KR101008798B1 - U-shaped broadband RFID tag antenna with a parasitic element - Google Patents

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Abstract

기생소자를 갖는 U-형태의 광대역 RFID 태그 안테나가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 RFID 시스템의 태그 안테나는, 각각 제 1 폭을 갖고 서로 제 1 거리만큼 이격하여 평행하게 위치하는 제 1 도선부들 및 제 2 폭을 갖고 상기 제 1 도선부들을 연결하는 제 2 도선부를 구비하여 U자 형상을 갖는 반파장 다이폴 안테나; 상기 제 2 도선부와 연결되는 급전부; 및 상기 다이폴 안테나의 내부에 위치하고, 각각 제 11 폭을 갖고 서로 제 11 거리만큼 이격하여 평행하게 위치하는 제 1 기생 도선부들 및 제 12 폭을 갖고 상기 제 1 기생 도선부들을 연결하는 제 2 기생 도선부를 구비하는 기생 소자를 구비한다. 본 발명에 따른 태그 안테나는 광대역에서 주파수 변화에 따른 이득편차 특성 변화를 최소화하여 주파수와 무관하게 고른 인식거리를 확보할 수 있는 장점이 있다. A U-shaped wideband RFID tag antenna with parasitic elements is disclosed. Tag antennas of the RFID system according to the embodiment of the present invention, each having a first width and the first conductor portion and the second conductor having a second width and parallelly spaced apart from each other by a first distance connecting each of the first conductor portion A half-wave dipole antenna having a U-shape having two conductors; A feeding part connected to the second conductive part; And first parasitic conductors positioned inside the dipole antenna, each having an eleventh width and parallel to each other by an eleventh distance, and a second parasitic lead having a twelfth width and connecting the first parasitic lead portions. A parasitic element provided with a part is provided. Tag antenna according to the present invention has the advantage of ensuring a uniform recognition distance irrespective of frequency by minimizing the variation in the gain deviation characteristics according to the frequency change in the broadband.

Description

기생소자를 가지는 유-형태의 광대역 알에프아이디 태그 안테나{U-shaped broadband RFID tag antenna with a parasitic element}U-shaped broadband RFID tag antenna with a parasitic element

본 발명은 안테나에 관한 것으로서, 특히 U자 형상의 다이폴 안테나를 구비하고 U자 형상의 다이폴 안테나의 내부에 기생 소자를 삽입함으로써, 광대역 내에서 주파수에 무관한 고른 인식거리 성능을 갖는 RFID 태그 안테나에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an antenna, and more particularly to an RFID tag antenna having a U-shaped dipole antenna and inserting a parasitic element inside a U-shaped dipole antenna, which has an even recognition distance performance regardless of frequency within a wide band. It is about.

비접촉 무선인식 기술인 RFID 시스템은 LF 대역 (125 KHz, 134KHz), HF 대역 (13.56 MHz), UHF 대역 (433.92 MHz, 860~960 MHz), 마이크로파 대역 (2.45 GHz) 등 여러 주파수 대역을 이용한다. 이 중 UHF 대역은 긴 인식거리와 빠른 전송 속도로 인하여 기존의 바코드의 단점을 보완할 차세대 무선 인식기술로 특히 물류 및 유통 분야에서 크게 주목을 받고 있다. RFID system, a contactless radio recognition technology, uses several frequency bands including LF band (125 KHz, 134KHz), HF band (13.56 MHz), UHF band (433.92 MHz, 860 ~ 960 MHz), microwave band (2.45 GHz). Among them, the UHF band has attracted great attention in the field of logistics and distribution as a next generation wireless recognition technology that will compensate for the shortcomings of the existing barcode due to the long recognition distance and fast transmission speed.

이러한 UHF 대역은 유럽이 865~868 MHz 대역을, 북미 지역이 902~928 MHz 대역을, 일본이 950~956 MHz 대역을 사용하고, 대한민국이 908.5~914 MHz 대역을 사용하는 등 국가별로 상이한 주파수를 할당하고 있다. 따라서, 국가 간의 상호 연동성이 제공되기 위해서는 광대역 특성을 갖는 태그 안테나가 요구된다.These UHF bands use different frequencies from country to country, such as Europe using 865 ~ 868 MHz band, North America using 902 ~ 928 MHz band, Japan using 950 ~ 956 MHz band, and Korea using 908.5 ~ 914 MHz band. Allocating Therefore, in order to provide interoperability between countries, a tag antenna having broadband characteristics is required.

