KR100848237B1 - 무선 태그 및 무선 태그용 안테나 - Google Patents

무선 태그 및 무선 태그용 안테나 Download PDF

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Abstract

본 발명은 통신 가능한 거리가 길고 두께가 얇은 무선 태그용 안테나를 제공하는 것을 목적으로 한다. 무선 태그용 안테나는, 유전체 기판과, 상기 유전체 기판의 한쪽 면 상에 설치된 1쌍의 도체판을 갖고, 1쌍의 도체판은, 무선 태그용 집적 회로의 탑재 위치에 관해 점대칭인 형상을 갖는다. 이 안테나 구조는 무선 태그용 집적 회로에 정합하기 쉽기 때문에, 정합용의 조정 회로를 더 준비하지 않아도 된다. 1쌍의 도체판은 원편파 신호를 송수신할 수 있도록, 각 도체판의 윤곽에 직선 부분을 포함해도 된다. 이에 따라 통신 가능한 거리가 더욱 확대된다.
Figure R1020060101693
무선 태그, 안테나, 리드/라이터 장치, 전자 결합 방식, 전자파 방식

Description

무선 태그 및 무선 태그용 안테나{WIRELESS TAG AND ANTENNA FOR WIRELESS TAG}
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 태그의 평면도.
도 1b는 도 1에 도시된 무선 태그의 A-A선을 따라 취한 단면도.
도 2는 회로 또는 안테나의 임피던스 특성을 설명하기 위한 스미스차트.
도 3은 안테나와 태그 LSI의 정합 조건을 설명하기 위한 도면.
도 4는 임피던스 특성의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면.
도 5는 우선 및 좌선 원편파에 대한 이득을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 무선 태그의 평면도.
도 7은 임피던스 특성의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 무선 태그의 평면도.
도 9는 임피던스 특성의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면.
도 10은 도 8에 도시된 안테나에 대한 이득 및 축비의 주파수 의존성을 도시하는 도면.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 무선 태그의 평면도.
도 12는 임피던스 특성의 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면.
도 13은 도 11에 도시된 안테나에 대한 이득 및 축비의 주파수 의존성을 도 시하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11 : 유전체 기판
12, 13 : 1쌍의 도체판
14 : 태그 LSI 탑재 장소
15 : 접지 도체판
82, 83 : 1쌍의 도체판
84 : 태그 LSI 탑재 장소
85, 86 : 인덕턴스 소자
112, 113 : 1쌍의 도체판
114 : 태그 LSI 탑재 장소
115, 116 : 인덕턴스 소자
E, F : 급전 단자
Z : 직선 부분
[비특허 문헌 1] 「EPC C1G2 규격에 준거한 RFID의 리더/라이터와 금속 첩부용 태그를 개발」, 미츠비시덴키 주식회사 홍보부, 서기 2005년 9월 7일, 인터넷 <http://www.mitsubishielectric.co.jp/news-data/2005/pdf/0907-b.pdf>
<기술 분야>
본 발명은 무선 태그 및 무선 태그용 안테나에 관한 것이다.
<배경 기술>
최근, 무선 태그를 이용하는 시스템이 주목받고 있다. 이 시스템은 무선 태그 및 리더/라이터 장치를 포함한다. 리더/라이터 장치는, 무선 태그로부터의 정보를 읽거나 또는 그곳에 정보를 기입할 수 있다. 리더/라이터 장치는 질문기(interrogator)라고도 불린다. 무선 태그는, RF 태그, RFID, RFID 태그, IC 태그, 전자 태그 등으로 언급된다.
무선 태그에는 일반적으로 능동형(Active type)과 수동형(Passive type)이 있다. 액티브형의 RF 태그는, 스스로 전력을 준비할 수 있어, RF 태그 리더측의 장치 구성을 간단하게 할 수 있다. 후자는, 스스로 전력을 준비하지 못하여, 외부로부터 에너지를 받음으로써, ID 정보의 송신 등의 동작이 행해진다. 패시브형은, 무선 태그를 저렴하게 하는 등의 관점에서 바람직하고, 장래적으로 특히 유망하다.
사용하는 신호의 주파수 대역의 관점에서는, 전자 결합 방식과 전자파 방식이 있다. 전자는 수 킬로헤르츠 정도의 주파수 대역이나, 13.5MHz 정도의 주파수 대역 등을 사용한다. 후자는, UHF대(예를 들면 950MHz)나, 2.45GHz와 같은 높은 주파수 대역을 사용한다. 통신 가능한 거리를 늘리는 등의 관점에서는 높은 주파수의 신호를 사용하는 것이 바람직하다.
