KR20190075219A

KR20190075219A - 전도성 천을 이용한 직물형 알에프아이디 태그 안테나

Info

Publication number: KR20190075219A
Application number: KR1020170176641A
Authority: KR
Inventors: 정유정
Original assignee: 대구대학교 산학협력단; 주식회사 쏠텍
Priority date: 2017-12-21
Filing date: 2017-12-21
Publication date: 2019-07-01
Also published as: KR102030743B1

Abstract

안테나 패턴과 RFID 태그 칩을 구비한 직물형 알에프아이디 태그 안테나는 전기 전도율이 0.86 × 10⁴ S/m 인 전도성 직물로 형성된 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)들로 안테나 패턴을 구성하되, 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)간 급전점 갭에 RFID 태그 칩을 위치시켜 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)과 각각 전기적 연결되게 구성하고, 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b) 하부에 전기 전도율이 0.86 ×10⁴ S/m 인 전도성 직물로 형성된 제3 도전직물편(52c)의 양측을 전기적 연결하여 매칭 폐회로루프가 형성되게 하며, RFID 태그 칩과 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)을 전기적으로 연결시 내향 돌출되는 연결부(52d)가 형성되게 구성하고, 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)의 높이(y_1) 및 면폭(x_2)과, 제3 도전직물편(52c)의 길이(x_l)와, 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)간 갭폭(x_3)과, 연결부(52d)의 돌출길이(x_4) 및 자체폭(y_2)을 포함하는 안테나 파라미터들을 조정하여 안테나 임피던스가 RFID 태그 칩의 임피던스의 공액 복소수가 되게 정합 구성함을 특징으로 한다.

Description

전도성 천을 이용한 직물형 알에프아이디 태그 안테나{Fabric type RF ID tag antenna using conductive cloth}

본 발명은 알에프아이디 태그 안테나에 관한 것으로서, 더 상세하게는 전도성 천을 이용한 직물형 알에프아이디 태그 안테나에 관한 것이다.

일반적으로 무선 주파수 인식(Radio Frequency IDentification, RFID)은 무선 주파수를 사용하여 태그(tag)가 가지고 있는 정보를 비접촉식으로 인식하거나 기록하는 기술로서, 태그가 부착된 물건이나 동물, 사람 등을 인식, 추적, 관리할 수 있는 기술을 말한다.

RFID/USN 기술은 물품 등 관리할 사물에 아주 작은 전자태그를 부착하고 전파를 이용하여 사물의 정보 및 주변 환경정보를 자동으로 추출하여 인터넷이라는 기본 바탕에 우리 생활의 모든 분야 즉, 식료품으로부터 축산물 관리, 폐기물 관리, 환경관리, 물류ㆍ유통, 보안 등의 영역까지 정보화를 침투ㆍ확산시켜 비즈니스에 대변혁을 가져오고, 삶의 질을 획기적으로 개선시킬 것으로 기대되는 분야이다.

RFID 기술은 모든 산업 및 사회에 활용할 수 있는데 산업분야에서는 공정라인 상에서 자동적으로 불량공정으로 전달하고 공정관리자료를 실시간으로 얻을 수 있으며 최종 작업자, 일자 등 필요한 data를 저장하여 A/S시에도 활용할 수 있다.

출입관리 회원전용장소, 아파트, 공공기관, 일반기업 등 제한된 출입통제가 필요한 모든 장소에서 활용이 가능하며, 기밀문서관리나 고가의 물건(예: 명품가방, 고가의 옷)에 있어서도 태그를 부착한 후 그 물건을 실시간으로 관리할 수 있다.

이러한 RFID 시스템은 고유한 식별정보를 가지고 있으며 물건이나 동물 등에 부착되는 태그(Tag 또는 Transponder)와, 이 태그가 가지고 있는 식별정보를 읽거나 또는 기록하기 위한 리더(Reader 또는 Interrogator)를 포함한다. 이러한 RFID 시스템은 센서와 결합하여 RFID/USN(Ubiquitous Sensor Network) 기술로 발전되고 있다.

