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KR100841646B1 - 무선 주파수 식별 태그 안테나 - Google Patents

무선 주파수 식별 태그 안테나 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 주파수 태그가 부착될 무선 주파수 식별정보의 대상 물체에 따라서 안테나의 길이를 조정하여 태그 칩과 안테나의 임피던스 매칭이 용이하도록, 미리 안테나의 길이를 가변할 수 있도록 안테나 부와 접속되는 급전 부를 다수개 연장형성한 것을 특징으로 한다.
무선 주파수 식별, 태그 안테나, 임피던스 매칭, 다수의 급전 부

Description

무선 주파수 식별 태그 안테나{A TAG ANTENNA FOR A RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION}
도 1은 종래기술에 따른 무선 주파수 식별 태그 안테나의 구성을 보여주는 평면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 무선 주파수 식별 태그 안테나의 구성을 보여주는 평면도이며,
도 3은 본 발명에 따른 무선 주파수 식별 태그 안테나의 주파수 대비 반사손실의 특성을 보여주는 것으로서 도 2의 급전 부(240)에 접속되게 태그 칩이 설치된 경우의 무선 주파수 식별 태그 안테나의 주파수 대비 반사손실의 특성을 보여주는 파형도이고,
도 4는 본 발명에 따른 무선 주파수 식별 태그 안테나의 주파수 대비 반사손실의 특성을 보여주는 것으로서 도 2의 급전 부(230)에 접속되게 태그 칩이 설치된 경우의 무선 주파수 식별 태그 안테나의 주파수 대비 반사손실의 특성을 보여주는 파형도이고,
도 5는 본 발명에 따른 무선 주파수 식별 태그 안테나의 주파수 대비 반사손실의 특성을 보여주는 것으로서 도 2의 급전 부(220)에 접속되게 태그 칩이 설치된 경우의 무선 주파수 식별 태그 안테나의 주파수 대비 반사손실의 특성을 보여주는 파형도이다.
*도면의 주요부에 대한 부호의 설명
210A, 210B: 안테나 부 220: 제 1 급전 부
230: 제 2 급전 부 240: 제 3 급전 부
260: 본딩 부(BONDING PORTION)
본 발명은 무선 주파수 식별(Radio Frequency Identification)에 관한 것으로, 특히 무선 주파수 식별(Radio Frequency Identification)에 사용될 수 있는 무선 주파수 식별 태그 안테나에 관한 것이다.
무선 주파수 식별 기술은 무선 주파수 식별 리더기(Radio Frequency Identification Reader)와 태그(Tag)간의 무선 통신을 통하여 사람과 사물 사이의 정보를 교환하는 기술로 인식거리의 향상이 무엇보다 중요한 요소이다. 인식거리의 향상을 위해서는 상기 무선 주파수 식별 리더기의 성능과 상기 태그의 성능 향상이 필요하다.
수동형 무선 주파수 식별 기술의 경우, 태그는 별도의 전원을 가지고 있지 않으며, 태그는 상기 무선 주파수 식별 리더기로부터 송출되는 전자기파를 정류하여 전원으로 사용하여야 하기 때문에 태그에 인가되는 전자기파를 최대한 손실 없 이 태그 칩에 공급하여야 한다. 이를 위해서는 태그 칩과 태그 안테나 사이의 완벽한 임피던스 정합(impedance matching)이 필요하며, 태그가 사용될 주파수에서 태그 안테나가 공진되도록 설계되어야 한다.
본 발명은 상기 수동형 무선 주파수 식별 기술에 있어서 상기 태그의 요건을 만족시키는 태그의 성능 향상에 관한 것으로 더욱 상세히는 태그 안테나의 성능 개선에 관한 것이다.
한편 이러한 수동형 무선 주파수 식별 기술에 있어서 종래기술의 일 예에 따른 태그 안테나를 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래기술에 따른 무선 주파수 식별 태그 안테나의 구성을 보여주는 평면도이다.