그리고 유동적인 사물에 사용되는 태그 안테나의 부착 방향이 일정하지 않으므 로 복사특성의 널 (null) 방향 부근에서 인식률이 급격히 떨어지는 문제점이 있다. 따라서 태그 안테나는 등방성 복사특성을 가져 위치나 방향에 무관한 인식률을 가지는 것이 바람직하다. In addition, since the attachment direction of the tag antenna used for the flexible object is not constant, there is a problem that the recognition rate rapidly drops in the vicinity of the null direction of the radiation characteristic. Therefore, it is preferable that the tag antenna has an isotropic radiation characteristic and has a recognition rate irrespective of position or direction.

또한 주파수 변화에 따른 이득편차 특성 변화를 최소화하여 주파수와 무관하게 고른 인식거리를 확보하는 것이 좋다. 더욱이 태그 안테나는 원거리 인식이 가능하도록 높은 복사효율과 안테나와 태그 칩의 임피던스 공액정합으로 태그 칩으로 최대 전력을 전달해야하며, 태그 칩의 입력 리액턴스는 매우 커패시티브한 성분을 가지므로 태그 안테나는 인덕티브한 성분을 가지도록 설계해야 한다.In addition, it is good to secure the recognition distance regardless of the frequency by minimizing the variation of gain variation due to the frequency change. Furthermore, the tag antenna must deliver maximum power to the tag chip with high radiant efficiency and impedance conjugate matching between the antenna and the tag chip for remote recognition, and the tag antenna's input reactance has a very capacitive component. It should be designed to have inductive components.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 광대역 내에서 주파수에 무관한 고른 인식거리 성능을 갖는 RFID 태그 안테나를 제공하는 것에 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide an RFID tag antenna having an even recognition distance performance regardless of frequency in a broadband.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 RFID 시스템의 태그 안테나는, 각각 제 1 폭을 갖고 서로 제 1 거리만큼 이격하여 평행하게 위치하는 제 1 도선부들 및 제 2 폭을 갖고 상기 제 1 도선부들을 연결하는 제 2 도선부를 구비하여 U자 형상을 갖는 다이폴 안테나; 상기 제 2 도선부와 연결되는 급전부; 및 상기 다이폴 안테나의 내부에 위치하고, 각각 제 11 폭을 갖고 서로 제 11 거리만큼 이격하여 평행하게 위치하는 제 1 기생 도선부들 및 제 12 폭을 갖고 상기 제 1 기생 도선부들을 연결하는 제 2 기생 도선부를 구비하는 기생 소자를 구비한다. The tag antenna of the RFID system according to the embodiment of the present invention for achieving the technical problem, each having a first width and the first conductor portion and a second width positioned in parallel spaced apart from each other by a first distance and the first antenna A dipole antenna having a U-shape having a second lead connecting the first leads; A feeding part connected to the second conductive part; And first parasitic conductors positioned inside the dipole antenna, each having an eleventh width and parallel to each other by an eleventh distance, and a second parasitic lead having a twelfth width and connecting the first parasitic lead portions. A parasitic element provided with a part is provided.

바람직하게는, 상기 급전부는, 각각, 제 3 폭을 갖고 서로 제 2 거리만큼 이격하여 위치하며, 직각으로 구부러진 일 단이 마주하여 위치하고, 타 단이 상기 제 2 도선부와 연결되는 급전 도선부들을 구비할 수 있다. Preferably, the feeder, respectively, having a third width and are spaced apart from each other by a second distance, one end bent at a right angle is located facing each other, the other end is connected to the feed lead portion connected to the second lead portion It can be provided.

바람직하게는, 상기 급전 도선부들의 일단 사이에 태그 칩이 연결될 수 있다. 이때, 상기 급전 도선부들의 길이를 조절하여, 상기 태그 칩과의 임피던스 공액 정합이 수행될 수 있다. 또는, 상기 제 2 폭을 조절하여, 상기 태그 칩과의 임피던스 공액 정합이 수행될 수 있다. Preferably, a tag chip may be connected between one end of the feed lead portion. In this case, by adjusting the length of the feed lead portion, the impedance conjugate matching with the tag chip can be performed. Alternatively, by adjusting the second width, impedance conjugate matching with the tag chip may be performed.