무선 태그를 이용하는 시스템에서는, 무선 태그를 통해 어떠한 식별 정 보(ID)나 제품 번호 등과 같은 데이터가 읽고 쓰기되어, 제품 관리 등이 행해져도 된다. 혹은 티켓이나 포인트와 같은 어떠한 가치를 나타내는 정보가 읽고 쓰기되어도 된다. 이에 의해 단순한 제품 관리뿐만 아니라, 차세대 교통 시스템용의 전자 티켓이나 교통 승차권, 나아가서는 전자 머니 등을 포함하는 다양한 용도가 기대된다.
무선 태그와 함께 동행하는 대상물에는 다양한 것을 생각할 수 있지만, 특히 대상물이 도전성을 갖는지의 여부는 무선 태그의 설계에서 특히 중요시된다. 대상물이 절연성이면, 무선 태그를 대상물에 부착하는 전후에서 무선 태그의 동작 특성 또는 통신 환경은 그다지 크게 변하지 않는다. 그러나, 무선 태그가 금속 케이싱과 같은 도전체에 부착되면, 그 도체에 의한 이미지 전류가 통신시에 발생하여, 수신 신호 레벨 및/또는 송신 신호 레벨 등에 큰 영향을 미쳐, 무선 태그의 동작 특성이 크게 바뀐다(도전성의 대상물의 구체예로서는, 예를 들면 금속제의 컨테이너나, 금속 파이프로 형성된 들것 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되지 않는다). 이 때문에, 도전성의 대상물에 부착되는 무선 태그의 통신 가능한 거리는, 절연성의 대상물에 부착되는 무선 태그와 비교하여 짧게 제한되어 버린다. 이 문제에 관하여, 본원 출원시 이전에 공개되어 있는 비특허 문헌 1에서는, 안테나의 형상을 연구하여, 금속에 직접 첩부할 수 있도록 한 패시브 타입의 무선 태그가 기재되어 있다.
그러나 비특허 문헌 1에 기재된 무선 태그용 안테나는, 5㎜ 정도의 비교적 두꺼운 두께를 갖는다. 이것은 무선 태그를 저렴하게 제조하는 관점에서는 바람직하지 않다. 또한, 비특허 문헌 1에 기재된 무선 태그에서는, 안테나를 구성하는 금속판에 그곳을 관통하는 가늘고 긴 홈(슬릿)이 형성되고, 그 슬릿 안에 무선 태그용 집적 회로가 접속되어야 한다. 이러한 복잡한 안테나 형상을 고정밀도로 신속하게 제조하는 것도 용이하지 않다.
본 발명은, 상기의 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 과제는, 통신 가능한 거리가 길고 두께가 얇은 무선 태그용 안테나 및 무선 태그를 제공하는 것이다.
본 발명에서는, 유전체 기판과, 상기 유전체 기판의 한쪽 면 상에 설치된 1쌍의 도체판을 갖고, 상기 1쌍의 도체판은, 무선 태그용 집적 회로의 탑재 위치에 관해 점대칭인 형상을 갖는 무선 태그용 안테나가 사용된다.
본 발명의 일 형태에서는, 유전체 기판의 한쪽 면 상에 1쌍의 도체판이 설치되고, 그 1쌍의 도체판은, 무선 태그용 집적 회로의 탑재 위치에 관해 점대칭 형상을 갖는다. 이 안테나 구조는 무선 태그용 집적 회로에 정합하기 쉽기 때문에, 정합용의 조정 회로를 더 준비하지 않아도 된다. 도전성의 대상물과 동행하는 무선 태그를 형성하는 관점에서는, 유전체 기판의 다른쪽 면 상에 접지 도체판이 설치된다.
1쌍의 도체판 및 상기 탑재 위치는, 유전체 기판의 한쪽 면상의 임의의 기준 직선을 따라 정렬한다. 1쌍의 도체판 각각의 윤곽은, 기준 직선에 실질적으로 평행한 직선 부분을 가져도 되고, 혹은, 기준 직선에 수직한 직선 부분을 가져도 된 다. 1쌍의 도체판 각각의 윤곽은 실질적으로 삼각형을 이루어도 된다. 1쌍의 도체판 각각의 윤곽은, 둔각을 이루는 정점을 1 이상 가져도 되며, 4 보다 많은 정점을 갖는 다각형을 이루어도 된다. 어쨌든 도체판의 각각의 윤곽의 일부에 직선적인 부분을 형성함으로써, 효과적으로 원편파를 송수신할 수 있다. 이에 의해 통신 가능한 거리를 더욱 확대할 수 있다.
