제1방향(x)에 대하여 수직이고 그리고 상기 공진층(27)의 다른 한 변에 평행한 제2방향(y)의 치수를 제2치수(폭)(W2)로 취하였다.
도 16은 상기 태그(21)의 이득을 설명하기 위한 도면이다. 상기 태그(21)에 있어서, 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)는 전기신호들과 전자파신호들을 서로 변환하고, 상기 전기신호들의 전기 전력(electricity-related electrical power)과 전자파 신호들의 전자파 전력(electromagnetic wave-related electrical power) 사이의 변환 효율이 높은 만큼, 성능이 높게 된다. 상기 태그(21)에 있어서 송신 성능과 수신 성능은 일치하고, 그리고 상기 전송 성능이 높은 경우, 수신 성능도 높게 된다. 여기에서, 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)의 이득을 상기 안테나소자(223)에 의해 전송이 수행되는 경우를 예로 하여 이하에서 설명한다.
급전수단인 상기 IC(31)로부터 상기 안테나소자(23)에로 전력이 공급되고, 그리고 상기 전력은 상기 안테나소자(23)로부터 전자파로 방사된다. 여기에서, 상기 IC(31)로부터 상기 안테나소자(23)에로 공급되는 전력이 공급 전력(PO)이며, 상기 공급 전력(PO) 중의 일부만이 상기 안테나소자(23)에 입력된다. 상기 안테나소자(23)에 실제로 입력되는 전력은 안테나 전력(Pin)이고, 그리고 공급 전력(PO)가 입력되는 정도가 반사특성값(S11)이다. 상기 안테나 전력(Pin) 중에서, 전자파로서 방사되는 전력이 방사 전력(Prad)이며, 상기 방사 전력(Prad)은 상기 안테나소 자(23) 또는 근처에 존재하는 물체에 의한 손실을 제외한 전력이다. 또한, 상기 방사 전력(Prad) 중에서, 전력이 방사되어야 할 방향인 통신 방향(A) 이외의 방향들로 방사되는 전력을 제외하고, 통신 방향(A)에 전파로서 방사되는 전력이 지향 방사 전력(Pt)이다.
이득에는 동작 이득(Gw), 절대 이득(Ga) 및 지향 이득(Gd)이 포함된다. 상기 동작 이득(Gw)은 공급 전력(PO)에 대하여 지향 방사 전력(Pt)이 얻어지는 정도를 나타낸다. 상기 절대 이득(Ga)은 안테나 전력(Pin)에 대하여 지향 방사 전력(Pt)이 얻어지는 정도를 나타낸다. 상기 지향 이득(Gd)은 상기 방사 전력(Prad)에 대하여 지향 방사 전력(Pt)이 얻어지는 정도를 나타낸다. 이와 같이, 이득은 전력 변환 효율을 나타내는 지표이다.
상기 반사특성값(S11)은 급전 정합(supply matching)을 평가한 값이며, 공진주파수를 평가하는데 사용될 수 있으며, 하기 수학식 1로 표현될 수 있고, 그리고 가능한 한 작은 것이 바람직하다. 에너지 전달 효율(Pin/PO)은 하기 수학식 2로 표현된다. 또한, 상기 안테나소자(23)의 임피던스를 Z11로 취하고, 상기 IC(31)의 임피던스를 Zport로 취하고, 그리고 상기 IC(31)의 임피던스에 공역(comjugate)인 복소수를 Z*port로 취하는 경우, 하기 수학식 3이 얻어진다. 또한, 방사 효율(η)은 하기 수학식 4로 표현된다.
이득이 커짐에 따라 통신거리가 커지게 되고, 그리고 바람직한 구성이 실현된다. 따라서, 전력 변환 효율을 증가시키고 그리고 이득이 증가되는 경우, 바람직한 구성이 얻어진다. 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)가 상기 시트부재(20) 또는 상기 보조안테나(35)를 사용함이 없이 통신방해부재인 상기 물품(25) 근처에서 사용되는 경우, 상기 물품(25)에 있어서의 손실이 증가하고, 그리고 상긱 안테나 전력(Pin)으로부터 상기 방사 전력(Prad)의 변환 효율이 나빠지게 된다. 또한, 통신방해부재로서 기능하는 물체가 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22) 근처에 존재하는 경우, 상기 안테나소자(23) 또는 상기 태그본체(22)의 임피던스(Z11)가 변화되고, 상기 임피던스(Z11)와 상기 IC(31)의 상기 임피던스(Zport) 사이의 차가 증가되고, 반사특성값(S11)이 증가되고, 그리고 급전 정합이 나빠지게 된다.
상기 시트부재(20) 또는 상기 보조안테나(35)가 사용되는 경우, 상기 물품(25)의 악영향이 방지되고, 상기 안테나 전력(Pin)으로부터 상기 방사 전력(Prad)로의 전환 효율이 악화되는 것이 방지되고, 상기 안테나소자(23) 또는 상 기 태그본체(22)의 상기 임피던스(Z11)이상기 물품(25)에 의해 변화되는 것이 방지되고, 상기 반사특성값(S11)이감소될 수 있으며, 또한 상기 급전 정합이 개선될 수 있다. 이와 같이, 상기 시트부재(20) 또는 상기 보조안테나(35)가 사용되는 경우, 상기 물품(25)의 악영향이 방지되고, 그리고 높은 이득을 얻을 수 있는 통신 환경이 실현될 수 있다.
도 17은 본 발명의 상기 태그(21)에 적용될 수 있는 태그본체(22)를 나타내는 평면도이다. 상기 태그본체(22)로서, 직선으로 연장되는 이극안테나 또는 도 17에 나타낸 바와 같은 굴곡된 이극안테나를 포함하는 태그본체(22)들 중 어느 하나가 사용될 수 있다. 상기 태그본체(22)는 또한 이극안테나이며, 중간부(23c)가 상기 IC(31)에 연결되는 베이스단부(23a)와 자유단부(23b) 사이에서 S-자형으로 사행(meander)하는 구성을 가지며, 상기 자유단부(23b)가 상기 중간부(23c) 보다 더 넓은 판의 형상이고, 그리고 상기 IC(31)의 양단부가 루프부(loop portion)(23d)를통하여 상기 IC(31)를 우회하도록 하여 전기적으로 연결된다. 도 17에 나타낸 안테나소자(23)에 있어서, 상기 루프부(23d)는 상기 리액턴스장착부로서 형성된다. 부분적으로 이러한 루프부를 갖는 많은 전파형 IC태그들이 존재하고 있다. 도 17의 상기 태그본체(22)는 94㎜의 길이와 16㎜의 폭을 가지고, 그리고 상기루프부는 장축방향이 12㎜의 길이를 갖는다.
도 18은 상기 태그(21)의 성능을 평가하는 데 사용되는 또 다른 공진층(27)을 나타내는 평면도이다. 도 18에 나타낸 상기 공진층(27)은 장방형의 형상이며, 그 안에 H자 형상의 불연속영역(40)이 형성되어 있다. 제1치수(W1)는 95㎜이고, 제2치수(W2)는 43㎜이다. 상기 불연속영역(40)은 제1방향(x)에서 연장되고 그리고 서로에 대해 평행한 2개의 연장된 장방형부분(40a 및 40b)들 및 상기 장방형부분(40a 및 40b)들을 연결하는 접속부(40c)를 갖는 H자 형상이다. 제2방향(y) 내의 상기 하나의 장방형부분(40a)은 2㎜의 폭(D1)(제2방향(y)의 치수)과 75㎜의 길이(L5)(제1방향(x)의 치수)를 가지며, 상기 공진층(27)의 제1방향(x)의 두 단부들 각각으로부터 멀어지는 위치들 사이에서 안쪽 방향으로 10㎜의 거리(L7)로, 상기 공진층(27)의 제2방향(y)의 한 측면 상의 단부로부터 멀어지지는 위치에서 안쪽 방향으로 8㎜의 거리(L6)로 연장된다. 제2방향(y) 내의 상기 다른 하나의 장방형부분(40b)은 2㎜의 폭(D2)(제2방향(y)의 치수)과 75㎜의 길이(L8)(제1방향(x)의 치수)를 가지며, 상기 공진층(27)의 제1방향(x)의 두 단부들 각각으로부터 멀어지는 위치들 사이에서 안쪽 방향으로 10㎜의 거리(L10)로, 상기 공진층(27)의 제2방향(y)의 한 측면 상의 단부로부터 멀어지지는 위치에서 안쪽 방향으로 15㎜의 거리(L9)로 연장된다. 상기 2개의 장방형부분(40a 및 40b)들은 16㎜의 간격(D3)으로 제2방향(y)에서 서로에 대해 이격되어 있다. 상기 접속부(40c)는 상기 공진층(27)의 제1방향(x)의 중심부에서 제2방향(y)으로 연장되며, 2㎜의 폭(D5)(제1방향(x)의 치수)을 갖는다.
