KR100756410B1

KR100756410B1 - Ｒｆｉｄ 트랜스폰더에 사용되는 소형 렉테나

Info

Publication number: KR100756410B1
Application number: KR1020060047549A
Authority: KR
Inventors: 유리 티코프; 민영훈; 김영일
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-05-26
Filing date: 2006-05-26
Publication date: 2007-09-10
Also published as: US7268736B1

Abstract

유전체 기판의 표면 상에 형성되는 얇은 도전층 및 상기 도전층 내에 배열되는 슬롯 패턴을 포함하는 소형 평면 렉테나가 개시된다. RFID 트랜스폰더에 사용되는 소형 렉테나는 유전체 기판과, 상기 유전체 기판의 표면 상에 형성되는 얇은 도전층과, 게인(gain)이 증가된 상기 렉테나의 공액 임피던스 정합(conjugate impedance matching)이 상기 트랜스폰더의 가동 대역폭에서 실현되도록 상기 도전층 내에 배열되는 슬롯 패턴 및 상기 슬롯 패턴 내로 향하는 전자칩 ASIC의 인렛(inlet)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

소형 렉테나, RFID 트랜스폰더, 게인, 슬롯 패턴

Description

ＲＦＩＤ 트랜스폰더에 사용되는 소형 렉테나{SMALL RECTENNA FOR RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION TRANSPONDER}

도 1은 종래기술에 따른 렉테나를 도시한 도면이다.

도 2는 종래기술에 따른 렉테나의 안테나를 도시한 도면이다.

도 3은 종래기술에 따른 렉테나의 슬롯 패턴을 상세히 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 소형 렉테나를 도시한 도면이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 소형 렉테나의 안테나를 도시한 도면이다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 소형 렉테나의 슬롯 패턴을 상세히 도시한 도면이다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 소형 렉테나에서 마그네틱 전류 밀도의 순간 분포를 도시한 도면이다.

도 8은 종래기술에 따른 렉테나에서 마그네틱 전류 밀도의 순간 분포를 도시한 도면이다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따라 실제 ASIC의 복소 임피던스에 매칭되는 렉테나의 반사 손실을 종래기술에 따른 렉테나의 반사 손실과 비교하여 그래프로 도시한 도면이다.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 렉테나의 방사 패턴을 도시한 도면이다.

도 11은 종래기술에 따른 렉테나의 방사 패턴을 도시한 도면이다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 렉테나를 도시한 도면이다.

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따라 실제 ASIC의 복소 임피던스에 매칭되는 렉테나의 반사 손실을 종래기술에 따른 렉테나의 반사 손실과 비교하여 그래프로 도시한 도면이다.

도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 렉테나의 방사 패턴을 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

4: 렉테나

5: ASIC

6: 안테나

61: 유전체 기판

62: 도전판

63: 슬롯 패턴

본 발명은 평면 RF 및 마이크로웨이브 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 RFID 트랜스폰더의 전자칩에 매칭되는 전기적 소형 안테나에 관한 것이다. 본 발명은 현재 출원계속중인 본 출원인의 한국 특허출원 제2004-0066159호 및 제2005-0026496호와 같은 기술분야에 속하는 발명으로서, 본 발명은 상기 특허출원에 기재된 발명들을 개량한 더욱 진일보한 발명이다.

RFID(Radio Frequency Identification) 트랜스폰더(transponder)는 백스캐터(backscatter) 통신에 의해 내장형 메모리의 컨텐츠를 전송함으로써 호출자인 RFID 리더기(reader)에 응답할 수 있는 태그(tag) 장치이다. 수동형 RFID 트랜스폰더는 배터리를 쓰지 않고, 대신에 상기 리더기의 캐리어 신호로부터 모든 필요한 에너지를 얻는다.

