KR20120012152A - Metal tag antena - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 RFID 통신 시스템에서 금속면에 부착하는 금속 태그 안테나에 관한 것이다. The present invention relates to a metal tag antenna attached to a metal surface in an RFID communication system.
일반적으로, RFID(Radio-Frequency IDentification) 기술이란 사물에 부착된 태그로부터 사물의 고유 ID를 무선으로 인식하여 여러 가지 정보로 활용함으로써 현재 연구 진행되고 있는 유비쿼터스 컴퓨팅(ubiquitous computing)의 핵심이 되고 있는 기술이다. 특히 리더기를 통하여 방사되는 전파를 태그가 후방 산란(backscatter)하여 태그의 고유 정보를 리더기로 전송하는 방식의 UHF 대역의 RFID 방식은 중장거리 신호 전송이 가능하고 데이터의 전송 속도가 비교적 양호하기 때문에 여러 분야에서 다각도로 조명되고 있는 기술로써, RFID 태그(이하 태그)와, RFID 판독기(이하 판독기)가 필요하다.In general, RFID (Radio-Frequency IDentification) technology is a core technology of ubiquitous computing currently being researched by wirelessly recognizing a unique ID of an object from a tag attached to the object and using it as various information. to be. In particular, the RFID method of the UHF band, which transmits the unique information of the tag to the reader by backscattering the radio waves radiated through the reader, can transmit long and medium distance signals and the data transmission speed is relatively good. As a technique that is illuminated from various angles in the field, an RFID tag (hereinafter referred to as a tag) and an RFID reader (hereinafter referred to as a reader) are required.
태그는 안테나와 집적 회로로 이루어지는데, 집적 회로 안에 정보를 기록하고 안테나를 통해 판독기에게 정보를 송신한다. 이 정보는 태그가 부착된 대상을 식별하는 데 이용된다. 먼 거리에서도 태그를 읽을 수 있으며, 심지어 사이에 있는 물체를 통과해서 정보를 수신할 수도 있다.The tag consists of an antenna and an integrated circuit, which records information in the integrated circuit and sends the information to the reader via the antenna. This information is used to identify the tagged object. You can read tags from a distance and even receive information through objects in between.
RFID를 동력 대신 통신에 사용하는 전파의 주파수로 구분하기도 한다. 낮은 주파수를 이용하는 RFID를 LFID(Low-Frequency IDentification)이라 하는데, 120~140 킬로헤르츠(khz)의 전파를 사용하며, 높은 주파수를 이용하는 RFID를 HFID(High-Frequency IDentification)는 13.56 메가헤르츠(Mhz)를 사용하고, 그 보다 한층 높은 주파수를 이용하는 장비인 UHFID(Ultra High-Frequency IDentification)는 868 ~ 956 메가헤르츠 대역의 전파를 이용한다.RFID is sometimes classified as the frequency of radio waves used for communication instead of power. Low frequency RFID is called Low-Frequency IDentification (LFID). It uses radio waves of 120 to 140 kilohertz (khz), and high frequency RFID is 13.56 MHz (HFID). UHFID (Ultra High-Frequency IDentification), which uses a higher frequency, uses radio waves in the 868 to 956 MHz band.
상기와 같이 RFID 통신에 사용하는 기존 태그(TAG) 안테나는 비용을 절감하기 위하여 칩과 직접적으로 매칭하게 되는데 부착되는 물건의 형태나 재질에 따라 매칭이 틀어지는 단점이 있다. As described above, the conventional TAG antenna used for RFID communication is directly matched with a chip in order to reduce costs. However, there is a disadvantage in that the matching is changed according to the shape or material of the attached object.
특히, RFID 태그는 부착된 물체의 전기적 특성으로 인하여 영향을 받는데, 그 중 금속 물체 근접 시 태그 안테나의 임피던스 성분이 변하게 되어 인식 거리와 인식률 저하에 영향을 미치게 되므로 안테나의 매칭이 어려운 문제가 발생한다. In particular, the RFID tag is affected by the electrical characteristics of the attached object. Among them, the impedance component of the tag antenna is changed when the metal object is in close proximity, which affects the recognition distance and the recognition rate. .