도 19는 도 17에 나타낸 상기 태그본체(22)를 사용하며 도 8에 나타낸 상기 시트부재(20)를 갖는 상기 태그(21)의 평가의 결과로서의 반사특성값(S11)을 나타내는 그래프이다. 도 20은 도 17에 나타낸 상기 태그본체(22)를 사용하며 도 18에 나타낸 상기 공진층(27)을 갖는 상기 태그(21)의 평가의 결과로서의 반사특성 값(S11)을 나타내는 그래프이다. 도 21은 도 17에 나타낸 사기 태그본체(22)를 사용하며 실시예 7 및 실시예 8의 공진층(27)을 갖는 상기 태그(21)의 평가의 결과로서의 반사특성값(S11)을 나타내는 그래프이다. 도 19 내지 도 21들에서의 결과들을 나타내는 상기 태그(21)에 있어서, 상기 제1스페이서층(32)은 1㎜의 두께를 가지고, 상기 제2스페이서층(33)은 2㎜의 두께를 갖는다. 상기 제1스페이서층(32) 및 상기 제2스페이서층(33)들은 수지발포체로 만들어진 것으로 가정하였다. 상기 제1스페이서층(32)에서의 비유전률의 실수부는 1.1로, 상기 제2스페이서층(33)에서의 비유전률의 실수부는 1.2로, 그리고 이들 층들의 유전율 손실항(loss term) tanδ(=ε"/ε')은 0.01로 하였다. 여기에서, 이들 층들은 자성을 갖지 않는다. 또한, 상기 UHF대에 있어서는, 비유전율은 상기 주파수에 의존하지 않고, 그리고 상대적으로 안정된 값을 가지며, 따라서 이 값은 전체 UHF대에 적용될 수 있다. 재료정수(material constants)는 동축관법(coaxial line method)에 따라 네트워크 분석기(network analyzer ; 아질런트 테크놀로지스사(Agilent Technologies, Inc.) 제품, 상품명 HP8720ES)를 이용하여 측정하였다.
도 19에 결과를 나타내는 상기 태그(21)에서 사용된 상기 공진층(27)에 있어서, 상기 제1치수(W1)는 110㎜이고, 상기 제2치수(W2)는 46㎜이고, 상기 불연속영역(40)의 폭(L1)은 1㎜이고, 길이(L2)는 42㎜이고, 그리고 거리(L3)는 2㎜이다. 도 20에 결과를 나타내는 상기 태그(21)에서 사용된 상기 공진층(27)에 있어서, 그 치수는 도 18에서 나타낸 바와 같다. 도 21에 결과를 나타내는 상기 태그(21)에서 사용된 상기 공진층(27)에 있어서, 상기 제1치수(W1)는 107㎜이고, 상기 제2치 수(W2)는 67㎜이다.
도 19 및 도 20들은 자유공간의 경우와 상기 태그(21)의 경우를 비교해서 나타내고 있다. 도 19의 결과들을 나타내는 상기 태그(21)의 경우에서는, 상기 태그본체(22)는 상기 제1방향(x)에서 연장되고, 상기 IC(31)는 상기 불연속영역(40)에 겹쳐지고, 그리고 상기 루프부(23c)는 상기 불연속영역(40)을 가로지르도록 설치된다. 도 20의 결과들을 나타내는 상기 태그(21)의 경우에서는, 상기 태그본체(22)는 상기 제1방향(x)에서 연장되고, 상기 IC(31)는 상기 불연속영역(40)의 상기 접속부(40c)와 겹쳐지고, 그리고 상기 루프부(23c)는 타측상에서 상기 장방형부분(40b)에 겹쳐지도록 설치된다. 도 21의 결과들을 나타내는 상기 태그(21)의 경우에서는, 상기 태그본체(22)는 상기 제1방향(x)에서 연장되도록 설치된다.
도 19 내지 도 21들에 있어서, 수평축은 주파수를 나타내고, 그리고 수직축은 급전 정합(S11)을 나타낸다. 또한, 도 19 내지 도 21들에 있어서, 자유공간 내에서의 결과들은 점선으로 나타내었고, 불연속영역을 갖지 않는 패치구조를 갖는 상기 공진층의 결과들을 원과 선의 조합으로 나타내었고, 그리고 상기 태그(21)에 대한 결과들을 실선으로 나타내었다. 도 21에 나타낸 바와 같이, 상기 루프부(23d)를 갖는 상기 태그본체(22)를 사용하는 경우에 있어서, 상기 불연속영역(40)을 갖지 않는 상기 공진층(27)은 충분한 효과를 얻지 못하였으나, 그러나, 표 2 및 표 3, 그리고 도 19 및 도 20들에서 나타난 바와 같이, 상기 불연속영역(40)을 갖는상기 공진층(27)이 사용되는 경우, 상기 급전 정합을 개선시키는 것이 가능하였다. 상기 불연속영역(40)이 연신된 슬릿인 경우, 주파수대역은 좁아지 지만, 상기 통신주파수(953㎒)에서 극히 양호한 급전 정합을 얻는 것이 가능하였다. 앞서 기술한 바와 같은 추정방법을 사용하여 통신거리를 추정하면, 표 3의 실시예 4에 나타낸 바와 같이 자유공간의 경우에서의 통신거리의 약 76%의 통신거리를 얻을 수 있다는 결과가 얻어졌다. 또한, 상기 불연속영역(40)이 H자형의 슬롯인 경우에, 그 급전 정합은 상기 불연속영역(40)이 장방형의 슬롯인 경우와 비교해서 다소 열등하기는 하나, 그러나, 앞서 기술한 바와 같은 추정 방법으로 통신거리를 추정하면, 자유공간의 경우에서의 통신거리의 약 60% 미만의 통신거리를 얻을 수 있다는 결과가 얻어졌다. 이와 같이, 루프부(23d) 등과 같은 리액턴스장착부를 갖는 상기 태그본체(22)가 사용되는 경우, 상기 불연속영역(40)이 형성된 상기 공진층(27)을 사용하는 것에 의하여 긴 통신거리를 갖는 태그(21)가 실현될 수 있다.
도 22는 본 발명의 다른 구체예에 따른 상기 공진층(27)을 나타내는 평면도이다. 예를 들면, 도 22에 나타낸 바와 같이, 상기 공진층(27)은 서로 전기적으로 절연되는 다수의 도전체소자(70)를 가질 수 있다. 이러한 구성에 있어서는, 상기 도전체소자(70)들 각각이 패치안테나, 프랙탈 이론 안테나(fractal antenna) 등을 형성하고, 그리고 유사한 효과들이 달성될 수 있다. 또한, 도 22에 나타낸 바와 같이, 상기 공진층(27)은 적어도 하나의 모서리(도 22에서의 예에서의 모든 모서리들)가 곡선상인 실질적으로 다각형의 형상의 외곽형상을 가질 수 있다. 이와 같이 모서리가 만곡된 구성에 있어서는, 공중을 통하여 도달하는 전파의 편파방향에 의존하지 않고 안정된 수신을 할 수 있는 우수한 편파방향을 갖는 태그(21)가 실현될 수 있다. 상기 IC(31)와 상기 리액턴스장착부들이 상기 도전체소자(70)들 사이 또 는 상기 도전체소자(70)들 내에 설치되는 상기 불연속영역(40)의 상기 절연부 내에 배치되는 경우, 유사한 효과가 얻어질 수 있다.