일반적으로, 상기 RFID 트랜스폰더는 안테나에 연결된 ASIC(Application Specific Integrated Circuit: 주문형 반도체)를 포함한다. RFID 트랜스폰더에 사용되는 실질적으로 소형의 전기적 크기를 갖는 저가의 평면 안테나에 관한 관심이 매우 높아지는 추세인데, 최근에는 사분파(quarter wavelength)에 해당하는 안테나 크기라 하여도 많은 애플리케이션에 있어서 적용하기가 어렵기 때문이다.

소형 안테나는 기본적인 한계에 의해 그 동작이 제한된다. 안테나의 최대 크기가 작을 수록 안테나의 양호도(Quality Factor)는 높아지나, 동시에 안테나의 주파수 대역폭은 좁아진다. 따라서, 안테나 소형화 기술은 항상 크기, 대역폭 및 게인(gain)의 면에서 가장 합리적인 절충점을 찾는 기술이다. 평면 안테나의 경우, 안테나의 주어진 영역 중 대부분이 방사 현상에 강하게 관여하는 때에 합리적인 절충점이 얻어지는 것이 보통이다.

현재 출원계속중인 본 출원인의 한국 특허출원 제2004-0066159호는 방사 패턴, 게인 및 극성 순도(polarisation purity)에 영향을 미치지 않으면서도 증가된 대역폭에서 동작할 수 있는 소형 안테나에 관한 것인데, 상기 특허출원에서 설명하고 있는 안테나를 RFID 트랜스폰더에서 직접적으로 구현하는 일은 매우 중요하다.

ASIC는 실질적인 용량성 리액턴스(capacitive reactance)로 인해 필수적으로 복소 입력 임피던스를 갖는다. 따라서, 안테나 임피던스는 ASIC의 임피던스와 매칭되는 복소 공액(complex conjugate)이어야 한다. 트랜스폰더 ASIC와 안테나 간의 임피던스 정합은 전체 RFID 시스템의 퍼포먼스에 있어서 핵심적인 요소이다. 즉, 양자 간의 비매칭(mismatch)은 리더기와 트랜스폰더 간의 최대 가동 거리인 판독 범위(read range)에 강한 영향을 미친다. 리더기에 의해 방사되는 전력은 일정한 안전 규칙과 기타 입법으로 인해 다소 제한되기 때문에, 수동형 RFID 트랜스폰더는 안테나에 의해 전달되는 호출 신호를 정류하여 가동 전력을 추출한다.

정류 회로는 ASIC의 일부이고, 다이오드 및 캐패시터를 포함하며, 실질적인 용량성 리액턴스와의 관계에서 복소 입력 임피던스를 초래한다. 전형적으로 ASIC의 임피던스는 수십 액티브 옴(active Ohms)과 수백 리액티브 옴(reactive Ohms)에 달하는데, 따라서 저항(resistance)에 대한 리액턴스의 비율은 매우 높은 편이다.

일반적으로 안테나와 정류 회로를 포함하는 회로를 렉테나라고 한다.

현재 출원계속중인 본 출원인의 한국 특허출원 제2005-0026496호는 RFID 및 무선 센서 트랜스폰더에 사용되는 렉테나에 관한 것으로서, 도 1은 이러한 종래기술에 따른 렉테나를 도시한 도면이다.

렉테나(1)는 트랜스폰더의 ASIC(2)에 내장된 정류 회로 및 연결된 안테나(3)를 포함한다. 안테나(3)에 대해서는 도 2를 참조하여 다시 설명한다.

도 2는 종래기술에 따른 렉테나(1)의 안테나(3)를 도시한 도면이다.

전기적으로 소형인 안테나(3)는 유전체 기판(31), 유전체 기판(31)의 윗면에 형성된 얇은 금속층(32), 및 금속층(32) 내에 배열된 슬롯 패턴(33)을 포함한다. 슬롯 패턴(33)을 가진 금속층(32)은 안테나(3)의 방사 파트를 구성한다. 슬롯 패턴(33)에 대해서는 도 3을 참조하여 다시 설명한다.

도 3은 종래기술에 따른 렉테나(1)의 슬롯 패턴(33)을 상세히 도시한 도면이다.

