KR20060004932A - 자체 보상 안테나 및 전도성 차폐부를 갖는 알에프아이디디바이스 - Google Patents

Abstract

라이오 주파수 식별(RFID) 태그는 RFID 스트랩에서와 같은, RFID 칩에 결합된 안테나 구성을 포함한다. 상기 안테나 구성은 유전 재료의 일면(주 표면)상에 장착되며, 상기 안테나 구성이 장착될 시 유전체 재료의 다양한 유형에 대한 적어도 소정 정도를 보상하는 보상 요소를 포함한다. 게다가, 접지면 또는 기타 전도성 재료층과 같은 전도성 구조체는 유전 재료의 제 2 주 표면상에, 상기 안테나 구조체로부터 유전층의 대향측에 배치될 수 있다.

Description

자체 보상 안테나 및 전도성 차폐부를 갖는 알에프아이디 디바이스{RFID DEVICES HAVING SELF-COMPENSATING ANTENNAS AND CONDUCTIVE SHIELDS}

본 발명은 라디오 주파수 식별(RFID) 태그 및 라벨의 분야에 관한 것이다.

모든 유전체 및 전도성 물체가 전자기장(라디오파)과 상호작용하기 때문에, 안테나를 구성하는 물에 대한 어떠한 간단한 정의도 존재하지 않는다. 일반적으로 안테나라 지칭되는 것은 회로 및 디바이스에 대한 접속을 위해 편리한 임피던스에서 전압을 발생시키는 단순한 형상 및 크기이다. 거의 모든 것이 소정 정도 안테나로서 작용할 수 있다. 그러나, RFID 태그 및 라벨과 함께 사용될 수 있는 디자인에 대한 몇몇 실용적 제약이 있다.

먼저, 상호성(reciprocity)은 디자인 선택시 주된 고려사항이다. 이는 그 단자(들)상의 전압을 방사된 전자기파로 변환하는 송신기로서 작용하는 안테나는 또한, 도입 전자기 파가 단자를 가로질러 전압을 유발/유도하는 수신기로서도 작용한다는 것을 의미한다. 빈번히, 송신하는 경우를 설명하는 것이 보다 쉽지만, 그러나, 일반적으로, 양호한 송신 안테나는 또한, 마찬가지로 수신 안테나로서도 작용한다(모든 규칙처럼 RFID 태그 및 라벨이 공통적으로 작동하는 900MHz 대역 및 그 이상의 대역인 UHF 를 제외한 저주파수에서 예외가 존재하며, 이는 일반적으로 트 루(true)값을 유지한다).

그럼에도 불구하고, 상술한 바와 같다 해도, 원하는 방식으로 구성되며, 원하는 장소에서 원하는 것이 되게 되는 것을 요구하는 것보다 '양호한' 안테나가 무엇인지를 결정하는 것은 어렵다.

그러나, 안테나가 특정 목적을 위해 '양호'한지 아닌지를 결정하는 가이드로서 유용한 일부 특징은 존재한다. 안테나에 대한 접속부를 구성할 때, 주어진 주파수에서 안테나의 임피던스를 측정할 수 있으며, 임피던스는 일반적으로, 두 부분, 즉, 오옴으로 표현되는 저항(R)과, 역시 오옴으로 표시되지만, 백터량이라는 사실을 나타내기 위해 전방에 'j' 팩터를 갖는 리액턴스(X)의 합성물이다. jX의 값은 음수인 용량성 또는 양수인 유도성 중 어느 한쪽이 될 수 있다.

안테나의 임피던스 측정시 어떤 일이 일어나는지를 규정하고 나면, 특정 상황에서의 안테나의 적합성 또는 성능에 대한 두 부분의 영향을 고려할 수 있다.

저항(R)은 실제로 두 가지 것, 즉, 이에 인가된 소정의 신호가 열로 변환되는 경향을 나타내는 안테나의 손실 저항 및 안테나에서 요구되는 바인, 방사에 의해 안테나의 외부로 '소실'되는 에너지를 나타내는 방사 저항의 합성물이다. 손실 저항 및 방사 저항의 비율은 안테나 효율로서 설명된다. 큰 손실 저항 및 비교적 작은 방사 저항을 갖는 저 효율 안테나는 대부분의 상황들에서 양호하게 동작하지 않으며, 그 이유는 그 내부에 부여되는 소정 파워의 대부분이 단순히 열로서 나타나거나, 유용한 전자기파로서 나타나지 않기 때문이다.

저항(X)의 효과는 저항(R)의 효과보다 약간 더 복잡하다. 저항(X), 안테나의 유도성 또는 용량성 리액턴스는 에너지를 소산하지 않는다. 사실, 시스템에 공진 회로를 도입함으로써 이를 배울 수 있다. 단순히, +jX(인덕터)의 주어진 값에 대하여, 저항(R) 만을 남기고 그와 공진/상쇄하는 -jX(캐패시터)의 값이 존재한다.

다른 고려사항은 용어 Q(원래는 품질 팩터)를 사용하여 빈번히 설명되는 대역폭이다. 대역폭의 영향을 이해하기 위해, 수학을 이해할 필요는 없으며, 단순히, 안테나가 큰 인덕턴스 또는 커패시턴스를 나타내는 +jX 또는 -jX의 값을 가지는 경우에, 공진시, 매우 좁은 주파수 대역에 걸쳐서만 순수 저항이 된다. 예로서, 대역 902MHz 내지 928MHz에 걸쳐 동작하는 시스템에 대하여, 매우 반응성인 안테나가 사용되는 경우, 이는 수 메가하르쯔에 걸쳐서만 원하는 R을 생성할 수 있다. 부가적으로, 높은 Q/좁은 대역 정합 해법은 불안정하며, 성분값 또는 디자인의 매우 작은 변화가 성능의 큰 변경을 유발한다. 그래서, 높은 Q의 협대역 해법은 실용적 RFID 디자인시 피해야하는 것이다.

RFID 태그는 일반적으로 1) 도입 RF 신호로부터 DC 파워 서플라이를 발생시키기 위해 정류기, 식별 기능을 수행하기 위한 로직 및 변조된 신호가 반영되도록 입력 임피던스를 변경하는 임피던스 변조기를 포함하는 RFID 칩과, 2) 상술된 바와 같은 안테나로 구성된다.

이들 요소 각각은 연계된 임피던스를 갖는다. 칩 임피던스(용량성이 되는 경향이 있음) 및 안테나 임피던스(항상 그렇게 되도록 설계됨)는 서로 공액이며, 이때, 안테나를 가로질러 칩을 단순히 접속할 수 있으며, 유용한 태그가 생성된다. 일반적인 RFID 칩에 대하여, 커패시턴스는 적절히 낮은 Q 적정 대역폭 정합이 UHF 주파수에서 달성될 수 있도록 된다.

그러나, 때대로, 환경적 또는 제조적 제약으로 인해 태그를 위한 동작 요구를 충족시키는 것은 그렇게 간단하지 않으며, 양호한 정합을 달성하는 다른 방식이 고려되어야만 한다. 원하는 임피던스 정합을 유지하는 가장 일반적인 방법은 안테나와 칩 사이에 임피던스 정합 네트워크를 배치하는 것이다. 임피던스 정합 네트워크는 일반적으로 원하는 레벨로 입력 임피던스의 실제 및 반응성 부분 양자 모두를 원하는 레벨로 변환시키도록 작용하는 인덕터 및 캐패시터의 네트워크이다. 이들 콤포넌트는 통상적으로 저항을 포함하지 않으며, 그 이유는 이들이 에너지를 소산시키고, 이는 일반적으로 보다 낮은 성능을 초래하기 때문이다.

임피던스 정합 시 문제점이 발생할 수 있으며, 그 이유는 안테나의 임피던스 특성이 그 주변환경에 영향을 받을 수 있기 때문이다. 이는 순차적으로, 안테나와 RFID 칩 사이의 임피던스 정합의 품질에 영향을 미치며, 따라서, RFID 태그의 판독 범위에 영향을 미친다.

안테나의 특성에 영향을 줄 수 있는 주변환경은 안테나가 그 위에 장착되게 되는 기판 재료 및 RFID 태그 근방의 다른 대상물의 특성을 포함한다. 예로서, 기판 재료의 두께 및/또는 유전 상수는 안테나 동작에 영향을 미칠 수 있다. 다른 예로서, 태그 부근에 전도성 또는 비전도성 물체를 배치하는 것은 안테나의 동작 특성, 그리고, 따라서, 태그의 판독 범위에 영향을 줄 수 있다.

안테나는 주변에 배치된 물체 및 기판의 소정의 주어진 구성에 대하여 원하는 특성을 갖도록 조율될 수 있다. 예로서, 아암 길이를 조절 및/또는 조절가능한 캐패시터 및 인덕터로 구성되는 정합 네트워크를 추가하도록 개별적으로 각 태그가 조율될 수 있는 경우, 태그는 블록의 유전 상수에 무관하게 동작하게 될 수 있다. 그러나, 안테나의 개별 조율은 사업적 견지에서 비실용적일 수 있다.

상술된 바와 같이, 설계자는 1의 유전 상수에 대한 노미널을 부여받는 데이텀인 "자유 공간"을 위해 태그 성능을 최적화한다. 그러나, 실제 세상에서, 라벨이 부착되는 대상물은 1의 유전 상수를 갖지 않고, 대신 광범위하게 변하는 유전 상수나 인근 대상물의 환경을 갖는 경우가 많다. 예로서, "자유 공간"의 것과는 다른 유전 상수를 갖는 대상물에 대신 부착되게 되는 "자유 공간"을 위해 설계 및 최적화된 다이폴 안테나를 갖는 라벨은 성능이 열화되며, 이는 일반적으로, 상술된 바와 같은 다른 비효율성 및 감소된 동작 범위로서 자체적으로 명시적으로 나타난다.

