KR20130095128A

KR20130095128A - 리더 안테나 및 이를 포함하는 ｒｆｉｄ 전자 선반

Info

Publication number: KR20130095128A
Application number: KR1020120016593A
Authority: KR
Inventors: 최원규; 정재영; 정승환; 배지훈; 최길영; 채종석; 박찬원; 표철식
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2012-02-17
Filing date: 2012-02-17
Publication date: 2013-08-27
Also published as: US9033233B2; US20130214046A1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 리더 안테나는 수평 편파 특성을 가지는 수평 다이폴 안테나, 및 상기 수평 다이폴 안테나에 수직이며 수직 편파 특성을 가지는 수직 다이폴 안테나를 포함하는 다이폴 안테나를 포함하고, 상기 수평 다이폴 안테나와 상기 수직 다이폴 안테나는 함께 원형 편파 특성을 가질 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 리더 안테나는 단층의 유전체 기판을 이용하여 초박형 구조로 구현되었기 때문에 전자 선반에 내장이 용이하다.

Description

리더 안테나 및 이를 포함하는 ＲＦＩＤ 전자 선반{READER ANTENNA AND RFID ELECTRIC SHELF INCLUDING THE SAME}

본 발명은 리더 안테나 및 이를 포함하는 RFID 전자 선반에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다량의 개별 단위 물품을 일괄 인식(Item level Tagging)하는 리더 안테나 및 이를 포함하는 RFID 전자 선반에 관한 것이다.

극초단파(Ultra High Frequency, UHF) 대역의 RFID(Radio Frequency Identification)의 응용 분야는 주로 케이스 또는 박스 단위의 인식이었지만, 최근에 RFID 전자 선반 기술에 사용되면서 응용 분야가 개별 단위 물품의 인식까지 확대되고 있다.

RFID 전자 선반에 탑재되는 물품의 재질 및 형상, 포장재의 형상 그리고 물품의 진열 방식 등은 응용 분야에 따라 매우 다양할 수 있기 때문에, RFID 전자 선반상에 진열되는 다량의 물품을 일괄 인식하기 위한 방법 중 하나로서, RFID 전자 선반용 리더 안테나에 대한 중요성이 대두되고 있다.

최근에 초단파(High Frequency, HF) 대역의 RFID 기술 분야와 극초단파(Ultra High Frequency, UHF) 대역의 RFID 기술 분야에서 RFID 전자 선반 응용을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 자기장 결합 (Magnetic Coupling) 방식을 이용하는 초단파 대역의 RFID 기술은 액체와 금속에 대한 필드 특성이 극초단파 대역보다 우수하다는 것을 강조하며 RFID 전자 선반 분야에서 연구되고 있지만, RFID 태그 상호간의 간섭과 태그/리더간의 간섭 등의 문제 등으로 인해 인식률이 크게 저하되는 문제가 있다. 전자기파(Electromagnetic Wave)의 역산란(Back Scattering) 방식을 사용하는 극초단파 대역의 RFID 기술은 인식거리가 상대적으로 길고, 근역장 영역(Near Field Zone)에서는 초단파 대역과 유사한 필드 특성을 갖는 장점을 강조하며 RFID 전자 선반 분야에서 연구되고 있지만, 진열되는 물품의 변화와 진열 방식에 따른 음영지역과 진열되는 태그 방향에 따른 편파 불일치 등에 의한 인식률 저하 등이 해결해야 할 과제로 남아있다. 특히, 극초단파 대역의 RFID 전자 선반용 리더 안테나에 대한 연구가 미미하여 기존의 고정형 리더 안테나를 전자 선반에 직접 적용 및 운용하는 경우가 대부분이기 때문에 리더 안테나의 선반 장착성이 좋지 못하다.

또한, 극초단파 대역의 RFID 전자 선반 응용을 위해 연구되고 있는 일부의 리더 안테나는 태그와의 편파 불일치 및 음영지역에 의한 불인식에 대한 문제를 해결하지 못하고 있다.

즉, RFID 전자 선반상에는 물성과 형상이 다른 다수의 물품이 임의로 진열될 수 있는 물품의 진열 환경에서 다수의 태그를 일괄 인식하기 위해서 RFID 전자 선반용 리더 안테나는 전자 선반에 장착이 용이해야 하고, 임의적으로 형성된 태그의 편파에 대해서 송수신이 가능해야 한다. 또한 RFID 전자 선반상에는 음영지역에 의한 태그의 불인식이 없도록 근역장 필드를 형성하는 기술이 필요하다. 그러나 종래의 초단파 대역 안테나 기술과 극초단파 대역의 안테나 기술로 상기의 특성을 갖는 RFID 전자 선반용 리더 안테나를 설계하기에는 많은 어려움이 있다.