실시예
앞서 기술된 보조안테나의 각 구체예에 따른 시트부재가 제조되고, 그에 무선IC태그를 접착시키고, 그리고 통신거리를 측정하였다.
표 1은 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에서의 치수, 물질(재료) 등을 나타내고 있다. 표 1에 있어서, 치수(a)는 상기 시트부재의 장변의 길이를 나타내고, 치수(b)는 상기 시트부재의 단변의 길이를 나타낸다. 실시예 1 및 2(구체예 A)에 있어서, 상기 불연속영역의 폭은 I-형의 슬롯의 폭을 나타낸다. 실시예 3(구체예 B)에 있어서, 이 폭은 H-형의 슬롯의 폭을 나타내지만, 여기에서는 상기 슬롯(S1)과 슬롯(S2)들은 동일한 폭을 갖는다. 또한, H-형의 슬롯에 있어서, 길이방향에서의 상기 슬롯의 길이는 L1이고, 폭방향의 길이는 L2이다. 상기 슬롯(S1)과 슬롯(S2)들은 동일한 폭을 갖는다. 모든 슬롯들은 서로 다른 길이들 또는 서로 다른 폭들을 가질 수 있으나, 여기에서는, 보다 긴 슬롯들도 동일한 길이를 가지며, 또한 모든 슬롯들은 동일한 폭을 갖는다.
상기 보조안테나는 도전체층과 제2스페이서로이루어지는 공진층을 포함하고, 그리고 그 아래에 도전체층(반사층)을 포함하거나 포함하지 않을 수도 있다. 상기 실시예들에서 사용되는 상기 제1스페이서 및 제2스페이서들은 수지발포체로 만들어지며, 950㎒대에서의 비유전률의 실수부 ε'는 1 내지 2이고, 그리고 유전탄젠트 tanδ는 0.5 또는 그 이하이다.
비교예 1은 불연속영역이 형성되지 않은 것을 제외하고는실시예 1과 동일한 것이다. 비교예 2 및 3들은 폴리스티렌발포체로 만들어진 단층으로 이루어지는 스페이서를 가지며, 보조안테나 등은 갖지 않는 것이다.
도 23은 통신거리를 측정하는 방법을 나타내는 모식도이다. 상기 시트부재가 부착되어 있는 상기 무선IC태그를 SUS판(210㎜×300㎜×0.5㎜ 두께) 상에 설치하고, 소정의 높이에 설치한 판독기 안테나가 통신을 수행할 수 있는 위치로부터 상기 SUS판을 점진적으로 이격시키고, 그리고 판독이 가능한 최대거리를 통신거리로 취하였다.
무선IC태그로서 오므론 코포레이션(Omron Corporation)에 의해 제조된 웨이브태그(wave tag)를 사용하고, 오므론 코포레이션에 의해 제조된 V750-HS01CA(원편파 패치 안테나)를 판독기 안테나로 사용하고, 그리고 오므론 코포레이션에 의해 제조된 V750-BA50C04-JP(송신 최고 출력 28.5 dBm, 사용 채널 : 1CH)를 판독기로 사용하였다. 상기 IC칩의 일부와 상기 무선IC태그의 상기 리액턴스장착부가 상기 불연속영역에 면하도록 하여 상기 무선IC태그를 상기 시트부재 상에 설치하였다.
측정된 통신거리에 근거하여, 통신비율을 산출하여 평가하였다. 상기 통신비율은 (측정한 통신거리)/(자유공간에서의 태그 판독 통신거리(4.5m)) × (100(%)로 산출하였다. 표 1에 그 결과들을 나타내었다. 상기 판독기의 출력은 고출력(28.5 dBm)으로 설정하였다.
비교예 1 내지 3 모두에 있어서는, 통신거리가 짧았고, 통신비율은 4 내지 13% 이었다. 실시예 1 내지 3 모두에 있어서는, 통신거리가 비교예들의 통신거리보다 뚜렷하게 길었고, 그리고 통신 개선 효과가 관측되었다.
실시예 3의 상기 무선통신개선시트부재와 무선IC태그를 붙인 상태로, 지름140㎜(φ140㎜) 금속캔의 곡면에 부착시켰다. 이러한 상태에서 조차도, 통신거리는 3.5m이었고, 그리고 통신비율은 79%로 높았다. 이러한 구성은 반사층을 갖지 않기 때문에, 상기 시트부재의 유연성이 개선되었고, 그에 따라, 금속 물품의 곡면에의 적용이 가능하였다. 즉, 원통형 금속제품도 RFID 무선통신을 통한 관리가 가능할 수 있다.
표 2 및 표 3은 상기 무선IC태그에 대한 본 발명의 상기 무선통신개선시트부재(20)를 사용한 경우에서의 형상 효과를 시뮬레이션한 결과를 나타내고 있다. 표 2는 형상과 물질 조건들을 나타내고 있고, 그리고 표 3은 급전 정합(S11)(S 파라미터), 953㎒에서의 통신특성들 및 그로부터 결정되는 통신개선율을 나타내고 있다. 표 2 및 표 3들은 불연속영역이 없는 경우(패치안테나형 구성)와 자유공간에서의 무선IC태그(120)를 사용한 경우에서의 비교들을 나타내고 있다.
우선, 계산에 이용된 상기 무선IC태그를 실질적으로 길이방향(길이 94㎜, 폭 16㎜)에 설치하고, 이는 상기 IC칩의 임피던스가 자유공간에서 950㎒대에서 정합하는 UHF대-적합 IC태그이다. 여기에서, 상기 수지발포체 A는 950㎒대에서 1.1의 비투자율의 실수부 ε' 및 0.01의 유전탄젠트 tanδ를 갖는다. 상기 수지발포체 B는 동일한 주파수대에서 1.2의 비투자율의 실수부 ε' 및 0.01의 유전탄젠트 tanδ를 갖는다. 상기 수지발포체 C는 동일한 주파수대에서 1.3의 비투자율의 실수부 ε' 및 0.01의 유전탄젠트 tanδ를 갖는다. 상기 PET는 동일한 주파수대에서 3의 비투자율의 실수부 ε' 및 0.01의 유전탄젠트 tanδ를 갖는다.
표 3은 급전 정합(S11)의 피크주파수(㎓), 953㎒에서의 전자파의 반사특성을 나타내는 급전 정합(S11)(㏈), 동일한 주파수에서 무지향, 무손실을 갖는 것으로 정의되는 기준안테나(reference antenna)에 대한 이득을 나타내는 절대이득(Ga)(㏈), 정합 손실과 상기 절대이득(Ga) 둘 다를 고려하여 얻어지는 하기 수학식 5로 표현되는 동작 이득(Gw) 및 여러 조건들 하에서 자유공간에서의 통신거리에 대한 상기 무선IC태그(120)의 통신거링의 변화를 나타내는 하기 수학식 6으로 표현되는 통신개선비율들을 나타내고 있다. 또한, 도 21, h 24 및도 25들은 상기 급전 정합(S11)에 대한 결과들을 나타내고 있다. 도 21은 실시예 7, 실시예 8의 결과들과 자유공간에서의 결과의 비교를 나타내고 있다. 도 24는 실시예4(구체예 A의 상기 보조안테나)의 결과를 불연속영역을 갖지 않는 패치구조 및 자유공간에서의 결과들과의 비교를 나타내고 있다. 또한, 도 25는 실시예5(구체예 B의 상기 보조안테나)의 결과를 불연속영역을 갖지 않는 패치구조 및 자유공간에서의 결과들과의 비교를 나타내고 있다. 여기에서, 상기 절대 이득(Ga)은 동일한 전력이 공급되는 경우에 상기 안테나로부터 방사되는 전력의 밀도에서의 차이의 정도를 나타내는 측정단위를 나타내고 있다.