따라서, 서로 다른 고정된 유전 상수 기판을 갖는 제품이 태그 인근에 있을 것으로 예상되는 다른 대상물을 보상하기 위해, 또는 새로운 유전 상수를 통합하도록 "자유 공간" 디자인으로부터 안테나 디자인을 변경함으로써 수용될 수 있지만, 이 디자인 변경은 태그 제조업자가 태그가 적용될 수 있는 각 목표 제품을 위해 잠재적으로 서로 다른 유형으로 보다 넓은 범위의 라벨 또는 태그를 제조하여야하게 하며, 따라서, 비용을 증가시키고, 태그 제조업자에게 인벤토리 비축 문제를 강요한다.

가변 유전 상수의 범위를 갖는 서로 다른 유형의 재료상에 사용될 때, 태그 또는 라벨 설계자에 의해 달성될 수 있는 최상의 설계 성능은 유전 상수의 범위의 평균값 및 예상 조건에 대하여 태그를 설계 또는 조율하는 것이며, 특정 경우에는 현저한 디튜닝에 의해 유발되는 가능한 손상 및 열화된 성능을 수용하는 것이다.

상술한 상태에 관한 개선이 필요하다는 것을 알 수 있을 것이다.

본 발명의 일 양태에 따라서, RFID 디바이스는 유전 재료 부근에 또는 그 위에 구조체가 배치될 때 안테나 구조체의 동작 특성의 변화를 적어도 소정 수준 보상하는 보상 요소를 포함하는 안테나 구조체를 포함한다.

본 발명의 다른 양태에 따라, RFID 디바이스는 유전 재료의 대향 측부(표면)상에 전도성 평면 또는 층과 안테나 구조체를 포함한다.

본 발명의 또 다른 양태에 따라, RFID 디바이스는 유전층, 유전층의 제1 표면 위의 안테나 구조체, 안테나에 결합된 RFID 칩 및 유전층의 제2 표면 위의 전도성 평면을 포함하며, 유전층은 전도성 평면과 안테나 구조체 사이에 개재된다. 안테나 구조체는 안타네 구조체의 동작 특성에 대한 유전층의 영향을 적어도 부분적으로 보상하는 하나 이상의 보상 요소를 포함한다.

본 발명의 또 다른 양태에 따라서, RFID 디바이스 구성 방법은 유전층의 대향 측부상에 서로 대치되게 RFID 디바이스의 안테나 구조체 및 RFID 디바이스의 전도성 평면을 배치하는 단계와, 안테나 구조체의 성능에 대한 유전층의 영향을 적어도 부분적으로 보상하기 위해 안테나 구조체를 재조율하는 단계를 포함한다.

상기 및 관련된 결과를 달성하기 위해, 본 발명은 이하에 전체적으로 설명되고, 청구범위에 특정하게 지적된 특징을 포함한다. 하기의 설명 및 첨부 도면은 본 발명의 특정 예시적 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명의 원리가 사용될 수 있는 다양한 방식 중 단지 일부를 나타내는 것이다. 도면과 연계하여 고려할 때, 본 발명의 하기의 상세한 설명으로부터, 본 발명의 다른 목적 및 장점과 신규한 특징을 명백히 알 수 있을 것이다.

첨부 도면은 반드시 실척대로 그려진 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 라디오 주파수 식별(RFID) 디바이스의 사시도.

도 2는 유전 재료상에 장착된 상태로 도시된 캐패시터의 평면도.

도 3은 본 발명에 따른 적응성 요소의 일 유형인 상호-디지털 캐패시터의 평면도.

도 4는 도시된 방향에서 도 3의 선 3-3을 따라 취한 단면도.

도 5는 도 4의 캐패시터의 것 보다 두꺼운 재료상에 캐패시터가 장착되어 있는 도 4의 것과 유사한 단면도.

도 6은 본 발명에 따른 다른 유형의 적응성 요소인 미앤더 인덕터의 평면도.

도 7은 미앤더 인덕터를 사용하는, 본 발명을 구현하는 RFID 태그 구조체의 평면도.

도 8은 도 7의 태그 보다 두꺼운 재료상에 태그가 장착되어 있는 도 7에 도시된 것과 유사한 본 발명을 구현하는 RFID 태그 구조체의 평면도.

도 9는 절첩형 다이폴 안테나 구조체를 포함하는, 본 발명을 구현하는 RFID 태그를 도시하는 도면.

도 10은 장착 대상이 되는 재료의 유전 상수가 변할 때, 그 유효 길이를 감 소시키기 위한 본 발명을 구현하는 안테나 구조체를 도시하는 도면.

도 11은 본 발명에 따른 적응성 안테나 구조체의 일 실시예의 평면도.

도 12는 본 발명에 따른 적응성 안테나 구조체의 다른 실시예의 평면도.

도 13은 본 발명에 따른 안테나 배열을 포함하는 RFID 태그의 개략도.

도 14는 본 발명에 따른 대안적 안테나 배열을 포함하는 RFID 태그의 개략도.

도 15는 본 발명을 구현하는 제2 대안 안테나 배열을 포함하는 RFID 태그의 개략도.

도 16은 패키징 측벽상에 장착된, 본 발명에 따른 안테나 배열을 포함하는 RFID 태그의 단면도.

도 17은 카톤 또는 다른 대상물의 에지 위에 감싸여질 수 있는 본 발명에 따른 다른 실시예 RFID 디바이스의 평면도.

도 18은 카톤상에 설치된 도 17의 RFID 디바이스를 도시하는 사시도.

도 19는 카톤 같은 대상물의 에지상에 설치된 도 17의 RFID 디바이스를 도시하는 단면도.

도 20은 카톤의 중첩부상에 장착된 본 발명의 RFID 디바이스의 단면도.

도 21은 반사형 전도성 구조체가 위치되는 위치를 나타내는 카톤 또는 다른 용기의 일부상에 인쇄된 마커의 사시도.

도 22는 도 21의 RFID 디바이스의 배치를 예시하는 사시도.

도 23은 모노폴 안테나 구조체를 갖는 본 발명에 따른 RFID 디바이스의 사시 도.

도 24는 도 23의 RFID 디바이스의 일 실시예의 평면도.

도 25는 도 23의 RFID 디바이스의 다른 실시예의 사시도.

도 26은 도 23의 RFID 디바이스를 제조하기 위한 시스템을 도시하는 개략도.

도 27은 확장가능한 기판을 갖는 본 발명에 따른 RFID 디바이스의 단면도.

도 28은 도 27의 디바이스의 확장가능한 기판의 분해도.

도 29는 압축된 상태의, 도 27의 디바이스의 확장가능한 기판의 사시도.

도 30은 기판의 확장을 예시하는 도 27의 디바이스의 확장가능한 기판의 사시도.

도 31은 실질적인 직사각형 전도성 탭을 갖는, 본 발명에 따른 RFID 디바이스의 평면도.

라디오 주파수 식별(RFID) 태그는 RFID 스트랩 내부 같이 RFID 칩에 결합된 안테나 구성을 포함한다. 안테나 구성은 유전 재료의 일 표면(주 표면)상에 장착되며, 안테나 구성이 그 위에 장착될 수 있는 다양한 유형의 유전 재료를 적어도 소정 정도 보상하기 위한 보상 요소를 포함한다. 부가적으로, 접지면 또는 다른 전도성 재료의 층 같은 전도성 구조체가 안테나 구조체로부터 유전층의 반대측에서 유전층의 제2 주 표면상에 배치될 수 있다.

상술한 바와 같이, 각 태그가 가변 캐패시터 및 인덕터를 사용하여, 또는 아암 길이를 변경함으로써 개별적으로 조율될 수 있는 경우, 태그는 소정의 특정 유 전 재료 기판에 대하여 동작하도록 최적화될 수 있다. 이는 실용적으로 이루어질 수 없지만, 안테나 구성은 대상물 인근 환경 및/또는 유전 기판 재료의 함수로서 소정 정도 변하는 특성을 가져서 안테나 요소의 특성의 변화에 대한 일부 보상을 제공하는 보상 요소를 포함할 수 있다.

먼저 도 1을 참조하면, RFID 디바이스(10)는 유전층 또는 기판(16)의 제1 표면(주 표면)(14)상에 또는 그 위에 보상 안테나 구성(12)을 포함한다. 안테나 구성(12)은 한 쌍의 안테나 요소(전도성 탭)(20, 22)이며, 이는 RFID 칩(24)에 결합된다. RFID 칩(24)은 예로서, RFID 칩(24)에 부착된 전도성 리드를 포함하는 RFID 스트랩(26)의 일부 일 수 있다. 적절한 RFID 스트랩의 예는 Alien Technologies로부터 입수할 수 있는 RFID 스트랩 및 Philips Electronics로부터 입수할 수 있는 I-CONNECT라는 명칭하에 판매되는 스트랩을 포함한다.

