KR20110006846A - 무선인식 태그 안테나 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선인식(RFID) 안테나에 관한 것으로, 본 발명의 유전체 재질의 기판을 포함하는 RFID 태그 안테나는, 상기 기판상에 배치되며, 각각 소정의 텍스트 형상을 이루도록 형성된 적어도 두개 이상의 텍스트 안테나; 및 상기 기판상에, 상기 텍스트 안테나 사이에 각각 배치되며, 상기 텍스트 안테나 각각을 연결하는 적어도 하나 이상의 연결부를 포함한다. 본 발명에 따르면, RFID 태그 자체를 광고 및 홍보에 직접 이용할 수 있다.

Description

무선인식 태그 안테나{RFID TAG ANTENNA}
본 발명은 태그 안테나에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무선인식(Radio Frequency Identification; 이하, 'RFID'라 함) 시스템에서 사용되는 태그 안테나에 관한 것이다.
일반적으로, RFID 시스템은 각종 물품에 소형 칩 등을 부착해 사물의 정보와 주변 환경정보를 무선 전파에 의해 전송 처리하는 비접촉식 인식 시스템으로, DSRC(dedicated short range communication: 전용 근거리 통신) 또는 무선식별 시스템이라고도 한다.
이러한 RFID 시스템은 물품 관리, 도난 방지 및 위조 방지 등의 다양한 분야에 이용되고 있으며 그 적용 영역이 급격히 증가하고 있는 추세인데, 일반적으로 판독 및 해독 기능이 있는 리더(reader), 고유 정보를 내장한 RFID 태그(tag) 및 운용 소프트웨어 등으로 구성된다. RFID 태그는, 사물에 부착된 얇은 평판 등의 형태로 구성되어 해당 사물에 대한 여러 가지 정보를 저장하며, 필요시 무선 전파를 통해 판독기 등에 해당 사물에 대한 정보를 제공하는 기능을 수행하는데, 통상, 정보가 저장된 IC칩, IC칩과 연결된 안테나, 안테나의 전파 효율 향상을 위한 반사판 및 반사판과 안테나 사이의 이격을 위한 스페이서 등을 구비한다.
RFID 태그는 일반적으로 바코드 또는 정보가 프린트된 라벨(label)의 내부 또는 아래쪽에 위치하는데, RFID는 상대적으로 많은 양의 디지털 정보를 담거나 또는 통신하는데 사용되므로, 라벨 자체를 표시하는 소정의 시각적인 코드(예를 들어, 문자, 숫자, 바코드 등)로 라벨 정보나 브랜드를 표시하는 경우가 있다. 또한, 이러한 시각적인 코드와 RFID 태그가 분리되어 있는 경우에는 RFID 태그로부터 떨어져서 분실될 염려가 있으므로, 시각적인 코드와 RFID 태그는 결합되어 있는 것이 요구된다.
본 발명은 상기한 바와 같은 요구에 부응하기 위하여 제안된 것으로, 태그가 부착되는 물품을 식별하기 위한 라벨로써 사용할 수 있는 RFID 태그 안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 유전체 재질의 기판을 포함하는 무선인식(RFID) 태그 안테나는, 상기 기판상에 배치되며, 각각 소정의 기호 형상을 이루도록 형성된 적어도 두개 이상의 기호 안테나; 및 상기 기판상에, 상기 기호 안테나 사이에 각각 배치되며, 상기 기호 안테나 각각을 연결하는 적어도 하나 이상의 연결부를 포함한다.
이때, 상기 연결부는, 각 기호 안테나의 소정 부분을 직선 형식으로 연결하는 것으로, 상기 기호 안테나 사이에서, 상기 RFID 태그 안테나의 성능에 따라 그 위치가 결정되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 연결부는, 상기 기호 안테나와 상기 연결부의 총 길이의 합이 실질적으로 λ/2가 되도록 상기 기호 안테나 사이에서의 각각의 위치가 결정되거나, 상기 RFID 태그 안테나의 반사계수가 작아지도록 상기 기호 안테나 사이에서의 각각의 위치가 결정되거나, 또는 상기 기호 안테나와 상기 연결부의 총 길이의 합이 실질적으로 λ/2가 되고, 상기 RFID 태그 안테나의 반사계수가 작아지도록 상기 기호 안테나 사이에서의 각각의 위치가 결정되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 기호는, 텍스트를 포함하는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같은 본 발명은, 텍스트를 포함하는 기호 형상의 안테나를 제공함으로써 태그가 부착되는 물품을 식별하기 위한 라벨로써 사용할 수 있도록 하고, 이로 인해 RFID 태그 자체를 광고 및 홍보에 직접 이용할 수 있도록 하는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 RFID 태그 안테나는 안테나 크기의 소형화가 요구되는 RFID 태그용으로 주로 사용될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 그밖에 소형 RF 기기에 사용될 수도 있다는 점은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다 할 것이다.