또한 RFID 태그는 안테나와 RFID IC칩으로 구성되어 저주파(125kHz, 135kHz), 고주파(13.56MHz), 초고주파(433MHz, 860~960MHz), 마이크로파( 2.45GHz ) 등 여러 주파수 대역에서 사용되고 있는데, 각기 사용 방법이나 활용 범위가 다르고, 리더는 전기자기장을 리더용 안테나를 통하여 전송하여 수동형 태그에 파워를 공급하면서 태그와 데이터를 주고 받는다.

여기서, 대부분의 국가에서는 무선 통신과의 간섭을 고려하여 그 나라 실정에 맞도록 각기 다른 반송파 주파수에서 작동하는 리더의 사용을 요구하고 있다.

그리고 태그의 마이크로 칩은 태그 안테나의 급전점에 위치하여 리더의 신호로부터 필요한 모든 에너지를 받게 되는데, 태그는 코딩된 신호를 전자기역산란(electromagnetic backscattering) 방식으로 UHF 주파수에서 태그의 정보를 리더에게 다시 보낸다. 즉, 태그는 리더로부터 받은 에너지의 한 부분을 다시 보내게 되는 것으로, 태그의 전원인가 방식으로는 쇼트키(schottky) 정류회로를 이용하여 마이크로웨이브 에너지를 직류로 변환하며, 수동형 태그의 경우는 바로 정류되어진 직류 전압을 사용하여 동작하게 된다.

한편, 대부분의 RFID 태그는 구리나 알루미늄으로 제작되는 다이폴 안테나를 사용하게 된다. 그러나 일반적인 다이폴 안테나는 λ/2 기준으로 설계되기 때문에, 주파수가 낮을수록 안테나 길이가 길어진다. 또한 안테나 크기가 148 × 1mm이고 VSWR 2.0(-10dB)로 설계될 때, 861MHz ~ 943MHz 사이에서 공진하여, 주파수 대역폭이 80~100MHz로 한계점을 보이고 있다.

일반적으로 RFID 태그는 IC 칩과, 안테나 이루어지며, IC 칩에는 RF 송수신 회로, 제어로직 및 메모리가 내장되어 있으며 안테나를 통해 무선 주파수를 송수신한다.

이러한 RFID 태그는 리더에서 전송되는 초고주파(UHF) 대역의 신호를 반사함과 아울러 반사되는 RF신호에 식별정보를 포함하는 정보를 변조시켜 리더로 송신하게 된다.

RFID 태그에 사용되는 안테나는 필름에 인쇄된 다이폴(Dipole) 안테나 형태를 가지고 있다. 즉, RFID 태그에 적용되는 안테나의 특성이 다이폴 안테나의 방사 패턴 형태로 설계되어 있다.

이와 같은 RFID 태그를 의류 등 섬유제품에 채용하기 위해서는 라벨상으로 형성한 태그를 우레탄이나 특정물질로 패키징하여 네임텍 형태로 섬유제품에 부착하여 사용하게 된다.

따라서 이와 같은 RFID 라벨태그는 RFID 태그를 패키징하는 번거로운 공정을 필요로 하여 제작시간이 증가될 뿐만 아니라 인건비 등 제작비용이 증가하여 경제성이 떨어지게 되는 결점을 갖게 된다.

또한 제품으로부터 RFID 라벨태그가 쉽게 분리될 수 있어 취급자의 부주의로 제품으로부터 RFID 라벨태그가 분리되어 분실되거나 고의로 RFID 라벨태그가 제품으로부터 제거되어 제품이 태그가 없는 상태로 될 우려가 많다.

이를 방지하기 위해 한국 특허 공개번호 제10-2010-0066655호 "도전사의 안테나 패턴을 구비하는 ＲＦＩＤ 섬유태그"가 제안되었다.

도 1은 종래의 ＲＦＩＤ 섬유태그의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 ＲＦＩＤ 섬유태그는 섬유(11)상에 도전사(導電絲)를 문자형태로 박음질하여 형성한 RFID 안테나 패턴(10)과; 상기 RFID 안테나 패턴(10)의 도전사 사이에 설치한 RFID 태그 칩(20)으로 구성되며,

도전사를 섬유/의류에 직접 박음질하여 문자 형태의 RFID 안테나 패턴을 형성하여 섬유/의류 일체형 태그를 이루는 도전사의 안테나 패턴을 형성하여 섬유/의류분야에 RFID 태그의 채용을 확산시킬 수 있고, 도전사로 섬유/의류 일체형 RFID 안테나 패턴을 형성한 태그로 섬유/의류 제품의 추적이나 상품관리 및 재고관리를 실시간으로 할 수 있다.