또한, 보상 안테나 구성(12)은 안테나 보상 요소(30, 32)를 포함하며, 이는 안테나 요소(20, 22)의 일부이거나 그에 연결된다. 보상 요소(30, 32)는 안테나 요소(20, 22)의 상호작용 및 유전층(16)의 유전 재료로 인한 안테나 요소(20, 22)의 동작 특성의 변화를 소정 정도 보상한다. 안테나 요소(20, 22)의 동작 특성의 변화는 자체적으로 명백할 수 있으며, 예로서, 안테나 요소(20, 22)는 반응성이 되고, 안테나 요소(20, 22)의 방사 저항이 변하며, 이는 손실 저항과 방사 저항의 합에 대한 방사 저항의 비율로서 표현되는 안테나 효율을 강하시킬 수 있으며, 그 결과로서, RFID 칩(24)과, 안테나 요소(20, 22) 사이의 임피던스 정합이 열화되어 오정합 손실을 초래하고, 따라서, 안테나 구조체를 위한 최적 주파수 동작 범위의 손실 을 초래할 수 있다. 안테나 요소(20, 22)에 대한 이들 영향을 완화시키기 위해서, 보상 요소(30, 32)는 1) 안테나와 칩 사이에 임피던스 정합 네트워크를 도입하며, 이것이 둘을 임피던스 일치시켜 안테나 요소(20, 22)와 칩(24) 사이의 파워 전달을 최대화하고 및/또는 2) 안테나 요소(20, 22)의 유효 길이를 변경하여 공진 상태에서 머무르게 한다. 이들 방법은 개별적으로 사용되거나 조합으로 사용되어 둘의 혼성체를 형성할 수 있다. 보상 요소(30, 32)의 다양한 예를 후술한다.

RFID 디바이스(10)는 또한 제1 주 표면(14)의 유전층(16)의 대향 측부에 있는 유전층(16)의 제2 주 표면(42)상에 또는 그 위에 전도성 구조체 또는 접지면(40)을 포함할 수 있다. 유전층(16)은 따라서 안테나 구성(12)과 전도성 구조체(40) 사이에 있다. 전도성 구조체 또는 접지면(40)은 접지면(40)의 다른 측부상의 대상물에 대한 안테나 구성(12) 및 RFID 칩(24)의 감도를 감소 또는 제거하기 위한 "차폐부"를 제공한다. 예로서, 접지면(40)은 하나 이상의 물체를 포함하는 용기 또는 카톤의 내측에 있을 수 있다. 물체는 서로 다른 방식으로 부근의 차폐되지 않은 RFID 디바이스의 동작에 영향을 줄 수 있는 소정의 다양한 특성을 가질 수 있다. 예로서, 금속 물체 또는 금속 랩퍼내의 물체 같은 용기내의 전기 전도성 물체는 비전도성 물체와는 다르게 부근의 RFID 디바이스의 동작에 영향을 줄 수 있다. 다른 예로서, 서로 다른 유전 상수를 갖는 물체는 부근 RFID 디바이스에게 서로 다른 영향을 가질 수 있다. 안테나 구성(12)과 RFID 칩(24) 사이의 접지면(40) 및 RFID 디바이스의 동작에 가변적으로 영향을 줄 수 있는 물체의 존재는 RFID 디바이스(10)의 동작 콤포넌트와 이런 물체의 상호작용을 감소 또는 방지하는 것을 도울 수 있 다.

유전층(16)의 두께 또는 유전 특성은 접지면(40)과 안테나 구성(12) 사이의 바람직하지 못한 상호작용을 방지하도록 선택될 수 있다. 일반적으로, 860MHz 내지950MHz의 범위의 대역으로서 규정된 UHF 주파수에서, 약 3mm 내지 6mm의 유전체 두께는 본 발명을 구현하는 태그에 적합하다는 것이 발견되었다. 마찬가지로, 약 0.5mm 내지 약 3mm의 유전체 두께는 2450MHz에 중심설정된 대역에서 동작하도록 설계된 태그에 적합하다. 이 두께 범위는 통상적으로 안테나 구성(12)과 접지면(40) 사이의 동작 주파수의 파장의 1/4의 분리 거리가 필요한 것으로 믿어지는 것에도 불구하고, 전도성 탭(20, 22)의 효과적인 동작에 적합한 것으로 발견되었다.

접지면(40)은 RFID 디바이스(10)의 동작부에 대한 적절한 차폐를 제공하도록 RFID 디바이스(10)의 동작부(안테나 구성(12) 및 RFID 칩(24)) 보다 큰 범위로 존재할 수 있다. 예로서, 접지면(40)은 모든 방향으로 적어도 약 6mm의 안테나 구성(12)의 중첩을 제공할 수 있다. 그러나, 특정 방향으로 보다 적은 중첩을, 예로서, 안테나 요소(20, 22)의 폭에서 보다 RFID 칩(24)으로부터 가장 먼 안테나 요소(20, 22)의 말단 단부에서 보다 적은 중첩을 갖도록 형성할 수 있다.

RFID 디바이스(10)는 소정의 다양한 적절한 환경에 사용될 수 있다. 예로서, RFID 디바이스(10)는 예로서, 카톤에 접착제로 접착됨으로써, 카톤 또는 다른 용기나 물체에 고착된 별개의 라벨일 수 있다. 라벨은 카톤의 일 측부상에 배치되거나, 물체의 내부에 배치될 수 있다. 대안적으로, RFID 디바이스의 일부가 카톤의 일 측부(하나의 주 표면)에 접착제로 부착될 수 있으며(예로서, 카톤의 내측에 부착된 접지면) RFID 디바이스의 다른 부분(예로서, RFID 디바이스의 동작부)은 카톤의 다른 측부(다른 주 표면)에 접착제로 부착될 수 있다. 사실, 추가로 후술될 바와 같이, RFID 디바이스는 카톤 또는 다른 물체의 에지 둘레를 감싸는 단일 라벨일 수 있으며, RFID 디바이스의 일부는 라벨의 일부상에 존재할 수 있고, RFID 디바이스의 다른 부분은 라벨의 다른 부분상에 존재하고, 카톤 또는 다른 물체의 일부는 유전층으로서 사용될 수 있다.

다른 대안으로서, RFID 디바이스(10)의 콤포넌트는 카톤 또는 다른 대상물의 일부의 측부 같은 대상물의 부분 또는 대상물의 측부상에 직접적으로 형성될 수 있다. 예로서, 안테나 구성(12)은 카톤 또는 다른 물체의 일부의 일 측부상에 인쇄 또는 다른 방식으로 형성될 수 있으며, 접지면(40)은 카톤 또는 다른 물체의 반대측의 대응 부분상에 형성될 수 있다.

이제, 보상 안테나 구성(12)의 일부로서 사용될 수 있는 다양한 유형의 보상 요소(30, 32)의 일반적인 설명이 이어진다. 도시된 정확한 유형 이외의 보상 요소가 보상 요소(30, 32)로서 사용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.

한가지 일반적 유형의 보상 요소(30, 32)는 도 2에 예시된 캐패시터(50)이다. 캐패시터(50)는 한 쌍의 전도성 판(52, 54)을 포함하며, 이는 유전체 기판(56)상에 장착 또는 인쇄되어 있다. 이들 판 사이의 커패시턴스는 기판의 분리도, 크기, 그리고, 중요하게는, 유전 상수의 함수이다. 일반적으로, 상대적 유전 상수(Er)가 증가할 때, 판 사이의 커패시턴스(C)도 증가한다.

본 발명을 구현하는 캐패시터의 한가지 특정 유형이 도 3에 도시되어 있다. 도시된 캐패시터(58)는 유전체(64)상의 캐패시터 "핑거"(60, 62) 사이에 형성된 전자기장의 횡단 결합에 의해 형성된다. 캐패시터(58)는 여기서, 상호-디지털 캐패시터라 지칭된다. 캐패시터(58)의 커패시턴스 및 기타 특성은 일반적으로 핑거(60, 62) 사이의 간격, 핑거의 수, 핑거(60, 62)의 치수 및 캐패시터(58)가 그 위에 부착되는 유전 재료(64)의 유전 상수의 함수이다.

도 4 및 도 5는 두 개의 서로 다른 유전체 기판(64) 둘레의 전기장을 예시한다. 도 4는 100㎛ 폴리에스터 층 같은 비교적 얇은 기판(66)상의 캐패시터(58)를 도시한다. 도 5는 2와 7 사이의 유전 상수를 갖는 30mm 두께의 유전체 블록 또는 슬래브상의 얇은 기판(66) 및 캐패시터(58)를 도시한다.

도 4에 도시된 상태에 대하여, 상호-디지털 캐패시터(58)는 실질적으로 공기중에 있으며, 교번하는 핑거(60, 62) 사이의 유전 상수는 얇은 기판(66)의 것이다. 캐패시터의 핑거 사이의 커패시턴스는 전기장이 퍼져나갈 때 핑거 둘레의 유전 상수의 함수이며, 그래서, 이는 C₁의 초기값을 갖는다.

도 5의 상태에서, 또한 전기장은 블록내에서 흐르며, 따라서, 캐패시터의 핑거 사이에 횡단 결합이 존재한다. 커패시턴스(C₂)는 블록의 존재에 의해, 특히, 재료의 유전 상수에 의해 영향을 받는다. 따라서, 이 배열은 장착 대상 블록의 상대적 유전 상수의 함수인 커패시턴스(C), 즉, C=f(E_r)이며, 여기서, E_r은 블록의 상대적 유전 상수인 커패시턴스를 갖는 콤포넌트를 포함한다. 블록의 유전 상수가 증가할 때, 커패시턴스가 증가한다. 콤포넌트 커패시턴스는 또한 블록 두께의 함수이 며, 보다 얇은 블록은 그 내부에 보다 적은 전자기장을 가지고, 그래서, 주어진 E_r에 대하여 보다 작은 양만큼 커패시턴스가 증가한다.