도 1에 있어서, 종래기술에 따른 무선 주파수 식별 태그 안테나(이하 태그 안테나로 약함)는 전기적 절연체로 되는 기판(100)과, 상기 기판(100) 상에 도체 박막선로로 형성되고 서로 선 대칭을 이루고 있는 한 쌍의 안테나 부(110A, 120A, 130A) 및 (110B, 120B, 130B)와, 상기 안테나 부(110A, 120A, 130A) 및 (110B, 120B, 130B)에 전기적으로 접속되고 역시 서로 선 대칭을 이루고 있는 한 쌍의 급전 부(140A, 150A) 및 (140B, 150B)와, 상기 급전 부(140A, 150A) 및 (140B, 150B)에 전기적으로 접속되고 태그 칩이 부착될 부위를 제공하는 본딩 패드(160A-160D)를 포함하여 구성된다.
한편, 무선 태그를 무선 주파수 식별 대상 물체(이하 식별 대상 물체로 약함)에 부착하였을 때, 상기 식별 대상 물체의 전기적 특징 중 유전율에 따라 태그 안테나의 전기적 길이가 달라짐으로써 태그 안테나의 동작 주파수(공진 주파수)가 변화하고 태그 안테나와 태그 칩간의 임피던스 매칭이 되지 않는다.
따라서, 종래기술에 따른 태그 안테나는 태그가 부착될 식별 대상 물체의 유전율에 따라서 미리 적합한 안테나의 길이를 산출하여 해당 길이의 안테나를 가진 태그를 제작할 수밖에 없다.
그러나, 수많은 식별 대상 물체에 대응해서 미리 안테나의 길이를 산출하여 해당 길이의 안테나를 가진 태그를 미리 제작해 두는 것은 태그의 제조회사의 입장에서 볼 때 한정된 제조라인의 공간 내에서 해당 태그를 생산해야 하므로 현실상 실현 곤란한 일이다.
따라서, 본 발명은 태그가 부착될 식별 대상 물체에 따라서 태그 안테나의 길이를 용이하게 조정할 수 있는 무선 주파수 식별 태그 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 본 발명의 목적은, 무선 주파수 식별 태그 안테나에 있어서,
전기적 절연재로 되는 기판;
상기 기판상에 대칭적 도체 박막선로로 형성되는 안테나 부;
상기 무선 주파수 식별 태그 안테나의 전체적 길이 선택에 따라서 선택적 위치에 태그 칩을 부착할 수 있는 다수의 본딩 패드(BONDING PAD); 및
상기 안테나 부에 전기적으로 접속되는 일 단부와 상기 본딩 패드와 접속되는 타단부를 가지며, 무선 주파수 식별 태그가 부착되어 무선 주파수 식별정보를 제공할 대상물체에 따라서 상기 무선 주파수 식별 태그 안테나의 전체 길이를 조정할 수 있도록 다수의 안테나 연장 부를 형성하는 다수의 급전 부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 무선 주파수 식별 태그 안테나를 제공함으로써 달성될 수 있다.
상기 본 발명의 목적과 이를 달성하는 본 발명의 구성 및 그 작용효과에 대해서는 첨부한 도면을 참조한 본 발명의 일 실시 예에 대한 이하의 설명으로 좀더 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 무선 주파수 식별 태그 안테나의 구성을 보여주는 평면도이다.
도 2에 있어서, 기판(100)은 전기적 절연재로 형성되는 예컨대 인쇄회로기판과 같은 역할의 부재이다.
안테나 부(210A, 210B)는 상기 기판(100)에 의해 지지되며, 한 쌍이 대칭적으로 형성되고 인쇄회로기판상의 선로패턴(PATTERN)처럼 도체 박막선로로 구성된다.
본 발명에 따른 태그 안테나는 태그 칩을 부착하기 위한 부착부를 제공하는 것으로서 다수의 본딩 패드(BONDING PAD)(260)를 구비하며, 이와 같이 본딩 패드(BONDING PAD)(260)를 다수(도 2의 실시 예상 3개) 구비하는 목적은 태그가 설치될 대상 물체에 대응하여(다시 말해 대상물체의 유전율에 대응하여) 적절한 상기 무선 주파수 식별 태그 안테나의 전체적 길이에 따라서 결정되는 선택적 위치에 태그 칩을 부착하기 위함이다.