하지만, 도전사를 이용한 안테나를 의류에 적용할 경우, 세탁과정에서 도전사가 훼손되거나 합성세제에 의해 도전사가 부식되어 안테나 성능이 급격하게 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.

KR

10-2010-0066655

A

본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 유연성이 좋아 직물에 용이하게 박음질할 수 있으며 잦은 세탁에도 성능 하락이 적은 직물형 알에프아이디 태그 안테나를 제공한다.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 안테나 패턴과 RFID 태그 칩을 구비한 직물형 알에프아이디 태그 안테나에 있어서, 전기 전도율이 0.86 ×10⁴ S/m 인 전도성 직물로 형성된 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)들로 안테나 패턴을 구성하되, 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)간 급전점 갭에 RFID 태그 칩을 위치시켜 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)과 각각 전기적 연결되게 구성하고, 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b) 하부에 전기 전도율이 0.86 ×10⁴ S/m 인 전도성 직물로 형성된 제3 도전직물편(52c)의 양측을 전기적 연결하여 매칭 폐회로루프가 형성되게 하며, RFID 태그 칩과 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)을 전기적으로 연결시 내향 돌출되는 연결부(52d)가 형성되게 구성하고, 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)의 높이(y_1) 및 면폭(x_2)과, 제3 도전직물편(52c)의 길이(x_l)와, 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)간 갭폭(x_3)과, 연결부(52d)의 돌출길이(x_4) 및 자체폭(y_2)을 포함하는 안테나 파라미터들을 조정하여 안테나 임피던스가 RFID 태그 칩의 임피던스의 공액 복소수가 되게 정합 구성함을 특징으로 하는 직물형 알에프아이디 태그 안테나가 제공된다.

또한, 본 발명에서 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)의 높이(y_1)는 24mm 이고, 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)의 면폭(x_2)은 16mm 이고, 제3 도전직물편(52c)의 길이(x_l)는 62mm 이고,

제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)간 갭폭(x_3)은 30mm 이고, 연결부(52d)의 돌출길이(x_4)는 14mm 이고, 연결부(52d)의 자체폭(y_2)은 4mm 인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)의 높이(y_1)는 40mm 이고, 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)의 면폭(x_2)은 25mm 이고, 제3 도전직물편(52c)의 길이(x_l)는 80mm 이고, 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)간 갭폭(x_3)은 30mm 이고, 연결부(52d)의 돌출길이(x_4)는 14mm 이고, 연결부(52d)의 자체폭(y_2)은 4mm 인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 안테나 패턴과 RFID 태그 칩을 구비한 직물형 알에프아이디 태그 안테나에 있어서, 전기 전도율이 0.072 ×10⁴ S/m 인 전도성 직물로 형성된 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)들로 안테나 패턴을 구성하되, 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)간 급전점 갭에 RFID 태그 칩을 위치시켜 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)과 각각 전기적 연결되게 구성하고, 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b) 하부에 전기 전도율이 0.072 ×10⁴ S/m 인 전도성 직물로 형성된 제3 도전직물편(52c)의 양측을 전기적 연결하여 매칭 폐회로루프가 형성되게 하며, RFID 태그 칩과 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)을 전기적으로 연결시 내향 돌출되는 연결부(52d)가 형성되게 구성하고, 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)의 높이(y_1) 및 면폭(x_2)과, 제3 도전직물편(52c)의 길이(x_l)와, 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)간 갭폭(x_3)과, 연결부(52d)의 돌출길이(x_4) 및 자체폭(y_2)을 포함하는 안테나 파라미터들을 조정하여 안테나 임피던스가 RFID 태그 칩의 임피던스의 공액 복소수가 되게 정합 구성함을 특징으로 하는 직물형 알에프아이디 태그 안테나가 제공된다.