한쪽 도체판의 급전 단자와 다른쪽 도체판의 급전 단자 사이의 선로에 병렬로 1쌍의 인덕턴스 소자가 설치되어도 된다. 이는 비도전성의 대상물과 동행하는 광대역의 무선 태그를 형성하는 관점에서 바람직하다.
1쌍의 인덕턴스 소자를 형성하는 1쌍의 선로도, 탑재 위치에 관해 점대칭인 형상을 가져도 된다. 이는, 비도전성의 대상물과 동행하는 무선 태그에서도 효과적으로 원편파 신호를 송수신하는 관점에서 바람직하다.
[제1 실시예]
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 태그의 평면도를 나타내며, 도 1b는 무선 태그의 단면도를 나타낸다. 무선 태그는, 유전체 기판(11)과, 유전체 기판(11)의 한쪽 면 상에 설치된 1쌍의 도체판(12, 13)과, 무선 태그용 집적 회로(태그 LSI 또는 태그 IC로도 언급됨)(14)와, 유전체 기판(11)의 다른쪽 면(이면)에 설치된 접지 도체판(15)을 갖는다. 무선 태그는, 1쌍의 도체판(12, 13)을 통해 UHF대(전형적으로는, 950MHz)의 신호를 송수신한다. 도면 중의 치수의 단위는 밀리미터(㎜)이지만, 수치는 단순한 일례에 불과하며, 본 발명의 범주에서 여러 가지 수치가 사용되어도 된다.
유전체 기판(11)은, 일례로서 약 3㎜의 두께를 갖고, 비유전률은 3.3이다. 물론 다른 두께 및/또는 비유전률이 사용되어도 된다.
1쌍의 도체판(12, 13)은 각각 동일 형상을 갖는다. 도체판은 금속제의 판 형상의 부재로 구성되어, 금속 패치라고도 언급된다. 도체판(12, 13)은 전파를 송수신하기 위한 방사 소자로서 기능한다. 도체판은 거의 정방형의 윤곽을 갖고, 네 모퉁이 중의 1개의 각이 비스듬하게 잘려나가 있다. 도체판의 윤곽 형상에 대해서는 제2 실시예에서 더 설명된다. 도체판(12, 13) 및 접지 도체판(15)의 두께는, 30 ~ 35 마이크로미터 정도이다.
태그 LSI(14)는, 도체판(12, 13) 각각의 급전점 E, F 사이(의 중점)에 설치된다. 1쌍의 도체판(12, 13)은 태그 LSI(의 탑재 위치)(14)에 관해 점대칭 형상을 갖는다. 태그 LSI도 그 탑재 위치도 함께 부호 14로서 언급된다. 바꾸어 말하면 1쌍의 도체판(12, 13) 및 태그 LSI(14)는, 유전체 기판(11) 상의 임의의 기준 직선을 따라 정렬한다. 이 점, 기존의 패치 안테나와 급전 방식이 크게 상이하다. 원래 기존의 패치 안테나에서는 금속 패치가 2매 1조로는 준비되지 않고, 1매만이 준비된다. 그 1매의 금속 패치와 이면의 접지 도체판 사이에서 급전이 행해진다(이러한 급전 방식은, 마이크로 스트립 급전이라고 함). 도 1a, 도 1b에 나타내고 있는 예에서는 2매의 금속 패치가 유전체 기판의 한쪽 면에 설치되고, 2매의 금속 패치의 급전점 사이에 태그 LSI(14)가 삽입되어, 평형 급전 방식이 실현된다.
무선 태그가 적절히 동작하려면, 태그 LSI(14) 및 무선 태그용 안테나(11, 12, 13, 15)의 임피던스가 적절히 정합하고 있어야만 한다.
도 2는 회로 또는 안테나의 임피던스 특성을 설명하기 위한 스미스차트를 나타낸다. 도면 중, 선분 PR의 전부 또는 일부를 직경으로 하고 점 P를 통과하는 원은 저항 성분(실수 성분)이 동일한 임피던스의 궤적(임피던스 특성)을 나타낸다. 또한, 점 P를 지나, 상기의 원 모두에 수직으로 교차하는 원호는 리액턴스 성분(허수 성분)이 동일한 임피던스의 궤적을 나타낸다. 일반적으로는, 예를 들면 다이폴 안테나의 임피던스가 50Ω과 같은 특성 임피던스(허수 성분이 실질적으로 제로이며 저항 성분의 값이 50Ω)에 맞추어진다. 50Ω의 특성 임피던스는 스미스차트의 원점 Q에 대응한다. 한편, 태그 LSI의 임피던스는 저항 성분 및 용량 성분을 갖고, 그것은 점 S로 표시된다. 따라서, 일반적으로는 안테나의 임피던스와 태그 LSI의 임피던스는 그대로는 정합하지 않는다. 이 때문에, 쌍방의 임피던스가 정합하도록, 조정 회로가 설치된다(조정 회로가 실현되도록, 안테나 및 선로의 형상, 패턴 및 치수 등이 설계된다).