상기 식에서, Gwfree는 자유공간 내에서의 Gw값(비교예6)을 나타낸다.
상기 통신개선비율을 높이기 위해서는, 임피던스 정합을 실현하고 그에 의하여 상기 급전 정합(S11)을 가능한 한 작게 하고 상기 절대 이득(Ga)을 증가시킬 필요가 있다. 상기 시트부재(20)는 얇고 작기는 하나, 그러나 단순히 이 시트부재(20)를 접착시켜 적용하는 것에 의하여 상기 무선IC태그에 대한 임피던스 정합을 수행하고 그리고 안테나 방사 특성(절대 이득(Ga))을 증가시키는 것이 가능하였다. 비록, 상기 급전 정합(S11)에 대하여 관측되는 상기 대역이 여전히 좁기는 하나, 통신개선비율들은 자유공간에서 관측된 것들에 근접하고 있다. 또한, 도 21, 도 24 및 도 25들에 나타난 결과들로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 공진층 내에 설치되는 상기 불연속영역의 통신개선효과가 크다는 것이 확인되었다. 즉, 새로운 물질이나 구성의 검토에 의해, 가능한 통신대역을 커버하고 그리고 높은 통신개선비율을 갖는 시트부재(101)를 제공하는 것이 가능하다.
표 4는 실시예 13 내지 18들 및 비교예 7 내지 12들에서의 치수, 물질 등을 나타내고 있다. 표 4에 나타낸 상기 불연속영역(40)의 형태는 H-자형의 슬롯이었 으며, 이러한 구성을 구체예 B라 한다. 상기 불연속영역(40)의 길이 및 폭은 상기 H-자형의 슬롯의 길이와 폭을 나타내고 있다.
무선IC태그, 판독기 안테나 및 판독기들은 실시예 1과 같다. 이때, 그 위치는 무선IC태그의 IC칩과 리액턴스장착부들이 대향하도록 하여 설정되었다. 더욱이, 이러한 상태를 유지하는 동안, 상기 무선IC태그의 위치를 상기 시트부재에 대하여 상대적으로 변화시키고, 그리고 그 배치 위치의 영향을 확인하였다. 상기 무선IC태그가 상기 시트부재 상에 설치되어 그의 장축 방향들이 서로에 대해 평행하게 되고 그리고 상기 시트부재의 일측이 상단부로 취해지도록 하는 경우, 표 4에서의 상기 태그 설치 위치는 상기 무선IC태그의 안테나소자부의 상단부로부터 하단부까지의 거리(㎜)를 나타내고 있다. 이때, 상기 무선IC태그의 상기 IC칩은 상기 시트부재 또는 상기 보조안테나의 상기 불연속영역에 위치되도록 설치되었다.
H-자형의 슬롯의 형태의 불연속영역을 갖는 구체예 B에 있어서는, 그 두께를 감소시켜도 통신거리가 증가하는 경향이 있었다. 그 이유는 상기 슬롯부분이 전자에너지의 수수(교환) 뿐만 아니라 전파의 송수신에도 기여한다는 것이다. 이와 같이, 상기 불연속영역은 상기 IC칩과 상기 시트부재(보조안테나) 사이의 강한 전자결합을 실현하는 결합영역으로서 뿐만 아니라 전파를 수신 또는 방사하는 안테나로서 기능하는 것이 가능하였다. 또한, 상기 슬롯부분의 형상을 조정하는 것에 의하여 상기 공진층을 보다 작게 만들 수 있다.
또한, 상기 IC태그가 설치되는 상기 시트부재(20)를 코팅물질로 코팅하는 경우, 상기 코팅물질의 유전율이 상기 안테나 공진 주파수에 영향을 주고, 그에 따라 그 형태 또는 두께 등과 같이 상기 코팅물질의 구성이 상기 무선통신거리의 조정에 영향을 준다는 것이 밝혀졌다.
비록, 상기 통신거리나 상기 통신비율 보다 상기 IC태그가 설치되는 위치가 통신개선결과에 영향을 미친다는 것이 명백하게 나타나기는 하였으나, 상기 시트부재의 총두께에 따라 최적의 설치 위치가 변경되고, 그리고 명확한 경향은 관측되지 않았다. 다만, 상기 태그설치위치가 제어되는 경우, 임피던스 정합도 적절하게 조정될 수 있으며, 이는 통신에서의 개선을 야기한다는 것이 밝혀졌다. 상기 시트부재를 선을 연결함이 없이 단순히 배치하는 것만으로, 상기 무선IC태그는 충분히 신호들을 전달할 수 있고, 그리고 통신방해부재가 근처에 존재하는 경우에도 통신이 개선될 수 있다는 것이 밝혀졌다.
다른 실시예들과는 달리, 실시예 17은 UPM사에서 제조된 Rafsec UHF 웹 태그(web tag)(치수 : 30㎜ * 50㎜)를 사용한 실시예이다. 상기 시트부재는 70㎜*40㎜ 이하의 크기를 가졌으며, 카드(card) 크기의 시트부재로서 사용될 수 있다. 이 태그는 자유공간에서 2.6m의 통신거리를 가졌다.
아무런 처리를 하지 않은 시트부재를 사용하는 경우와 EVA수지로 코팅된 시트부재를 사용한 경우들에서의 통신거리 및 통신비율을 나타내었다. 그 결과, 코팅물질은 통신거리에 영향을 준다는 것이 밝혀졌다. 계속해서, 상기 시트부재(20)의 코팅물질 만을 폴리에스터 탄성체(0.4㎜ 두께)로 변경하는 한편으로 동일한 무선IC태그와 동일한 시트부재(20)를 사용한 경우, 통신거리는 1.2m로 단축되었다. 953㎒에서에서의 EVA수지의 물질 정수 즉 복소비유전율의 실수부 ε'가 2.4, 그의 허수부 ε"가 0.02, 그리고 유전탄젠트 tanδ(=ε"/ε')가 0.01로 낮은 반면에, 953㎒에서에서의 폴리에스터 탄성체의 물질 정수 즉 복소비유전율의 실수부 ε'는 3.1, 그의 허수부 ε"는 0.22, 그리고 유전탄젠트 tanδ는 0.07이었다. 상기 유전율의 실수부도 약간 높기는 하나, 그의 허수부가 높고, 그에 따라 그에 dmlo 에너지 손실의 증가가 야기되어 통신거리가 단축되는 것으로 고려되었다. 상기 통신주파수에서 0.05 또는 그 이하의 유전탄젠트 tanδ를 갖는 물질(재료)을 선택하는 것이 바람직하다. 이러한 관점은 상기 코팅물질 뿐만 아니라 상기 스페이서층들의 물질에도 또한 적용된다.
표 5는 실시예 19 내지 27들 및 비교예 13 내지 15들에서의 치수, 물질 등을 나타내고 있다. 표 5에 나타낸 상기 불연속영역의 형태는 I-자형의 슬릿이었으며, 이러한 구성을 구체예 C라 한다. 상기 불연속영역의 길이 및 폭은 상기 I-자형의 슬릿의 길이와 폭을 나타내고 있다.
무선IC태그, 판독기 안테나 및 판독기들은 실시예 1과 같다. 이때, 그 위치는 무선IC태그의 IC칩과 리액턴스장착부들이 대향하도록 하여 설정되었다. 더욱이, 이러한 상태를 유지하는 동안, 상기 무선IC태그의 위치를 상기 시트부재에 대하여 상대적으로 변화시키고, 그리고 그 배치 위치의 영향을 확인하였다. 이러한 방법으로 상기 위치가 변경되는 경우, 통신거리가 변하고, 그리고 임피던스 정합이 조정될 수 있다는 것이 밝혀졌다.