또한, 본 발명의 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)의 높이(y_1)는 16mm 이고, 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)의 면폭(x_2)은 25mm 이고, 제3 도전직물편(52c)의 길이(x_l)는 80mm 이고, 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)간 갭폭(x_3)은 30mm 이고, 연결부(52d)의 돌출길이(x_4)는 14mm 이고, 연결부(52d)의 자체폭(y_2)은 4mm 인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 직물형 알에프아이디 태그 안테나는, 유연성이 좋아 직물에 용이하게 박음질할 수 있으며 잦은 세탁에도 성능 하락이 적은 장점이 있다.

즉, UHF RFID 대역에서 사용되는 안테나를 직물에 직접 또는 간접적으로 접합 또는 박음질이 가능하여 세탁시에도 훼손 가능성이 적다. 따라서 매장의 판매용 옷 관리, 사우나, 찜질방, 건강검진센터의 단체복, 수건 등에 직물형 알에프아이디 태그 안테나를 적용하여 용이하게 관리할 수 있다.

도 1은 종래의 ＲＦＩＤ 섬유태그의 구성도
도 2는 본 발명의 직물형 알에프아이디 태그 안테나의 개념도
도 3은 직물형 알에프아이디 태그 안테나에 사용될 수 있는 전도성 직물의 예시도
도 4 및 도 5는 도 3의 전도성 직물의 전기적인 특성을 나타낸 도면
도 6은 제1 실시예에 따른 직물형 알에프아이디 태그 안테나의 구성도
도 6a는 제1 실시예에 따른 직물형 알에프아이디 태그 안테나의 실사도
도 7은 제2 실시예에 따른 직물형 알에프아이디 태그 안테나의 구성도
도 7a는 제2 실시예에 따른 직물형 알에프아이디 태그 안테나의 실사도
도 8은 제1 및 제2 실시예에 따른 직물형 알에프아이디 태그 안테나의 반사계수를 나타낸 도면
도 9는 제1 실시예의 직물형 알에프아이디 태그 안테나의 스미스차트를 나타낸 도면
도 10은 제2 실시예의 직물형 알에프아이디 태그 안테나의 스미스차트를 나타낸 도면
도 11은 제3 실시예에 따른 직물형 알에프아이디 태그 안테나의 구성도
도 11a는 제3 실시예에 따른 직물형 알에프아이디 태그 안테나의 실사도
도 12는 제3 실시예에 따른 직물형 알에프아이디 태그 안테나의 인식거리를 나타낸 도면

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 직물형 알에프아이디 태그 안테나의 개념도이다.

도 2를 참조하면, 제안된 직물형 알에프아이디 태그 안테나는 전도성 직물(천)의 RFID 적용 가능성을 실험하고 이를 이용해 직물형 UHF RFID 태그안테나 설계하였다.

즉, 직물형 태그는 세탁성이 우수하고, 구부러짐에 강하므로, 도전성 직물(천)의 단위 길이별 저항 값을 측정하여 천의 두께와 길이 단면적에 의하여 전기 전도도(전도율)를 계산하고 안테나 시뮬레이션(simulation) 프로그램에 입력하여서 도전성 천의 물리적 성질을 감안하여서 태그 안테나를 설계한다.

즉, 태그 안테나 자체에 T매칭 구조를 가지도록 설계하고, RFID 태그 칩은 RFID 태그 스트랩 형태로 직물형 안테나에 붙여지고, 태그 안테나는 부직포나 두꺼운 천에 박음질로 고정이 될 수 있다. 따라서 직물형 알에프아이디 태그 안테나를 옷에 부착하여 전용 프로그램으로 출입관리나 의류관리 등에 활용할 수 있다.

도 3은 직물형 알에프아이디 태그 안테나에 사용될 수 있는 전도성 직물의 예시도이고, 도 4 및 도 5는 도 3의 전도성 직물의 전기적인 특성을 나타낸 도면이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 단위 길이 당 저항값이 0.672 옴(Ω)인 제1 전도성 직물(A)과, 단위 길이 당 저항값이 8.054 옴(Ω)인 제2 전도성 직물(B)과, 단위 길이 당 저항값이 167.4 옴(Ω)인 제3 전도성 직물(C)과, 단위 길이 당 저항값이 24.094 kΩ인 제4 전도성 직물(D)을 이용하였다.

이때, 도전성 직물(천)을 길이별로 저항 측정한 후 제1 전도성 직물(A) 및 제2 전도성 직물(B)이 직물형 알에프아이디 태그 안테나로 사용하기 적합한 것으로 파악되었다.