도 3은 안테나 및 태그 LSI가 임의의 동작 주파수 f에서 정합하기 위한 조건을 나타낸다. 안테나는 저항 성분 R1 및 인덕턴스 성분 L의 병렬 회로로 표현되고, 태그 LSI는 저항 성분 R2 및 커패시턴스 성분 C의 병렬 회로로 표현된다. 이들이 정합하는 데에는,
f=(2π√(LC))-1; 및
R1=R2;
인 것이 필요하게 된다.
도 2에서는, 태그 LSI(14)의 임피던스는 그 동작 주파수(예를 들면 950MHz)에서 점 S에 있는 것으로 도시되어 있다. 점 T는, 점 S에서 표시되는 임피던스와 동일 저항 성분을 갖지만, 부호가 상이한 리액턴스 성분을 갖는 임피던스를 나타낸다. 점 S에서의 임피던스를 (R-jX)로 하면, 점 T에서의 임피던스는 (R+jX)이다. 태그 LSI에 접속되는 회로의 임피던스가 950MHz에서 점 T 부근에 있으면, 태그 LSI와 안테나측을 적절히 정합시킬 수 있다.
종래의 다이폴 안테나나 패치 안테나 등이 사용되는 경우에는, 선로나 슬릿 등의 패턴을 적절히 조정함으로써, 정합 조건을 만족하게 된다. 그러나 본 실시예에서는 안테나 구조를 도 1a, 도 1b에 도시되는 바와 같은 구조로 하기 때문에, 태그 LSI(14)에 접속되는 회로의 임피던스(급전 단자 E, F에서 본 임피던스)를 원하는 주파수(950MHz)에서 당초부터 점 T 부근에 맞출 수 있다. 종래와는 달리, 임피던스 조정 회로를 더 필요로 하지 않는다.
도 4는 도 1a, 도 1b에 도시되는 바와 같은 무선 태그용 안테나(11, 12, 13, 15)의 임피던스 특성을, 0.8 ~ 1.1GHz의 주파수 범위에 걸쳐 플로팅한 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 단, 계산의 간소화를 도모하기 위해, 접지 도체판은 무한하게 넓은 금속판인 것이 가정되어 있다. 도 4의 스미스차트에서는 저항값 R 및 리액턴스값 X는 특성 임피던스 Z0로 규격화되어 있다. 도시되어 있는 바와 같이, 0.8GHz(800MHz)로부터 주파수를 늘림에 따라 임피던스는 점 P 부근에서 시계 방향으로 원형의 궤적을 그리고 있다. 이 경우에 950MHz에서 원하는 임피던스(태그 LSI의 임피던스의 복소공역)로 되어 있음을 알 수 있다.
[제2 실시예]
그런데, 무선 태그와 통신하는 리더/라이터 장치는 무선 태그에 원편파 신호를 송신하여, 무선 태그에 전력 및 응답의 계기를 부여한다. 종래의 무선 태그는 구성의 간이화 등을 도모하기 위해 직선 편파 신호를 송수신하는 안테나를 구비하고 있다. 가령, 리더/라이터 장치도 직선 편파 신호를 무선 태그에 송신했다고 하면, 무선 태그에 공급되는 전력량은, 리더/라이터 장치 및 무선 태그의 위치 관계에 크게 의존하게 된다. 가령, 리더/라이터 장치 및 무선 태그 각자의 편파면이 서로 직교하도록 하는 위치 관계였다고 하면, 무선 태그는 적절한 응답 신호를 리더/라이터 장치에 회신할 수 없을지도 모른다. 이러한 불편함을 억제하기 위해, 리더/라이터 장치는 원편파 신호를 무선 태그에 송신하고 있다. 이에 따라 리더/라이터 장치 및 무선 태그의 위치 관계에 의하지 않고, 무선 태그는 항상 리더/라이터 장치로부터의 응답 명령 신호를 수신하고, 거기에 응답할 수 있다.
