KR20160046314A - Rfid 리더 안테나 - Google Patents

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KR20160046314A
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Abstract

복수의 요소 안테나를 포함하는 배열 안테나, 그리고 복수의 요소 안테나로 송신 신호를 전달하고, 배열 안테나를 통해 수신된 신호를 수신하는 급전부를 포함하고, 복수의 요소 안테나는, 방사 패치 및 급전부와 상기 방사 패치 사이에 위치한 송신 포트 및 수신 포트를 각각 포함하는, 송수신 안테나가 제공된다.

Description

RFID 리더 안테나 {RFID reader antenna}
본 발명은 다이버시티 기술이 응용된 RFID 리더의 안테나에 관한 것이다.
극초단파(Ultra High Frequency, UHF) 대역 무선 주파수 식별(Radio Frequency Identification, RFID) 시스템은 태그(tag)(또는 트랜스폰더(transponder))와 리더(reader)(또는 호출기(interrogator))로 구성될 수 있다. RFID 시스템이 운용되는 환경에서는 수 많은 산란파로 인해 페이딩(Fading) 현상이 일반적으로 발생한다. 특히, 자동차, 선박, 항공 분야에서와 같이 금속 환경으로 이루어진 작업장에 RFID 시스템을 구축할 경우, 무수히 많은 전자파 산란에 의한 페이딩 효과로 인해 시스템 인식률이 급격히 떨어질 수 있다. 이와 같이 전자파적으로 열악한 환경에서 RFID 인식률을 개선하기 위한 방법으로서, 송신 또는 수신 다이버시티 기능을 갖는 RFID 리더 기술이 필요하다. 송신 또는 수신 다이버시티 방법은 복수의 안테나 간의 거리를 특정 거리로 유지하여 페이딩을 극복하는 공간 다이버시티(Spatial Diversity) 방법, 복수의 안테나의 편파를 달리하여 페이딩을 극복하는 편파 다이버시티(Polarization Diversity) 방법, 그리고 안테나의 방사패턴을 서로 달리하여 페이딩을 극복하는 패턴 다이버시티(Radiation Pattern Diversity) 방법으로 크게 나눌 수 있다.
종래, RFID 리더 안테나로는 송신 포트와 수신 포트가 분리되어 있는 송/수신 분리형 안테나 또는 송신 포트와 수신 포트가 하나의 안테나에 구현되어 있는 송/수신 안테나가 사용되고 있다. 그러나 다이버시티 기능을 갖는 RFID 리더를 구현하기 위해서는 송신 또는 수신단에 복수 개의 요소 안테나가 필요하다. 또한, 송신 또는 수신을 위해 복수 개의 요소 안테나가 사용되는 경우, 요소 안테나 간 격리도가 확보되지 않으면 각 요소 안테나에서 송신 또는 수신되는 신호간의 상관 관계(Correlation)이 증가하여 다이버시티 효과를 볼 수 없다.
전자파 산란에 의해 페이딩(Fading)이 심하게 발생할 수 있는 RFID 운용 환경에서 RFID 시스템의 인식률을 향상시킬 수 있도록 다이버시티 응용 안테나에 포함된 복수의 요소 안테나 간 격리도가 개선되고, 다이버시티 효과가 극대화될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 송수신 안테나가 제공된다. 상기 송수신 안테나는 복수의 요소 안테나를 포함하는 배열 안테나, 그리고 복수의 요소 안테나로 송신 신호를 전달하고, 배열 안테나를 통해 수신된 신호를 수신하는 급전부를 포함하고, 복수의 요소 안테나는, 방사 패치 및 급전부와 방사 패치 사이에 위치한 송신 포트 및 수신 포트를 각각 포함한다.
상기 송수신 안테나에서 복수의 요소 안테나는, 접지면을 각각 더 포함하고, 방사 패치 및 접지면 사이의 거리는 송수신 안테나의 성능 특성을 조절하기 위하여 변경될 수 있다.