한편, 전도성 직물의 물리적 성질인 전기 전도도(전도율)를 파악하기 위해, 직물 길이의 저항 성분을 측정하고, 그 천의 두께에 의한 단면적 계산을 기반으로 전기 전도도를 계산한다.

즉, 전도성 천의 전도율 값을 구하기 위하여 멀티미터를 이용해 전도성 천 각각의 저항값을 길이별로 측정하였고 구현하고자 하는 길이의 저항값의 평균을 낸 값을 다음 <수학식 1>에 적용하여 비저항(ρ)값을 계산할 수 있다. 각 전도성 천의 비저항(ρ)값의 역수인 전도율(K)값은 제1 전도성 직물(A)은 720[S/m]이고, 제2 전도성 직물(B)은 8600[S/m]으로 계산되었다.

저항값이 작은 제1 전도성 직물(A) 및 제2 전도성 직물(B)을 선택해 그 전도율 값을 입력하여 920MHz 주파수영역에 맞는 태그 안테나를 설계하였다.

도 6은 제1 실시예에 따른 직물형 알에프아이디 태그 안테나의 구성도이고, 도 6a는 제1 실시예에 따른 직물형 알에프아이디 태그 안테나의 실사도이다.

도 6 및 도 6a를 참조하면, 제1 전도성 직물(A)의 전기 전도율의 기반으로 안테나의 920MHz 한국의 UHF 태그 안테나 사용 주파수에서 안테나의 임피던스가 RFID 태그 칩의 임피던스에 공액 정합이 되도록 안테나 구조에 T 매칭 구조를 갖도록 설계하였다.

RFID 태그 칩은 기존의 스트랩 구조를 사용하여 직물형 안테나에 붙여지며, RFID 태그 칩이 붙어있는 스트랩이 직물에 접착 가능하도록 전도성 접착성 본드가 사용될 수 있다. 참고적으로 RFID 태그 칩은 Alien사의 Higgs3칩을 사용하였다. Higgs3칩의 캐패시턴스 값은 0.85pF이고 저항값은 1500kΩ이다. 920MHz에서의 칩 임피던스 값은 Zc = 27-j200 이다.

안테나 패턴과 RFID 태그 칩을 구비한 직물형 알에프아이디 태그 안테나는, 전기 전도율이 0.86 ×10⁴ S/m 인 전도성 직물로 형성된 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)들로 안테나 패턴을 구성하되, 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)간 급전점 갭에 RFID 태그 칩을 위치시켜 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)과 각각 전기적 연결되게 구성하고,

제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b) 하부에 전기 전도율이 0.86 ×10⁴ S/m 인 전도성 직물로 형성된 제3 도전직물편(52c)의 양측을 전기적 연결하여 매칭 폐회로루프가 형성되게 한다.

또한, RFID 태그 칩과 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)을 전기적으로 연결시 내향 돌출되는 연결부(52d)가 형성되게 구성하고, 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)의 높이(y_1) 및 면폭(x_2)과, 제3 도전직물편(52c)의 길이(x_l)와, 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)간 갭폭(x_3)과, 연결부(52d)의 돌출길이(x_4) 및 자체폭(y_2)을 포함하는 안테나 파라미터들을 조정하여 안테나 임피던스가 RFID 태그 칩의 임피던스의 공액 복소수가 되게 정합 구성된다.

이때, 제1 실시예에 따른 직물형 알에프아이디 태그 안테나의 파라미터는 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)의 높이(y_1)는 24mm 이고, 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)의 면폭(x_2)은 16mm 이고, 제3 도전직물편(52c)의 길이(x_l)는 62mm 이고, 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)간 갭폭(x_3)은 30mm 이고, 연결부(52d)의 돌출길이(x_4)는 14mm 이고, 연결부(52d)의 자체폭(y_2)은 4mm 으로 구성된다.

도 7은 제2 실시예에 따른 직물형 알에프아이디 태그 안테나의 구성도이고, 도 7a는 제2 실시예에 따른 직물형 알에프아이디 태그 안테나의 실사도이다.