바람직하게는, 상기 U자 형상을 갖는 다이폴 안테나는, 수신되는 신호의 반파 장 길이로 구비될 수 있다. 또한, 상기 태그 안테나는, 기판 위에 단일 평면 구조로 인쇄될 수 있다. Preferably, the U-shaped dipole antenna may be provided with a half-wave length of the received signal. In addition, the tag antenna may be printed in a single planar structure on a substrate.

바람직하게는, 상기 제 1 도선부들 각각에 흐르는 전류의 방향은 180도의 위상차를 가질 수 있다. Preferably, the direction of the current flowing through each of the first conductive parts may have a phase difference of 180 degrees.

바람직하게는, 상기 기생 소자는, 상기 다이폴 안테나의 내부의 상단 중앙에, 상기 다이폴 안테나의 U자 형상을 180도 회전시킨 형상으로 구비될 수 있다. 이때, 상기 제 1 기생 도선부들 각각에 흐르는 전류의 방향은 서로 180도의 위상차를 갖고, 인접하여 위치하는 제 1 도선부에 흐르는 전류의 방향과 동일한 위상을 가질 수 있다. Preferably, the parasitic element may be provided in a shape in which the U-shape of the dipole antenna is rotated 180 degrees at the center of the upper end of the inside of the dipole antenna. In this case, the directions of the currents flowing through the first parasitic conductive wire parts may have a phase difference of 180 degrees, and may have the same phase as the directions of the currents flowing in the adjacent first conductive wire parts.

상기 제 1 기생 도선부들은 각각, 인접하여 위치하는 제 1 도선부와 제 12 거리만큼 이격하여 평행하게 위치하며, 일 끝단이 상기 제 2 도선부와 제 13 거리만큼 이격하여 위치하고, 상기 제 2 기생 도선부는 상기 제 1 기생 도선부들의 타 끝단에서 상기 제 2 도선부와 평행하게 위치할 수 있다. The first parasitic conductive parts are positioned parallel to the first conductive part positioned adjacent to each other by a twelfth distance, and one end thereof is spaced apart by the thirteenth distance from the second conductive part, and the second parasitic The lead may be positioned parallel to the second lead at the other end of the first parasitic lead.

본 발명에 따른 태그 안테나는 광대역에서 주파수 변화에 따른 이득 편차 특성 변화를 최소화하여 주파수와 무관하게 고른 인식거리를 확보할 수 있는 장점이 있다. The tag antenna according to the present invention has an advantage of ensuring a uniform recognition distance regardless of frequency by minimizing a change in gain variation due to a frequency change in a wide band.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다. DETAILED DESCRIPTION In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention and the contents described in the drawings.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 태그 안테나를 나타내는 도면이다. 1 is a diagram illustrating a tag antenna according to a first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태그 안테나(100)는 U자 형상을 갖는 다이폴 안테나(120), 급전부(140) 및 기생 소자(PARA)로 구성되어 있다. 바람직하게는, 태그 안테나(100)는 비유전율이 3.38이고 0.2032 ㎜의 두께를 가지는 RO 4003 기판(200) 위에 단일 평면 구조로 인쇄될 수 있다. Referring to FIG. 1, the tag antenna 100 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a dipole antenna 120, a power feeding unit 140, and a parasitic element PARA having a U shape. Preferably, the tag antenna 100 may be printed in a single planar structure on the RO 4003 substrate 200 having a relative dielectric constant of 3.38 and a thickness of 0.2032 mm.

U자 형상을 갖는 다이폴 안테나(120)는 수신되는 신호의 반파장 (λ/2) 다이폴 안테나일 수 있다. 본 발명에 따른 U자 형상을 갖는 다이폴 안테나(120)는 특히, 제 1 폭(w1)을 갖고 제 1 거리(g1)만큼 이격하여 평행하게 위치하는 제 1 도선부들(122) 및 제 2 폭(w2)을 갖고 제 1 도선부들(122)을 연결하는 제 2 도선부(124)를 구비하여 U자 형상을 갖는 다이폴 안테나이다. The dipole antenna 120 having a U shape may be a half-wavelength (λ / 2) dipole antenna of a received signal. In particular, the U-shaped dipole antenna 120 according to the present invention may have a first width w1 and a first conductor portion 122 and a second width (parallel) spaced apart by a first distance g1. It is a dipole antenna having a U-shape having a second lead portion 124 having a w2) and connecting the first lead portions 122.