상기 송수신 안테나에서 복수의 요소 안테나는, 송수신 안테나의 임피던스 정합을 위한 스터브 및 스터브와 방사 패치의 사이에 위치하는 유전체를 더 포함하고, 스터브의 길이는 송신 포트 또는 수신 포트에서 발생하는 유도성 성분을 상쇄시키기 위하여 조절될 수 있다.
상기 송수신 안테나는, 복수의 요소 안테나 간의 간섭을 줄이기 위한 격벽을 더 포함하고, 배열 안테나에 포함된 복수의 요소 안테나는 행렬 형태로 배열될 수 있다.
상기 송수신 안테나는, 격벽 및 복수의 요소 안테나에 포함된 복수의 방사 패치 사이의 거리에 따라서, 방사 패치 간의 격리도 또는 방사 패치를 통해 송수신되는 신호의 방사 패턴 방향이 변경될 수 있다.
상기 송수신 안테나에서 방사 패치는, 방사 패치의 단락 위치를 변경시키기 위한 금속 단락핀을 포함할 수 있다.
상기 송수신 안테나에서 복수의 요소 안테나에 포함된 복수의 송신 포트는 원형 편파 신호를 송신할 수 있다.
상기 송수신 안테나에서 급전부는, 미리 결정된 크기만큼 위상차가 있는 복수의 송신 신호를 복수의 송신 포트로 각각 전달할 수 있다.
상기 송수신 안테나에서 미리 결정된 크기는, 360도를 복수의 요소 안테나의 개수로 나눈 값으로 결정될 수 있다.
상기 송수신 안테나에서 복수의 요소 안테나에 포함된 복수의 수신 포트는 선형 편파 신호를 수신할 수 있다.
상기 송수신 안테나에서 복수의 요소 안테나에 포함된 복수의 수신 포트 중 제1 수신 포트 그룹은 수직 편파 신호를 수신하고, 복수의 수신 포트 중 제2 수신 포트 그룹은 수평 편파 신호를 수신할 수 있다.
일 실시예에 따른 송수신 안테나는 RFID 운용 환경에서 RFID 시스템의 인식률을 향상시킬 수 있도록 신호의 송수신시 공간, 편파 및 패턴 다이버시티를 구현할 수 있다.
도 1은 수신 안테나의 위치에 따라 변화하는 수신 신호의 전력 세기를 나타낸 그래프이다.
도 2는 일 실시예에 따른 RFID 리더 및 RFID 태그가 포함된 RFID 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 3a 및 도 3b는 일 실시예에 따른 송수신 안테나의 배열 안테나에 포함된 하나의 요소 안테나를 나타낸 정면도 및 사시도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 송수신 안테나에 포함된 배열 안테나를 나타낸 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 송수신 안테나의 급전부를 나타낸 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 송수신 안테나를 나타낸 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 송수신 안테나의 반사 손실 특성을 나타낸 그래프이다.
도 8은 일 실시예에 따른 송수신 안테나의 격리도 특성을 나타낸 그래프이다.
도 9a 내지 도 9d는 일 실시예에 따른 송수신 안테나의 수신 방사 패턴을 나타낸 원형 극차트이다.
도 10은 일 실시예에 따른 송수신 안테나의 송신 방사 패턴을 나타낸 원형 극차트이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
도 1은 수신 안테나의 위치에 따라 변화하는 수신 신호의 전력 세기를 나타낸 그래프이다.