본 발명은 전술한 배경 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 초박형으로 설치가 용이하고, 인식률이 향상된 리더 안테나 및 이를 포함하는 RFID 전자 선반을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 리더 안테나는 수평 편파 특성을 가지는 수평 다이폴 안테나, 및 상기 수평 다이폴 안테나에 수직이며 수직 편파 특성을 가지는 수직 다이폴 안테나를 포함하는 다이폴 안테나를 포함하고, 상기 수평 다이폴 안테나와 상기 수직 다이폴 안테나는 함께 원형 편파 특성을 가질 수 있다.

상기 수평 다이폴 안테나는 유전체층, 상기 유전체층의 상면에 제1 방향으로 형성되어 있는 제1 수평 원폴 안테나, 상기 유전체층의 하면에 상기 제1 방향으로 형성되어 있으며 상기 제1 수평 원폴 안테나와 결합하여 다이폴 안테나를 이루는 제2 수평 원폴 안테나를 포함할 수 있다.

상기 유전체층의 상면에 형성되어 있으며 상기 제1 수평 원폴 안테나와 연결되는 제1 수평 급전 라인, 상기 유전체층의 하면에 형성되어 있으며 상기 제2 수평 원폴 안테나와 연결되는 제2 수평 급전 라인을 더 포함하고, 상기 제1 수평 급전 라인과 연결되는 제1 수평 원폴 안테나의 연결부에는 제1 수평 임피던스 정합 슬롯이 형성되어 있고, 상기 제2 수평 급전 라인과 연결되는 제2 수평 원폴 안테나의 연결부에는 제2 수평 임피던스 정합 슬롯이 형성되어 있을 수 있다.

상기 제1 수평 원폴 안테나는 상기 제1 수평 급전 라인을 기준으로 상기 제2 수평 원폴 안테나와 대칭될 수 있다.

상기 수직 다이폴 안테나는 상기 유전체층, 상기 유전체층의 상면에 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 형성되어 있는 제1 수직 원폴 안테나, 상기 유전체층의 하면에 상기 제2 방향으로 형성되어 있으며 상기 제1 수직 원폴 안테나와 결합하여 다이폴 안테나를 이루는 제2 수직 원폴 안테나를 포함할 수 있다.

상기 유전체층의 상면에 형성되어 있으며 상기 제1 수직 원폴 안테나와 연결되는 제1 수직 급전 라인, 상기 유전체층의 하면에 형성되어 있으며 상기 제2 수직 원폴 안테나와 연결되는 제2 수직 급전 라인을 더 포함하고, 상기 제1 수직 급전 라인과 연결되는 제1 수직 원폴 안테나의 연결부에는 제1 수직 임피던스 정합 슬롯이 형성되어 있고, 상기 제2 수직 급전 라인과 연결되는 제2 수직 원폴 안테나의 연결부에는 제2 수직 임피던스 정합 슬롯이 형성되어 있을 수 있다.

상기 제1 수직 원폴 안테나는 상기 제1 수직 급전 라인을 기준으로 상기 제2 수직 원폴 안테나와 대칭될 수 있다.

상기 제1 수평 임피던스 정합 슬롯, 제2 수평 임피던스 정합 슬롯, 제1 수직 임피던스 정합 슬롯, 제2 수직 임피던스 정합 슬롯은 각각 수평 슬롯부와 수직 슬롯부를 가지며, 상기 수평 슬롯부와 수직 슬롯부의 길이를 조절하여 임피던스 정합될 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 리더 안테나는 유전체층, 상기 유전체층의 상면에 형성되어 있으며 원형 편파 특성을 가지는 다각형 안테나를 포함하는 패치 안테나를 포함할 수 있다.

상기 유전체층의 상면에 형성되어 있으며 상기 다각형 안테나와 연결되는 패치 급전 라인을 더 포함하고, 상기 패치 급전 라인은 상기 다각형 안테나의 중심축에서 소정 길이만큼 이격되어 형성되어 있을 수 있다.

상기 패치 급전 라인은 상기 다각형 안테나에 소정 길이만큼 삽입하여 형성되어 있을 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 리더 안테나를 포함하는 RFID 전자 선반은 물품이 진열되는 수평 선반 및 상기 수평 선반에 수직한 수직 선반을 포함하는 선반부; 상기 수평 선반 및 상기 수직 선반에 각각 형성되어 있는 복수개의 패치 안테나 및 복수개의 다이폴 안테나를 포함하는 리더 안테나를 포함할 수 있다.