U자 형상의 다이폴 안테나(100)는 두 개의 제 1 도선부들(122)의 등가 표면을 따라 흐르는 전류의 방향이 서로 180도의 위상차를 갖게 되어, 종래 기술에 따른 다이폴 안테나에서의 복사패턴에 널(null)이 발생되는 부분을 상쇄할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 태그 안테나는 등방성에 가까운 복사패턴을 가질 수 있다. 이러한 본 발명의 실시예에 따른 태그 안테나의 등방성 복사패턴이 도 2에 도시된다. 도 2는 특히, 후술되는 본 발명의 실시예에 따른 태그 안태나의 최적화 조건에서의 최 소 이득편차 지점인 902 MHz에서의 복사패턴을 도시한다. The U-shaped dipole antenna 100 has a phase difference of 180 degrees with respect to the directions of currents flowing along the equivalent surfaces of the two first conductive portions 122, and thus is null in the radiation pattern of the dipole antenna according to the prior art. null) can be offset. That is, the tag antenna according to the present invention may have a radiation pattern close to isotropic. 2 is an isotropic radiation pattern of a tag antenna according to an exemplary embodiment of the present invention. Fig. 2 shows the radiation pattern at 902 MHz, which is the minimum gain deviation point in the optimization conditions of tag antennas according to the embodiment of the present invention described below.

이러한 등방성 복사패턴으로 인해, 본 발명에 따른 태그 안테나(100)를 구비하는 RFID 시스템은, 리더기에서 태그의 고유 정보를 수신함에 있어, 태그의 방향에 무관한 인식률을 가질 수 있다. Due to the isotropic radiation pattern, the RFID system having the tag antenna 100 according to the present invention may have a recognition rate irrespective of the direction of the tag when receiving the unique information of the tag in the reader.

다시 도 1을 참조하면, 급전부(140)는 제 2 도선부(124)와 연결된다. 급전부(140)는 도 1에 도시되는 바와 같이, 각각, 제 3 폭(w3)을 갖고 서로 제 2 거리(g2)만큼 이격하여 위치하며, 직각으로 구부러진 일 단이 마주하여 위치하고, 타 단이 제 2 도선부(124)와 연결되는 급전 도선부들(142)을 구비할 수 있다. Referring back to FIG. 1, the feeder 140 is connected to the second lead 124. As shown in FIG. 1, each of the power feeding units 140 has a third width w3 and is spaced apart from each other by a second distance g2, and one end bent at a right angle is disposed to face each other, and the other end thereof is disposed. Feed conductors 142 connected to the second conductor part 124 may be provided.

또한, 본 발명에 따른 태그 안테나(100)는 태그 칩(300)과의 임피던스 공액 정합이 용이하기 위해, 급전부 하단 중앙(급전 도선부들(142) 사이)에 태그 칩을 연결할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 급전부(140)는 내부에 빈 공간을 갖는 사각 또는 이와 유사한 형상으로 구비될 수 있다. 이때, 태그 칩은 Alien사의 Higgs 칩일 수 있다. In addition, the tag antenna 100 according to the present invention may be connected to the tag chip in the center of the lower end of the feeder (between the feed conductors 142) in order to facilitate impedance conjugate matching with the tag chip 300. Therefore, the feeder 140 according to the present invention may be provided in a square or similar shape having an empty space therein. In this case, the tag chip may be a Higgs chip of Alien.

상기와 같은 구조를 가짐으로써, 본 발명에 따른 급전부(140)는 안테나의 입력 리액턴스가 인덕티브한 성분을 갖도록 하여, 태그 칩(300)의 커패시티브한 성분을 상쇄함으로써, 임피던스 공액 정합이 수행될 수 있다. 이때, 태그 칩(300)은 약 16-j131의 입력 임피던스 값을 가질 수 있다. By having the structure as described above, the power supply unit 140 according to the present invention has an inductive component of the antenna has an inductive component, and by canceling the capacitive component of the tag chip 300, the impedance conjugate matching Can be performed. In this case, the tag chip 300 may have an input impedance value of about 16-j131.