따라서, 금속면에서도 용이하게 태그 안테나의 구실을 수행할 수 있도록 매칭이 이루어질 수 있는 태그 안테나를 요구하고 있다. Therefore, there is a demand for a tag antenna that can be matched to easily perform the role of the tag antenna even on a metal surface.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 금속을 포함한 다양한 매질 위에 부착 가능한 금속 태그 안테나를 제공하는 것이다. Therefore, the technical problem to be solved by the present invention is to provide a metal tag antenna that can be attached on a variety of media including the metal.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 RFID 칩과 안테나간에 직접적이고 용이하게 임피던스 또는 리액턴스 매칭이 가능한 금속 태그 안테나를 제공하는 것이다. In addition, the technical problem to be solved by the present invention is to provide a metal tag antenna that can be directly and easily impedance or reactance matching between the RFID chip and the antenna.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 비아홀(Via-Hole)또는 부수적 회로를 사용하지 않는 금속 태그 안테나를 제공하는 것이다.In addition, the technical problem to be solved by the present invention is to provide a metal tag antenna that does not use a via-hole (Via-Hole) or an auxiliary circuit.
본 본 발명의 한 특징에 따른 금속 태그 안테나는 유전체 기판과; 상기 유전체 기판 상단에 필름 형태의 유전체와; 상기 유전체에 형성된 방사패치와; 상기 방사 패치 내에 제1 슬롯 및 제2 슬롯을 형성하면서 상기 두 슬롯 사이에 위치하여 전류를 공급하는 RFID 칩과; 상기 제2 슬롯 중앙을 지나 상기 RFID 칩과 연결되는 급전선과; 상기 제1 슬롯을 지나 상기 RFID 칩과 연결되는 그라운드 선으로 구성하되, Metal tag antenna according to an aspect of the present invention comprises a dielectric substrate; A dielectric in a film form on top of the dielectric substrate; A radiation patch formed on the dielectric; An RFID chip positioned between the two slots to supply current while forming a first slot and a second slot in the radiation patch; A feeder line connected to the RFID chip through a center of the second slot; A ground line connected to the RFID chip through the first slot,
상기 방사패치는 양쪽 중앙이 비어 있는 대문자 아이 ‘
상기 특징에 따른 금속 태그 안테나는 상기 제1 슬롯의 길이 가변으로 임피던스 값을 조절하고, 제2 슬롯의 길이 가변으로 리액턴스 값을 조절하는 것을 특징으로 한다.The metal tag antenna according to the above feature may adjust an impedance value by varying the length of the first slot, and adjust a reactance value by varying the length of the second slot.
상기 특징에 따른 금속 태그 안테나는 상기 방사패치의 양쪽에 비어 있는 상하 간격을 조절하여 주파수가 변하는 것을 특징으로 한다.Metal tag antenna according to the above feature is characterized in that the frequency is changed by adjusting the vertical gap between the empty both sides of the radiation patch.
이러한 본 발명의 특징에 따르면, According to this aspect of the present invention,
본 발명은 금속면에 부착하여도 안테나의 매칭이 용이하다는 효과가 있다. The present invention has an effect that the matching of the antenna is easy even if attached to the metal surface.
또한, 본 발명은 제1 또는 제2 슬롯의 길이를 가변하여 임피던스값 또는 리액턴스값을 용이하게 가변할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect that the impedance value or reactance value can be easily changed by varying the length of the first or second slot.
도 1은 본 발명에 따른 금속 태그 안테나의 상면을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 금속 태그 안테나의 저면을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 금속 태그 안테나의 제1 슬롯의 길이 조절에 따라 변하는 임피던스를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 금속 태그 안테나의 제2 슬롯의 길이 조절에 따라 변하는 리액턴스를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 금속 태그 안테나의 방사패치 양측의 길이 조절에 따라 변하는 반사손실을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 금속 태그 안테나의 인식 거리값과 TX 파워 레벨을 (a)Metallic 및 (b) Air에 따라 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따른 금속 태그 안테나의 민감도를 나타낸 그래프이다.1 is a perspective view showing a top surface of a metal tag antenna according to the present invention.
2 is a perspective view showing the bottom of the metal tag antenna according to the present invention.
3 is a graph showing an impedance that changes according to the length adjustment of the first slot of the metal tag antenna according to the present invention.