도 1에 도시된 그래프에서, x축은 수신 안테나의 위치를 나타내고, y축은 수신 신호의 전력 세기를 나타낸다. 도 1을 참조하면, 각 수신 안테나(11, 12, 13, 14)의 간격은 모두 d이다. 그리고, 송신 장치에서 전송된 신호는 산란에 의해 각 수신 안테나에서 다른 크기의 전력으로 수신될 수 있다. 도 1을 참조하면, 수신 신호는 제3 수신 안테나(13)에서 가장 강한 세기로 수신될 수 있다. 제1, 2 및 4 수신 안테나(11, 12, 14)의 위치는 페이딩에 의한 널(null) 위치와 근접하기 때문에 제1, 2 및 4 수신 안테나(11, 12, 14)에서는 신호가 상대적으로 약한 세기로 수신될 수 있다. 종래 RFID 시스템에서는 단일 안테나가 사용되기 때문에, 송신 또는 수신을 위한 안테나가 신호의 널 위치에 근접한 경우 RFID 태그가 잘 인식되지 않을 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 RFID 리더 및 RFID 태그가 포함된 RFID 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 RFID 리더(200)는 송신부(210), 수신부(220), 송신 안테나(230), 그리고 수신 안테나(240)를 포함한다. 이때, 수신 안테나(240)는 수신 다이버시티를 위해서 복수의 요소 안테나(241 내지 24n)를 포함한다. 그리고, 일 실시예에 따른 RFID 태그(300)는, 제어부(310) 및 태그 안테나(320)를 포함한다.
일 실시예에 따른 RFID 리더(200)의 송신부(210)에서 송신 안테나(230)를 통해 송신된 신호는, RFID 태그(300)의 태그 안테나(320)를 통해 제어부(310)로 수신된다. 이후, RFID 태그(300)에서 변조된 신호는 태그 안테나(320)를 통해 역산란(Back-scattering)된 후 RFID 리더(200)로 수신된다. 이때, RFID 태그(300)에서 역산란된 신호는 경로 주변의 산란체에 의해 산란되고 페이딩(fading)를 겪게 된다. 따라서, 경로 공간의 어떤 지점에서는 신호의 세기가 강하게 형성될 수 있고 또 다른 어떤 지점에서는 신호의 세기가 약하게 형성(signal null)될 수 있다. 일반적으로 신호의 세기는 신호의 중심 주파수의 반파장(λ/2)를 주기로 커지거나 작아진다. 이러한 페이딩 현상에 의한 통신의 끊김을 방지하기 위한 방법 중 하나가 다이버시티 기술이다. RFID 리더(200)의 수신부(220)에 복수의 요소 안테나가 포함된 수신 안테나(241 내지 24n)가 포함된 수신 안테나(240)가 연결되는 경우, RFID 리더(200)에 수신 다이버시티 기능이 제공될 수 있다. 이때, 각 요소 안테나(241 내지 24n) 간의 간격은 중심 주파수를 기준으로 λ/2~ λ 사이에서 최적화될 수 있다. 각 요소 안테나(241 내지 24n)가 공간적으로 λ/2~ λ 간격으로 배열되는 경우 RFID 리더(200)에 공간 다이버시티(spatial diversity) 기능이 제공될 수 있고, 또는 각 요소 안테나(241 내지 24n)의 편파를 달리함으로써 편파 다이버시티(polarization diversity) 기능이 제공될 수도 있다. 또한, 각 요소 안테나(241 내지 24n)의 방사 패턴을 달리함으로써 패턴 다이버시티(pattern diversity) 기능이 RFID 리더(200)에 제공될 수도 있다. 일 실시예에 따른 RFID 리더(200)에는 각 요소 안테나(241 내지 24n)의 배열, 편파 및 방사 패턴 변화를 통해 공간 다이버시티, 편파 다이버시티 및 패턴 다이버시티 기능이 동시에 제공될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 일 실시예에 따른 송수신 안테나의 배열 안테나에 포함된 하나의 요소 안테나를 나타낸 정면도 및 사시도이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 일 실시예에 따른 하나의 요소 안테나(310)는, 접지면(311), 방사 패치(312), 송신 포트(313) 및 수신 포트(314)를 포함한다.
접지면(311) 및 방사 패치(312) 사이의 거리 α는 안테나의 성능 특성(대역폭 특성 등)을 최적화하기 위해서 변경될 수 있다.