계속해서 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태그 안테나는 제 1 도선부들(122) 간의 이격 거리(제 1 거리(g1))를 증가시킴으로써, 태그 안테나가 수신할 수 있는 주파수 대역을 증가시킬 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 태그 안테나는 광대역에서 동작할 수 있다. 다만, 기생 소자를 구비하지 아니하고 U자 형상을 갖는 다이폴 안테나만을 구비하는 경우, 제 1 거리가 증가함에 따라 태그 안테나의 이득편차 특성이, 수신할 수 있는 주파수 대역 밖의 높은 주파수에서 최소 이득 편차 특성을 갖게 될 수 있다. 1, the tag antenna according to an exemplary embodiment of the present invention increases the separation distance (first distance g1) between the first conductive parts 122 to increase the frequency band that the tag antenna can receive. Can be increased. That is, the tag antenna according to the embodiment of the present invention may operate in a wide band. However, when only a dipole antenna having a U-shape and no parasitic elements is provided, the gain deviation characteristic of the tag antenna may increase the minimum gain deviation characteristic at a high frequency outside the frequency band that can be received as the first distance increases. You can have

그러나, 본 발명의 실시예에 따른 태그 안테나(100)는 도 1에 도시되는 바와 같이, U자 형상의 도선부 내부에 기생 소자(PARA)를 구비함으로써, 광대역 내의 중심 주파수에 최소 이득 편차 특성이 오도록 하여, 주파수에 따른 인식거리 성능 차이를 줄일 수 있다. However, as shown in FIG. 1, the tag antenna 100 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a parasitic element PARA inside a U-shaped lead portion, so that the minimum gain deviation characteristic of the tag antenna 100 is wider at a center frequency in the broadband. By doing so, it is possible to reduce the difference in recognition distance performance according to the frequency.

전술한 바와 같이, 기생 소자(PARA)는 제 1 도선부들(122) 및 제 2 도선부(124)로 둘려 쌓인 U자 형상을 갖는 다이폴 안테나(120)의 내부의 상단 중앙에, U자 형상을 180도 회전시킨 형상으로 구비된다. 이때, 기생 소자(PARA)는 다이폴 안테나(120)와 동일한 기판(200)에 인쇄되므로, U자 형상을 갖는 다이폴 안테나(120)와 동일한 소재로 구현될 수 있다.As described above, the parasitic element PARA has a U shape at the center of an upper end of the dipole antenna 120 having a U shape surrounded by the first conductive parts 122 and the second conductive parts 124. It is provided in the shape rotated 180 degrees. In this case, since the parasitic element PARA is printed on the same substrate 200 as the dipole antenna 120, the parasitic element PARA may be formed of the same material as the dipole antenna 120 having a U shape.

특히, 기생 소자(PARA)는 도 1에 도시되는 바와 같이, 폭 pw1을 갖고 거리 pg1만큼 이격하여 위치하는 제 1 기생 도선부들(p122), 및 제 1 기생 도선부들(p122)을 연결하는 폭 pw2의 제 2 기생 도선부(p124)로 구현될 수 있다. 제 1 기생 도선부들(p122)은 또한, 각각 대응되는 제 1 도선부들(122)과 거리 pg2만큼 이격하여 위치할 수 있다. 그리고, 제 1 기생 도선부들(p122)은 제 2 도선부(124)와 거리 pg3만큼 이격하여 위치할 수 있다.In particular, as shown in FIG. 1, the parasitic element PARA has a width pw1 and a width pw2 connecting the first parasitic lead portions p122 and the first parasitic lead portions p122 that are spaced apart by a distance pg1. It may be implemented as a second parasitic lead portion (p124). The first parasitic lead portions p122 may also be spaced apart from the corresponding first lead portions 122 by a distance pg2. In addition, the first parasitic conductive parts p122 may be spaced apart from the second conductive part 124 by a distance pg3.

이때, 기생 소자(PARA)의 제 1 기생 도선부들(p122) 각각에 흐르는 전류의 방 향은, 제 1 기생 도선부들(p122) 각각에 대응되는 제 1 도선부들(122), 즉 제 1 기생 도선부들(p122) 각각에 인접하여 위치하는 제 1 도선부들(122)에 흐르는 전류의 방향과 일치할 수 있다. 따라서, 다이폴 안테나(120)의 양측 단에 흐르는 전류를 각각 180도의 위상차를 갖고 흐른다.In this case, the direction of the current flowing through each of the first parasitic lead portions p122 of the parasitic element PARA may correspond to the first lead portions 122 corresponding to each of the first parasitic lead portions p122, that is, the first parasitic lead. It may coincide with the direction of the current flowing in the first lead portions 122 positioned adjacent to each of the portions p122. Accordingly, currents flowing at both ends of the dipole antenna 120 flow with a phase difference of 180 degrees, respectively.