그러나 무선 태그용 안테나는 직선 편파 신호를 송수신하도록만 동작하므로, 무선 태그는 최저한의 전력으로 신호를 송수신할 수 있는 반면, 그보다 많은 전력으로 신호를 송수신하는 것은 곤란하다. 본 발명의 제2 실시예는 이러한 문제에도 대처할 수 있어, 태그 LSI에 공급 가능한 전력 나아가서는 통신 가능한 거리를 향상시키는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 1쌍의 도체판은 원편파 신호를 송수신하도록 구성된다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 1쌍의 도체판(12, 13) 각각의 윤곽은, 기준 직선을 따르는 직선 부분 Z를 갖는다. 이러한 도체판의 윤곽은, 둔각을 이루는 정점(도 1a에서는 직선 부분 Z의 양단에 위치함)을 복수개 갖는다고 표현되어도 되고, 4 보다 많은 정점을 갖는 다각형을 이룬다고 표현되어도 된다.
도 5는 도 1a, 도 1b에 도시되는 바와 같은 무선 태그용 안테나에 대해, 935MHz의 우선 원편파 및 좌선 원편파가 송수신되는 경우의 이득을 나타낸다. 무선 태그용 안테나에 수직한 방향으로 z축이 취해지고, 극좌표의 반경 방향과 z축이 이루는 각 θ는 꼭지각으로 된다. 도면 중 횡축은 꼭지각 θ(deg)를 나타내고, 종축은 yz면내에서의 이득(dBi)을 나타낸다. 우선 원편파의 경우는, 꼭지각 θ가 -90도로부터 0도를 향함에 따라 이득은 단조롭게 증가하고, 0도에서 최대값(약 7dBi)에 도달하여, 이후 +90도를 향함에 따라 대칭적으로 감소하고 있다. 좌선 원편파의 경우는, 꼭지각 θ가 -90도로부터 -50도를 향함에 따라 단조롭게 감소하고, -50도에서 최소값(약 -15dBi)에 도달하여, 이후 0도를 향함에 따라 이번에는 반대로 단조롭게 증가하고, 0도에서 약 -8dBi에 도달하여, 이후 +90도로 향함에 따라 대칭적으로 감소 및 증가하고 있다. 이와 같이 우선 원편파 및 좌선 원편파에 대해 상이한 이득이 얻어지고 있으므로, 이 안테나는 원편파 신호를 적절히 송수신할 수 있다(만일 안테나가 직선 편파 신호용이었다면, 우선 및 좌선의 어떤 원편파 신호에 대해서도 동일 특성을 나타내게 됨). 이러한 안테나를 이용함으로써, 약 7dBi의 이득을 얻을 수 있어, 매우 긴 장거리의 통신을 행할 수 있게 된다. 비특허 문헌 1 기재의 무선 태그용 안테나에서는 약 5㎜의 두께로 6dBi의 이득을 달성하고 있는 듯 하지만, 본 실시예에서는 약 3㎜의 두께로 7dBi의 이득을 달성하고 있다. 본 실시예에서도 유전체 기판의 두께가 더욱 증가되었다면, 더욱 긴 장거리의 통신을 행할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 무선 태그의 평면도를 나타낸다. 무선 태그용 안테나의 동작 원리는 이미 설명한 안테나와 마찬가지이지만, 기준 직선을 따르는 직선 부분 Z′가 보다 길게 형성되어 있다. 도시한 예에서는, 도체판은 사다리꼴을 이루도록 형성되어 있다. 바꾸어 말하면, 1쌍의 도체판 각각의 윤곽은, 둔각을 이루는 정점을 1개만 갖는다(예각을 이루는 정점이 1개, 직각을 이루는 정점이 2개 있음).
도 7은 도 6에 도시된 바와 같은 무선 태그용 안테나의 임피던스 특성을, O.8 ~ 1.1GHz의 주파수 범위에 걸쳐 플로팅한 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 도 4의 시뮬레이션과 마찬가지로, 접지 도체판은 무한하게 넓은 금속판인 것이 가정되어 있다. 또한, 저항값 R 및 리액턴스값 X는 특성 임피던스 Z0으로 규격화되어 있다. 도시되어 있는 바와 같이, 0.8GHz(800MHz)로부터 주파수를 증가시킴에 따라 임피던스는 점 P 부근으로부터 시계 방향으로 원형의 궤적을 그리고, 950MHz 부근에서 작은 루프를 그리고 있다. 이 경우도, 950MHz에서 원하는 임피던스(태그 LSI의 임피던스의 복소공역)로 되어 있는 것을 알 수 있다. 구체적으로는 953MHz에서 어드미턴스 Y가 1.6-j5.69mS이고, 임피던스의 저항 성분 R1(Rap)은 624Ω이며, 대응하는 태그 LSI측의 용량치 C(Ccp)는 O.95pF이다.