도 6은 턴(turn) 또는 기타 부분(70)의 인접부에 근접하게 다수의 턴 또는 다른 부분(미앤더)(70)을 가지는 나선 또는 미앤더 인덕터(69)인 한가지 가능한 인덕터 구조체를 예시한다. 이 구조체는 턴 사이의 커패시턴스로 인해 자체 공진을 갖는다. 그러므로, 순 인덕턴스 값은 또한 기판(E_r)의 함수이다.

공기중에서, 이 미앤더 인덕터 콤포넌트는 특정 인덕턴스 값(L)을 갖는다. 현저한 두께의 보다 높은 유전 상수의 재료상에 배치될 때, 미앤더 사이의 용량성 횡단 결합이 증가하며, 전체 인덕턴스의 감소를 유발한다.

도 7은 미앤더 인덕터 콤포넌트가 사용되는 방식의 단순화된 예시이다. 요소(80)를 갖는 다이폴 안테나(78)는 미앤더 인덕터(84)를 통해 RFID 칩(82)에 연결된다. 안테나(78), 인덕터(84) 및 칩(82)은 얇은 유전 재료(86)(보다 정확하게는 100㎛ 두께 폴리에스터 막 같은 저 유전 상수 기판)에 그 위에 인쇄, 그에 접착 또는 소정의 통상적인 방식으로 그 위에 장착됨으로써 부착된다.

도 8은 다이폴 안테나(78)와 칩(82) 사이에 추가된 미앤더 인덕터(84)를 사용하는 다른 구성을 예시한다. 다이폴 안테나(78), 칩(82) 및 미앤더 인덕터(84)는 모두 보다 높은 유전 상수의 기판(88)상에 있다.

기본 다이폴 안테나(78)가 저 유전 상수(E_r) 기판상에 또는 공기중에 배치되도록 크기설정되는 경우, 다이폴 안테나(78)가 보다 높은 유전 상수(E_r)의 기판(88) 상에 배치될 때, 안테나 요소는 선택된 동작 주파수에서 너무 길다. 이는 자체적으로 주로 안테나가 유도성이되는 것으로 나타난다. 즉, +jX가 증가한다. 안테나(78)와 칩(82) 사이의 보상 없이, 임피던스가 정합하며, 따라서, 태그 성능이 열화된다. 그러나, 미앤더 인덕터(84)는 보다 높은 유전 상수(E_r)의 기판(88)상에서 인덕턴스가 감소된다. 따라서, 기판(88)상의 미앤더 인덕터(84)는 보다 작은 +jX를 회로에 제공하며, 그래서, 특성의 적절한 선택으로 양호한 임피던스 정합이 유지된다.

상술된 단일 용량성 또는 유도성 요소는 콤포넌트의 값이 그것이 그 위에 배치되게 되는 기판의 특성에 의존하는 원리를 도시한다. 기판 재료의 변하는 유전 상수 및 그 두께와 반응하는 안테나에 인접한 막상에 형성될 수 있는 다수의 다른 콤포넌트가 형성될 수 있으며, 이들은 기판 의존성 가변 리액턴스를 제공하도록 서로 직렬 또는 병렬로 작용하는 다수의 캐패시터, 인덕터 및 전송 라인 요소(이는 트랜스포머로서 작용할 수 있음)를 포함한다. 이들 기판-의존성 가변 리액턴스 콤포넌트는 기판 특성의 특정 범위에 걸쳐 소정 안테나 유형의 성능을 유지하기 위해, 안테나/칩 조합을 재조율 및 재정합하기 위해 사용될 수 있다.

상술한 바로부터, 구조체의 표면 형상부가 그들이 그 위에 장착되는 기판과 반응 또는 상호작용하여, 국지적 환경에 따라, 특히, 기판의 유전 특성에 따라, 동작 특성을 변화시킬 수 있다는 것을 알았다. 그러나, 이들 콤포넌트를 단독으로 사용하는 것은 항상 최상의 해법인 것은 아니다. 보상 요소(30, 32)를 위한 다른 접 근법은 보상 요소 부근의 환경, 특히, 보상 요소(30, 32)가 그 위에 장착되는 유전 재료의 유전 특성에 기초하여, 안테나의 유효 길이를 변화시키는 구조체이다. 안테나 요소의 유효 길이를 변경하는 소정의 단순한 구조체 및 방법을 이제 설명한다.

이를 위해, 고려할 수 있는 가장 단순한 안테나 중 하나는 도 9에 RFID 디바이스(102)의 일부로서 예시된 바와 같은 절첩형 다이폴(100)이다. 절첩형 다이폴 안테나(100)의 루프(104)의 총 길이는 태그가 그와 함께 동작하도록 설계되어 있는 최소 유전 상수, 예로서, E_r = 2의 유전 상수를 갖는 30mm 블록에서 RFID 칩(105)에 양호한 정합을 제공하도록 설정된다.

적응성 요소(106)는 인쇄된 일련의 조율된 회로를 포함하며, 이는 좁은 라인의 단순한 미앤더인 인덕터 및 앞서 설명 및 예시된 바와 같은 상호-디지털 캐패시터로 구성된다. 인덕터 및 캐패시터의 값은 캐패시터 값이 낮을 때, E_r = 2의 유전 상수를 갖는 재료상에서, 공진 주파수가 915MHz를 초과하도록 이루어진다. 완전한 태그가 E_r = 4의 유전 상수를 갖는 30mm 기판상에 배치되는 경우, 절첩된 다이폴을 위한 루프의 정확한 길이는 이제 보다 짧다. 그러나, 적응성 요소(106)내측의 캐패시터는 값이 증가되어 915MHz에서 루프가 공진하게 할 수 있다. 이제, 적응형 용량성 요소는 쇼트 회로 같이 작용하여 이상적으로 E_r = 4의 유전 상수를 갖는 재료상의 칩에 정확하게 정합된 안테나를 구성하기 위한 정확한 경로 길이인 RF 전류를 위한 감소된 길이 경로를 제공한다. 본 예의 값과 수치는 동작의 일반적 원리를 설명하기 위한 것이며, 반드시 실제 안테나 및 RFID 태그 디자인을 대표하는 것은 아 니라는 것을 이해할 것이다.

이는 안테나의 유효 길이를 적응시키기 위하여 본 발명에서 구현된 바와 같은 기판 특성을 사용하는 예이다. 대안적으로, 인덕턴스 및 커패시턴스가 안테나 길이를 따라 확산하는 배포 버전을 고려할 수 있다. 이들 용량성 및 유도성 요소는 직렬 및/또는 병렬 조합으로 사용될 수 있으며, 잠재적으로, 적절한 특성을 갖는 안테나와 조합될 수 있고, 안테나 성능이 유지되게 하기 위해 기판 E_r이 변할 때 임피던스 정합이 조절되게 할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.

대안적 구조체는 적응성 요소(106) 같은 보상 요소(30, 32)가 안테나의 유효 길이를 조절하는 것이다. 안테나가 서로 다른 E_r의 매체상에 또는 내에 배치될 때, 규정된 주파수의 파장이 변한다. 낮은 또는 제로 리액턴스 및 유용한 방사 저항을 얻기 위한 매체내의 이 안테나를 위한 이상적 길이는 보다 짧다.

따라서, 기판 유전 상수가 변할 때 그 유효 길이를 감소시키는 안테나가 보상을 제공한다. 이를 달성할 수 있는 구조체의 개념이 이하에 도 10에서 예시되어 있다. 이는 비제한적인 예이며, 다수의 다른 적절한 구성이 여기에 설명된 다양한 구조체 및 방법을 단독으로 또는 서로 조합하여 사용할 수 있다.

도 10은 다양한 E_r의 값 중 임의의 값을 갖는 기판상에 배치되도록 설계된 직사각형 단면 전도체(116)의 곡선형 섹션을 도시하는 평면도이다. 이는 다이폴 안테나의 2개 아암의 일부를 형성한다. 하나 이상의 섹션이 사용될 수 있다. 전도체(116)는 잠재적으로 전류가 흐르는 두 개의 경로를 가지며, 이는 외부 곡선(118) 및 내부 곡선(120)이다. 전송 경로의 길이는 실제로 이들 두 곡선 사이에서 다르다. 슬릿(122)은 캐패시터로서 작용한다. 기판 E_r이 그 유전 상수 값이 증가할 때, 두 방사 섹션 사이의 커패시턴스가 마찬가지로 증가하지만, 유효 전송 경로는 길이가 감소한다.

적응성 또는 보상 안테나 구조체가 부착되는 기판의 서로 다른 유전 상수 값을 소정 정도 보상하도록 구성된 적응성 구조체를 제공하기 위해 다수의 대안이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 예로서, 간단한 파 포맷의 구조체 사이를 횡단 결합하는 것도 보상을 제공하기 위해 설계될 수 있다. 횡단 결합된 구조체는 상술되었다.