송신 포트(313) 및 수신 포트(314)는, 방사 패치(312) 및 접지면(311) 사이에 위치하고, 서로 직교하는 두 개의 모드가 급전됨으로써 서로 직교하는 필드가 송신 또는 수신될 수 있다. 즉, 송신 포트(313) 및 수신 포트(314)는 방사 패치(312) 및 송수신 안테나의 급전부 사이에 위치하여, 송신 포트(313)는 급전부로부터 전달된 송신 신호를 방사 패치로 전달하고, 수신 포트(314)는 방사 패치를 통해 수신된 신호를 급전부로 전달할 수 있다.
하나의 요소 안테나(310)에 포함된 금속 단락핀(metal shorting pin)(315)은 방사 패치(312)의 단락 지점을 변경하는데 사용될 수 있다. 방사 패치(312)의 단락 지점이 변경됨으로써, 직교하는 두 모드를 송신 또는 수신하는 두 포트(313 및 314)의 위치를 변경시킬 수 있다. 즉, 금속 단락핀(315)은 하나의 요소 안테나가 배열되는 경우, 인접한 요소 안테나와의 간섭 문제를 해결하기 위해 사용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 송수신 안테나의 임피던스 정합을 위해서, 하나의 요소 안테나(310)는 스터브(stub)(316, 317)을 포함할 수 있다. 이때, 스터브(316, 317) 및 방사 패치(312)의 사이에는 유전체(318)가 위치할 수 있다. 스터브(316, 317)의 길이(a)가 변경되는 경우, 송신 포트(313) 및 수신포트(314)의 끝 부분의 용량성 성분(즉, capacitance)이 변경될 수 있다. 예를 들어, 스터브(316, 317)의 길이가 길어지는 경우 상기 송신 포트(313) 및 수신 포트(314)의 끝 부분의 커패시턴스가 증가한다. 따라서, 스터브(316, 317)는 송신 포트(313) 및 수신 포트(314)에 의해 발생할 수 있는 유도성 성분(즉, inductance)을 상쇄시킬 수 있기 때문에 효율적인 임피던스 정합 기능을 제공할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 송수신 안테나에 포함된 배열 안테나를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 배열 안테나는 4개의 요소 안테나(310, 320, 330, 340), 각 요소 안테나의 사이에 위치한 금속 격벽(400), 그리고 접지면(410)을 포함한다.
일 실시예에 따른 배열 안테나는 각 요소 안테나(310, 320, 330, 340)에 포함된 네 개의 송신 포트(313, 323, 333, 343) 및 네 개의 수신 포트(314, 324, 334, 344)를 통해 신호를 송수신 한다. 각 요소 안테나(310, 320, 330, 340)의 방사 패치(312, 322, 332, 342)는 패치의 단락 위치를 변경시킬 수 있는 금속 단락핀(315, 325, 335, 345)을 포함한다. 배열 안테나는 각 방사 패치 사이에서 발생할 수 있는 간섭(coupling)을 줄이기 위해서 금속 격벽(400)을 포함한다. 각 요소 안테나(310, 320, 330, 340)에 포함된 송신 포트(313, 323, 333, 343)에는 임피던스 정합을 위한 스터브(316, 326, 336, 346)가 위치하고 있고, 수신 포트(314, 324, 334, 344)에도 임피던스 정합을 위한 스터브(317, 327, 337, 347)가 위치하고 있다.
각 송신 포트(313, 323, 333, 343)는 원형 편파 신호를 송신할 수 있고, 각 수신 포트(314, 324, 334, 344)는 각 방사 패치를 통해 선형 편파 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 제2 방사 패치(322) 및 제4 방사 패치(342)는 제2 수신 포트(324) 및 제4 수신 포트(344)로 수직 편파 신호를 전달하고, 제1 방사 패치(312) 및 제3 방사 패치(332)는 제1 수신 포트(314) 및 제3 수신 포트(334)로 수평 편파 신호를 전달할 수 있다. 즉, 일 실시예에 따른 송수신 안테나에 포함된 수신 포트 중 일부 수신 포트 그룹은 수직 편파 신호를 수신하는데 사용될 수 있고, 다른 일부 수신 포트 그룹은 수평 편파 신호를 수신하는데 사용될 수 있다. 이때, 금속 격벽(400)과 각 방사 패치(312, 322, 332, 342) 사이의 거리를 조정함으로써(즉, 거리에 따라서), 방사 패치(312, 322, 332, 342) 간의 격리도 및 각 방사 패치(312, 322, 332, 342)를 통해 송수신되는 신호의 방사 패턴 방향이 변경될 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 송수신 안테나의 급전부를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 급전부는, 급전 포트(510), 복수의 전력 분배부(521, 522, 523), 복수의 위상 지연부(531, 532, 533)를 포함한다.