본 발명의 일 실시 예상 제 1, 제 2, 제 3의 3개로 구성되는 급전 부(220,230,240)는 상기 안테나 부(210A, 210B)에 전기적으로 접속되는 일 단부와 상기 본딩 패드(260)와 접속되는 타단부를 가진다. 또한, 3개의 급전 부(220,230,240)는 무선 주파수 식별 태그가 부착되어 무선 주파수 식별정보를 제공할 대상물체에 따라서 상기 태그 안테나의 전체 길이를 조정할 수 있도록 다수의 안테나 연장 부를 형성한다.
더욱 상세히 설명하여, 무선 주파수 식별 태그가 부착되는 대상물체의 유전율에 따라서 안테나의 전기적 길이가 변화하고 따라서 무선 태그의 동작 주파수(다시 말해 공진 주파수)가 변화하며 안테나와 태그 칩간의 임피던스도 정합되지 않게된다.
따라서, 안테나의 길이를 조정하여 무선 태그의 동작 주파수를 변화시키고 따라서 안테나와 태그 칩간의 임피던스도 정합시키기 위해서, 본 발명에 따른 태그 안테나는 태그 안테나의 전체 길이를 조정할 수 있도록 다수의 안테나 연장 부를 형성하는 다수의 급전 부(220,230,240)를 갖는 것이다.
즉, 도 2에서 볼 수 있듯이, 미도시한 태그 칩을 제 1 급전 부(220)에 접속된 본딩 패드(260)에 부착하면, 안테나의 전체 길이는 안테나 부(210A 또는 210B)의 길이에 제 1 급전 부(220)의 길이 예컨대 4mm를 가산한 것만큼 연장된다.
이때의 무선 주파수 식별 태그의 동작 주파수는 도 5에 도시된 바와 같이 예 컨대 0.94 GHz가 된다.
도 2에서 볼 수 있듯이, 미도시한 태그 칩을 제 2 급전 부(230)에 접속된 본딩 패드(260)에 부착하면, 안테나의 전체 길이는 안테나 부(210A 또는 210B)의 길이에 제 1 급전 부(220)의 길이 4mm와 제 2 급전부(230)의 길이 예컨대 4mm를 가산한 것만큼 즉 8mm만큼 연장된다.
이때의 무선 주파수 식별 태그의 동작 주파수는 도 4에 도시된 바와 같이 예컨대 0.91 GHz가 된다. 따라서 안테나의 길이를 연장시킴에 따라 무선 태그의 동작 주파수는 낮아짐을 알 수 있다.
이러한 특성을 식으로 나타내면,
Figure 112006084450517-pat00001
과 같고, 여기서 λ는 안테나의 길이이고, c는 광속도이며, f는 태그의 동작 주파수이고, e는 대상물체의 유전율이다.
도 2에서 볼 수 있듯이, 미도시한 태그 칩을 제 3 급전 부(240)에 접속된 본딩 패드(260)에 부착하면, 안테나의 전체 길이는 안테나 부(210A 또는 210B)의 길이에 제 1 급전 부(220)의 길이 4mm와 제 2 급전부(230)의 길이 예컨대 4mm와 제 2 급전부(240)의 길이 예컨대 4mm를 모두 가산한 것만큼 즉 12mm만큼 연장된다.
이때의 무선 주파수 식별 태그의 동작 주파수는 도 3에 도시된 바와 같이 예컨대 0.857GHz가 된다. 따라서 안테나의 길이를 연장시킴에 따라 무선 태그의 동작 주파수는 낮아짐을 알 수 있다.
본 발명에 따라서 무선 주파수 식별 태그가 부착될 대상물체의 유전율이 커지면 안테나 길이를 상기와 같이 연장시켜서 동작 주파수를 낮추게 조정할 수 있고 그에 따라 안테나와 태그 칩간의 임피던스도 조정될 수 있다.