4 is a graph showing reactance that changes according to length adjustment of a second slot of a metal tag antenna according to the present invention.
5 is a graph showing the return loss changes according to the length adjustment of both sides of the radiation patch of the metal tag antenna according to the present invention.
6 is a graph showing the recognition distance value and the TX power level of the metal tag antenna according to the present invention according to (a) Metallic and (b) Air.
7 is a graph showing the sensitivity of the metal tag antenna according to the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 금속 태그 안테나의 상면을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 금속 태그 안테나의 저면을 나타낸 사시도이다. 1 is a perspective view illustrating a top surface of a metal tag antenna according to the present invention, and FIG. 2 is a perspective view illustrating a bottom surface of a metal tag antenna according to the present invention.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 다른 금속 태그 안테나는 유전체 기판(미도시), 유전체(100), 방사패치(200), RFID칩(230), 제1 슬롯(Tr), 제2 슬롯(Ti), 급전선(220), 및 그라운드 선(210)으로 구성한다. As shown in Figure 1 and 2, the metal tag antenna according to the present invention is a dielectric substrate (not shown), dielectric 100,
본 발명의 실시 예에서는 상기 유전체 기판을 두께가 5mm인 폼(Form)기판을 사용 하였으며, 유전율은 1.1, loss tangent는 0.001 이다.In the exemplary embodiment of the present invention, a dielectric substrate having a thickness of 5 mm is used. The dielectric constant is 1.1 and the loss tangent is 0.001.
또한, 상기 유전체 기판은 90*24mm의 크기를 사용하였으나, 크기를 한정하지 아니하고 유전율에 따라 안테나의 크기를 조절할 수 있으며, 유전율이 높은 유전체기판을 사용하는 경우 안테나 사이즈를 줄일 수 있다. In addition, although the dielectric substrate used a size of 90 * 24mm, the size of the antenna can be adjusted according to the dielectric constant without limiting the size, and the antenna size can be reduced when using a dielectric substrate having a high dielectric constant.
상기 유전체(100)는 상기 유전체 기판 상단에 필름 형태로 부착하여 형성한다.The
상기 방사패치(200)는 상기 유전체(100) 상단에 형성하여 전체적으로 방사체 역할을 하되, 양쪽 중앙이 비어 있는 대문자 아이 ‘
이때, 상기 방사 패치(200)는 항상 대칭하여 형성되는 것은 아니며, 주파수 조절을 위해 양쪽 중앙이 비어 있는 상하 간격(이하 “FL”이라 칭한다)을 조절한다.In this case, the
즉, 상기 FL의 길이에 따라 주파수를 조절할 수 있다. 더 자세한 사항은 도 5에서 설명하기로 한다. That is, the frequency can be adjusted according to the length of the FL. More details will be described with reference to FIG. 5.
상기 RFID 칩(230)은 상기 방사 패치(200) 내에 제1 슬롯(Tr) 및 제2 슬롯(Ti)을 형성하면서 상기 두 슬롯 사이에 위치하여 전류를 공급한다. The
이때, 상기 제1 슬롯(Tr)의 길이 가변으로 임피던스 값을 조절하고, 제2 슬롯(Ti)의 길이 가변으로 리액턴스 값을 조절한다. 상기 제1 슬롯(Tr) 및 제2 슬롯(Ti)의 길이 변화에 따라 달라지는 그래프는 도 3 및 도 4에서 다시 설명한다. In this case, the impedance value is adjusted by varying the length of the first slot Tr, and the reactance value is adjusted by varying the length of the second slot Ti. Graphs varying with the change in length of the first slot Tr and the second slot Ti will be described again with reference to FIGS. 3 and 4.
상기 급전선(210)은 상기 제2 슬롯(Ti) 중앙을 지나 상기 RFID 칩과 연결한다.The
상기 그라운드 선(220)은 제1 슬롯(Tr)을 지나 상기 RFID 칩과 연결한다. The
도 3는 본 발명에 따른 금속 태그 안테나의 제1 슬롯의 길이 조절에 따라 변하는 임피던스를 나타낸 그래프이다. 3 is a graph showing an impedance that changes according to the length adjustment of the first slot of the metal tag antenna according to the present invention.