상기 복수개의 패치 안테나와 연결되며 시간에 따라 변하는 가변 근역장 필드를 형성하는 위상 변위부를 더 포함할 수 있다.

상기 패치 안테나는 유전체층, 상기 유전체층의 상면에 형성되어 있으며 원형 편파 특성을 가지는 다각형 안테나를 포함할 수 있다.

상기 유전층의 상면에 형성되어 있으며 상기 다각형 안테나와 연결되는 패치 급전 라인을 더 포함하고, 상기 패치 급전 라인은 상기 다각형 안테나의 중심축에서 소정 길이만큼 이격되어 형성되어 있을 수 있다.

상기 패치 급전 라인에 연결되어 있는 굽은 임피던스 변환부를 더 포함할 수있다.

상기 패치 급전 라인에 연결되어 있는 패치 전류 위상 지연부를 더 포함할 수 있다.

상기 복수개의 패치 안테나는 상기 패치 급전 라인에 연결된 2행 2열의 4개의 패치 안테나가 모여 단위 패치 안테나를 이루며, 상기 단위 패치 안테나의 패치 급전 라인은 단위 급전 포트에 연결될 수 있다.

상기 위상 변위부는 상기 단위 급전 포트에 연결될 수 있다.

상기 다이폴 안테나는 수평 편파 특성을 가지는 수평 다이폴 안테나, 및 상기 수평 다이폴 안테나에 수직이며 수직 편파 특성을 가지는 수직 다이폴 안테나를 포함하고, 상기 수평 다이폴 안테나와 상기 수직 다이폴 안테나는 함께 원형 편파 특성을 가질 수 있다.

상기 유전체층의 상면에 형성되어 있으며 상기 제1 수직 원폴 안테나와 연결되는 제1 수직 급전 라인, 상기 유전체층의 하면에 형성되어 있으며 상기 제2 수직 원폴 안테나와 연결되는 제2 수직 급전 라인을 더 포함하고, 상기 제1 수직 급전 라인과 연결되는 제1 수평 원폴 안테나의 연결부에는 제1 수직 임피던스 정합 슬롯이 형성되어 있고, 상기 제2 수직 급전 라인과 연결되는 제2 수평 원폴 안테나의 연결부에는 제2 수직 임피던스 정합 슬롯이 형성되어 있을 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 리더 안테나는 단층의 유전체 기판을 이용하여 초박형 구조로 구현되었기 때문에 전자 선반에 내장이 용이하다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 전자 선반은 전자 선반상에 안테나 장착 위치와 물품 진열 형태에 따라 리더 안테나를 배열화하여 운용함으로써 전자 선반상에 다수의 물품이 임의의 형태로 진열된다 할지라도 안정적으로 물품을 인식할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 전자 선반은 안테나와 위상 변위부(Phase Shifter Block)를 함께 사용하여 시간에 따라 변하는 가변 근역장 필드(Time varying Near field)를 전자 선반상에 형성함으로써 전자 선반상에서 음영 지역을 해소하여 인식률을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 리더 안테나의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 리더 안테나의 수평 다이폴 안테나의 사시도이다.
도 3은 도 2의 III-III 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 리더 안테나의 유전체층의 상면에 형성된 제1 수평 원폴 안테나와 제1 수직 원폴 안테나의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 리더 안테나의 유전체층의 하면에 형성된 제2 수평 원폴 안테나와 제2 수직 원폴 안테나의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 리더 안테나의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 리더 안테나를 2행 2열로 배열한 단위 패치 안테나의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 리더 안테나와 제2 실시예에 따른 리더 안테나를 포함하는 RFID 전자 선반의 사시도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

그러면 본 발명의 제1 실시예에 따른 리더 안테나에 대하여 도 1 내지 도 5를 참고로 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 리더 안테나의 평면도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 리더 안테나의 수평 다이폴 안테나의 사시도이고, 도 3은 도 2의 III-III 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 리더 안테나의 유전체층의 상면에 형성된 제1 수평 원폴 안테나와 제1 수직 원폴 안테나의 평면도이고, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 리더 안테나의 유전체층의 하면에 형성된 제2 수평 원폴 안테나와 제2 수직 원폴 안테나의 평면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 리더 안테나는 수평 편파 특성을 가지는 수평 다이폴 안테나(1), 수평 다이폴 안테나(1)에 수직이며 수직 편파 특성을 가지는 수직 다이폴 안테나(2)를 포함하는 다이폴 안테나(3)이다.