슬롯 패턴(33)은 주 슬롯(main slot)(331), 주 슬롯(331)의 양 종단 각각에서 주 슬롯(331)을 종결하는 4개의 슬롯 암(slot arms)(332, 333, 334, 335), 및 주 슬롯(331)에 의해 각각이 대칭적으로 둘로 나누어지도록 주 슬롯(331)을 따라 위치하는 횡 슬롯(transverse slots)(336)의 구조를 포함한다. 안테나(3)는 피딩 포인트(feeding point)(337)에서 슬롯 패턴(33) 내 전자칩 ASIC(2)의 다이렉트 인렛(direct inlet)에 의해 기능적으로 전력을 공급받는다.

RCS(Radar Cross Section)는 어떠한 방식으로 안테나가 입사 파장의 전자기 에너지를 분출하는지를 파악할 수 있게 해주는 특성이다. 백스캐터(backscatter) 통신을 위해서 렉테나의 RCS는 매우 중요한데, 트랜스폰더로부터 리더기로 데이터를 전송하는데 있어 변조된 RCS가 필수적으로 사용되기 때문이다.

ASCI와 안테나 간의 좋은 임피던스 정합은 RFID 시스템의 판독 범위를 증가 시킨다. 최대 판독 범위는 또한 트랜스폰더 안테나의 게인에도 영향을 받는다. 게인의 증가는 기본적으로 판독 범위를 증가시키는 역할을 한다.

종래기술에 따른 렉테나는 방사 패턴과 극성 순도에 영향을 미치지 않으면서도 증가된 대역폭 전체에서 증가된 RCS를 가지고 동작할 수 있는 공액 정합된 소형 안테나를 제공한다. 그러나, 렉테나의 게인은 이보다 더 증가될 수 있다.

따라서, 극성과 RCS 특성에 큰 영향을 미치지 않으면서도 증가된 대역폭 전체에서 증가된 게인을 가지고 동작 가능한 전기적으로 소형의 공액 정합된 안테나를 갖춘 렉테나의 등장이 요구되고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 극성과 RCS 특성에 큰 영향을 미치지 않으면서도 증가된 대역폭 전체에서 증가된 게인을 가지고 동작 가능한 전기적으로 소형의 공액 정합된 안테나를 갖춘 렉테나를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하고, 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 RFID 트랜스폰더에 사용되는 소형 렉테나는 유전체 기판과, 상기 유전체 기판의 표면 상에 형성되는 얇은 도전층과, 게인(gain)이 증가된 상기 렉테나의 공액 임피던스 정합(conjugate impedance matching)이 상기 트랜스폰더의 가동 대역폭에서 실현되도록 상기 도전층 내에 배열되는 슬롯 패턴 및 상기 슬롯 패턴 내로 향하는 전자칩 ASIC의 인렛(inlet)을 포함하는 것을 특징으로 한다

본 발명의 일측에 따르면, 상기 슬롯 패턴은, 주 슬롯(main slot)의 최근접 종단(nearest end) 방향으로 굽어지도록 상기 주 슬롯을 따라 위치하는 앵글 섹션(angle sections)의 구조를 포함하여 형성되고, 상기 앵글 섹션은 상기 주 슬롯에 의해 대칭적으로 둘로 나누어진 것을 특징으로 하는 소형 렉테나가 제공된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 슬롯 패턴은, 주 슬롯(main slot)의 양 종단 각각에서 상기 주 슬롯을 종결하는 4개의 나선형 슬롯 암(slot arms)을 포함하여 형성되고, 상기 나선형 슬롯 암의 한 쌍은 시계 방향으로 감기고 나머지 한 쌍은 반시계 방향으로 감기는 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 소형 렉테나가 제공된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 슬롯 암은 상기 주 슬롯의 수직 축(longitudinal axis)에 대하여 거울 대칭형 쌍(mirror-symmetrical couples)을 이루는 것을 특징으로 하는 소형 렉테나가 제공된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 자세히 설명한다.