이처럼, 본 발명의 실시예에 따른 태그 안테나는 기생 소자를 구비함으로써, 태그 안테나가 광대역 특성을 갖도록 제 1 거리(g1)가 길어지더라도, 제 1 도선부들 각각에 흐르는 전류의 방향의 위상차에 따른 복사 패턴의 널 영역을 상쇄시킬 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 태그 안테나는 도 3에 도시되는 바와 같이 광대역에서 주파수 변화에 따른 이득 편차의 특성 변화를 최소화함으로써, 광대역에서도 도 2에 도시되는 바와 같이 주파수와 무관하게 고른 인식거리를 확보할 수 있다. As such, the tag antenna according to the embodiment of the present invention includes a parasitic element, and thus, even if the first distance g1 is increased so that the tag antenna has a wideband characteristic, the tag antenna has a phase difference in the direction of the current flowing through each of the first lead portions. The null area of the radiation pattern can be canceled out. That is, the tag antenna according to the embodiment of the present invention minimizes the variation of the gain variation according to the frequency change in the wideband as shown in FIG. 3, and thus the recognition distance evenly selected regardless of the frequency as shown in FIG. Can be secured.

이하에서는 도 3 및 도 4를 참조하여, 상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 테그 안테나의 특성을 증명한다. Hereinafter, with reference to FIGS. 3 and 4, the characteristics of the tag antenna according to an embodiment of the present invention as described above.

도 3 및 도 4는 각각, 최적화된 도 1의 태그 안테나에 대한 반사손실과 이득편차 특성, 및 복사효율 특성을 나타내는 그래프이다. 도 1의 태그 안테나의 최적화된 안테나 설계변수는 L1=48㎜, L2=61.9㎜, L3=6.2㎜, L4=16.4㎜, w1=4㎜, w2=10㎜, w3=1㎜, w4=1㎜, pw1=4㎜, pw2=1㎜, g1=40㎜, g2=14.4㎜, pg1=17㎜, pg2=7.5㎜, pg3=8㎜ 일 수 있다. 안테나의 최적화는 Zeland사의 EM 시뮬레이터인 IE3D를 사용하였다.3 and 4 are graphs showing reflection loss, gain deviation characteristics, and radiation efficiency characteristics of the tag antenna of FIG. 1 optimized, respectively. The optimized antenna design parameters of the tag antenna of FIG. 1 are L1 = 48 mm, L2 = 61.9 mm, L3 = 6.2 mm, L4 = 16.4 mm, w1 = 4 mm, w2 = 10 mm, w3 = 1 mm, w4 = 1 Mm, pw1 = 4 mm, pw2 = 1 mm, g1 = 40 mm, g2 = 14.4 mm, pg1 = 17 mm, pg2 = 7.5 mm, pg3 = 8 mm. The antenna was optimized using Zeland's EM simulator, IE3D.

도 3을 참조하면, 상기와 같이 최적화된 태그 안테나의 안테나와 태그 칩의 임 피던스 공액 정합 되었을 때에 대한 시뮬레이션 결과, 안테나의 대역폭은 임피던스 정합 정도를 나타내는 전압정재파비(이하, VSWR이라 한다) VSWR < 2를 기준으로 888∼928 MHz로 약 4.41%의 대역폭을 갖고, 360ㅀ 전방향의 최대이득과 최소이득의 차이를 나타내는 태그 안테나의 이득편차는 대역폭 안에서 3.16 dB 미만의 이득편차 특성을 갖는 것을 알 수 있다. 그리고 VSWR < 5.8을 기준으로 한 대역폭에서는 859.5∼960 MHz로 약 11.05%의 대역폭을 갖고, 5.00 dB 미만의 이득편차 특성을 갖는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 3, the simulation result of the impedance matching of the antenna of the tag antenna and the impedance of the tag chip optimized as described above shows that the bandwidth of the antenna is a voltage standing wave ratio (hereinafter referred to as VSWR) indicating an impedance matching degree. The gain deviation of the tag antenna, which has a bandwidth of about 4.41% from 888 to 928 MHz and shows the difference between the maximum gain and the minimum gain in all directions of 360 방향, has a gain deviation of less than 3.16 dB in the bandwidth. Able to know. In the bandwidth based on VSWR <5.8, it can be seen that it has a bandwidth of about 11.05% from 859.5 to 960 MHz and a gain deviation characteristic of less than 5.00 dB.