도 11은 상술된 유형 중 일부의 보상 요소의 예인 일부 적응성 요소를 포함하는 안테나 구조체(140)를 도시한다. 안테나 구조체(140)는 각 부착점(146, 148)에서 RFID 칩 또는 스트랩에 결합되어 있는 한 쌍의 안테나 요소(142, 144)를 포함한다. 안테나 요소(142, 144)는 각 주 안테나 라인(152, 154)을 갖는다. 주 안테나 라인(152, 154)의 단부에는 용량성 스터브(156, 158)가 존재한다. 용량성 스터브(156, 158)는 대응 주 안테나 라인(152, 154)을 향해 뒤로 굴곡되어 있는 각각의 전도성 미부(162, 164)를 포함한다. 전도성 미부(162, 164)와 주 안테나 라인(152, 154) 사이의 갭(166, 168)은 전도성 미부와 주 안테나 라인의 결합부로부터 거리가 멀어짐에 따라 추가로 넓어진다. 용량성 스터브(156, 158)는 안테나 구조체(140)가 부착되는 기판의 유전 상수에 따라 변할 수 있는 특성을 갖는다. 보다 구체적으로, 전도성 미부(162, 164)와 주 안테나 라인(152, 154) 각각 사이의 커패시턴스는 안테나 구조체(140)가 그 위에 장착되는 기판 재료의 유전 상수의 함수이다.

안테나 구조체(140)는 또한, 주 안테나 라인(152, 154)의 어느 한 측부상의 루프 라인(172, 174)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 루프 라인(172, 174)은 주 안테나 라인(152, 154) 보다 좁다. 루프 라인(172, 174) 각각은 주 안테나 라인(152, 154) 양자 모두에 결합된다. 루프 라인(172)과 주 안테나 라인(152, 154) 사이에 갭(182)이 존재한다. 대응 갭(184)은 주 안테나 라인(152, 154)과 루프 라인(174) 사이에 있다. 갭(182, 184)은 변하는 두께를 가지며, 이는 주 안테나 라인(152, 154)과 루프 라인(172, 174)이 결합하는 위치에서 좁고, 루프 라인(172, 174)의 중앙을 향해 넓어진다. 루프 라인(172, 174)은 유전체 기판 층의 대향 측부상의 접지면의 부재시 인덕터로서 기능한다. 상술된 접지면(40)(도 1) 같은 접지면이 유전층의 다른 측부상에 있으면, 루프 라인(172, 174)은 마이크로스트립 라인으로서 기능하여, 안테나 구조체(140)에 결합된 RFID 칩 또는 스트랩과 안테나 구조체(140) 사이의 임피던스 정합을 향상시킬 수 있다.

도 12는 한 쌍의 실질적인 삼각형 안테나 요소(전도성 탭)(202 및 204)를 갖는 대안적이 안테나 구조체(200)를 도시한다. 안테나 요소(202, 204)는 안테나 구조체(200)에 RFID 칩 또는 스트랩을 결합시키기 위한 부착점(206, 208)을 갖는다.

안테나 요소(202, 204)는 각각의 보상 또는 적응성 부분 또는 요소(212, 214)를 갖는다. 적응성 부분(212, 214)은 실질적인 삼각형 전도성 탭에 갭(216, 218)을 제공한다. 갭(216)의 일 측부상에는 전도성 링크(220)가 있으며, 이는 갭 (216)의 각 측부상에서 안테나 요소(202)의 부분(228, 230)에 중앙부(222)를 결합하는, 갭(216)의 측부를 따른 한 쌍의 비교적 좁은 부분(224, 226)과, 비교적 넓은 중앙부(222)를 포함한다. 중앙부(222)는 갭(216)의 근방에서 안테나 요소 부분(228, 230)의 것과 거의 동일한 폭을 가질 수 있다. 좁은 부분(224, 226)은 안테나 요소 부분(228, 230)의 실질적인 전부와 중앙 부분(222) 보다 좁을 수 있다. 안테나 요소(204)는 갭(218) 부근에서 전도성 링크(220)와 실질적으로 동일한 전도성 링크(234)를 가질 수 있다.

안테나 구조체(200)는 비전도성 재료 및 전도성 재료 양자 모두를 포함하는 다양한 서로 다른 제품으로 충전된 카드보드 카톤의 벽상에 장착될 때 양호한 성능을 제공하는 것으로 판명되었다. 안테나 구조체(200)와, 특히, 적응성 부분(212, 214)은 예로서, 인근 물체의 특성의 변화 및 기판 특성의 변화를 포함하는, 안테나 구조체(200)가 겪는 다양한 환경에 대한 보상을 제공할 수 있다. 안테나 구조체(200)는 안테나 구조체가 장착되게 되는 카드보드 카톤 벽 같은 유전 기판의 대향 측부상에 전도성 구조체 또는 접지면을 갖거나 갖지 않고 사용될 수 있다. 예로서, 안테나 구조체(200)는 3-4mm 두께의 카드보드 용기상에 장착될 수 있다.

상술된 바와 같이, 여기에 설명된 다양한 적응성 또는 보상 안테나 구조체는 안테나 구조체를 포함하는 RFID 디바이스의 동작에 대한 인근 물체의 영향을 적어도 감소시키기 위해, 소정의 차폐 조치를 제공하는 용도를 위해 중첩 접지면과 함께 사용될 수 있다. 그러나, 안테나 구조체 중 일부 또는 모두는 대응 접지면을 갖지 않고 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

이제, 접지면 같은 전도성 구조체를 포함하는 다양한 구성을 설명한다. 또한, 비록 안테나 요소의 다른 구성이 접지면과 함께 사용될 수 있다는 것을 알 수 있지만, 접지면과의 조합에 효과적인 것으로 판명된 안테나 요소의 소정 조합(전도성 탭)이 설명된다. 상술된 적응성 요소는 후술된 접지면, 방법, 및 구성과 적절히 조합될 수 있다는 것을 이해이해부착될 수 있다. 패키지는 특정한 알려진 내용물을 수납하는 개별 패키지이거나, 그 내부에 일단의 부가적인 내부 개별 패키지를 포함하는 개별적인 외부 패키지일 수 있다. 단어 "패키지" 및 "용기"는 여기서, 물품 또는 기타 개별 패키지 같은 내용물을 수납하는 재료 및 등가의 구조체를 설명하기 위해 상호교체가능하게 사용된다. 본 발명은 "패키지" 또는 "용기" 중 어느 한쪽이 사용될 때, 소정의 특정 의미 또는 방법에 제한되지 않는다.

상술된 바와 같이, RFID 디바이스는 전도성 탭 및 전도성 구조체를 포함할 수 있으며, 전도성 구조체와 전도성 탭 사이에 유전층을 갖는다. 전도성 구조체는 전도성 탭과 중첩하며, 차폐부로서 작용하여, 디바이스가 장착 대상 표면이나, 디바이스를 포함하는 카톤 또는 기타 용기내의 물품 같은 인근 물체의 존재에 적어도 다소 둔감해지게 한다. 유전층은 용기의 중첩된 부분 같은 용기의 일부일 수 있다. 대안적으로, 유전층은 두께가 변하여 전도성 탭 중 하나가 전도성 구조체에 용량 결합되게 할 수 있는 별개의 층일 수 있다. 다른 대안으로서, 유전층은 인쇄 같은 제조 작업 이후 확장될 수 있는 확장가능한 기판일 수 있다.

도 13은 무선 통신 디바이스(416)를 포함하는 RFID 태그(410)를 예시한다. 디바이스(416)는 수신된 명령에 응답하여 라디오 주파수 에너지를 자체적으로 발생 시키는 능동형이거나, 수신된 라디오 주파수 에너지를 본 기술에 공지된 RFID 태그 판독기 같은 외부적 발생원으로 단순히 다시 반사시키는 수동형 중 어느 한쪽일 수 있다.

본 실시예에서, 수신된 라디오 주파수 에너지를 수신 및 방사하기 위한 무선 통신 디바이스에 결합된 적어도 두 개의 전도성 탭(412, 414)이 존재한다. 탭(412, 414)은 함께 안테나 구조체(417)를 형성한다. 두 개의 탭(412, 414)은 실질적으로 형상이 동일하며, 탭(412, 414) 각각에 대한 위치가 서로 다른 각각의 급전점(420, 422)에서 무선 통신 디바이스(416)에 결합된다. 탭(412, 414)은 두 탭이 도일한 크기 및 형상으로 이루어지는 경우, 전도성 영역이 실질적으로 동일할 수 있다. 대안적으로, 탭(412, 414)은 크기가 서로 다르고, 그 형상은 실질적으로 동일하게 남아 있어 서로 다른 전도성 영역을 초래할 수 있다. 탭(412, 414)은 서로 다른 원하는 안테나 구조체를 제공하도록 동일 직선상에 존재하거나 동일 직선상에 존재하지 않을 수 있다. 예로서, 도 13에서, 탭(412, 414)은 다수의 주파수에서 동작하도록 다수의 방사 주파수에서 공진을 제공하는 슬롯 안테나 시스템을 영역(418)내에 제공하도록 인접한 위치에서 오프셋된다.

또한, 본 발명은 디바이스(416)에 연결된 다수의 전도성 탭의 어레이를 포함하는 것도 고려된다. 이들 탭은 다이폴 또는 야기 안테나 시스템을 형성하도록 서로 일체로 동작하게 설계되거나, 특정 태그 응용처를 위한 필요에 따라 모노폴 안테나를 형성하도록 단독으로 설계될 수 있다. 이런 다수 전도성 탭 어레이를 사용함으로써, 다수의 공진 주파수가 제공될 수 있으며, 그래서, 태그가 한 쌍의 전용 전도성 탭 보다, 넓은 범위의 태그 판독기 및 환경적 상황에 응답할 수 있다.