소형 렉테나(4)는 트랜스폰더의 ASIC(5)에 내장된 정류 회로 및 연결된 안테나(6)를 포함한다. 안테나(6)에 대해서는 도 5를 참조하여 다시 설명한다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 소형 렉테나(4)의 안테나(6)를 도시한 도면이다.

전기적으로 소형인 안테나(6)는 유전체 기판(61), 유전체 기판(61)의 윗면에 형성된 얇은 도전층(62), 및 도전층(62) 내에 배열된 슬롯 패턴(63)을 포함한다. 슬롯 패턴(63)을 가진 도전층(62)은 안테나(6)의 방사 파트를 구성한다. 슬롯 패턴(63)에 대해서는 도 6을 참조하여 다시 설명한다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 소형 렉테나(4)의 슬롯 패턴(63)을 상세히 도시한 도면이다.

슬롯 패턴(63)은 주 슬롯(main slot)(631), 주 슬롯(631)의 양 종단 각각에서 주 슬롯(631)을 종결하고 한 쌍은 시계 방향으로 감기고 나머지 한 쌍은 반시계 방향으로 감기는 형태를 갖는 4개의 나선형 슬롯 암(slot arms)(632, 633, 634, 635), 및 주 슬롯(631)의 최근접 종단(nearest end) 방향으로 굽어지도록 주 슬롯(631)을 따라 위치하고 주 슬롯(631)에 의해 대칭적으로 둘로 나누어지는 앵글 섹션(angle sections)(636)의 구조를 포함한다. 안테나(6)는 피딩 포인트(feeding point)(637)에서 슬롯 패턴(63) 내 전자칩 ASIC(5)의 다이렉트 인렛(direct inlet)에 의해 기능적으로 전력을 공급받는다.

방사 패턴, 게인, 및 극성 순도가 영향받지 않도록 하면서 안테나의 크기는 감소시키고 대역폭은 증가시키는 방법에 대한 설명은 현재 출원계속중인 본 출원인의 한국 특허출원 제2004-0066159호에 기재되어 있으므로, 상기 특허출원을 참조하면 충분하고 여기서는 자세한 설명을 생략하도록 한다.

안테나(6)의 전체 필요한 크기는 실질적으로 사분파(quarter wavelength)보다 작기 때문에, 주 슬롯(631)의 길이는 더욱 짧다고 할 수 있다. 따라서, 필요한 크기 감소를 위해서는 주 슬롯(631)의 양 종단에서 유한 전압(finite voltage)의 특정 값이 지원되어야 하며, 그 때문에 길이가 감소된 주 슬롯(631) 상에서 이상적 인 공명 필드 분포(desired resonant field distribution)가 유지될 수 있다. 또한, 주 슬롯(631)의 양 종단에서의 이상적인 전압 배열을 위해 종결 요소(terminating elements)는 유도 속성(inductive properties)을 지녀야 한다.

슬롯 패턴(63)은 주 슬롯(631)의 양 종단 각각에서 주 슬롯(631)을 종결하는 4개의 나선형 슬롯 암(slot arms)(632, 633, 634, 635)으로 구성된다. 이 경우, 슬롯 암 (632, 633, 634, 635)의 한 쌍은 시계 방향으로 감기고 나머지 한 쌍은 반시계 방향으로 감기는 형태를 갖는 것이 중요하다. 슬롯 암(632, 633, 634, 635)은 또한 주 슬롯(631)의 수직 축(longitudinal axis)에 대하여 거울 대칭형 쌍(mirror-symmetrical couples)을 이룬다.