이러한 수평 다이폴 안테나(1)와 수직 다이폴 안테나(2)는 함께 원형 편파 특성을 가진다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 수평 다이폴 안테나(1)는 단층의 유전체층(100), 유전체층(100)의 상면에 제1 방향 즉, 수평 방향으로 형성되어 있는 방사형의 제1 수평 원폴 안테나(10), 유전체층(100)의 하면에 형성되어 있으며 제1 수평 원폴 안테나(10)와 결합하여 다이폴 안테나를 이루는 방사형의 제2 수평 원폴 안테나(20)를 포함한다.

유전체층(100)의 상면에는 제1 수평 원폴 안테나(10)와 연결되며 제1 수평 원폴 안테나(10)에 전류를 공급하는 제1 수평 급전 라인(50)이 형성되어 있으며, 유전체층(100)의 하면에는 제2 수평 원폴 안테나(20)와 연결되며 제2 수평 원폴 안테나(20)에 전류를 공급하는 제2 수평 급전 라인(60)이 형성되어 있다. 이러한 제1 수평 급전 라인(50)과 제2 수평 급전 라인(60)을 이용함으로써 제1 수평 원폴 안테나(10)와 제2 수평 원폴 안테나(20)를 용이하게 배열할 수 있다. 제1 수평 원폴 안테나(10)는 제1 수평 급전 라인(50)을 기준으로 제2 수평 원폴 안테나(20)와 대칭되어 있다.

제1 수평 급전 라인(50)과 연결되는 제1 수평 원폴 안테나(10)의 연결부에는 제1 수평 급전 라인(50)과 제1 수평 원폴 안테나(10) 사이의 임피던스 정합을 위한 제1 수평 임피던스 정합 슬롯(15)이 형성되어 있고, 제2 수평 급전 라인(60)과 연결되는 제2 수평 원폴 안테나(20)의 연결부에는 제2 수평 급전 라인(60)과 제2 수평 원폴 안테나(20) 사이의 임피던스 정합을 위한 제2 수평 임피던스 정합 슬롯(25)이 형성되어 있다.

제1 수평 임피던스 정합 슬롯(15) 및 제2 수평 임피던스 정합 슬롯(25)은 수평 슬롯부(15a, 25a)의 중간부에 수직 슬롯부(15b, 25b)가 연결된 T자형 슬롯이다. 수평 슬롯부의 길이(d1)와 수직 슬롯부의 길이(d2)를 조절하여 임피던스 정합을 용이하게 할 수 있다.

수평 다이폴 안테나(1)와 동일하게 수직 다이폴 안테나(2)는 유전체층(100), 유전체층(100)의 상면에 제1 방향에 수직한 제2 방향 즉 수직 방향으로 형성되어 있는 제1 수직 원폴 안테나(30), 유전체층(100)의 하면에 제2 방향으로 형성되어 있으며 제1 수직 원폴 안테나(30)와 결합하여 다이폴 안테나를 이루는 제2 수직 원폴 안테나(40)를 포함한다.

그리고, 유전체층(100)의 상면에는 제1 수직 원폴 안테나(30)와 연결되는 제1 수직 급전 라인(70)이 형성되어 있고, 유전체층(100)의 하면에는 제2 수직 원폴 안테나(40)와 연결되는 제2 수직 급전 라인(80)이 형성되어 있다.

제1 수직 급전 라인(70)과 연결되는 제1 수직 원폴 안테나(30)의 연결부에는 제1 수직 급전 라인(70)과 제1 수직 원폴 안테나(30) 사이의 임피던스 정합을 위한 제1 수직 임피던스 정합 슬롯(35)이 형성되어 있고, 제2 수직 급전 라인(80)과 연결되는 제2 수직 원폴 안테나(40)의 연결부에는 제2 수직 임피던스 정합 슬롯(45)이 형성되어 있다.

제1 수직 원폴 안테나(30)는 제1 수직 급전 라인(70)을 기준으로 제2 수직 원폴 안테나(40)와 대칭되어 있다.

제1 수평 임피던스 정합 슬롯(15), 제2 수평 임피던스 정합 슬롯(25), 제1 수직 임피던스 정합 슬롯(35), 제2 수직 임피던스 정합 슬롯(45)은 각각 수평 슬롯부와 수직 슬롯부를 가지며, 수평 슬롯부와 수직 슬롯부의 길이(d1, d2)를 조절하여 임피던스 정합을 할 수 있다.

이러한 수평 다이폴 안테나와 수직 다이폴 안테나의 구성에 대해 구체적으로 아래에서 설명한다.

도 4에 도시한 제1 수평 원폴 안테나(10) 및 제1 수직 원폴 안테나(30)와 도 5에 도시한 제2 수평 원폴 안테나(20) 및 제2 수직 원폴 안테나(40)를 이용하여 원형 편파 특성을 나타내도록 할 수 있다.