도 7 및 도 7a를 참조하면, 제2 전도성 직물(B)의 전기 전도율의 기반으로 안테나의 920MHz 한국의 UHF 태그 안테나 사용 주파수에서 안테나의 임피던스가 RFID 태그 칩의 임피던스에 공액 정합이 되도록 안테나 구조에 T 매칭 구조를 갖도록 설계하였다.

안테나 패턴과 RFID 태그 칩을 구비한 직물형 알에프아이디 태그 안테나는, 전기 전도율이 0.072 ×10⁴ S/m 인 전도성 직물로 형성된 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)들로 안테나 패턴을 구성하되, 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)간 급전점 갭에 RFID 태그 칩을 위치시켜 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)과 각각 전기적 연결되게 구성하고,

제2 실시예에 따른 직물형 알에프아이디 태그 안테나의 파라미터는 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)의 높이(y_1)는 16mm 이고, 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)의 면폭(x_2)은 25mm 이고, 제3 도전직물편(52c)의 길이(x_l)는 80mm 이고, 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)간 갭폭(x_3)은 30mm 이고, 연결부(52d)의 돌출길이(x_4)는 14mm 이고, 연결부(52d)의 자체폭(y_2)은 4mm 으로 구성된다.

도 8은 제1 및 제2 실시예에 따른 직물형 알에프아이디 태그 안테나의 반사계수를 나타낸 도면이고, 도 9는 제1 실시예의 직물형 알에프아이디 태그 안테나의 스미스차트를 나타낸 도면이고, 도 10은 제2 실시예의 직물형 알에프아이디 태그 안테나의 스미스차트를 나타낸 도면이다.

도 8 내지 도 10을 참조하면, 제1 전도성 직물(A) 또는 제2 전도성 직물(B)을 사용한 직물형 알에프아이디 태그 안테나의 시뮬레이션 결과가 도시되어 있다.

제1 실시예에 따른 직물형 알에프아이디 태그 안테나(A 태그)는 UHF태그 대역인 920MHz에서의 이득이 -20.911dB이고, 제2 실시예에 따른 직물형 알에프아이디 태그 안테나(B 태그)는 UHF태그 대역인 920MHz에서의 이득이 -14.497dB를 보였다.

도 11은 제3 실시예에 따른 직물형 알에프아이디 태그 안테나의 구성도이고, 도 11a는 제3 실시예에 따른 직물형 알에프아이디 태그 안테나의 실사도이고, 도 12는 제3 실시예에 따른 직물형 알에프아이디 태그 안테나의 인식거리를 나타낸 도면이다.

도 11 내지 도 12를 참조하면, 제1 전도성 직물(A)의 전기 전도율의 기반으로 안테나의 920MHz 한국의 UHF 태그 안테나 사용 주파수에서 안테나의 임피던스가 RFID 태그 칩의 임피던스에 공액 정합이 되도록 안테나 구조에 T 매칭 구조를 갖도록 설계하였다.

특히 도 11a에서는 안테나 패턴에 RFID 태그 칩을 부착한 후 외곽영역을 박음질하여 세탁에 의해 훼손 또는 고의적인 탈착을 방지하도록 구성된다. 즉, 안테나 패턴과 RFID 태그 칩 사이에도 박음질을 하고 직물형 알에프아이디 태그 안테나와 직물 사이에도 박음질을 하는 것이 가장 바람직하다.

이때, 제3 실시예에 따른 직물형 알에프아이디 태그 안테나의 파라미터는 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)의 높이(y_1)는 40mm 이고, 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)의 면폭(x_2)은 25mm 이고, 제3 도전직물편(52c)의 길이(x_l)는 80mm 이고, 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)간 갭폭(x_3)은 30mm 이고, 연결부(52d)의 돌출길이(x_4)는 14mm 이고, 연결부(52d)의 자체폭(y_2)은 4mm 으로 구성된다.

제3 실시예에 따른 직물형 알에프아이디 태그 안테나는 최대 인식거리가 1.8m 로 약 2미터의 거리에서 인지됨을 확인할 수 있다.