전도성 탭을 위한 다른 고려되는 형상이 도 14 및 도 15에 예시되어 있으며, 이는 도 13에 예시된 테이퍼형, 삼각형 같은 규칙적 형상뿐만 아니라, 도 15에 참조 번호 432 및 434로 표시된 절두 삼각형 형상도 포함한다.

또한, 도 14에 참조 번호 422 및 424로 예시된 바와 같이, 직사각형 형상의 전도성 탭도 본 발명에 포함된다. 사실, 도 14는 예로서, 탭이 일련의 연속적 직사각형 부분(426, 427, 428 및 440, 441, 442)을 포함할 수 있다는 것을 예시한다.

본 발명의 일 실시예에서, 도 14에 도시된 직사각형 부분은 실질적으로 하기와 같은 치수를 가진다 : 직사각형 부분(426)은 약 3mm 폭 x 약 3mm 길이, 연속적 직사각형 부분(427)은 약 10mm 폭 x 약 107.6mm 길이, 그리고, 직사각형 부분(428)은 약 3mm 폭 x 약 15.4 mm 길이. 이들 치수에서, 유전체 기판은 발포체에 대해 약 6.2mm의, 접지면과 전도성 탭 사이의 두께를 갖는 것이 더욱 바람직하다. 유사하게, 이 양호한 실시예를 위한 접지면은 약 16mm 폭 x 약 261mm 길이이다.

전도성 탭은 또한 불규칙 형상이거나, 심지어 규칙 및 불규칙 부분을 포함하는 합성 형상을 가질 수 있다. 본 발명을 구현하는 다른 대안적 안테나 시스템은 시누소이달 패턴 같은 규칙 곡선 또는 자유 곡선과 연속적인 삼각형 부분을 갖는 탭을 가지는 것들을 포함한다.

도 13에서, 탭 급전점(420, 422)은 각각 탭(412, 414)의 두 급전점(420, 422)을 가로지른 임피던스가 그 사이에서의 에너지의 최대 전달을 가능하게 하도록 무선 통신 디바이스(416)를 가로지른 임피던스의 공액 정합치가 되도록 선택된다.

일반적으로, 이 공액 임피던스 정합을 달성하기 위해, 탭 상의 급전점을 선택하는 방법은 각 탭의 종방향 중앙선 축에 횡단하는 축을 따라 취해진 각 탭의 폭 프로파일이 서로 다른 위치에서 서로 다른 각 탭상의 지점을 선택하는 것일 수 있다. 즉, 급전점(420, 422)은 길이에 대하여 측정된, 동신 디바이스에 접속하는 태그의 중앙으로부터 멀어지는 방향으로 이동할 때, 탭의 중앙선을 따라 취해진 급전점(420, 422)에서의 탭(412, 414)의 폭이 두 탭(412, 414) 사이에서 다르도록 선택될 수 있다. 계산 또는 시행착오 중 어느 하나에 의해, 이런 지점을 선택함으로써, 공액 임피던스 정합이 달성될 수 있다.

구체적으로, 도면을 참조하면, 탭의 종방향 중앙선 축은 탭의 일 단부로부터 나머지로 연장하면서, 탭의 대향 경계부 또는 에지로부터 등거리에 남아 있는 선이 되는 것을 볼 수 있다. 때때로, 규칙적 형상의 탭에서, 이 종방향 중앙선 축은 탭의 종방향 축과 유사한 직선이 된다. 다른 경우에, 불규칙 형상의 탭에서, 종방향 중앙선 축은 경계로부터 등거리에 남아있도록 곡선이다. 또한, 이 종방향 중앙선 축은 각 탭에 고유하다는 것을 알 수 있다. 탭의 폭은 종방향 중앙선 축에 횡단하는 축을 따라 결정되며, 탭의 형상에 의존한다는 것을 알 수 있다. 예로서, 직사각형 형상의 탭에서, 폭은 종방향 중앙선 축을 따라 변하지 않지만, 삼각형 또는 웨지 형상 탭에서, 폭은 탭의 종방향 중앙선 축을 따라 연속적으로 변한다. 따라서, 본 발명이 직사각형 형상 부분을 갖는 탭을 포함하는 것을 고려하지만, 또한 다른 폭을 갖는 부분이 존재할 수도 있다.

연속적 탭상의 급전점을 선택하는 다른 방법은 그 급전점으로부터 상기 탭 각각의 종방향 중앙선 축을 따른 거리와 함께 각 탭의 종방향 중앙축의 단위 길이당 전도성 영역이 변하는, 각 탭상에서 위치가 다른 급전점을 선택하는 것이다. 본질적으로, 이 방법은 중앙선의 단위 길이당 형상의 통합된 영역이 변하는 각 탭상의 위치를 급전점으로서 선택하며, 이는 탭의 폭일 필요는 없다.

도 16은 라디오 주파수 반사 구조체 또는 접지면(450)이 탭(452, 454)으로부터 방사된 라디오 주파수 에너지를 반사하기 위해, 탭(452, 454)에 동작가능하게 결합되는 방식을 예시한다. 접지면 요소는 전도성 탭과 실질적으로 동일한 크기일 수 있거나 보다 클 수 있으며, 그래서, 접지면 요소는 라디오 주파수 에너지를 효과적으로 반사할 수 있다. 접지면 요소가 실질적으로 전도성 탭 보다 작은 경우에, 라디오 주파수 에너지는 접지면 요소를 초과하여 연장하며, 패키징의 내용물과 상호작용하여, 라벨의 동작 효율의 열화를 초래한다. 일 실시예에서, 접지면(450)은 탭(452, 454)의 경계를 적어도 약 6mm 초과하여 연장할 수 있다.

예시된 실시예에서, 무선 통신 디바이스(456)는 급전점(458, 460)에서 탭(452, 454)에 연결된다. 이 구조체(450)는 단일, 단체 판 또는 라디오 주파수 에너지를 반사하기 위해 함께 작용하는 다수의 격리된 판을 포함하는 복수의 반사 구조체일 수 있다. 안테나 구조체가 패키지 벽(462)의 일 측부상에 위치되는 경우에, 라디오 주파수 반사 구조체(450)는 추가로 후술된 바와 같은 유전 재료로서 벽 자체를 사용하는 동일 벽(462)의 대향 측부상에 존재할 수 있다.

상술된 바와 같이, 유전 재료는 전도성 탭(452, 454)과 라디오 주파수 반사 구조체(450) 중간에 위치되는 것이 바람직하다. 이런 유전 재료의 예는 상술된 패 키징 벽(462)이다. 라디오 주파수 반사 구조체와 탭 중간의 유전체의 유전 특성 또는 두께는 탭의 종방향 또는 횡방향 축에 따라 변할 수 있다. 일반적으로, 860MHz 내지 950MHz의 범위의 대역으로서 규정된 UHF 주파수에서, 약 3mm 내지 6mm의 유전체 두께가 본 발명을 구현하는 태그에 적합하다. 유사하게, 약 0.5mm 내지 약 3mm의 유전체 두께가 2450MHz에 중심설정된 대역에서 동작하도록 설계된 태그를 위해 적합하다. 이 두께 범위는 방사 요소와 접지면 사이의 동작 주파수의 파장의 1/4의 분리 거리를 위한 통상적으로 믿어지는 요구조건에도 불구하고, 전도성 탭의 효과적인 동작에 적합한 것으로 판명되었다.

본 발명에서, 보다 짧은 탭이 활용될 수 있어서, 제조 동안 웨브 매체상의 라벨 밀도를 증가시켜 웨브 매체를 덜 낭비되게 하고, 각 레벨 구성시 보다 적은 잉크 및 라벨 재료를 사용하여 제조 비용을 절감시킨다는 사실 및 라벨 구성에 보다 얇고 보다 낮은 유전성의 재료가 사용될 수 있다는 것에서 라벨의 제조 및 응용 양자 모두에서 장점이 발견되었다. 또한, 이런 보다 얇고 보다 작은 라벨은 패키징에 보다 쉽게 부착되고, 그들이 부착되는 패키징 표면으로부터 외향 돌출하는 보다 두꺼운 라벨들 보다 손상 가능성이 적다.

다른 실시예는 무선 통신 디바이스가 없는 상술된 바와 같은 안테나 구조체 자체에 관한 것이다.

도 17은 카드보드 카톤의 에지 같은 물체의 에지 위에 배치되도록 구성된 RFID 디바이스(500)를 예시한다. RFID 디바이스(500)는 그 사이에 경계(506)를 갖는 두 섹션(502, 504)의 라벨이다. 섹션(502, 504)은 단일 기판(508)을 포함할 수 있으며, 이는 적절한 압력 감응성 접착제 같은 접착제 배킹(backing)을 가질 수 있다.

제1 섹션(502)은 기판(508)상에 인쇄 또는 다른 방식으로 형성된 전도성 접지면(510)을 갖는다. 접지면(510)은 전도성 잉크로 형성될 수 있다.

제2 섹션(504)은 기판(508)상에 인쇄 또는 형성된 안테나 구조체(520) 및 안테나 구조체(520)에 결합된 RFID 칩 또는 스트랩(522)을 포함한다. 안테나 구조체(520)는 상술된 안테나 요소(전도성 탭)와 유사할 수 있는 안테나 요소(524, 526) 및 적응성 또는 보상 요소(530, 532)를 포함할 수 있다. 적응성 또는 보상 요소(530, 532)는 상술된 적응성 또는 보상 요소 중 하나 이상의 유형을 포함할 수 있다.