도 4에 도시한 바와 같이, 유전체층(100)의 상면에는 제1 수평 원폴 안테나(10) 및 제1 수직 원폴 안테나(30)가 형성되어 있다. 제1 수평 원폴 안테나(10) 및 제1 수직 원폴 안테나(30)에는 각각 임피던스 정합을 위해 제1 수평 임피던스 정합 슬롯(15) 및 제1 수직 임피던스 정합 슬롯(35)이 형성되어 있다.

제1 수평 원폴 안테나(10)는 수평 편파 송수신을 위해 수평으로 형성되어 있고, 제1 수직 원폴 안테나(30)는 수직 편파 송수신을 위해 수직으로 형성되어 있다. 제1 수평 원폴 안테나(10)는 제1 수평 급전 라인(50)에 의해 급전되며, 제1 수직 원폴 안테나(30)는 제1 수직 급전 라인(70)에 의해 급전된다. 제1 수평 급전 라인(50)과 제1 수직 급전 라인(70)은 제1 급전 라인(80)에서 분기된다.

제1 수직 급전 라인(70)에는 다이폴 전류 위상 지연부(71)를 형성함으로써, 제1 수직 원폴 안테나(30)에 급전되는 전류가 제1 수평 원폴 안테나(10)에 급전되는 전류에 비해 위상이 90도 지연되도록 한다.

이와 같이, 제1 수직 원폴 안테나(30) 및 제1 수평 원폴 안테나(10)에 각각 급전되는 전류의 위상차가 90도 나게 함으로써, 제1 수직 원폴 안테나(30) 및 제1 수평 원폴 안테나(10)를 통해 원형 편파가 방사되도록 한다.

또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 유전체층(100)의 하면에는 제2 수평 원폴 안테나(20) 및 제2 수직 원폴 안테나(40)가 형성되어 있다. 제2 수평 원폴 안테나(20) 및 제2 수직 원폴 안테나(40)에는 각각 임피던스 정합을 위해 제2 수평 임피던스 정합 슬롯(25) 및 제2 수직 임피던스 정합 슬롯(45)이 형성되어 있다.

제2 수평 원폴 안테나(20)는 수평 편파 송수신을 위해 수평으로 형성되어 있고, 제2 수직 원폴 안테나(40)는 수직 편파 송수신을 위해 수직으로 형성되어 있다. 제2 수평 원폴 안테나(20)는 제2 수평 급전 라인(60)에 의해 급전되며, 제2 수직 원폴 안테나(40)는 제2 수직 급전 라인(80)에 의해 급전된다. 제2 수평 급전 라인(60)과 제2 수직 급전 라인(80)은 제2 급전 라인(90)에서 분기된다.

제2 수평 급전 라인(60)과 제2 수직 급전 라인(80)이 접합 지점에 테이퍼된 접지부(Tapered Ground)(81)를 형성함으로써, 제2 급전 라인(90)에서 제2 수평 원폴 안테나(20) 및 제2 수직 원폴 안테나(40)으로 전류가 정확하게 반으로 나누어져 급전되도록 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 유전체층(100)의 상면에는 제1 수평 원폴 안테나(10) 및 제1 수직 원폴 안테나(30)를 형성하고, 유전체층(100)의 하면에는 제2 수평 원폴 안테나(20) 및 제2 수직 원폴 안테나(40)가 형성함으로써, 원형 편파 특성을 갖는 다이폴 안테나(3)를 형성할 수 있다.

한편, 상기 제1 실시예에서는 리더 안테나로서 다이폴 안테나를 형성하였으나, 리더 안테나로서 패치 안테나를 형성하는 제2 실시예도 가능하다.

이하에서, 도 6 및 도 7을 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 리더 안테나에 대해 상세히 설명한다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 리더 안테나의 사시도이다.

도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 리더 안테나는 유전체층(100), 유전체층(100)의 상면에 형성되어 있으며 원형 편파 특성을 가지는 방사형의 다각형 안테나(200)를 포함하는 패치 안테나(4)이다.

다각형 안테나(200)는 대칭축(C)을 기준으로 대칭 형상을 가지는 안테나이다.

유전체층(100)의 상면에는 다각형 안테나(200)와 연결되며 다각형 안테나(200)에 전류를 공급하는 패치 급전 라인(400)이 형성되어 있다.

패치 급전 라인(400)은 다각형 안테나(200)의 중심축(C)에서 소정 길이(P1)만큼 이격되어 있는 오프셋 (Offset) 급전 방식을 사용함으로써 원형 편파 특성을 구현할 수 있다.