급전 포트(510)를 통해 입력된 송신 신호는 복수의 전력 분배부(521, 522, 523) 및 복수의 위상 지연부(531, 532, 533)를 거쳐 송신 포트 (313, 323, 333, 343)까지 전달될 수 있다.
예를 들어, 급전 포트(510)를 통해 입력된 송신 신호는 제1 전력 분배부(521)에서 분배되어 제2 전력 분배부(522) 및 제3 전력 분배부(523)로 입력된다. 이때, 제3 전력 분배부(523)로 입력된 송신 신호는 제1 위상 지연부(531)에 의해 위상이 지연될 수 있다.
이후, 제2 전력 분배부(522)로 입력된 송신 신호는 제2 전력 분배부(522)에서 다시 분배되어 제2 송신 포트(323) 및 제4 송신 포트(343)로 입력된다. 이때 제2 송신 포트(323)으로 입력되는 제2 송신 신호는 제2 위상 지연부(532)에 의해 위상이 지연될 수 있다. 제3 전력 분배부(523)로 입력된 송신 신호는, 제3 전력 분배부(523)에서 다시 분배되어 제1 송신 포트(313) 및 제3 송신 포트(333)로 입력된다. 이때 제1 송신 포트(313)으로 입력되는 제1 송신 신호는 제3 위상 지연부(533)에 의해 위상이 지연될 수 있다.
일 실시예에 따른 급전부는, 제1 급전 라인(제2 송신 포트 및 제4 송신 포트를 잇는 라인) 및 제2 급전 라인(제1 송신 포트 및 제3 송신 포트를 잇는 라인)이 서로 중첩되지 않도록 하기 위한 브리지(540)를 포함할 수 있다. 브리지는 제1 급전 라인 및 제2 급전 라인이 교차하는 지점에 위치할 수 있다.
위에서 설명한 것과 같이, 일 실시예에 따른 급전부에서 급전 포트를 통해 입력된 송신 신호는 4개로 분배되어 4개의 송신 포트로 입력될 수 있다. 각 송신 포트(313, 323, 333, 334)로 입력된 각 신호의 크기는 모두 동일하고, 각 신호의 위상은 서로 90˚씩 차이를 가질 수 있다. 예를 들어, 제4 송신 포트(343)로 입력된 제4 송신 신호의 위상은, 인접한 제3 송신 포트(333)로 입력된 제3 송신 신호의 위상 보다 90˚ 빠르고, 이 경우 제1 위상 지연부(531)에서는 송신 신호의 위상을 90˚ 지연시키게 된다. 또한, 제3 송신 포트(333)로 입력된 제3 송신 신호의 위상은 인접한 제2 송신 포트(323)로 입력된 제2 신호의 위상 보다 90˚ 빠르고, 이 경우 제2 위상 지연부(532)에서는 송신 신호의 위상을 180˚ 지연시키게 된다. 또한, 제2 송신 포트(323)로 입력된 제2 신호의 위상은, 인접한 제1 송신 포트(313)로 입력된 제1 신호의 위상 보다 90˚ 빠르고, 이 경우 제3 위상 지연부(533)에서는 송신 신호의 위상을 180˚ 지연시키게 된다. 따라서, 서로 위상이 90˚ 씩 다른 제1 신호 내지 제4 신호가 제1 송신 포트(313) 내지 제4 송신 포트(343)로 입력됨으로써, 원형 편파 송신이 구현될 수 있다.