도 19 및 도 19는 카드보드 용기 같은 물체(542)의 패널(540)상의 RFID 디바이스(500)의 설치를 예시한다. RFID 디바이스(500)는 패널(540)의 에지(544)위에 절첩되고, 패널(540) 내측의 제1 섹션(502)과 패널(540) 외측의 제2 섹션(504)을 갖는다. 두 섹션(502, 504) 사이의 경계(506)는 거의 패널(540)의 에지(544)를 따라 배치된다. RFID 디바이스(500)가 단일 기판(508)상에 있기 때문에, 패널(540)의 대향 측부상에 섹션(502, 504)을 위치시키도록 디바이스(500)를 절첩하는 것은 안테나 구조체(520)와 접지면(510) 사이의 소정의 정렬 조치를 제공한다. 접지면(510)은 패널(540)에 대한 RFID 디바이스(500)의 부착시 안테나 구조체(520) 및 접지 패널(510) 사이의 있을 수 있는 오정렬을 보상하도록 증가된 양의 중첩을 가질 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.

적응성 요소(530, 532)는 RFID 디바이스(500)가 적용되는 대상물에서 발생될 수 있는 변동에 대한 보상을 제공할 수 있다. 이런 변동은 예로서, 용기 재료 두께 및/또는 유전 특성의 변동에 기인할 수 있다.

RFID 디바이스(500)의 구성에 대하여 다수의 변경이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 예로서, 삼각형 안테나 요소(524, 526)에 대한 대안으로서, 상술 및 후술된 다른 유형의 안테나 요소를 사용하는 것이 가능할 수 있다.

이제, 도 20으로 돌아가면, 카톤(676)의 부분(672, 674)상에 장착된 RFID 디바이스(670)가 예시되어 있다. 디바이스(670)는 부분(672, 674)이 서로 중첩하는 카톤(676)의 중첩부(680)상에 위치되어 있다. 부분(672, 674)은 중첩부에 접착제로 결합될 수 있다. 대안적으로, 카톤(676)의 부분(672, 674)은 적절한 스테이플 또는 다른 패스너 같은 다른 수단에 의해 결합될 수 있다. 일 측부상에, 또는, 중첩부(680)의 주 표면(678)상에는 전도성 탭(682, 684)이 있으며, RFID 칩 또는 스트랩 같은 무선 통신 디바이스(686)가 있다. 라디오 주파수 반사 구조체 또는 접지면(690)은 중첩부(680)의 대향 측부 또는 주 표면(692)상에 있다.

따라서, 카톤(676)의 중첩부(680)는 무선 통신 디바이스(686)와 전도성 탭(682, 684) 사이의 유전체로서 기능한다. RFID 디바이스(670)의 성능은 카톤 부분(672, 674)의 단일의 두께(비중첩) 부분에 비해, 중첩부(680)의 부가적인 두께 만큼 향상될 수 있다. 보다 구체적으로, RFID 디바이스를 위한 유전체로서 이중 두께 중첩 카톤 부분을 사용하는 것은 보다 얇은 재료를 갖는 카드보드 카톤상에 이런 디바이스를 사용할 수 있게 한다. 예로서, 일부 카톤은 2mm 두께 카드보드 같은 매 우 얇은 카드보드를 사용한다. 2mm 두께 카드보드의 단일 두께는 여기에 설명된 것 같은 표면-둔감성 RFID 디바이스와 함께 사용하기에는 부적합하거나 덜 적합할 수 있다.

도 20에 도시된 RFID 디바이스(670)는 반사 구조체(690) 및 전도성 탭(682, 692)을 형성하기 위해, 중첩부(680)의 대향 측부(주 표면)(678, 692)상에 전도성 잉크를 인쇄함으로써 생성될 수 있다. 잉크 제트 인쇄, 오프셋 인쇄 및 그라비어 인쇄를 포함하는 다양한 적절한 인쇄 방법이 반사 구조체(90) 및 탭(682, 684)을 형성하기 위해 사용될 수 있다.

무선 통신 디바이스(686)는 전도성 탭(682, 684)의 인쇄에 이어 전도성 탭(682, 684)에 적절히 결합될 수 있다. 결합은 적절한 롤 프로세스에 의해, 예로서, 디바이스의 웨브로부터 탭(682, 684)상으로 통신 디바이스(686)를 배치함으로써, 달성될 수 있다. 인쇄는 카톤 부분(672, 674)이 중첩되어 중첩부(680)를 형성하기 이전에 수행될 수 있거나, 대안적으로, 인쇄는 중첩부(680)의 형성 이후 부분적 또는 전체적으로 수행될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 전도성 잉크는 은 입자 같은 금속 입자를 포함하는 잉크를 포함하는 다양한 적절한 잉크 중 소정의 것일 수 있다.

전도성 탭(682, 684) 및/또는 반사 구조체(690)의 형성은 카톤 부분(672, 674)의 형성 동안 이루어질 수 있으며, 전도성 탭(682, 684) 및/또는 반사 구조체(690)는 에로서, 카톤 부분(672, 674)내에 있을 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 적어도 부분적으로 카톤 부분(672, 674)내에 RFID 디바이스(670)의 부분을 형 성하는 것은 RFID 디바이스(670)의 콤포넌트를 손상으로부터 물리적으로 보호하는 것을 돕는다. 부가적으로, RFID 디바이스(670)의 일부 콤포넌트를 매설하는 것은 RFID 디바이스(670)의 제거 또는 불능화를 방지하는 것을 도우며, 그 이유는 RFID 디바이스(670)가 그에 의해 보다 위치시키기가 어려워지기 때문이다.

일 실시예에서, 전도성 탭(682, 684)은 카톤 부분(672)의 내부상에 인쇄될 수 있다. 도 21에 예시된 바와 같이, 마커(696)는 반사성 구조체(690)가 후속하여 배치될 위치를 나타내기 위해 카톤 부분(672, 674) 중 하나상에 인쇄 또는 다른 방식으로 배치될 수 있다.

전도성 탭(682, 684)은 여기에 기술된 소정의 적절한 형상 또는 형태를 가질 수 있다. 대안적으로, 전도성 탭(682, 684)은 서로 비대칭적인 형상 같은 다른 형상을 가질 수 있다. 전도성 탭(682, 684)은 RFID 디바이스(670)가 그 위에 장착되는 카톤 또는 다른 용기내의 내용물의 유형의 편차 같은 RFID 디바이스(670)가 겪는 환경의 다른 차이점 및/또는 서로 다른 기판 재료 및/또는 두께를 조율할 수 있거나 다른 방식으로 보상하는 구성을 가질 수 있다.

도 20 및 도 21에 예시된 RFID 디바이스(670)는 그 위에 RFID 디바이스(670)가 장착되는 카톤 또는 다른 용기내에 저장된 상품 또는 기타 재료의 유형의 편차로 인한 RFID 디바이스(670)의 동작의 변화를 감소 또는 방지하기 위한 "차폐부"를 제공하는 반사성 구조체(690)를 갖는 상태로, 보다 넓은 범위의 패키징 재료상에 디바이스를 장착할 수 있게 한다. 도 23에 예시된 바와 같이, RFID 디바이스(670)는 반사성 구조체(690)가 전도성 탭(682, 684)과 용기의 내부 사이에 개재되도록 배향되어, 카톤 또는 다른 용기(698)상에 위치될 수 있다.

도 23은 실질적인 모노폴 안테나 구조체(702)를 갖는 RFID 디바이스(700)인 다른 실시예 RFID 디바이스의 동작 콤포넌트를 도시한다. RFID 디바이스(700)는 기판(712)상에 장착된 한 쌍의 전도성 탭(708, 710)에 결합된 무선 통신 디바이스(706)(예로서, 스트랩)를 포함하며, 이는 전도성 탭(708, 710)으로부터 기판(712)의 대향 측부상에 반사성 구조체 또는 접지면(714)을 갖는다.

전도성 탭(708) 중 하나의 적어도 일부는 전도성 탭(70) 하위의 기판(712)의 부분의 것 보다 자은 두께를 갖는 기판(712)의 보다 얇은 부분(716)상에 장착됨으로써, 반사성 구조체(714)에 용량 결합된다. 정합에 적절히 주의하여, 용량형 반사성 구조체(714)에 탭(708)을 전기적으로 결합시키는 것은 모노폴 안테나 디바이스로서 RFID 디바이스(700)의 동작을 가능하게 한다. 보다 얇은 부분(716)의 상대적 두께는 용량형 반사성 구조체(714)와 전도성 탭(708) 사이의 용량형 전기적 결합을 용이하게 한다.

전도성 탭(710)은 모노폴 안테나 요소로서 기능한다. 전도성 탭(710)은 다른 실시예에 관하여 상술된 것 같은 가변 폭을 가질 수 있다.

상술된 정합은 안테나 구조체(102)와 무선 통신 디바이스(106)의 상대 임피던스를 서로 복소 공액이 되게 하는 것을 포함한다. 일반적으로, 안테나 구조체(102)의 임피던스는 전도성 탭(108)의 임피던스와 반사성 구조체(114)와의 그 용량성 결합을 포함하는, RFID 디바이스(100)의 다양한 임피던스의 일련의 조합이다.

보다 얇은 부분(716)은 기판(712)의 재료를 비탄성적으로 압축함으로써 보다 얇아질 수 있다. 예로서, 기판(712)은 폴리스티렌 및/또는 폴리프로필렌을 포함하는 발포 재료일 수 있는 적절한 열가소성 발포 재료 같은 적절한 발포 재료로 이루어질 수 있다. 기판(712)의 일부는 셀을 파열시키도록 충분한 압력을 인가하여 셀내의 가스가 발포체 밖으로 압출되게 하여 영구적으로 발포체를 압축시킴으로써 압축될 수 있다.