상기와 같은 시뮬레이션 결과에 따르면, 본 발명의 실시예에 따른 태그 안테나는 U자 형상의 내부에 기생 소자를 구비함으로써, 광대역 내에서 주파수에 무관한 고른 인식거리 성능을 갖는 RFID 태그 안테나를 제공하는 것에 있다. According to the simulation results as described above, the tag antenna according to an embodiment of the present invention is provided with a parasitic element inside the U-shape, to provide an RFID tag antenna having a uniform recognition distance performance regardless of the frequency in the broadband have.

또한, 도 4를 참조하면, 최적화된 태그 안테나의 복사 효율은 VSWR<2 대역폭 내에서 89.0% 이상의 복사효율을 가지며, VSWR<5.8 대역폭 내에서는 74.0% 이상의 복사효율을 갖는다. 4, the radiation efficiency of the optimized tag antenna has a radiation efficiency of 89.0% or more within VSWR <2 bandwidth, and a radiation efficiency of 74.0% or more within VSWR <5.8 bandwidth.

다시 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 태그 안테나(100)는 본 발명은 급전부(140)의 제 1 변의 길이(L3) 또는 제 2 변의 길이(L4)를 조절하거나, U자 형상을 갖는 다이폴 안테나(120)의 하단 폭(W2) 등을 조절함으로써, 태그 안테나(100)와 태그 칩(300)과의 임피던스 공액 정합이 수행될 수 있다. Referring back to FIG. 1, the tag antenna 100 according to the present invention adjusts the length L3 of the first side or the length L4 of the second side of the feeder 140 or has a U-shape. By adjusting the lower width W2 of the dipole antenna 120, impedance conjugate matching between the tag antenna 100 and the tag chip 300 may be performed.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 예를 들어, 도 1 등은 다이폴 안테나의 형상을 180도 회전한 형상의 기생 소자를 구비하는 것을 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 다이폴 안테나의 형상과 동상의 형상을 갖는 기생 소자가 구비될 수도 있다. As described above, optimal embodiments have been disclosed in the drawings and the specification. Although specific terms have been used herein, these terms are only used for the purpose of describing the present invention and are not used to limit the scope of the present invention as defined in the meaning or claims. For example, FIG. 1 and the like show a parasitic element having a shape of rotating a dipole antenna 180 degrees, but is not limited thereto. A parasitic element having a shape and an in-phase shape of the dipole antenna may be provided. It may be.

그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In order to better understand the drawings cited in the detailed description of the invention, a brief description of each drawing is provided.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 따른 기생소자를 가지는 U-형태의 광대역 태그 안테나를 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a U-shaped broadband tag antenna having parasitic elements according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 태그 안테나에 대한 복사패턴 특성을 나타내는 그래프이다.FIG. 2 is a graph illustrating radiation pattern characteristics of the tag antenna of FIG. 1.

도 3은 도 1의 태그 안테나에 대한 반사손실과 이득편차 특성을 나타내는 그래프이다. FIG. 3 is a graph illustrating return loss and gain deviation characteristics of the tag antenna of FIG. 1.

도 4는 도 1의 태그 안테나에 대한 복사효율 특성을 나타내는 그래프이다. 4 is a graph illustrating radiation efficiency characteristics of the tag antenna of FIG. 1.

Claims (12)