표 6은 실시예 28 내지 31들 및 비교예 16 및 17들에서의 치수, 물질 등을 나타내고 있다. 표 6에 나타낸 상기 불연속영역(40)의 형태는 I-자형의 슬롯이었으며, 이러한 구성을 구체예 A라 한다. 상기 불연속영역(40)의 길이 및 폭은 상기 I-자형의 슬롯의 길이와 폭을 나타내고 있다.
무선IC태그, 판독기 안테나 및 판독기들은 실시예 1과 같다. 이때, 그 위치는 무선IC태그의 IC칩과 리액턴스장착부들이 대향하도록 하여 설정되었다. 태그의 설치 위치는 앞서 설명한 바와 마찬가지이다.
그 결과, 코팅물질을 사용하거나 또는 사용하지 않거나에 무관하게, 상기 무선IC태그와 상기 시트부재들이 선을 연결함이 없이 단순히 배치하는 경우, 상기 무선IC태그는 충분히 신호들을 전달할 수 있고, 그리고 통신방해부재가 근처에 존재하는 경우에도 통신이 개선될 수 있음을 확인할 수 있었다.
표 7은 실시예 32 내지 34들의 치수, 물질 등을 나타내고 있다. 표 7에 나타낸 상기 불연속영역의 형태는 도 22에 나타낸 바와 같은 패턴 형상이었으며, 이러한 구성을 구체예 K라 한다. 상기 불연속영역의 길이 및 폭은 패턴dythemf 사이의 간격을 나타내고 있다. 또한, 상기 불연속영역의 길이는 본 실시예에서는 상기 시트부재의 폭을 나타내고 있다.
패턴 소자들 사이의 간격 등의 형태의 불연속영역을 갖는 구체예 K에 있어서, 소형화한 안테나인 상기 패턴 소자(70)들 각각이 상기 IC태그와 전자에너지를 교환하고 그리고 통신방해부재 근처에서의 통신을 개선시켰다. 또한, 다수의 소형의 패턴 소자(70)들이 원형 또는 모서리가 둥글게 되도록 형성되는 경우, 전파 편파 의존성이 감소되었다. 따라서, 예를 들면, 상기 IC태그 및 상기 시트부재를 굴곡시키는 경우에서조차도, 임의의 편파의 전파에 대하여도 통신능력을 개선시키는 것이 가능하였다.
이 구체예에서는 자성물질층이 사용되었다. 상기 자성물질층은 50용적%의 카보닐철입자들을 PVC와 함께 혼련시키는 것에 의해 형성되었으며, 950㎒에서에서의 그 물질 정수들은 즉 복소비유전율의 실수부 ε'가 19.0, 그의 허수부 ε"가 0.9이었고, 복소비투자율의 실수부 μ'가 5.3, 그의 허수부 μ"가 1.4이었다. 투자율 탄젠트 tanδ는 0.27이었으나, 유전탄젠트 tanδ는 0.05 정도로 낮아지도록 억제되었다. 상기 패턴 소자들과 상기 자성물질층의 조합으로, 통신개선효과를 수득하는 것이 가능하였다.
본 발명은 그 정신 또는 주요한 특징으로부터 일탈하는 일 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 전술의 실시형태는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않고, 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 나타나는 것이며, 명세서 본문에는 아무런 구속도 되지 않는 것으로 고려되어야 한다.
앞서의 구체예들은 단순히 본 발명의 실시에들이며, 상기 구성을 변경할 수 있다. 예를 들면, 상기 시트부재(20) 또는 상기 보조안테나(35)는 상기 반사층(28)을 포함하지 않을 수 있다. 이 경우, 상기 스페이서층(33)은 상기 물품(25)에 부착된다. 또한, 이러한 종류의 구성에 있어서, 상기 공진층(27) 및 상기 물품(25)의 표면은 보조안테나를 형성하고, 그리고 유사한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 비록 통신주파수가 953㎒인 것으로 실시예들이 나타나기는 하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 통신주파수는 임의의 주파수로 조정될 수 있다. 또한, 상기 공진주파수를 상기 통신주파수에 완전히 일치시킬 필요가 없으며, 예를 들면, 상기 주파수가 UHF대역 주파수의 US대역(911 내지 926㎒)으로 조정하는 경우, 또한 EU대역(868 내지 870㎒) 또는 JP대역(952 내지 956㎒)에서 통신이 수행될 수 있다. 여기에서, 앞서의 실시예들에서의 상기 판독기로서는 일본의 전파법을 준수하는 고출력형 판독기(high output reader)가 사용었다. 그 기준은 안테나 전력이 1W 또는 그 이하, 그리고 안테나 이득이 6㏈i 또는 그 이하이다. 이 판독기의 출력을 증가시킴에 따라 통신거리가 증가되나, 상기 판독기의 출력은 각국의 표준에 따라 달라지게 된다. 예를 들면, 본 명세서에서는, 일본내 기준의 판독기가 사용되었기 때문에 비교예로서 언급되는 구성이기는 하였으나, 높은 출력의 판독기가 사용될 수 있는 경우 통신거리가 증가하기 때문에 통신가능한 실시예가 되는 경우도 있다.
본 발명은 무선통신개선시트부재 및 보조안테나를 사용하여 통신을 개선시키는 메카니즘을 정의하고 있으며, 이러한 취지에 따라, 상기 판독기의 출력이 일본내 기준보다 더 높게 증가되는 경우에서 보다 얇고 그리고 고성능인 무선통신개선시트부재는 그 시트부재가 비록 본 명세서에서 비교예로 언급되어 있음에도 불구하고 당연히 본 발명에 포함되는 것이다.
도 26은 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 시트부재(101)의 확대단면도이다. 앞서의 구체예에들에 있어서, 상기 제2스페이서에 의하여 한정되는 바닥을 갖는 상기 불연속영역(40)과 상기 보조안테나가 설치되는 구성에 대하여 설명하였으나, 제1스페이서(102)를 통하여는 개구가 설치되지 않고, 단지 보조안테나(103)를 통하여서만이 개구가 설치되는 구성이 또한 가능하다.
본 구체예의 제조방법은 개구를 갖지 않는 제1스페이서(102)가 개구를 갖는 보조안테나(103)에 적층되는 방법이 되거나 또는 상기 제1스페이서(102)와 상기 보조안테나(103)를 통하여 개구가 설치된 후, 상기 제1스페이서(102)의 개구를 채우는 방법이 될 수도 있다.
앞서의 구체예에 있어서, 홈-형태의 개구(groove-like opening)가 상기 보조안테나(103)를 통하여 설치되었으나, 컷아웃이 또한 설치될 수도 있다. 도 27은 상기 보조안테나의 다른 실시예들의 평면도들을 나타내고 있다. 도 27a는 직선의 형상의 컷아웃(S)이 형성된 보조안테나(103a)를 나타내고 있다. 도 27b는 단변 방향으로 평행한 직선의 형상의 컷아웃과 장변 방향으로 평행한 홈 모양의 개구가 중심부에서 교차하고, 그리고 직선 형상의 컷아웃이 상기 개구 밖으로 돌출하지 않는 보조안테나(103b)를 나타내고 있다.
도 28은 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 무선통신용의 IC태그의 평면도를 나타내고 있다. 본 구체예의 무선통신용의 상기 IC태그(130)는 무선IC태그(120)가 시트부재(101)에 대향하도록 탑재되는 구성을 특징으로 하고 있다. 도 28a는 무선IC태그(120)가 I자 모양의 슬롯을 갖는 시트부재(101)에 대향하도록 탑재되는 구성을 나타내고 있으며, 도 28b는 무선IC태그(120)가 H자 모양의 슬롯을 갖는 시트부재(101)에 대향하도록 탑재되는 구성을 나타내고 있다.