본 발명은 전도성 천을 이용해 T 매칭 구조를 갖는 UHF대역 태그 안테나를 제작하였다. 전도성 천을 이용할 경우 도전사 태그 보다 제작하기 쉽고 강도도 더 강하기 때문에 여러 직물에 이용할 수 있고 다양한 제품 제작에 사용될 수 있을 것이다.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

52a : 제1 도전직물편
52b : 제2 도전직물편
52c : 제3 도전직물편
53d : 연결부

Claims

안테나 패턴과 RFID 태그 칩을 구비한 직물형 알에프아이디 태그 안테나에 있어서,
전기 전도율이 0.86 ×10⁴ S/m 인 전도성 직물로 형성된 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)들로 안테나 패턴을 구성하되, 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)간 급전점 갭에 RFID 태그 칩을 위치시켜 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)과 각각 전기적 연결되게 구성하고, 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b) 하부에 전기 전도율이 0.86 ×10⁴ S/m 인 전도성 직물로 형성된 제3 도전직물편(52c)의 양측을 전기적 연결하여 매칭 폐회로루프가 형성되게 하며,
RFID 태그 칩과 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)을 전기적으로 연결시 내향 돌출되는 연결부(52d)가 형성되게 구성하고, 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)의 높이(y_1) 및 면폭(x_2)과, 제3 도전직물편(52c)의 길이(x_l)와, 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)간 갭폭(x_3)과, 연결부(52d)의 돌출길이(x_4) 및 자체폭(y_2)을 포함하는 안테나 파라미터들을 조정하여 안테나 임피던스가 RFID 태그 칩의 임피던스의 공액 복소수가 되게 정합 구성함을 특징으로 하는 직물형 알에프아이디 태그 안테나.
제1항에 있어서,
제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)의 높이(y_1)는 24mm 이고,
제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)의 면폭(x_2)은 16mm 이고,
제3 도전직물편(52c)의 길이(x_l)는 62mm 이고,
제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)간 갭폭(x_3)은 30mm 이고,
연결부(52d)의 돌출길이(x_4)는 14mm 이고,
연결부(52d)의 자체폭(y_2)은 4mm 인 것을 특징으로 하는 직물형 알에프아이디 태그 안테나.
제1항에 있어서,
제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)의 높이(y_1)는 40mm 이고,
제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)의 면폭(x_2)은 25mm 이고,
제3 도전직물편(52c)의 길이(x_l)는 80mm 이고,
제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)간 갭폭(x_3)은 30mm 이고,
연결부(52d)의 돌출길이(x_4)는 14mm 이고,
연결부(52d)의 자체폭(y_2)은 4mm 인 것을 특징으로 하는 직물형 알에프아이디 태그 안테나.
안테나 패턴과 RFID 태그 칩을 구비한 직물형 알에프아이디 태그 안테나에 있어서,
전기 전도율이 0.072 ×10⁴ S/m 인 전도성 직물로 형성된 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)들로 안테나 패턴을 구성하되, 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)간 급전점 갭에 RFID 태그 칩을 위치시켜 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)과 각각 전기적 연결되게 구성하고, 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b) 하부에
전기 전도율이 0.072 ×10⁴ S/m 인 전도성 직물로 형성된 제3 도전직물편(52c)의 양측을 전기적 연결하여 매칭 폐회로루프가 형성되게 하며,
RFID 태그 칩과 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)을 전기적으로 연결시 내향 돌출되는 연결부(52d)가 형성되게 구성하고, 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)의 높이(y_1) 및 면폭(x_2)과, 제3 도전직물편(52c)의 길이(x_l)와, 제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)간 갭폭(x_3)과, 연결부(52d)의 돌출길이(x_4) 및 자체폭(y_2)을 포함하는 안테나 파라미터들을 조정하여 안테나 임피던스가 RFID 태그 칩의 임피던스의 공액 복소수가 되게 정합 구성함을 특징으로 하는 직물형 알에프아이디 태그 안테나.
제4항에 있어서,
제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)의 높이(y_1)는 16mm 이고,
제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)의 면폭(x_2)은 25mm 이고,
제3 도전직물편(52c)의 길이(x_l)는 80mm 이고,
제1 및 제2 도전직물편(52a, 52b)간 갭폭(x_3)은 30mm 이고,
연결부(52d)의 돌출길이(x_4)는 14mm 이고,
연결부(52d)의 자체폭(y_2)은 4mm 인 것을 특징으로 하는 직물형 알에프아이디 태그 안테나.