또한, 패치 급전 라인(400)은 다각형 안테나(200)에 소정 길이(P2)만큼 삽입되어 있는 인셋(Inset) 급전 방식을 사용함으로써 다양한 임피던스 정합을 효율적으로 구현할 수 있다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 리더 안테나를 2행 2열로 배열한 단위 패치 안테나의 사시도이다.

도 7에 도시한 바와 같이, 복수개의 패치 안테나(4)는 패치 급전 라인(400)에 연결된 2행 2열의 4개의 패치 안테나가 모여 단위 패치 안테나(210)를 이룬다.

단위 패치 안테나(210)는 한 쌍의 제1 단위 패치 안테나(211, 212), 제1 단위 패치 안테나(211, 212)와 배열의 중심축(A)를 기준으로 마주보는 한 쌍의 제2 단위 패치 안테나(213, 214)를 포함한다.

단위 급전 포트(410)에서 급전된 전류는 반으로 나뉘어 각각 급전되며, 나뉜 전류는 굽은 임피던스 변환부(420)(Bent Impedance Transformer)에 의해 임피던스 변환되어 한 쌍의 제1 단위 패치 안테나(211, 212)와 한 쌍의 제2 단위 패치 안테나(213, 214)에 각각 급전된다.

또한, 패치 급전 라인(400)에는 패치 전류 위상 지연부(430)가 형성됨으로써, 단위 패치 안테나(210)의 임피던스 대역폭과 원형 편파 특성의 축비(Axial Ratio) 특성을 개선할 수 있다.

이하에서, 제1 실시예에 따른 리더 안테나와 제2 실시예에 따른 리더 안테나를 포함하는 RFID 전자 선반에 대해 상세히 설명한다.

도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 리더 안테나와 제2 실시예에 따른 리더 안테나를 포함하는 RFID 전자 선반의 사시도이다.

도 8에 도시한 바와 같이, RFID 전자 선반은 물품이 진열되는 수평 선반(1100) 및 수평 선반(1100)에 수직한 수직 선반(1200)을 포함하는 선반부(1000), 선반부(1000)에 형성되어 있는 리더 안테나(2000)를 포함한다.

리더 안테나(2000)는 수평 선반(1100)에 형성되어 있는 복수개의 패치 안테나(4)와, 수직 선반(1200)에 형성되어 있는 복수개의 다이폴 안테나(3)를 포함한다.

본 실시예에서는 3개의 단위 패치 안테나(210)가 서로 이격되어 배열되어 있으며, 2개의 다이폴 안테나(3)가 급전점(5)을 기준으로 대칭되어 있으나, 여기에 한정되지 않고, RFID 전자 선반의 구조에 따라 확장 또는 축소가 가능하다.

2개의 다이폴 안테나(3)가 적재 및 진열되는 복수개의 물품 뒤의 수직 선반(1200)에 형성되어 있으므로, 복수개의 물품을 안정적으로 인식할 수 있다.

그리고, 3개의 단위 패치 안테나(210)가 서로 이격되어 수평 선반(1100)에 형성되어 있으므로, 단층으로 진열된 복수개의 물품을 안정적으로 인식할 수 있다.

한편, 복수개의 패치 안테나와 연결되는 위상 변위부(3000)(Phase Shifter Block)를 설치함으로써, 시간에 따라 변하는 가변 근역장 필드를 형성할 수 있다. 즉, 3개의 단위 패치 안테나(210)와 연결되는 위상 변위부(3000)를 설치함으로써, 시간에 따라 변하는 가변 근역장(Time varying Near field)을 형성할 수 있다. 이러한 가변 근역장은 RFID 전자 선반상에 생길 수 있는 음역 지역(Fading Zone)을 해소할 수 있다. 이 때, 위상 변위부(3000)는 시간에 따라 변하면서 순차적인 위상차를 갖는 전류를 세 개의 단위 패치 안테나(210)의 각각의 단위 급전 포트(410)에 급전되도록 할 수 있다.

본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.

3: 다이폴 안테나 4: 패치 안테나
10: 제1 수평 원폴 안테나 20: 제2 수평 원폴 안테나
30: 제1 수직 원폴 안테나 40: 제2 수직 원폴 안테나
100: 유전체층 200: 다각형 안테나
210: 단위 패치 안테나 400: 온도 센서
1000: 선반부 2000: 리더 안테나
3000: 위상 변위부