또한, 상기 시트부재(20)의 적어도 하나의 표면부는 점착성 또는 접착성이 될 수 있다. 이러한 점착성 또는 접착성은 상기 시트부재(20) 또는 상기 보조안테나(35)를 상기 태그본체(22)에 부착시키는 데 사용될 수 있다. 또한, 이러한 점착성 또는 접착성은 상기 태그(21)를 상기 물품(25)에 부착시키는 데 사용될 수 있다. 고정방법은 이들로 한정되는 것은 아니며, 임의의 방법이 사용될 수 있다. 상기 고정방법은 나사 등과 같은 고정치구(fixing tool)를 사용하는 방법, 자성을 사용하는 방법, 끼워맞춤방법(fitting method), 테이프 등을 사용하는 가압방법, 후크와 루프 파스너(hook and loop fastener)를 사용하는 방법 등이 될 수 있다. 상기 태그(21)가 하드커버(hard cover) 등의 사이에 고정되는 구성인 경우, 상기 태그본체(22), 상기 시트부재(20) 또는 상기 보조안테나(35) 등은 개별적으로 점착성 또는 접착성을 가질 필요는 없다.
또한, 상기 시트부재(20) 또는 상기 보조안테나(35)는 난소성(flame-resistant properties), 준불연성(semi-incombustible properties) 또는 불연성(incombustible properties)을 갖는 구성이 될 수 있으며, 예를 들면, 난연제(flame retardant) 또는 난연조제(auxiliary flame retardant)가 상기 스페이서층(32, 33)들 등에 첨가될 수 있다.
또한, 상기 시트부재(20) 또는 상기 보조안테나(35)의 외주의 적어도 일부가 난소성 또는 불연성인 물질로 피복될 수 있다. 예를 들면, 휴대전화 등과 같은 전자제품의 경우에서, 내부 폴리머물질들이 난소성이 될 것이 요구될 수 있다.
무선통신용의 상기 IC태그의 외표면의 일부 또는 전부는 바람직하게는 유전체물질로 피복된다. 유전체물질의 피복의 예들에는 하드커버를 위한 것과 유연성을 부여하는 소프트커버를 위한 것들이 포함된다. 하드커버의 예들에는 앞서 기술한 바와 같은 수지, 무기물질들, 목재 등이 포함될 수 있다. 또한, 무기물질 등과 혼합되는 수지가 사용될 수도 있다. 소프트커버의 예들에는 앞서 기술한 바와 같은 열가소성 탄성체 및 각종의 합성고무들이 포함된다. 하드커버를 형성하기 위하여 강성을 제공할 수 있는 물질이 사용될 수 있고, 그리고 소프트커버를 형성하기 위하여 유연성을 제공할 수 있는 물질이 사용될 수 있다. 사용될 수 있는 물질의 예들에는 상기 유전체물질의 예들로서 나타낸 물질들 뿐만 아니라 무기계 물질, 종이계 물질, 목재계 물질, 진흙계 물질, 유리계 물질, 세라믹계 물질들도 포함될 수 있다. 선택적으로, 이들 물질들에 충전재(filler)가 첨가되거나 또는 가교처리(crosslinking treatment)가 수행될 수도 있다. 또한, 이들물질들은 점착성 또는 접착성을 가질 수도 있다. 또한, 발포체가 사용될 수도 있다.
또한, 상기 시트부재(20) 또는 상기 보조안테나(35)가 내열성이 될 수도 있다. 특히, 상기 시트부재(10)는 고무 또는 수지 물질에 가교제가 첨가되는 경우에 150℃ 까지의 온도에 저항할 수 있으며, 상기 시트부재(20) 또는 상기 보조안테나(35)의 특성들은 150℃를 초과하는 온도가 될 때까지는 특성에 변화를 일으키지 않는다. 내열성과 관련하여서는, 태그(54), 시트부재(20), 안테나소자(23) 및 IC칩(31)의 적어도 일부를 세라믹 또는 내열수지(예를 들면, SiO2 충전재가 첨가된 폴리페닐렌설파이드수지(polyphenylene sulfide resin))로 코팅하는 것에 의하여 150℃ 또는 그 이상의 온도에 대하여 저항성이 제공될 수 있다. 세라믹 코팅의 경우, 완전한 소결 또는 부분적인 소결이 수행되거나 또는 소결이 수행되지 않을 수도 있다.
본 발명의 또 다른 구체예로는 무선통신시스템을 들 수 있다. 상기 무선통신시스템의 예들에는 도 29에 나타낸 바와 같은 RFID 무선통신시스템(140)이 포함되며, 여기에서는, 예를 들어, 무선IC태그(130)가 다수의 금속용기(131)들 각각에 부착되고, 상기 금속용기(131)들이 동시적으로 판독기(142)가 설치된 안테나게이트부(antenna gate portion)(141)을 통과하고, 그리고 정보가 판독 또는 기록된다. 또한, 무선IC태그(130)가 다수의 금속제 물품들 각각에 부착되고, 그리고 상기 금속제 물품들이 컨베이어 상에서 순차적으로(일정 간격을 두고서) 이송되고, 그리고 임의의 위치에 설치된 안테나게이트부에서 물류관리(입출고관리), 추적관리(traceability management) 등에 적용시키도록 하는 RFID 무선통신시스템을 구성하는 것 또한 가능하다.
본 발명의 상기 시트부재(20) 또는 상기 보조안테나(35)는 IC태그를 실현하는 데 사용될 수 있다. 또한, 이 통신개선수단들 또는 통신개선방법들은 또한 다른 무선통신장치들에 적용될 수도 있다. 상기 무선통신장치들의 예들에는 안테나, 특히 금속판 등과 같은 통신방해부재 근처에서 통신이 수행되는 경우에서의 안테나, 판독기, 판독/기록기(reader/writer) 등이 포함된다.
본 발명에 따르면, 안테나 또는 태그본체와 통신방해부재 사이에 시트부재 또는 보조안테나가 개재되며, 따라서, 상기 안테나 또는 상기 태그본체에 대한 상기 통신방해부재의 영향을 배제하고 그리고 억제할 수 있다. 게다가, 상기 통신방해부재의 구성이 변화되는 경우에서 조차도, 이러한 변화가 상기 안테나 또는 상기 태그본체에 영향을 주지 않는다. 더욱이, 상기 보조안테나의 상기 공진층이 독립적인 안테나로서 기능하며, 또한 통신에 사용되는 전자파가 도달되는 경우에 공진현상을 야기한다. 더욱이, 슬릿, 슬롯 등의 형태의 불연속영역이 상기 공진층 내에 설치된다. 따라서, 상기 안테나 또는 상기 태그본체가 상기 보조안테나 근처에 설치되는 경우, 실질적으로 λ/2에서 공진하는 패치안테나의 강한 자계를 갖는 영역이 사용되어 상기 보조안테나와 상기 안테나 또는 상기 태그본체 사이에서의 전자결합을 야기하고, 그에 의하여 상기 보조안테나와 상기 안테나 또는 상기 태그본체 사이에서의 전자에너지의 이동이 활성화된다. 또한, 간단히 선을 연결함이 없이 상기 안테나 또는 상기 태그본체의 배치 위치를 적절하게 조정하는 것에 의하여 임피던스 정합이 수행될 수 있다. 따라서, 단순히 통신방해부재의 영향을 제거하는 것 뿐만 아니라 보조안테나를 갖지 않는 경우와 비교하여 상기 안테나 또는 상기 태그본체에 의해 수신(송신)되는 전력을 증가시키는 것이 가능하다. 따라서, 통신방해부재의 근처의 경우에서도, 무선통신이 적합하게 무선통신이 수행될 수 있으며, 충분한 통신거리가 확보될 수 있다. 상기 도전체층을 포함하는 상기 시트부재(상기 보조안테나)에 안테나의 기능 및 이러한 방법으로 선을 연결함이 없이 임피던스를 정합하는 기능이 제공되는 경우, 통신방해부재의 영향이 배제되고, 그리 고 큰 통신개선효과가 얻어질 수 있다. 본 발명의 상기시트부재에 있어서, 상기 보조안테나 상에 적층되도록 하여 스페이서가 설치된다. 따라서, 상기 공진층이 상기 통신방해부재로부터 전기적으로 절연되고, 상기 시트부재 자체는 상기 통신방해부재에 의해 영향을 받지 않으며, 또한 통신에서 상기 안테나에 의해 사용되는 전자에너지가 보완된다.