[제3 실시예]
제1 및 제2 실시예에서는, 태그 LSI에 관해 점대칭으로 기판 상에 설치된 1쌍의 도전판을 갖는 안테나가, 금속제의 대상물과 동행하는 무선 태그에 사용되고 있다. 그러나, 그러한 안테나가, 비금속의 대상물과 동행하는 무선 태그에 사용되어도 된다. 본 발명의 제3 실시예에서는, 비금속의 대상물에 동반하는 무선 태그에 사용되는 안테나가 설명된다.
도 8은 본 실시예에 따른 무선 태그의 평면도를 나타낸다. 무선 태그는, 유전체 기판(도시 생략)과, 유전체 기판의 한쪽 면 상에 설치된 1쌍의 도체판(82, 83)과, 태그 LSI(84)를 갖고, 유전체 기판의 다른쪽 면에 접지 도전판은 설치되지 않는다. 1쌍의 도체판은, 태그 LSI(84)의 탑재 위치 84에 관해 점대칭 형상을 갖는다. 1쌍의 도체판(82, 83) 각각의 윤곽은, 기준 직선(도 8에서는 도시하지 않음)을 따르는 평행한 직선 부분 Z1, Z2를 갖는다. 이러한 도체판의 윤곽은, 둔각을 이루는 정점을 복수개 갖는다고 표현되어도 되고(도 8에서는 직선 부분 Z1의 양단 및 직선 부분 Z2의 일단에 위치함), 4 보다 많은 정점을 갖는 다각형을 이룬다고 표현되어도 된다. 또한, 한쪽의 도체판(82)의 급전 단자(E)와 다른쪽의 도체판(83)의 급전 단자(F) 사이의 선로에 병렬로 1쌍의 인덕턴스 소자(85, 86)도 설치되어 있다. 1쌍의 인덕턴스 소자를 형성하는 1쌍의 선로는, 태그 LSI(84)의 탑재 위치에 관해 점대칭 형상을 갖는다. 도체판 및 인덕턴스 소자가, 태그 LSI(84)의 탑재 위치에 관해 점대칭으로 설치되는 것은, 도체판이 적절히 원편파 신호를 송수신할 수 있도록 하기 위함이다.
도 9는 도 8에 도시된 바와 같은 무선 태그용 안테나의 임피던스 특성을, 0.8 ~ 1.1GHz의 주파수 범위에 걸쳐 플로팅한 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 단, 계산의 간소화를 도모하기 위해, 유전체 기판은 존재하지 않는 것으로 하여 계산이 행해지고 있다. 도 9의 스미스차트에서도 저항값의 및 리액턴스값 X는 특성 임피던스 Z0으로 규격화되어 있다. 도면 중 「W」로 표시되어 있는 바와 같이, 0.8GHz(800MHz)로부터 1.1GHz까지 주파수를 증가시켜도 임피던스는 거의 변화하고 있지 않음을 알 수 있다. 이는, 1쌍의 인덕턴스 소자(85, 86)가 설치되어 있기 때문으로, 이러한 인덕턴스 소자가 없었다면, 임피던스는 주파수에 의존하여 크게 변화한다. 본 실시예에서는 인덕턴스 소자를 적절히 설치함으로써, 안테나의 임피던스의 주파수 의존성을 실질적으로 억제하고, 또한 그 임피던스의 값을 태그 LSI에 정합하도록 설정할 수 있다. 즉, 950MHz에서 원하는 임피던스(태그 LSI의 임피던스의 복소공역)로 할 수 있다. 임피던스의 주파수 의존성이 매우 작기 때문에, 이러한 안테나는 넓은 주파수 대역의 제품 용도에 유리하다.
도 10은 도 8에 도시된 바와 같은 안테나에 대한 이득(dEi) 및 축비(axial ratio)의 주파수 의존성을 나타낸다. 전술한 바와 같이 임피던스의 주파수 의존성은 작기 때문에, 이득의 주파수 의존성도 작다. 이 때문에, 주파수가 O.8GHz로부터 1.1GHz로 변화하여도, 이득은 3.9dBi ~ 5.5dBi 정도의 범주에 있으며, 특히 950MHz에서는 4.84dBi의 이득이 얻어지고 있다. 이 값은 제2 실시예의 7dBi 보다 적을지도 모르지만, 그래도 종래의 무선 태그에 비하면(약 2 내지 3dBi), 전파의 비거리는 길다고 할 수 있다.