Claims

수평 편파 특성을 가지는 수평 다이폴 안테나, 및
상기 수평 다이폴 안테나에 수직이며 수직 편파 특성을 가지는 수직 다이폴 안테나
를 포함하는 다이폴 안테나를 포함하고,
상기 수평 다이폴 안테나와 상기 수직 다이폴 안테나는 함께 원형 편파 특성을 가지는 리더 안테나.
제1항에서,
상기 수평 다이폴 안테나는
유전체층,
상기 유전체층의 상면에 제1 방향으로 형성되어 있는 제1 수평 원폴 안테나,
상기 유전체층의 하면에 상기 제1 방향으로 형성되어 있으며 상기 제1 수평 원폴 안테나와 결합하여 다이폴 안테나를 이루는 제2 수평 원폴 안테나를 포함하는 리더 안테나.
제2항에서,
상기 유전체층의 상면에 형성되어 있으며 상기 제1 수평 원폴 안테나와 연결되는 제1 수평 급전 라인,
상기 유전체층의 하면에 형성되어 있으며 상기 제2 수평 원폴 안테나와 연결되는 제2 수평 급전 라인
을 더 포함하고,
상기 제1 수평 급전 라인과 연결되는 제1 수평 원폴 안테나의 연결부에는 제1 수평 임피던스 정합 슬롯이 형성되어 있고,
상기 제2 수평 급전 라인과 연결되는 제2 수평 원폴 안테나의 연결부에는 제2 수평 임피던스 정합 슬롯이 형성되어 있는 리더 안테나.
제3항에서,
상기 제1 수평 원폴 안테나는 상기 제1 수평 급전 라인을 기준으로 상기 제2 수평 원폴 안테나와 대칭되는 리더 안테나.
제2항에서,
상기 수직 다이폴 안테나는
상기 유전체층,
상기 유전체층의 상면에 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 형성되어 있는 제1 수직 원폴 안테나,
상기 유전체층의 하면에 상기 제2 방향으로 형성되어 있으며 상기 제1 수직 원폴 안테나와 결합하여 다이폴 안테나를 이루는 제2 수직 원폴 안테나를 포함하는 리더 안테나.
제3항에서,
상기 유전체층의 상면에 형성되어 있으며 상기 제1 수직 원폴 안테나와 연결되는 제1 수직 급전 라인,
상기 유전체층의 하면에 형성되어 있으며 상기 제2 수직 원폴 안테나와 연결되는 제2 수직 급전 라인
을 더 포함하고,
상기 제1 수직 급전 라인과 연결되는 제1 수직 원폴 안테나의 연결부에는 제1 수직 임피던스 정합 슬롯이 형성되어 있고,
상기 제2 수직 급전 라인과 연결되는 제2 수직 원폴 안테나의 연결부에는 제2 수직 임피던스 정합 슬롯이 형성되어 있는 리더 안테나.
제6항에서,
상기 제1 수직 원폴 안테나는 상기 제1 수직 급전 라인을 기준으로 상기 제2 수직 원폴 안테나와 대칭되는 리더 안테나.
제1항에서,
상기 제1 수평 임피던스 정합 슬롯, 제2 수평 임피던스 정합 슬롯, 제1 수직 임피던스 정합 슬롯, 제2 수직 임피던스 정합 슬롯은 각각 수평 슬롯부와 수직 슬롯부를 가지며, 상기 수평 슬롯부와 수직 슬롯부의 길이를 조절하여 임피던스 정합되는 리더 안테나.
유전체층,
상기 유전체층의 상면에 형성되어 있으며 원형 편파 특성을 가지는 다각형 안테나
를 포함하는 패치 안테나를 포함하는 리더 안테나.
제9항에서,
상기 유전체층의 상면에 형성되어 있으며 상기 다각형 안테나와 연결되는 패치 급전 라인을 더 포함하고,
상기 패치 급전 라인은 상기 다각형 안테나의 중심축에서 소정 길이만큼 이격되어 형성되어 있는 리더 안테나.
제10항에서,
상기 패치 급전 라인은 상기 다각형 안테나에 소정 길이만큼 삽입하여 형성되어 있는 리더 안테나.
물품이 진열되는 수평 선반 및 상기 수평 선반에 수직한 수직 선반을 포함하는 선반부;
상기 수평 선반 및 상기 수직 선반에 각각 형성되어 있는 복수개의 패치 안테나 및 복수개의 다이폴 안테나를 포함하는 리더 안테나
를 포함하는 RFID 전자 선반.
제12항에서,
상기 복수개의 패치 안테나와 연결되며 시간에 따라 변하는 가변 근역장 필드를 형성하는 위상 변위부를 더 포함하는 RFID 전자 선반.
제13항에서,
상기 패치 안테나는
유전체층,
상기 유전체층의 상면에 형성되어 있으며 원형 편파 특성을 가지는 다각형 안테나