본 발명은 선을 연결함이 없이 상기 무선IC태그를 배치하는 것으로 무선IC태그의 무선통신특성을 개선시키는 무선통신개선시트부재에 관한 것이다.
본 발명의 상기 무선통신개선시트부재는 피착 물품의 종류에 무관하게, 상용적으로 획득가능한 무선IC태그 상에 단순히 적층시키는 것에 의하여 통신을 개선시킬 수 있는 보조안테나이다. 상기 보조안테나와 상기 무선IC태그의 상기 IC칩 간의 전파 신호의 교환은 단순히 도전성 배선, 배선 연결, 납땜 등과 같은 가공을 포함하지 않고 공간에서의 전자계의 분포를 통하여서 수행된다. 여기에서, 상기 무선통신개선시트부재는 이들 조건들 하에서 상기 임피던스를 정합시키고 그리고 상기 공진주파수를 조정할 수 있다.
제1스페이서는 선을 연결함이 없이 그 위에 무선IC태그를 설치하는 배치면을 가지며, 또한 보조안테나가 상기 배치면에 반대되는 면 상에서 상기 제1스페이서 상에 설치된다. 제2스페이서는 상기 제1도전체층이 그들 사이에 개재되도록 하여 상기 제1스페이서의 대향면 상에 설치된다.
상기 보조안테나의 상기 제1도전체층 내에 불연속영역이 설치된다.
따라서, 상기 무선IC태그의 이극안테나와 상기 보조안테나들이 상기 불연속 영역을 통하여 전자적으로 결합되고, 그리고 상기 보조안테나의 통신개선효과가 발휘된다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 보조안테나의 상기 제1도전체층이 단수 또는 복수의 도전체소자를 포함하며, 상기 도전체소자들은 서로에 대해 절연되어 있고, 그리고 상기 제1도전체층과 상기 도전체소자들 중의 적어도 하나는 무선통신에서 사용되는 전파에 대하여 공진한다.
상기 제1도전체층과 상기 도전체소자들 중의 적어도 하나가 무선통신에 사용된 전파에 대하여 공진하는 경우, 상기 보조안테나를 사용하는 무선통신이 가능하고, 그리고 통신개선효과가 발휘된다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 보조안테나의 상기 제1도전체층이 평면방향 또는 적층된 방향으로 배열된 복수의 분할된 도전체부분들을 포함하며, 상기 도전체부분들은 서로 절연되어 있고, 그리고 상기 제1도전체층과 상기 도전체부분들 중의 적어도 하나는 무선통신에서 사용되는 전파에 대하여 공진한다.
주어진 불연속영역이 무선통신에서 사용되는 전파에 대하여 공진하는 상기 공진층 내에 설치되는 경우, 상기 공진층 이외의 도전체층이 설치되거나, 또는 복수의 도전체층들이 배열되고, 임피던스를 조정하는 기능이 제공될 수 있으며, 무선통신대역이 확장될 수 있고, 그리고 통신개선효과가 발휘된다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 무선통신개선시트부재는 상기 보조안테나 상에서 상기 제2스페이서의 대향되는 측에 제2도전체층을 더 포함한다. 따라서, 상기 무선통신개선시트부재의 설치 위치(또한 상기 물질의 종류도 포함하여)의 영향 이 감소되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 무선통신개선시트부재는 상기 보조안테나 상에 상기 제2스페이서의 대향되는 측에 제2도전체층을 더 포함하며, 상기 제2도전체층은 상기 보조안테나 내에 포함된 상기 도전체층 보다 더 크다. 따라서, 상기 무선통신개선시트부재의 설치 위치(또한 상기 물질의 종류도 포함하여)의 영향이 감소되도록 하고, 그리고 전파의 지향성이 제어되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 무선IC태그가 그 위에 설치되는 경우에 상기 무선IC태그 내에 포함된 적어도 상기 IC칩 또는 리액턴스장착부가 대향하도록 하여 적어도 하나의 불연속영역이 설치된다.
따라서, 도전체물질로서의 상기 보조안테나의 영향이 감소될 수 있고, 그리고 임피던스를 조정하는 기능이 개선되고, 그리고 통신개선효과가 더 향상될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 보조안테나가 무선통신에서 사용되는 전파에 대하여 공진하도록 하여 상기 불연속영역이 설치된다.
따라서, 상기 보조안테나의 통신개선효과가 더 개선될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제1도전체층 또는 상기 불연속영역의 외각형상의 적어도 일부가 만곡된다.
따라서, 상기 도전체층이나 상기 불연속영역 등의 안테나 부분의 각도나 위치 관계와 무관하게 안테나 특성이 안정하게 된다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 무선통신개선시트부재의 외측표면의 일부 또 는 전부는 유전체 물질로 코팅된다.
따라서, 외부로부터의 불필요한 전파의 영향 및 주변환경(습도, 온도, 압력 등)의 영향이 감소되고, 그리고 통신개선효과가 더 개선될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제1스페이서, 상기 제2스페이서 및 상기 코팅 유전체물질들 중의 적어도 하나가 비전도성이며, 또한 전자파를 수집하고 그리고 그를 통과시키는 저손실 물질층으로 만들어진다.
저손실 물질이 사용되는 경우, 상기 시트부재, 상기 보조안테나 및 상기 무선IC태그에서의 에너지손실이 감소되고, 그리고 통신개선효과가 더 향상될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제1스페이서와 제2스페이서 중의 적어도 하나는 발포체로 만들어진다.
발포체가 사용되는 경우, 낮은 에너지손실을 갖는 경량 및 박형의 무선통신개선시트부재가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 무선통신개선시트부재는 상기 배치면과 상기 배치면에 대향되는 면들 중의 적어도 하나의 점착성 또는 접착성을 사용하거나 또는 고정수단을 사용하여 피착 목표 물품에 부착될 수 있다.
따라서, 상기 무선IC태그가 쉽게 목표 제품에 부착되고 그리고 고정될 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 무선통신용 IC태그가 제공되며, 여기에서 무선IC태그는 상기 무선통신개선시트부재의 배치면 상에 설치되거나 또는 IC칩이 상기 무 선통신개선시트부재 또는 상기 보조안테나 내에 매립된다.
상기 무선통신개선시트부재가 상기 무선IC태그에 일체로 되기 대문에, 설치위치 또는 부착위치에 무관하게 무선통신이 수행될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 무선통신개선시트부재를 사용하는 것에 의하여 통신방해부재 근처에서의 무선통신을 개선시키는 전파형 안테나를 실현하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 따르면, 적어도 상기 무선IC태그 또는 상기 안테나를 사용하는 것에 의하여 판독오류 또는 판독실패가 발생하는 것을 방지하는 무선통신시스템을 실현하는 것이 가능하다.
Claims (15)
- 무선IC태그가 선을 연결함이 없이 배치되는 배치면(arrangement face)을 갖는 제1스페이서;제1도전체층을 가지며, 상기 배치면에 대향하는 면 상에서 상기 제1스페이서 상에 설치되는 보조안테나; 및상기 제1스페이서, 상기 보조안테나 및 제2스페이서들이 하나가 다른 하나의 상부에 적층되며, 상기 제1도전체층이 그들 사이에 개재되도록 상기 제1스페이서에 대향되는 면 상에서 상기 보조안테나 상에 설치되는 제2스페이서;를 포함하며,상기 보조안테나의 상기 제1도전체층 내에 불연속영역(discontinuous area)이 설치되어 이루어짐을 특징으로 하는 통신방해부재 근처에서 전파 방식으로 통신하는 안테나를 이용하는 무선통신의 경우에 무선IC태그와 통신방해부재 사이에서 사용되며, 무선IC태그를 선을 연결함이 없이 그 위에 배치되는 경우에 상기 무선IC태그의 무선통신특성을 개선시키는 무선통신개선시트.