또한 본 발명에 따라서 무선 주파수 식별 태그가 부착될 대상물체의 유전율이 작아지면 안테나 길이를 감축시켜서(예컨대 태그 칩을 제 3 급전 부(240)에 접속된 본딩 패드로부터 제 2 급전부(230)에 접속된 본딩 패드로 이전 부착함으로써) 동작 주파수를 높이게 조정할 수 있고 그에 따라 안테나와 태그 칩간의 임피던스도 조정될 수 있다.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 무선 주파수 식별 태그 안테나의 주파수 대비 반사손실의 특성을 보여주는 것으로서, 세로축이 반사손실로서 값이 작을 수록 음의 값쪽으로 감소될 수록 양호한 것이며, 가로축은 태그의 주파수로서 상기 반사손실이 가장 작아지는 주파수가 곧 동작 주파수(공진주파수)가 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 무선 주파수 식별 태그 안테나를 제공함에 의해서, 무선 태그를 부착하는 대상물체에 따른 유전율 변화에 따라 영향을 받는 무선 태그의 동작 주파수(공진 주파수) 및 무선 태그의 안테나와 태그 칩간의 임피던스 정합이 변동되지 않도록 대상물체에 따라서 태그 안테나의 길이를 용이하게 변화시켜 조정할 수 있으므로, 다양한 대상물체에 따른 무선 태그의 제조가 용이해져 무선 태그의 제조사 입장에서 고객의 다양한 요구에 용이하게 부응할 수 있 는 효과가 있다.
따라서 무선 태그의 제조사 입장에서 다수의 무선 태그 재고를 보유하지 않아도 되는 효과가 있고 생산라인을 적게 구비해도 다양한 대상물체에 부착가능한 무선 태그를 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한 대상물체에 따라 정확한 태그 칩의 설치위치를 결정할 수 있으므로, 무선 태그의 송수신 정확도가 향상되어 제품 신뢰도가 향상될 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 극초단파 대역의 무선 주파수 대역을 이용하며 무선 주파수 식별정보를 제공할 대상물체에 부착되는 무선 주파수 식별 태그 안테나에 있어서,
    전기적 절연재로 되는 기판;
    파장이 짧은 극초단파 대역의 상기 무선 주파수에 적합하도록, 상기 기판상에 선 대칭적으로 도체 박막선로로 형성되는 한 쌍의 안테나 부;
    상기 무선 주파수 식별 태그 안테나의 전체적 길이에 따라서 선택적 위치에 태그 칩을 부착할 수 있는 다수의 본딩 패드(BONDING PAD); 및
    상기 안테나 부에 전기적으로 접속되는 일 단부와 상기 본딩 패드와 접속되는 타단부를 가지며, 무선 주파수 식별 태그가 부착되어 무선 주파수 식별정보를 제공할 대상물체의 유전율에 대응해서 상기 무선 주파수 식별 태그 안테나의 전체 길이를 조정하여 공진 주파수를 변화시켜 상기 무선 주파수 식별 태그 안테나와 상기 태그 칩간의 임피던스를 정합시킬 수 있도록 다수의 안테나 연장 부를 형성하는 다수의 급전 부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 식별 태그 안테나.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 본딩 패드는 상기 무선 주파수 식별 태그 안테나의 전체 길이를 가장 짧게 형성할 경우에 선택할 수 있는 제 1 본딩 패드로부터, 상기 무선 주파수 식별 태그 안테나의 전체 길이를 중간으로 형성할 경우에 선택할 수 있는 제 2 본딩 패드 및 상기 무선 주파수 식별 태그 안테나의 전체 길이를 가장 길게 형성하는 경우에 선택할 수 있는 제 3 본딩 패드로 구성되고;
    상기 급전 부는,
    상기 안테나 부에 전기적으로 접속되는 일단 부와 제 1 본딩 패드에 접속되는 타단 부를 가진 제 1 급전 부와,
    상기 제 1 급전 부에 전기적으로 접속되는 일단 부와 제 2 본딩 패드에 접속되는 타단 부를 가진 제 2 급전 부와,
    상기 제 2 급전 부에 전기적으로 접속되는 일단 부와 제 3 본딩 패드에 접속되는 타단부를 가진 제 3 급전 부로 구성되는 것;을 특징으로 하는 무선 주파수 식별 태그 안테나.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 무선 주파수 식별 태그 안테나의 동작 주파수를 높게 하기 위해서 상기 태그 칩을 상기 무선 주파수 식별 태그 안테나의 길이가 가장 짧아지는 제 1 급전 부측에 부착하고,
    상기 무선 주파수 식별 태그 안테나의 동작 주파수를 낮게 하기 위해서 상기 태그 칩을 상기 무선 주파수 식별 태그 안테나의 길이가 가장 길어지는 제 3 급전 부측에 부착하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 식별 태그 안테나.
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