피딩 포인트(637)에서 보여지는 바와 같이 안테나(6)의 특정 유도 속성을 배열하기 위해 추가적인 앵글 섹션(636)의 구조가 사용되었다. 앵글 섹션(636)의 구조는 최소 2개의 섹션을 포함한다. 종래기술에 따른 슬롯 패턴(33)이 직선 형태의 횡 슬롯(336)을 포함하는 반면에, 본 실시예에 따른 앵글 섹션(636)은 실질적으로 직각으로 굽은 형태를 갖고 있다. 주 슬롯(631)의 양쪽에는 두 그룹의 앵글 섹션(636)이 위치한다. 상기 두 그룹의 각각은 주 슬롯(631)의 최근접 종단(nearest end) 방향으로 굽어지도록 형성된다. 즉, 좌측 그룹은 주 슬롯(631)의 좌측 종단을 향해 굽어지고 반면에 우측 그룹은 주 슬롯(631)의 우측 종단을 향해 굽어지도록 형성된다. 앵글 섹션(636)의 구조는 또한 주 슬롯(631)에 의해 대칭적으로 둘로 나누어지도록 주 슬롯(631)을 따라 위치한다.

안테나 임피던스의 저항 부분(resistive part)은 방사 현상과 안테나를 구성 하는 도전성 유전체 물질의 손실에 의해 영향을 받고, 안테나 임피던스의 리액턴스 부분(reactive part)은 안테나의 인근 장(near field)에 저장된 전력(power)을 나타낸다.

본 실시예의 동작 원리를 위한 중요 아이디어는 슬롯 패턴에서의 균등한 마그네틱 전류(equivalent magnetic current)를 고려하면 가장 잘 설명될 수 있다. "마그네틱 전류"라는 용어는 슬롯 라인에서의 횡 전기장(transverse electric field)을 의미한다. 전기적으로 소형의 안테나의 경우 방사 파트를 따라 형성되는 전자기장의 위상차는 작기 마련이고, 따라서 마그네틱 전류 밀도의 순간 분포는 화살표 길이에 비례하여 도 7과 같이 도시될 수 있다. 한편, 도 8은 종래기술에 따른 렉테나에서 마그네틱 전류 밀도의 순간 분포를 도시한 도면으로서, 도 7에 도시된 본 실시예에 따른 마그네틱 전류 밀도와는 큰 차이가 있다는 것을 확인할 수 있다.

나선형 슬롯 암(632, 633, 634, 635) 상의 마그네틱 전류의 영향에 대해서는 현재 출원계속중인 본 출원인의 한국 특허출원 제2004-0066159호에 기재되어 있으므로, 상기 특허출원을 참조하면 충분하고 여기서는 자세한 설명을 생략하도록 한다.

앵글 섹션(636)은 주 슬롯(631)의 수직 축에 대하여 평행한 한 종류의 슬롯 부분 및 상기 수직 축에 대하여 수직을 이루는 다른 종류의 슬롯 부분의 2 종류로 구성된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 평행한 부분 상의 마그네틱 전류의 흐름은 주 슬롯(631)에서 모두 동일하다. 따라서, 앵글 섹션(636)에서의 마그네틱 전류는 성공적으로 유용하게 이용될 수 있고, 그로 인해 방사 현상에 효과적으로 참여하는 안테나의 면적은 증가한다.

또한, 앵글 섹션(636)의 구조는 주 슬롯(631)에 의해 대칭적으로 둘로 나누어지도록 주 슬롯(631)을 따라 위치하기 때문에, 그 대칭성으로 인해 수직을 이루는 부분으로부터 방사된 전자기장(radiated fields)은 반대쪽 부분으로부터 방사된 전자기장과 상쇄됨으로써 원방계(far field)에서는 아무런 영향을 주지 못하고, 근방계(near field)에서의 변화만이 실질적으로 안테나 공액 임피던스에 영향을 줄 수 있다.

따라서, 본 실시예에 따르면, 앵글 섹션(636)은 실질적으로 분명하게 안테나(6)의 전자기장에 기여할 수 있다. 앵글 섹션(636)의 구조는 안테나(6)에게 필요한 안테나 임피던스의 저항 대비 리액턴스 비율(ratio of the reactance to the resistance)을 제공할 수 있고, 또한 안테나(6)의 게인이 증가되도록 할 수 있다. 한편, 본 실시예에 따른 앵글 섹션(636)의 구조는 필요한 특정의 저항 대비 리액턴스 비율에 따라 다양한 개수의 슬롯, 길이, 넓이 및 공간을 제공할 수 있다.