축비란 안테나를 통해 송수신되는 전파가 어느 정도 적절히 원편파를 실현하고 있는지를 나타낸다. 원편파를 형성하고자 하는 2개의 직선 편파가, 서로 90도 위상이 어긋나 있어 등진폭이라면 완전한 원편파를 실현할 수 있다. 그러나 실제로는 어떠한 어긋남이 있으므로, 2개의 직선 편파의 합성파는 타원 편파로 되어, 장축 및 단축 방향의 진폭비가 축비로 표현된다. 상기의 시뮬레이션 결과에 의하면, 950MHz에서 약 1.5dB과 같은 작은 축비가 실현되어, 거의 원편파를 실현할 수 있음을 알 수 있다. 이상적인 원편파라면 축비는 0dB로 된다.
도 11은 다른 무선 태그의 평면도를 나타낸다. 무선 태그는, 유전체 기판(도시 생략)과, 유전체 기판의 한쪽 면 상에 설치된 1쌍의 도체판(112, 113)과, 태그 LSI(114)를 갖고, 유전체 기판의 다른쪽 면에 접지 도전판은 설치되지 않는다. 안테나의 동작 원리는 도 8에서 이미 설명한 바와 마찬가지이다. 도 11에 도시된 예에서도, 1쌍의 도체판은, 태그 LSI(84)의 탑재 위치 84에 관해 점대칭 형상을 갖는다. 1쌍의 도체판(112, 113) 각각의 윤곽은, 기준 직선에 거의 수직한 직선 부분 Z를 갖고, 각 도체판의 직선 부분은 서로 평행이다. 한쪽의 도체판(112)의 급전 단자(E)와 다른쪽의 도체판(113)의 급전 단자(F) 사이의 선로에 병렬로 1쌍의 인덕턴스 소자(115, 116)도 설치되어 있다. 1쌍의 인덕턴스 소자를 형성하는 1쌍의 선로는, 태그 LSI(114)의 탑재 위치에 관해 점대칭 형상을 갖는다.
도 12는 도 11에 도시된 바와 같은 무선 태그용 안테나의 임피던스 특성을, 0.8 ~ 1.1GHz의 주파수 범위에 걸쳐 플로팅한 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 도 9 의 경우와 마찬가지로, 1.1GHz까지 주파수를 증가시켜도 임피던스는 거의 변화하지 않음을 알 수 있다. 임피던스의 값이 태그 LSI에 정합하도록, 950MHz에서 원하는 임피던스(태그 LSI의 임피던스의 복소공역)로 할 수 있다. 임피던스의 주파수 의존성이 매우 작기 때문에, 이러한 안테나는 넓은 주파수 대역의 제품 용도에 유리하다.
도 13은 도 11에 도시된 바와 같은 안테나에 대한 이득(dBi) 및 축비의 주파수 의존성을 나타낸다. 임피던스의 주파수 의존성은 작기 때문에, 이득의 주파수 의존성도 작다. 이 때문에, 주파수가 0.8GHz로부터 1.1GHz로 변화하여도, 이득은 3.5dBi 내지 4.2dBi 정도의 범주에 있고, 특히 950MHz에서는 4.2dBi의 이득이 얻어지고 있다. 이 값도 제2 실시예의 7dBi 보다 작을지도 모르지만, 그래도 종래의 무선 태그에 비하면(약 2 ~ 3dBi), 전파의 비거리는 길다고 할 수 있다. 또한, 상기의 시뮬레이션 결과에 의하면, 950MHz에서 약 1.0dB과 같은 작은 축비가 실현되어, 거의 원편파가 실현될 수 있음을 알 수 있다.
설명의 편의상, 본 발명을 몇 개의 실시예로 나누어 설명해 왔지만, 각 실시예의 구분은 본 발명에 본질적인 것이 아니고, 하나 이상의 실시예가 필요에 따라 사용되어도 된다.
이하, 본 발명에 의해 교시되는 수단을 예시적으로 열거한다.
(부기 1)
유전체 기판과,
상기 유전체 기판의 한쪽 면 상에 설치된 1쌍의 도체판
을 갖고, 상기 1쌍의 도체판은, 무선 태그용 집적 회로의 탑재 위치에 관해 점대칭 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 무선 태그용 안테나.
(부기 2)
상기 1쌍의 도체판 및 상기 탑재 위치가, 상기 한쪽 면상의 임의의 기준 직선을 따라 정렬하는 것을 특징으로 하는 부기 1 기재의 무선 태그용 안테나.
(부기 3)
상기 1쌍의 도체판 각각의 윤곽이, 상기 기준 직선에 평행한 직선 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 부기 2 기재의 무선 태그용 안테나.
(부기 4)
상기 1쌍의 도체판 각각의 윤곽이, 상기 기준 직선에 수직한 직선 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 부기 2 기재의 무선 태그용 안테나.