를 포함하는 RFID 전자 선반.
제14항에서,
상기 유전층의 상면에 형성되어 있으며 상기 다각형 안테나와 연결되는 패치 급전 라인을 더 포함하고,
상기 패치 급전 라인은 상기 다각형 안테나의 중심축에서 소정 길이만큼 이격되어 형성되어 있는 RFID 전자 선반.
제15항에서,
상기 패치 급전 라인은 상기 다각형 안테나에 소정 길이만큼 삽입하여 형성되어 있는 RFID 전자 선반.
제16항에서,
상기 패치 급전 라인에 연결되어 있는 굽은 임피던스 변환부를 더 포함하는 RFID 전자 선반.
제17항에서,
상기 패치 급전 라인에 연결되어 있는 패치 전류 위상 지연부를 더 포함하는 RFID 전자 선반.
제15항에서,
상기 복수개의 패치 안테나는 상기 패치 급전 라인에 연결된 2행 2열의 4개의 패치 안테나가 모여 단위 패치 안테나를 이루며,
상기 단위 패치 안테나의 패치 급전 라인은 단위 급전 포트에 연결되는 RFID 전자 선반.
제19항에서,
상기 위상 변위부는 상기 단위 급전 포트에 연결되는 RFID 전자 선반.
제12항에서,
상기 다이폴 안테나는
수평 편파 특성을 가지는 수평 다이폴 안테나, 및
상기 수평 다이폴 안테나에 수직이며 수직 편파 특성을 가지는 수직 다이폴 안테나를 포함하고,
상기 수평 다이폴 안테나와 상기 수직 다이폴 안테나는 함께 원형 편파 특성을 가지는 RFID 전자 선반.
제21항에서,
상기 수평 다이폴 안테나는
유전체층,
상기 유전체층의 상면에 제1 방향으로 형성되어 있는 제1 수평 원폴 안테나,
상기 유전체층의 하면에 상기 제1 방향으로 형성되어 있으며 상기 제1 수평 원폴 안테나와 결합하여 다이폴 안테나를 이루는 제2 수평 원폴 안테나를 포함하는 RFID 전자 선반.
제22항에서,
상기 유전체층의 상면에 형성되어 있으며 상기 제1 수평 원폴 안테나와 연결되는 제1 수평 급전 라인,
상기 유전체층의 하면에 형성되어 있으며 상기 제2 수평 원폴 안테나와 연결되는 제2 수평 급전 라인
을 더 포함하고,
상기 제1 수평 급전 라인과 연결되는 제1 수평 원폴 안테나의 연결부에는 제1 수평 임피던스 정합 슬롯이 형성되어 있고,
상기 제2 수평 급전 라인과 연결되는 제2 수평 원폴 안테나의 연결부에는 제2 수평 임피던스 정합 슬롯이 형성되어 있는 RFID 전자 선반.
제23항에서,
상기 제1 수평 원폴 안테나는 상기 제1 수평 급전 라인을 기준으로 상기 제2 수평 원폴 안테나와 대칭되는 RFID 전자 선반.
제22항에서,
상기 수직 다이폴 안테나는
상기 유전체층,
상기 유전체층의 상면에 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 형성되어 있는 제1 수직 원폴 안테나,
상기 유전체층의 하면에 상기 제2 방향으로 형성되어 있으며 상기 제1 수직 원폴 안테나와 결합하여 다이폴 안테나를 이루는 제2 수직 원폴 안테나를 포함하는 RFID 전자 선반.
제23항에서,
상기 유전체층의 상면에 형성되어 있으며 상기 제1 수직 원폴 안테나와 연결되는 제1 수직 급전 라인,
상기 유전체층의 하면에 형성되어 있으며 상기 제2 수직 원폴 안테나와 연결되는 제2 수직 급전 라인
을 더 포함하고,
상기 제1 수직 급전 라인과 연결되는 제1 수평 원폴 안테나의 연결부에는 제1 수직 임피던스 정합 슬롯이 형성되어 있고,
상기 제2 수직 급전 라인과 연결되는 제2 수평 원폴 안테나의 연결부에는 제2 수직 임피던스 정합 슬롯이 형성되어 있는 RFID 전자 선반.
제26항에서,
상기 제1 수직 원폴 안테나는 상기 제1 수직 급전 라인을 기준으로 상기 제2 수직 원폴 안테나와 대칭되는 RFID 전자 선반.
제21항에서,
상기 제1 수평 임피던스 정합 슬롯, 제2 수평 임피던스 정합 슬롯, 제1 수직 임피던스 정합 슬롯, 제2 수직 임피던스 정합 슬롯은 각각 수평 슬롯부와 수직 슬롯부를 가지며, 상기 수평 슬롯부와 수직 슬롯부의 길이를 조절하여 임피던스 정합되는 RFID 전자 선반.