[제1실시예]
도 1은 본 발명에 따른 RFID 태그 안테나의 일예시도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 안테나는, 그 상부에 안테나의 패턴을 인쇄하기 위한 유전체 재질의 기판(10), 기판(10) 위에 인쇄되는 소정의 텍스트 형상의 안테나(11a~11h), 기판(10) 위에 인쇄되어 각 텍스트를 연결하는 연결부(12a~12f) 및 RFID 태그칩(tag chip)(13)를 포함하여 구성된다.
본 발명의 일실시예에서 사용된 기판(11)은 두께가 약 50㎛이고, 유전율이 2.4인 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate; PET) 기판인 것이 바람직하다. 안테나의 패턴은 전도성 잉크를 사용하여 인쇄하는 것이 바람직하다. 다만, 본 발명의 일실시예에서는 전도성 잉크를 사용하여 기판(11) 위에 인쇄하는 예를 들어 설명하였으나, 기판(11) 위에 에칭을 수행하여 본 발명과 같은 안테나의 패턴을 형성하는 것도 가능하다 하겠다. 에칭 방식에 관해서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다 할 것이므로, 그 상세한 설명은 생략하는 것으로 하겠다.
본 발명의 일실시예에서 소정의 텍스트는 'F(11a)', 'U(11b)', 'J(11c)', 'I(11d)', 'F(11e)', 'I(11f)', 'L(11g)' 및 'M(11h)'으로 구성되는 것으로, 다만 본 발명이 상기 소정의 텍스트에 한정되는 것이 아니며, 또한 텍스트 뿐 아니라 소정의 기호(예를 들어, '?', '!' 등)를 포함할 수도 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
본 발명의 연결부(12a~12f)는, 독립적인 각 텍스트 사이의 여러 연결부위 중 연결후 텍스트와 연결부의 총 길이의 합이 λ/2가 되거나, 또는, 반사계수가 가능하면 작아지도록 연결부위를 결정한 것이다. 또한 연결부(12a~12f)의 넓이는 안테나의 복사효율을 고려하여 결정한다. 본 발명에 따르면, 텍스트의 두께를 고정하고 연결부의 두께는 방사효율에 따라 최소화하여 결정함으로써 로고(텍스트)의 문양도 강조하면서 안테나의 특성을 유지할 수 있다.
이하에서는, 도 2를 참조로 연결부(12a~12d)의 결정방식을 설명하기로 한다.
도 2는 도 1의 연결부의 결정방식을 설명하기 위한 일예시도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 안테나는, 각 연결부위(x1, x2, x3, y1, y2, y3)를 각각 N개로 상정하고(본 발명의 설명에서는 4개), 890~930MHz에서 모든 조합의 반사손실(return loss) 특성을 조사하여, 그 반사손실이 가장 좋은 조합을 검색하는 것이다. 본 실시예에서, 890~930MHz의 주파수에서 λ/2는 약 150mm이므로, 'FUJI(11a~11d)' 및 'FILM(11e~11h)'의 길이가 각각 약 75mm가 되도록 연결부를 결정하는 것이 바람직하다.
다음의 표1 및 표2는 각각 x1, x2, x3의 조합과 y1, y2, y3의 조합에 따른 각 텍스트와 연결부의 길이의 합과 반사계수(Gamma)를 나타낸 것이다. 표1에서 '422'는 x1이 4번째 연결부위, x2가 2번째 연결부위, x3가 2번째 연결부위를 의미하는 것으로 한다. 또한, 표2에서 '444'는 y1이 4번째 연결부위, y2가 4번째 연결부위, y3가 4번째 연결부위를 의미하는 것으로 한다.