- 제 1 항에 있어서,상기 보조안테나의 상기 제1도전체층이 하나 또는 복수의 도전체소자(conductor elements)들을 포함하며, 상기 도전체소자들은 서로 절연관계에 있고, 그리고 상기 제1도전체층과 상기 도전체소자들 중의 적어도 어느 하나가 상기 무선통신에서 사용되는 전자파들과 공진하는 것을 특징으로 하는 통신방해부재 근처에서 전파 방식으로 통신하는 안테나를 이용하는 무선통신의 경우에 무선IC태그와 통신방해부재 사이에서 사용되며, 무선IC태그를 선을 연결함이 없이 그 위에 배치되는 경우에 상기 무선IC태그의 무선통신특성을 개선시키는 무선통신개선시트.
- 제 1 항에 있어서,상기 보조안테나의 상기 제1도전체층이 평면방향 또는 적층된 방향으로 분할된 다수의 도전체부(conductor portions)들을 포함하며, 상기 도전체부들이 서로 절연관계에 있고, 그리고 상기 제1도전체층과 상기 도전체부들 중의 적어도 어느 하나가 상기 무선통신에서 사용되는 전자들과 공진하는 것을 특징으로 하는 통신방해부재 근처에서 전파 방식으로 통신하는 안테나를 이용하는 무선통신의 경우에 무선IC태그와 통신방해부재 사이에서 사용되며, 무선IC태그를 선을 연결함이 없이 그 위에 배치되는 경우에 상기 무선IC태그의 무선통신특성을 개선시키는 무선통신개선시트.
- 제 1 항 내지 제 3 항들 중의 어느 한 항에 있어서,상기 무선통신개선시트부재가 상기 제2스페이서에 대향하는 면 상에 상기 보조안테나 상에 제2도전체층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신방해부재 근처에서 전파 방식으로 통신하는 안테나를 이용하는 무선통신의 경우에 무선IC태그와 통신방해부재 사이에서 사용되며, 무선IC태그를 선을 연결함이 없이 그 위에 배치 되는 경우에 상기 무선IC태그의 무선통신특성을 개선시키는 무선통신개선시트.
- 제 1 항 내지 제 3 항들 중의 어느 한 항에 있어서,상기 무선통신개선시트부재가 상기 제2스페이서에 대향하는 면 상에 상기 보조안테나 상에 제2도전체층을 더 포함하고, 그리고 상기 제2도전체층이 상기 보조안테나 내에 포함된 상기 제1도전체층 보다 더 큰 것임을 특징으로 하는 통신방해부재 근처에서 전파 방식으로 통신하는 안테나를 이용하는 무선통신의 경우에 무선IC태그와 통신방해부재 사이에서 사용되며, 무선IC태그를 선을 연결함이 없이 그 위에 배치되는 경우에 상기 무선IC태그의 무선통신특성을 개선시키는 무선통신개선시트.
- 제 1 항 내지 제 5 항들 중의 어느 한 항에 있어서,상기 무선IC태그가 그 위에 배치되는 경우에, 적어도 하나의 불연속영역이 상기 무선IC태그 내에 제공되는 적어도 하나의 IC칩 또는 리액턴스장착부(reactance loading portion)에 대향하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 통신방해부재 근처에서 전파 방식으로 통신하는 안테나를 이용하는 무선통신의 경우에 무선IC태그와 통신방해부재 사이에서 사용되며, 무선IC태그를 선을 연결함이 없이 그 위에 배치되는 경우에 상기 무선IC태그의 무선통신특성을 개선시키는 무선통신개선시트.
- 제 1 항 내지 제 6 항들 중의 어느 한 항에 있어서,적어도 하나의 불연속영역이 상기 무선통신에서 사용되는 전자파들과 공진하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 통신방해부재 근처에서 전파 방식으로 통신하는 안테나를 이용하는 무선통신의 경우에 무선IC태그와 통신방해부재 사이에서 사용되며, 무선IC태그를 선을 연결함이 없이 그 위에 배치되는 경우에 상기 무선IC태그의 무선통신특성을 개선시키는 무선통신개선시트.
- 제 1 항 내지 제 7 항들 중의 어느 한 항에 있어서,상기 제1도전체층 또는 상기 불연속영역의 외곽형상(outline shape)의 적어도 일부가 곡선인 것을 특징으로 하는 통신방해부재 근처에서 전파 방식으로 통신하는 안테나를 이용하는 무선통신의 경우에 무선IC태그와 통신방해부재 사이에서 사용되며, 무선IC태그를 선을 연결함이 없이 그 위에 배치되는 경우에 상기 무선IC태그의 무선통신특성을 개선시키는 무선통신개선시트.
- 제 1 항 내지 제 8 항들 중의 어느 한 항에 있어서,상기 무선통신개선시트부재의 외표면의 일부 또는 전부가 유전물질(dielectric material)로 코팅된 것을 특징으로 하는 통신방해부재 근처에서 전파 방식으로 통신하는 안테나를 이용하는 무선통신의 경우에 무선IC태그와 통신방해부재 사이에서 사용되며, 무선IC태그를 선을 연결함이 없이 그 위에 배치되는 경우에 상기 무선IC태그의 무선통신특성을 개선시키는 무선통신개선시트.
- 제 9 항에 있어서,상기 제1스페이서, 상기 제2스페이서 및 상기 코팅유전물질들 중의 적어도 하나가 비전도성이고 그리고 그를 통하여 전자파를 수집하고 그리고 통과시키는 저손실의 물질층(low loss material layer)으로 이루어짐을 특징으로 하는 통신방해부재 근처에서 전파 방식으로 통신하는 안테나를 이용하는 무선통신의 경우에 무선IC태그와 통신방해부재 사이에서 사용되며, 무선IC태그를 선을 연결함이 없이 그 위에 배치되는 경우에 상기 무선IC태그의 무선통신특성을 개선시키는 무선통신개선시트.
- 제 1 항 내지 제 10 항들 중의 어느 한 항에 있어서,상기 제1스페이서 및 상기 제2스페이서들 중의 적어도 하나가 발포체(foam)로 이루어짐을 특징으로 하는 통신방해부재 근처에서 전파 방식으로 통신하는 안테나를 이용하는 무선통신의 경우에 무선IC태그와 통신방해부재 사이에서 사용되며, 무선IC태그를 선을 연결함이 없이 그 위에 배치되는 경우에 상기 무선IC태그의 무선통신특성을 개선시키는 무선통신개선시트.
- 제 1 항 내지 제 11 항들 중의 어느 한 항에 있어서,상기 무선통신개선시트부재가 상기 무선통신개선시트부재의 적어도 한 면의 접착성을 이용하거나 또는 고정수단(fixing means)을 이용하여 피착체(attachment target article)에 부착될 수 있는 것임을 특징으로 하는 통신방해부재 근처에서 전파 방식으로 통신하는 안테나를 이용하는 무선통신의 경우에 무선IC태그와 통신방해부재 사이에서 사용되며, 무선IC태그를 선을 연결함이 없이 그 위에 배치되는 경우에 상기 무선IC태그의 무선통신특성을 개선시키는 무선통신개선시트.
- 청구항 제 1 항 내지 제 12 항들 중의 어느 한 항의 무선통신개선시트부재의 배치면 상에 선을 연결함이 없이 배치되고 그리고 상기 무선통신개선시트부재 또는 청구항 제 1 항 내지 제 12 항들 중의 어느 한 항의 무선통신개선시트부재 내에 내포(embedded)된 IC칩을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선IC태그.
- 청구항 제 1 항 내지 제 12 항들 중의 어느 한 항의 무선통신개선시트부재를 사용하는 전파방식의 안테나.
- 적어도 청구항 제 13 항의 무선IC태그 또는 청구항 제 14 항의 안테나를 사용하는 무선통신시스템.
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