도 3에 도시한 바와 같이, 제1 슬롯(Tr)의 길이 변화에 따른 임피던스 변화를 스미스 차트에 나타낸 것으로써, RFID 칩과의 임피던스 성분정합을 위하여 제1 슬롯(Tr)의 길이를 줄이면 임피던스가 독립적으로 낮아지고 반대로 제1 슬롯의 길이를 늘리면 임피던스가 독립적으로 높아지기 때문에 제1 슬롯(Tr)의 두께 또는 길이 조절로 용이하게 임피던스 값을 조절할 수 있다. As shown in FIG. 3, the impedance change according to the change in the length of the first slot Tr is shown in the Smith chart. When the length of the first slot Tr is reduced to match the impedance component with the RFID chip, the impedance is reduced. When the length of the first slot is independently lowered and the length of the first slot is increased, the impedance is independently increased, so that the impedance value can be easily adjusted by adjusting the thickness or length of the first slot Tr.
즉, 제1 슬롯(Tr)의 길이를 변화하여 임피던스 값을 조절한다고 하여도 리액턴스 값의 변화가 없어 독립적으로 조절이 용이하다. That is, even if the impedance value is adjusted by changing the length of the first slot Tr, there is no change in reactance value, and thus it is easy to independently adjust.
도 4는 본 발명에 따른 금속 태그 안테나의 제2 슬롯(Ti)의 길이 조절에 따라 변하는 리액턴스를 나타낸 그래프이다. 4 is a graph illustrating reactance that changes according to length adjustment of the second slot Ti of the metal tag antenna according to the present invention.
도 4에 도시한 바와 같이, 제2슬롯(Ti)의 길이 변화에 따른 리액턴스 변화를 스미스 차트에 나타낸 것으로써, RFID 칩(230)과의 리액턴스 성분정합을 위하여 제2 슬롯(Ti)의 길이를 줄이면 리액턴스 만이 독립적으로 낮아지고 반대로 제2 슬롯(Ti)의 길이를 늘리면 리액턴스가 독립적으로 커지고 있기 때문에 제2 슬롯(Ti)의 두께 또는 길이 조절로 용이하게 리액턴스를 조절 할 수 있다. As shown in FIG. 4, the change in the reactance according to the change in the length of the second slot Ti is shown in the Smith chart, and the length of the second slot Ti is adjusted to match the reactance component with the
즉, 제2 슬롯(Ti)도 제1 슬롯(Tr)과 마찬가지로 제2 슬롯(Ti)의 길이를 변화하여 리액턴스 값을 조절한다고 하여도 임피던스 값의 변화가 없어 독립적으로 조절이 용이하다.That is, even if the second slot Ti, like the first slot Tr, adjusts the reactance value by changing the length of the second slot Ti, there is no change in the impedance value and thus can be easily adjusted independently.
도 5은 본 발명에 따른 금속 태그 안테나의 방사패치 양측(FL)의 길이 조절에 따라 변하는 반사손실을 나타낸 그래프이다.FIG. 5 is a graph illustrating return loss that varies with length adjustment of both sides of the radiation patch of the metal tag antenna according to the present invention.
도 5에 도시한 바와 같이, 방사패치의 양측 FL 길이 변화에 따른 반사손실로써, FL값의 변화에 따라 크게 변화되지는 않지만 FL의 길이가 짧아질수록 높은 주파수 대역으로 이동하는 것을 알 수 있다. As shown in FIG. 5, as the reflection loss according to the change in the length of FL on both sides of the radiation patch, although it does not change greatly according to the change in the FL value, it can be seen that the shorter the length of the FL moves to the higher frequency band.
상기와 반대로 FL의 길이를 늘리면 주파수 대역이 낮은 주파수 대역으로 이동하는 것을 알 수 있어 주파수 대역을 조절하고자 할 때 FL길이의 조절로 용이하게 주파수 대역을 변화 할 수 있다. Contrary to the above, when the length of the FL is increased, it can be seen that the frequency band moves to a lower frequency band. When the frequency band is to be adjusted, the frequency band can be easily changed by adjusting the length of the FL.
도 6은 본 발명에 따른 금속 태그 안테나의 인식 거리 값과 TX 파워 레벨을 (a)Metallic 및 (b) Air에 따라 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing the recognition distance value and the TX power level of the metal tag antenna according to the present invention according to (a) Metallic and (b) Air.