길이합 반사계수 랭크
422 75.43 0.1635 1
432 75.43 0.1651 2
442 75.50 0.1655 3
122 80.57 0.1690 4
322 73.89 0.1741 5
212 85.89 0.1759 6
143 80.64 0.1844 7
313 85.89 0.1856 8
132 80.57 0.1860 9
113 92.57 0.1863 10
213 85.89 0.1866 11
222 73.89 0.1888 12
413 87.43 0.1996 13
332 73.89 0.2007 14
112 92.57 0.2016 15
길이합 반사계수 랭크
444 92.67 0.1783 1
433 92.67 0.1787 2
434 99.45 0.1793 3
443 92.67 0.1794 4
442 92.67 0.1795 5
432 92.67 0.1805 6
422 92.67 0.1813 7
423 101.07 0.1820 8
431 92.67 0.1906 9
421 92.67 0.1963 10
424 107.85 0.1987 11
333 92.67 0.2070 12
332 92.67 0.2072 13
322 92.67 0.2090 14
441 92.67 0.2113 15
따라서, 도 1의 연결부(12a~12f)는, 표1 및 표2에서 '442' 및 '444' 조합을 선택한 것이다.
한편, 도 1의 태그칩(13)은 일반적으로 사용되는 상용 태그칩으로, 912MHz에서 25+j150의 입력 임피던스 특성을 보인다. 이에 대해서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다 할 것으로 상세한 설명은 생략하는 것으로 하겠다.
도 3은 본 발명에 따른 RFID 태그 안테나의 반사손실 특성을 나타낸 일실시예 그래프이다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 RFID 태그 안테나는, 83MHz ~ 932MHz(S11<-10dB)에서 동작하므로, 광대역 특성을 보임을 알 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 RFID 태그 안테나의 복사패턴을 나타내는 일예시도로써, 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 RFID 태그 안테나는 태그의 전 방향에서 그 복사이득이 대략 고루 형성되는 등방성 특성을 보임을 알 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 RFID 태그 안테나의 복사효율을 나타낸 일실시예 그래프로써, 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 RFID 태그 안테나는 대한민국 사용 주파수 대역(912MHz)에서 약 90%의 높은 효율을 가진다.
도 6은 본 발명에 따른 RFID 태그 안테나의 이득을 나타낸 일실시예 그래프이다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 안테나는 대한민국 사용 주파수대역(912MHz)에서 높은 이득을 가짐을 알 수 있다.
[제2실시예]
도 7은 본 발명에 따른 RFID 태그 안테나의 제2실시예를 설명하기 위한 일예시도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 RFID 태그 안테나는, 그 상부에 안테나의 패턴을 인쇄하기 위한 유전체 재질의 기판(70), 기판(70) 위에 인쇄되는 소정의 텍스트 형상의 안테나(71a~71e), 기판(70) 위에 인쇄되어 각 텍스트를 연결하는 연결부(72a~72d) 및 RFID 태그칩(73)을 포함하여 구성된다.
도 7의 본 발명의 제2실시예는, 소정의 텍스트를 'L(71a)', 'O(71b)', 'T(71c)', 'T(71d)', 'E(71e)'로 하여 안테나를 구성한 것으로서, 그 연결부(72a~72d)의 결정방식은 도 2를 참조로 설명한 바와 같이, 독립적인 각 텍스트 사이의 여러 연결부위 중 연결후 텍스트(71a~71e)와 연결부(72a~72d)의 총 길이의 합이 λ/2가 되거나, 또는, 반사계수가 가능하면 작아지도록 연결부위를 결정한 것이다.
그 외의 설명에 대해서는 위 실시예에서 설명한 바와 같으므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 RFID 태그 안테나의 복사패턴을 나타내는 일예시도로써, 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 RFID 태그 안테나는 태그의 전 방향에서 그 복사이득이 대략 고루 형성되는 등방성 특성을 보임을 알 수 있다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 RFID 태그 안테나의 반사손실 특성을 나타낸 일실시예 그래프이다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 RFID 태그 안테나는, 83MHz ~ 932MHz(S11<-10dB)에서 동작하므로, 광대역 특성을 보임을 알 수 있다.
[제3실시예]
도 10은 본 발명에 따른 RFID 태그 안테나의 제3실시예를 설명하기 위한 일예시도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 RFID 태그 안테나는, 그 상부에 안테나의 패턴을 인쇄하기 위한 유전체 재질의 기판(100), 기판(100) 위에 인쇄되는 소정의 텍스트 형상의 안테나(101a~101e), 기판(100) 위에 인쇄되어 각 텍스트를 연결하는 연결부(102a~102d) 및 RFID 태그칩(103)을 포함하여 구성된다.