RFID 시스템의 태그 안테나에 있어서,In the tag antenna of the RFID system, 각각 제 1 폭을 갖고 서로 제 1 거리만큼 이격하여 평행하게 위치하는 제 1 도선부들 및 제 2 폭을 갖고 상기 제 1 도선부들을 연결하는 제 2 도선부를 구비하여 U자 형상을 갖는 다이폴 안테나; A dipole antenna having a U-shape having first conductor portions each having a first width and spaced apart from each other by a first distance, and having second conductor portions having a second width and connecting the first conductor portions; 상기 제 2 도선부와 연결되는 급전부; 및A feeding part connected to the second conductive part; And 상기 다이폴 안테나의 내부에 위치하고, 각각 제 11 폭을 갖고 서로 제 11 거리만큼 이격하여 평행하게 위치하는 제 1 기생 도선부들 및 제 12 폭을 갖고 상기 제 1 기생 도선부들을 연결하는 제 2 기생 도선부를 구비하는 기생 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 태그 안테나.First parasitic lead portions located inside the dipole antenna, each having an eleventh width and spaced apart from each other by an eleventh distance, and a second parasitic lead portion having a twelfth width and connecting the first parasitic lead portions. And a parasitic element provided. 제 1 항에 있어서, 상기 급전부는, The method of claim 1, wherein the power supply unit, 각각, 제 3 폭을 갖고 서로 제 2 거리만큼 이격하여 위치하며, 직각으로 구부러진 일 단이 마주하여 위치하고, 타 단이 상기 제 2 도선부와 연결되는 급전 도선부들을 구비하는 것을 특징으로 하는 태그 안테나.Each of the tag antennas having a third width and spaced apart from each other by a second distance, one end bent at a right angle to face each other, the other end having a feed lead portion connected to the second lead portion . 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 급전 도선부들의 일단 사이에 태그 칩이 연결되는 것을 특징으로 하는 태그 안테나. The tag antenna, characterized in that the tag chip is connected between one end of the feed lead portion. 제 3 항에 있어서, The method of claim 3, wherein 상기 급전 도선부들의 길이를 조절하여, 상기 태그 칩과의 임피던스 공액 정합이 수행되는 것을 특징으로 하는 태그 안테나. The tag antenna, characterized in that the impedance conjugate matching with the tag chip is performed by adjusting the length of the feed lead portion. 제 3 항에 있어서, The method of claim 3, wherein 상기 제 2 폭을 조절하여, 상기 태그 칩과의 임피던스 공액 정합이 수행되는 것을 특징으로 하는 태그 안테나. And adjusting the second width to perform impedance conjugate matching with the tag chip. 제 1 항에 있어서, 상기 다이폴 안테나는,The method of claim 1, wherein the dipole antenna, 수신되는 신호의 반파장 길이로 구비되는 것을 특징으로 하는 태그 안테나. Tag antenna, characterized in that provided with a half-wave length of the received signal. 제 1 항에 있어서, 상기 태그 안테나는, The method of claim 1, wherein the tag antenna, 기판 위에 단일 평면 구조로 인쇄되는 것을 특징으로 하는 태그 안테나.Tag antenna, characterized in that printed on a substrate in a single plane structure. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제 1 도선부들 각각에 흐르는 전류의 방향은 180도의 위상차를 갖는 것을 특징으로 하는 태그 안테나. The tag antenna, characterized in that the direction of the current flowing through each of the first conductive wire portion has a phase difference of 180 degrees. 제 1 항에 있어서, 상기 기생 소자는, The method of claim 1, wherein the parasitic element, 상기 다이폴 안테나의 내부의 상단 중앙에, 상기 다이폴 안테나의 U자 형상을 180도 회전시킨 형상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 태그 안테나. The tag antenna, characterized in that in the center of the upper end of the inside of the dipole antenna, the U-shape of the dipole antenna is rotated 180 degrees. 제 9 항에 있어서, The method of claim 9, 상기 제 1 기생 도선부들 각각에 흐르는 전류의 방향은 서로 180도의 위상차를 갖고, 인접하여 위치하는 제 1 도선부에 흐르는 전류의 방향과 동일한 위상을 갖는 것을 특징으로 하는 태그 안테나.The direction of the current flowing in each of the first parasitic lead portion has a phase difference of 180 degrees with each other, and the tag antenna, characterized in that the same phase as the direction of the current flowing in the adjacent first lead portion. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제 1 기생 도선부들은 각각, Each of the first parasitic lead portions, 인접하여 위치하는 제 1 도선부와 제 12 거리만큼 이격하여 평행하게 위치하며, 일 끝단이 상기 제 2 도선부와 제 13 거리만큼 이격하여 위치하고, Spaced apart in parallel with the twelfth distance from the first conductive part positioned adjacent to each other, and one end thereof is spaced apart from the second conductive part by a thirteenth distance, 상기 제 2 기생 도선부는,The second parasitic lead portion, 상기 제 1 기생 도선부들의 타 끝단에서 상기 제 2 도선부와 평행하게 위치하는 것을 특징으로 하는 태그 안테나. The tag antenna, characterized in that located in parallel with the second lead portion at the other end of the first parasitic lead portion. 제 1 항의 태그 안테나를 구비하는 태그.A tag comprising the tag antenna of claim 1.
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