일 실시예에 따른 송수신 안테나는 4개의 요소 안테나를 포함하고 있기 때문에 각 요소 안테나로 공급되는 송신 신호의 위상은 서로 90˚씩 다르지만, 각 신호의 위상 차이는 송수신 안테나에 포함된 요소 안테나의 개수에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 다른 실시예에 따른 송수신 안테나에 포함된 요소 안테나가 6개인 경우, 각 송신 포트로 입력되는 송신 신호의 위상은 60˚ 차이를 갖게 되고, 이 경우 60˚ 각도로 배열된 6개의 요소 안테나에 의해 원형 편파 송신이 구현될 수 있다. 또한, 또 다른 실시예에 따른 송수신 안테나에 포함된 요소 안테나가 n개인 경우, 각 송신 포트로 입력되는 송신 신호의 위상은 360˚/n 만큼의 차이를 갖게 되고, 이 경우 360˚/n 각도로 배열된 n개의 요소 안테나에 의해 원형 편파 송신이 구현될 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 송수신 안테나를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 도 5에 도시된 급전부를 통해 각 송신 포트(313, 323, 333, 343)로 입력된 송신 신호는 방사 패치(312, 322, 332, 342)에서 송신될 수 있고, 이때, 송신 신호는 원형 편파 특성을 가질 수 있다. 또한 도 6의 각 수신 포트(314, 324, 334, 344)를 통해 선형 편파 특성을 갖는 신호가 수신될 수 있다. 예를 들어, 제2 수신 포트(324) 및 제4 수신 포트(344)를 통해 수직 편파 특성을 갖는 신호가 수신될 수 있고, 제1 수신 포트(314) 및 제3 수신 포트(334)를 통해 수평 편파 특성을 갖는 신호가 수신될 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 송수신 안테나의 반사 손실 특성을 나타낸 그래프이다.
도 7을 참조하면, 수신 포트의 반사 손실 특성은 실선으로 표시되어 있고, 송신 포트의 반사 손실 특성은 점선으로 표시되어 있다. 수신 포트의 반사 손실은 920 MHz를 중심으로 약 31 MHz의 대역폭을 보이고 있고, 송신 포트의 반사 손실 특성은 800 MHz에서 1000 MHz까지 -10dB 이하로 나타나 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 송수신 안테나의 격리도 특성을 나타낸 그래프이다.
도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 송수신 안테나의 급전 포트와 각 수신 포트 간의 격리도 특성이 도시되어 있다. 급전 포트 및 각 수신 포트의 격리도 특성은 중심주파수 920 MHz에서 모두 -30dB 이하로 나타나 있다.
도 9a 내지 도 9d는 일 실시예에 따른 송수신 안테나의 수신 방사 패턴을 나타낸 원형 극차트이다.
도 9a 내지 도 9d에서 실선은 코-편파(co-polarization) 방사 패턴을 나타내고, 점선은 크로스-편파(cross-polarization) 방사 패턴을 나타낸다. 도 9a에는 제4 방사 패치(342)로 수신되는 신호의 방사 패턴이 도시되어 있고, 코-편파 방사 패턴이 오른쪽으로 기울어져 있다. 도 9b에는 제3 방사 패치(332)로 수신되는 신호의 방사 패턴이 도시되어 있고, 코-편파 방사 패턴은 왼쪽으로 기울어져 있다. 도 9c에는 제2 방사 패치(322)로 수신되는 신호의 방사 패턴이 도시되어 있고, 코-편파 방사 패턴은 왼쪽으로 기울어져 있다. 도 9d에는 제1 방사 패치(312)로 수신되는 신호의 방사 패턴이 도시되어 있고, 코-편파 방사 패턴은 오른쪽으로 기울어져 있다. 위에서 설명된 바와 같이 수신 방사 패턴이 각각 왼쪽 또는 오른쪽으로 기울어져 있기 때문에, 일 실시예에 따른 송수신 안테나는 수신시 패턴 다이버시티를 구현할 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 송수신 안테나의 송신 방사 패턴을 나타낸 원형 극차트이다.