본 실시예에 따른 렉테나와 종래기술에 따른 렉테나의 특성 비교를 위해, 양 렉테나를 UHF 대역에서 동일한 크기의 금속층과 슬롯 패턴으로 제작하여 실험을 수행하였다. 도전층의 크기는 0.21 0.15 이고, 슬롯 패턴의 크기는 0.19 0.06 이며, 는 915 MHz의 중심 주파수를 갖는 자유 공간에서의 파장이다. 유전체 기판은 낮은 유전상수인 3.2를 갖도록 하였다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따라 실제 ASIC의 복소 임피던스에 매칭되는 렉테나의 반사 손실을 종래기술에 따른 렉테나의 반사 손실과 비교하여 그래프로 도시한 도면이다. 본 실시예가 실선으로, 종래기술이 점선으로 도시되어 있다. 트랜스폰더 ASIC의 공액 임피던스는 6-j260 Ohm이다. -10dB의 반사 손실 레벨에서 판단했을 때, 본 실시예에 따른 렉테나의 가동 대역폭은 8.7 MHz이고, 종래기술에 따른 렉테나의 대응하는 가동 대역폭은 8.5 MHz이다. 따라서, 본 실시예에 따른 렉테나의 대역폭이 200 kHz 더 넓게 형성된다는 점을 확인할 수 있다. 이렇게 증가된 가동 대역폭은 실제 RFID 시스템에 사용하기에 충분한 대역폭에 해당한다.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 렉테나의 E-plane 및 H-plane의 방사 패턴을 도시한 도면이고, 도 11은 도 10과의 비교를 위해 종래기술에 따른 렉테나의 방사 패턴을 도시한 도면이다. 양 렉테나의 방사 패턴이 매우 유사하다는 것을 확인할 수 있고, 양 렉테나의 극성 특성 또한 일치하고 극성은 선형이라는 점을 확인할 수 있다. 또한, 양 렉테나의 RCS 특성도 비교한 결과, 양 렉테나 모두 백스캐터(backscatter) 통신에 의해 트랜스폰더에서 리더기로 데이터를 전송하기 위해 RCS를 적절히 조정할 수 있는 능력이 있음을 확인하였다.

또한, 본 실시예에 따른 렉테나의 게인(gain)은 +2.63 dBi인 반면, 종래기술에 따른 렉테나의 게인은 +2.56 dBi인 것으로 확인하였는데, 본 실시예에 따른 렉테나의 이러한 증가된 게인으로 인해 전체 RFID 시스템의 판독 범위도 증가되었다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 렉테나를 도시한 도면이다. 도 4 내지 도 6에 도시한 앞선 실시예와는 달리, 본 실시예에 따른 슬롯 패턴(63)에는 나선형 슬롯 암(632, 633, 634, 635)이 존재하지 않는다. 따라서, 본 실시예에 따른 슬롯 패턴(63)은 주 슬롯(631)과 앵글 섹션(636)만을 포함하여 구성된다.

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따라 실제 ASIC의 복소 임피던스에 매칭되는 렉테나의 반사 손실을 종래기술에 따른 렉테나의 반사 손실과 비교하여 그래프로 도시한 도면이다. 본 실시예가 실선으로, 종래기술이 점선으로 도시되어 있다. 트랜스폰더 ASIC의 공액 임피던스는 6-j260 Ohm이다. -10dB의 반사 손실 레벨에서 판단했을 때, 본 실시예에 따른 렉테나의 가동 대역폭은 9.0 MHz이고, 종래기술에 따른 렉테나의 대응하는 가동 대역폭은 8.5 MHz이다. 따라서, 본 실시예에 따른 렉테나의 대역폭이 500 kHz 더 넓게 형성된다는 점을 확인할 수 있다. 이렇게 증가된 가동 대역폭은 실제 RFID 시스템에 사용하기에 충분한 대역폭에 해당하며, 도 4 내지 도 6에 도시한 앞선 실시예의 렉테나가 갖는 가동 대역폭보다도 넓은 대역폭이다.