(부기 5)
상기 1쌍의 도체판 각각의 윤곽이, 실질적으로 삼각형을 이루는 것을 특징으로 하는 부기 2 기재의 무선 태그용 안테나.
(부기 6)
상기 유전체 기판의 한쪽 면 상에 접지 도체판이 설치되는 것을 특징으로 하는 부기 1 기재의 무선 태그용 안테나.
(부기 7)
상기 1쌍의 도체판은, 원편파 신호를 송수신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 부기 1 기재의 무선 태그용 안테나.
(부기 8)
상기 1쌍의 도체판 각각의 윤곽은, 둔각을 이루는 정점을 하나 이상 갖는 것을 특징으로 하는 부기 7 기재의 무선 태그용 안테나.
(부기 9)
상기 1쌍의 도체판 각각의 윤곽은, 4개 보다 많은 정점을 갖는 다각형을 이루는 것을 특징으로 하는 부기 8 기재의 무선 태그용 안테나.
(부기 10)
한쪽의 도체판의 급전 단자와 다른쪽의 도체판의 급전 단자 사이의 선로에 병렬로 1쌍의 인덕턴스 소자가 설치되는 것을 특징으로 하는 부기 7 기재의 무선 태그용 안테나.
(부기 11)
상기 1쌍의 인덕턴스 소자를 형성하는 1쌍의 선로가, 상기 탑재 위치에 관해 점대칭 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 부기 10 기재의 무선 태그용 안테나.
(부기 12)
상기 1쌍의 도체판을 통해 UHF대의 신호가 송수신되는 것을 특징으로 하는 부기 1 기재의 무선 태그용 안테나.
(부기 13)
부기 1 기재의 무선 태그용 안테나와,
상기 탑재 위치에 설치되고, 상기 1쌍의 도체판에 접속된 무선 태그용 집적 회로를 갖는 것을 특징으로 하는 무선 태그.
본 발명에 따르면, 무선 태그의 통신 가능한 거리를 길게 할 뿐만 아니라, 무선 태그의 두께를 얇게 할 수도 있다.

Claims (10)

  1. 유전체 기판과,
    1쌍의 도체판
    을 갖고,
    상기 1쌍의 도체판은, 무선 태그용 집적 회로의 탑재 위치에 관해 점대칭인 형상을 갖고,
    상기 1쌍의 도체판은 정방형의 윤곽을 갖고, 네 모퉁이 중의 1개의 각이 비스듬하게 잘려 있으며,
    상기 1쌍의 도체판 및 상기 탑재 위치가, 상기 유전체 기판의 한쪽 면 상의 임의의 기준 직선을 따라 정렬하며,
    상기 1쌍의 도체판 각각의 윤곽이, 상기 기준 직선에 평행한 직선 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 무선 태그용 안테나.
  2. 유전체 기판과,
    1쌍의 도체판
    을 갖고,
    상기 1쌍의 도체판은, 무선 태그용 집적 회로의 탑재 위치에 관해 점대칭인 형상을 갖고,
    상기 1쌍의 도체판은 정방형의 윤곽을 갖고, 네 모퉁이 중의 1개의 모서리가 비스듬하게 잘려 있으며,
    상기 1쌍의 도체판 및 상기 탑재 위치가, 상기 유전체 기판의 한쪽 면 상의 임의의 기준 직선을 따라 정렬하며,
    상기 1쌍의 도체판 각각의 윤곽이, 상기 기준 직선에 수직한 직선 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 무선 태그용 안테나.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유전체 기판의 다른쪽 면 상에 접지 도체판이 설치되는 것을 특징으로 하는 무선 태그용 안테나.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 1쌍의 도체판 각각의 윤곽은, 둔각을 이루는 정점을 하나 이상 갖는 것을 특징으로 하는 무선 태그용 안테나.
  5. 삭제
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    한쪽 도체판의 급전 단자와 다른쪽 도체판의 급전 단자 사이의 선로에 병렬로 1쌍의 인덕턴스 소자가 설치되는 것을 특징으로 하는 무선 태그용 안테나.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 1쌍의 인덕턴스 소자를 형성하는 1쌍의 선로가, 상기 탑재 위치에 관해 점대칭인 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 무선 태그용 안테나.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 1쌍의 도체판을 통해 UHF대의 신호가 송수신되는 것을 특징으로 하는 무선 태그용 안테나.
  9. 제1항 또는 제2항의 무선 태그용 안테나와,
    상기 탑재 위치에 설치되고, 상기 1쌍의 도체판에 접속된 무선 태그용 집적 회로
    를 갖는 것을 특징으로 하는 무선 태그.
  10. 삭제
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