도 10에서 실선은 코-편파 방사 패턴을 나타내고, 점선은 크로스-편파 방사 패턴을 나타낸다. 도 10을 참조하면, 코-편파 방사 패턴은 정면으로 향하는 좌원형편파(left-handed circular polarization) 특성을 나타내고, 크로스-편파 방사 패턴은 우원형편파(right-handed circular polarization) 특성을 나타낸다. 위와 같이 송수신 안테나의 방사 패턴을 제어함으로써, 일 실시예에 따른 송수신 안테나는 송신시 패턴 다이버시티를 구현할 수 있다.
위에서 설명된 바와 같이, 일 실시예에 따른 송수신 안테나는 RFID 운용 환경에서 RFID 시스템의 인식률을 향상시킬 수 있도록 신호의 송수신시 공간, 편파 및 패턴 다이버시티를 구현할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (11)

  1. 송수신 안테나로서,
    복수의 요소 안테나를 포함하는 배열 안테나, 그리고
    상기 복수의 요소 안테나로 송신 신호를 전달하고, 상기 배열 안테나를 통해 수신된 신호를 수신하는 급전부
    를 포함하고,
    상기 복수의 요소 안테나는, 방사 패치 및 상기 급전부와 상기 방사 패치 사이에 위치한 송신 포트 및 수신 포트를 각각 포함하는, 송수신 안테나.
  2. 제1항에서,
    상기 복수의 요소 안테나는, 접지면을 각각 더 포함하고, 상기 방사 패치 및 상기 접지면 사이의 거리는 상기 송수신 안테나의 성능 특성을 조절하기 위하여 변경되는, 송수신 안테나.
  3. 제1항에서,
    상기 복수의 요소 안테나는, 상기 송수신 안테나의 임피던스 정합을 위한 스터브 및 상기 스터브와 상기 방사 패치의 사이에 위치하는 유전체를 더 포함하고, 상기 스터브의 길이는 상기 송신 포트 또는 상기 수신 포트에서 발생하는 유도성 성분을 상쇄시키기 위하여 조절되는, 송수신 안테나.
  4. 제1항에서,
    상기 복수의 요소 안테나 간의 간섭을 줄이기 위한 격벽을 더 포함하고,
    상기 배열 안테나에 포함된 상기 복수의 요소 안테나는 행렬 형태로 배열된, 송수신 안테나.
  5. 제4항에서,
    상기 격벽 및 상기 복수의 요소 안테나에 포함된 복수의 방사 패치 사이의 거리에 따라서, 상기 방사 패치 간의 격리도 또는 상기 방사 패치를 통해 송수신되는 신호의 방사 패턴 방향이 변경되는, 송수신 안테나.
  6. 제1항에서,
    상기 방사 패치는, 상기 방사 패치의 단락 위치를 변경시키기 위한 금속 단락핀을 포함하는, 송수신 안테나.
  7. 제1항에서,
    상기 복수의 요소 안테나에 포함된 복수의 송신 포트는 원형 편파 신호를 송신하는, 송수신 안테나.
  8. 제7항에서,
    상기 급전부는, 미리 결정된 크기만큼 위상차가 있는 복수의 송신 신호를 상기 복수의 송신 포트로 각각 전달하는, 송수신 안테나.
  9. 제8항에서,
    상기 미리 결정된 크기는, 360도를 상기 복수의 요소 안테나의 개수로 나눈 값으로 결정되는, 송수신 안테나.
  10. 제1항에서,
    상기 복수의 요소 안테나에 포함된 복수의 수신 포트는 선형 편파 신호를 수신하는, 송수신 안테나.
  11. 제1항에서,
    상기 복수의 요소 안테나에 포함된 복수의 수신 포트 중 제1 수신 포트 그룹은 수직 편파 신호를 수신하고, 상기 복수의 수신 포트 중 제2 수신 포트 그룹은 수평 편파 신호를 수신하는, 송수신 안테나.
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