도 10의 본 발명의 제3실시예는, 소정의 텍스트를 '홍(101a)', '익(101b)', '대(101c)', '학(101d)', '교(101e)'로 하여 안테나를 구성한 것으로서, 그 연결부(102a~102d)의 결정방식은 도 2를 참조로 설명한 바와 같이, 독립적인 각 텍스트 사이의 여러 연결부위 중 연결후 텍스트(101a~101e)와 연결부(102a~102d)의 총 길이의 합이 λ/2가 되거나, 또는, 반사계수가 가능하면 작아지도록 연결부위를 결정한 것이다.
그 외의 설명에 대해서는 위 실시예에서 설명한 바와 같으므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 11은 본 발명의 제3실시예에 따른 RFID 태그 안테나의 복사패턴을 나타내는 일예시도로써, 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 RFID 태그 안테나는 태그의 전 방향에서 그 복사이득이 대략 고루 형성되는 등방성 특성을 보임을 알 수 있다.
도 12는 본 발명의 제3실시예에 따른 RFID 태그 안테나의 반사손실 특성을 나타낸 일실시예 그래프이다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 RFID 태그 안테나는, 83MHz ~ 932MHz(S11<-10dB)에서 동작하므로, 광대역 특성을 보임을 알 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 RFID 태그 안테나의 일예시도,
도 2는 도 1의 연결부의 결정방식을 설명하기 위한 일예시도,
도 3은 본 발명에 따른 RFID 태그 안테나의 반사손실 특성을 나타낸 일실시예 그래프,
도 4는 본 발명에 따른 RFID 태그 안테나의 복사패턴을 나타내는 일예시도,
도 5는 본 발명에 따른 RFID 태그 안테나의 복사효율을 나타낸 일실시예 그래프,
도 6은 본 발명에 따른 RFID 태그 안테나의 이득을 나타낸 일실시예 그래프,
도 7은 본 발명에 따른 RFID 태그 안테나의 제2실시예를 설명하기 위한 일예시도,
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 RFID 태그 안테나의 복사패턴을 나타내는 일예시도,
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 RFID 태그 안테나의 반사손실 특성을 나타낸 일실시예 그래프,
도 10은 본 발명에 따른 RFID 태그 안테나의 제3실시예를 설명하기 위한 일예시도,
도 11은 본 발명의 제3실시예에 따른 RFID 태그 안테나의 복사패턴을 나타내는 일예시도,
도 12는 본 발명의 제3실시예에 따른 RFID 태그 안테나의 반사손실 특성을 나타낸 일실시예 그래프.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10, 70, 100: 기판
11, 71, 101: 텍스트
12, 72, 102: 연결부
13, 73, 103: RFID 태그칩

Claims (6)

  1. 유전체 재질의 기판을 포함하는 무선인식(RFID) 태그 안테나에 있어서,
    상기 기판상에 배치되며, 각각 소정의 기호 형상을 이루도록 형성된 적어도 두개 이상의 기호 안테나; 및
    상기 기판상에, 상기 기호 안테나 사이에 각각 배치되며, 상기 기호 안테나 각각을 연결하는 적어도 하나 이상의 연결부를 포함하는 RFID 태그 안테나.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연결부는, 각 기호 안테나의 소정 부분을 직선 형식으로 연결하는 것으로, 상기 기호 안테나 사이에서, 상기 RFID 태그 안테나의 성능에 따라 그 위치가 결정되는 것을 특징으로 하는 RFID 태그 안테나.
  3. 제2항에 있어서, 상기 연결부는, 상기 기호 안테나와 상기 연결부의 총 길이의 합이 실질적으로 λ/2가 되도록 상기 기호 안테나 사이에서의 각각의 위치가 결정되는 것을 특징으로 하는 RFID 태그 안테나.
  4. 제2항에 있어서, 상기 연결부는, 상기 RFID 태그 안테나의 반사계수가 작아지도록 상기 기호 안테나 사이에서의 각각의 위치가 결정되는 것을 특징으로 하는 RFID 태그 안테나.
  5. 제2항에 있어서, 상기 연결부는, 상기 기호 안테나와 상기 연결부의 총 길이의 합이 실질적으로 λ/2가 되고, 상기 RFID 태그 안테나의 반사계수가 작아지도록 상기 기호 안테나 사이에서의 각각의 위치가 결정되는 것을 특징으로 하는 RFID 태그 안테나.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기호는, 텍스트를 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 태그 안테나.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103310705A (zh) * 2013-06-05 2013-09-18 络派模切（北京）有限公司 一种带天线的logo及其制造方法以及具有该logo的电子设备

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