도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 렉테나의 E-plane 및 H-plane의 방사 패턴을 도시한 도면이다. 본 실시예에 따른 렉테나의 방사 패턴과 도 10에 도시된 앞선 실시예에 따른 렉테나의 방사 패턴, 그리고 도 11에 도시된 종래기술에 따른 렉테나의 방사 패턴이 매우 유사하다는 것을 확인할 수 있고, 3가지 렉테나의 극성 특성 또한 일치하고 극성은 선형이라는 점을 확인할 수 있다. 또한, 렉테나의 RCS 특성도 비교한 결과, 본 실시예에 따른 렉테나도 백스캐터(backscatter) 통신에 의해 트랜스폰더에서 리더기로 데이터를 전송하기 위해 RCS를 적절히 조정할 수 있는 능력이 있음을 확인하였다.

또한, 본 실시예에 따른 렉테나의 게인(gain)은 +2.91 dBi인 반면, 종래기술에 따른 렉테나의 게인은 +2.56 dBi인 것으로 확인하였는데, 본 실시예에 따른 렉테나의 이러한 증가된 게인으로 인해 전체 RFID 시스템의 판독 범위도 증가되었다. 한편, 이러한 본 실시예에 따른 렉테나의 게인은 앞선 실시예에 따른 렉테나의 +2.63 dBi 게인보다 더 증가된 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 모든 실시예는 극성과 RCS 특성에 큰 영향을 미치지 않으면서도 증가된 대역폭 전체에서 증가된 게인을 가지고 동작 가능한 전기적으로 소형의 공액 정합된 안테나를 갖춘 렉테나를 제공할 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

본 발명에 따르면, 극성과 RCS 특성에 큰 영향을 미치지 않으면서도 증가된 대역폭 전체에서 증가된 게인을 가지고 동작 가능한 전기적으로 소형의 공액 정합된 안테나를 갖춘 렉테나가 제공될 수 있다.

Claims

RFID 트랜스폰더에 사용되는 소형 렉테나에 있어서,

유전체 기판;

상기 유전체 기판의 표면 상에 형성되는 얇은 도전층;

주 슬롯(main slot)의 최근접 종단(nearest end) 방향으로 굽어지도록 상기 주 슬롯을 따라 위치하는 앵글 섹션(angle sections)의 구조를 포함하여 상기 도전층 내에 형성되는 슬롯 패턴(slot pattern); 및

상기 슬롯 패턴 내로 향하는 전자칩 ASIC의 인렛(inlet)을 포함하고,

상기 앵글 섹션의 구조는 상기 주 슬롯에 의해 대칭적으로 둘로 나누어 진 것을 특징으로 하는 소형 렉테나.
삭제
제1항에 있어서,

상기 슬롯 패턴은, 주 슬롯(main slot)의 양 종단 각각에서 상기 주 슬롯을 종결하는 4개의 나선형 슬롯 암(slot arms)을 포함하여 형성되고, 상기 나선형 슬 롯 암의 한 쌍은 시계 방향으로 감기고 나머지 한 쌍은 반시계 방향으로 감기는 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 소형 렉테나.
제3항에 있어서,

상기 슬롯 암은 상기 주 슬롯의 수직 축(longitudinal axis)에 대하여 거울 대칭형 쌍(mirror-symmetrical couples)을 이루는 것을 특징으로 하는 소형 렉테나.
제1항에 있어서,

상기 유전체 기판 및 상기 도전층은 실질적으로 평면인 것을 특징으로 하는 소형 렉테나.
제1항에 있어서,

상기 전자칩 ASIC는 정류 회로(rectifying circuit)를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 렉테나.