도 6에 도시한 바와 같이, 금속 태그 안테나가 금속이면 위에 있을 때, TX 파워 레벨이 최저일 때 즉 -10이하 일 때, 한국 RFID주파수 (917-923.5MHz)의 중심주파수 920MHz에서 금속 태그 안테나의 최대 인식거리는 14 m가 측정된다. As shown in FIG. 6, when the metal tag antenna is above the metal, when the TX power level is the lowest, that is, -10 or less, the center of the metal tag antenna at the center frequency of 920 MHz of the Korean RFID frequency (917-923.5 MHz) The maximum recognition distance is 14 m.
반면에 도 6(b)와 같이 금속 태그 안테나가 공기 중에 있을 때, TX 파워 레벨이 최저일 때, 즉 약 5일 일 때, 금속 태그 안테나의 최대 거리는 2.3m가 측정되고 이때, 주파수 대역은 870MHz이다. On the other hand, when the metal tag antenna is in the air, as shown in FIG. 6 (b), when the TX power level is the lowest, that is, about 5, the maximum distance of the metal tag antenna is measured 2.3m and the frequency band is 870 MHz. to be.
도 7은 본 발명에 따른 금속 태그 안테나의 민감도를 나타낸 그래프이다.7 is a graph showing the sensitivity of the metal tag antenna according to the present invention.
도 7에 도시한 바와 같이, 금속 태그 안테나가 금속면에 있을 때는 민감도가 920Mhz에서 최저를 나타내고 있으나, 공기 중에서는 870Mhz에서 최저를 나타낸다. As shown in FIG. 7, the sensitivity is the lowest at 920 MHz when the metal tag antenna is on the metal surface, but is the lowest at 870 MHz in the air.
따라서, 금속 태그 안테나가 공기 중에 있을 때 보다 금속면에 있을 때 높은 주파수에서 더 효율이 높음을 알 수 있다. Thus, it can be seen that the efficiency is higher at higher frequencies when the metal tag antenna is on the metal surface than when in the air.
상기와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 금속 태그 안테나는 금속면에서 더 나은 효과를 얻는 것을 확인할 수 있다. As described above, it can be seen that the metal tag antenna according to the embodiment of the present invention obtains a better effect on the metal surface.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, Of course, this is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the equivalents as well as the claims that follow.
100 : 유전체 200 : 방사패치
210 : 그라운드선 220 : 급전선 :
230 : RFID 칩 Tr : 제1 슬롯
Ti : 제2 슬롯100: dielectric 200: radiation patch
210: ground line 220: feed line:
230: RFID chip Tr: first slot
Ti: second slot
Claims (3)
상기 유전체 기판 상단에 필름 형태의 유전체와;
상기 유전체에 형성된 방사패치와;
상기 방사 패치 내에 제1 슬롯 및 제2 슬롯을 형성하면서 상기 두 슬롯 사이에 위치하여 전류를 공급하는 RFID 칩과;
상기 제2 슬롯 중앙을 지나 상기 RFID 칩과 연결되는 급전선과;
상기 제1 슬롯을 지나 상기 RFID 칩과 연결되는 그라운드 선으로 구성하되,
상기 방사패치는 양쪽 중앙이 비어 있는 대문자 아이 ‘
A dielectric in a film form on top of the dielectric substrate;
A radiation patch formed on the dielectric;
An RFID chip positioned between the two slots to supply current while forming a first slot and a second slot in the radiation patch;
A feeder line connected to the RFID chip through a center of the second slot;
A ground line connected to the RFID chip through the first slot,
The radiation patch has an uppercase letter '
상기 제1 슬롯의 길이 가변으로 임피던스 값을 조절하고, 제2 슬롯의 길이 가변으로 리액턴스 값을 조절하는 것을 특징으로 하는 금속 태그 안테나.The method of claim 1,
The metal tag antenna, characterized in that for adjusting the impedance value by varying the length of the first slot, the reactance value by adjusting the length of the second slot.
상기 방사패치의 양쪽에 비어 있는 상하 간격을 조절하여 주파수가 변하는 것을 특징으로 하는 금속 태그 안테나.The method of claim 1,
Metal tag antenna, characterized in that the frequency is changed by adjusting the vertical gap empty on both sides of the radiation patch.
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