상술된 압축은 기판(712)상에 탭(708, 710)을 형성한 이후 수행될 수 있다. 탭(708) 및 기판(712)의 부분상의 압력은 예로서, 무선 통신 디바이스(706)가 장착되는 RFID 디바이스(700)의 중심을 향해 하향 및 측방향으로 지향될 수 있다. 전도성 탭(708) 및 기판(712)상에서 하방으로, 그리고, 내부로 가압함으로써, 전도성 탭(708)의 재료의 보다 적은 신장이 발생한다. 이는 전도성 탭(708)의 재료에 보다 저은 압력을 부여하고, 전도성 탭(708)의 재료의 완전성을 유지하는 것을 도울 수 있다.

대안으로서, 기판(712)의 얇아진 부분(716)을 형성하기 위한 압축 또는 다른 박화 프로세스 이후, 전도성 탭(708, 710)이 형성될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 전도성 탭(708, 710)은 전도성 잉크를 인쇄하는 것에 의한 것 같은 전도성 재료를 침착하기 위한 적절한 프로세스에 의해 형성될 수 있다.

도 23을 참조하면, 기판(712)은 보다 두꺼운 부분(722)과 보다 얇은 부분(716) 사이에 경사 영역(720)을 가질 수 있다. 경사 영역(720)은 전도성 탭(708)이 보다 얇은 부분(716)의 압축 이전에 배치될 때, 압력하에 있는 전도성 탭(708)의 면적을 증가시킴으로써, 전도성 탭(708)상의 응력을 감소시키는 것을 도울 수 있 다. 전도성 탭(708)의 인쇄 또는 다른 방식의 침착 이전에, 보다 얇은 부분(716)이 압축될 때, 경사 영역(720)은 기판(712)의 보다 두꺼운 부분(722)상에 있는 전도성 탭(708)의 제1 부분(732)과, 기판(712)의 보다 얇은 부분(716)상에 있는 전도성 탭(708)의 제2 부분 사이의 전도를 보증하는 것을 돕는다.

다양한 적절한 방법이 기판(712)의 보다 얇은 부분(716)을 형성하기 위해 활용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 이미 상술한 압축에 부가하여, 보다 얇은 부분(716)을 형성하기 위해, 압축과 조합하여 또는 단독으로, 기판의 일부를 가열하는 것이 가능할 수 있다. 예로서, 적어도 하나가 가열되는 한 쌍의 롤러를 통해 이를 구동함으로써 열가소성 발포 재료가 가열 및 압축될 수 있다. 열가소성 막은 영역에 걸쳐 압축될 수 있으며, 고체 열가소성 시트로 전환될 수 있고, 따라서, 그 두께가 감소하고, 그 유전 상수가 증가하는 양자 모두가 이루어질 수 있다. 대안적으로, 보다 얇은 부분(716)을 생성하기 위해 소정의 다양한 적절한 방법에 의해 기판(712)의 일부로부터 재료가 제거될 수 있다.

위에 제안된 바와 같이, 사이에 단지 기판(712)의 보다 얇은 부분(716)만을 갖는 전도형 반사성 구조체(714)에 대한 제2 전도성 탭 부분(736)의 근접도는 반사성 구조체(714)와 제2 부분(736)을 용량 결합하는 것을 돕는다. 특정 예에서, 3.2mm 두께의 발포 유전체가 0.4mm 두께로 20mm x 20mm 면적에 걸쳐 압축된다. 이는 플라스틱 발포 재료의 유전 상수를 1.2로부터 2.2로 증가시킨다. 따라서, 발포체의 감소된 두께 및 보다 얇은 부분(716)의 기판 재료의 증가된 유전 상수로 인해, 총 커패시턴스는 0.66pF로부터 9.7pF로 증가하였으며, 이는 915MHz에서 17.8오 옴의 저항을 갖는다.

이제, 도 24를 참조하면, RFID 디바이스(700)는 디바이스(700)의 둘레에 실질적으로 완전히 압축된 경계부 또는 리지 에지(740)를 포함할 수 있다. 압축된 리지 에지(740)의 부분은 반사성 구조체(714)에 대해 전도성 탭(708)의 제2 부분(736)을 용량 결합하기 위한 보다 얇은 부분(716)으로서 기능한다. 압축된 리지 에지(740)의 잔여부는 RFID 디바이스(700)의 굴곡을 방지하기 위하여 RFID 디바이스(700)에 대한 강성 에지를 제공하는 기계적 구조적 기능을 수행할 수 있다.

RFID 디바이스(700)의 다른 실시예가 도 25에 예시되어 있다. 도 25의 RFID 디바이스는 공진기(전도성 탭)(750)를 포함하며, 이는 일 단부에 용량성 접지(752)를 갖는다. 무선 통신 디바이스(706)는 적절한 임피던스 지점에서 공진기(750)에 결합된다. 또한, 무선 통신 디바이스(706)는 용량성 접지(754)에 결합된다. 무선 통신 디바이스(706)와 공진기(750) 사이의 접속점은 공진기(750)의 활성부 및 무선 통신 디바이스(706)의 임피던스가 적절히 정합하도록 선택될 수 있다.

도 23 내지 도 25에 도시된 RFID 디바이스(700)는 임의의 다양한 적합한 재료를 포함하는 카톤 상의 배치를 위한 것과 같은 라벨로서 사용하기에 적합할 수 있다. RFID 디바이스(700)는 예를 들면 카톤, 다른 유형의 용기 또는 다른 대상물 상에 RFID 디바이스(700)를 장착하기 위한 접착층과 같은 다른 적합한 층을 포함할 수 있다.

RFID 디바이스(700)는 적절한 롤 동작을 사용하여 제조될 수 있다. 도 26은 RFID 디바이스(700)와 같은 RFID 디바이스를 제조하기 위한 시스템(760)의 개략 다 이어그램이다. 기판 재료(764)의 롤(762)에서 시작하여, 적합한 프린터(766)가 기판 재료(764)의 대향 측면들 상에 전도성 탭(708, 710)(도 23) 및 반사 구조체(766)를 인쇄한다. 프린터(766)는 예를 들면 반사 구조체의 인쇄와는 개별 동작으로 전도성 탭을 인쇄하기 위한 다중 프린터를 실제로 포함할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

배치 스테이션(768)이 스트랩과 같은 무선 통신 디바이스(706)(도 23)를 배치하는데 사용될 수 있다. 무선 통신 디바이스(706)는 재료(770)의 개별 웨브로부터 기판 재료(764)로 전달될 수 있다. 대안적으로, 다른 방법이 기판 재료(764)에 무선 통신 디바이스(706)를 연결하는데 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들면, 적합한 픽-앤드-플레이스 동작이 무선 통신 디바이스(706)를 배치하는데 사용될 수 있다.

마지막으로, 기판 재료(764)는 한 쌍의 롤러(774, 776) 사이로 통과된다. 롤러(774, 776)는 적합하게 가열되고, 예를 들면 기판 재료(764)의 일부를 가압하고 RFID 디바이스(700)를 서로로부터 분리하기 위해 적합한 돌출부 및/또는 리세스를 포함하는 적절하게 성형된 표면을 가질 수 있다. 게다가, 보호 표면 시트(778)가 RFID 디바이스(700)를 위한 보호 상부면을 제공하도록 시트 재료(764) 상에 적층될 수 있다. 압축, 적층 및 절단 동작은 원한다면 개별 단계로 수행될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

다른 적합한 프로세스가 RFID 디바이스(700)를 제조하는데 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들면, 롤 코팅 또는 스프레이 코팅과 같은 적합 한 코팅 기술이 카톤 또는 다른 용기에 RFID 디바이스를 접착하는 것을 용이하게 하도록 접착제로 디바이스의 일 측면을 코팅하기 위해 이용될 수 있다.

RFID 디바이스(700)는 그 모노폴 안테나 구조체(702)와 함께, 다이폴 안테나 구조체를 갖는 유사한 디바이스와 비교할 때 보다 작은 크기의 장점을 갖는다. 태그의 길이는 안테나 요소(전도성 탭)의 보다 작은 크기를 갖는 다이폴 안테나형 디바이스와 비교할 때 디바이스(700)에서와 같은 모노폴 안테나의 사용에 의해 거의 절반이 될 수 있다. 보다 작은 크기의 RFID 디바이스를 가짐으로써, 이러한 디바이스가 더 광범위한 적용에 이용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

도 27은 감소된 두께를 갖는 제조 및 프로세싱 동작 동안에 유지될 수 있는 팽창형 기판(782)을 구비한 RFID 디바이스(782)를 도시한다. 약 0.05mm 내지 0.5mm일 수 있는 감소된 두께는 예를 들면 RFID 디바이스(780)의 부분인 라벨(784) 상에 바코드 또는 다른 정보를 인쇄하도록 RFID 디바이스(780)가 표준 프린터를 통과하는 것을 유리하게 허용할 수 있다. 기판(782)의 감소된 두께의 장점을 취하는 동작을 수행한 후, 기판(782)이 팽창하여 도 27에 도시된 것으로 그의 두께를 증가시킬 수 있다.

RFID 디바이스(780)는 기판(782)의 일 측면에 무선 통신 디바이스(782) 및 한 쌍의 전도성 탭(788)을, 기판(782)의 다른 측면에 반사 구조체(전도성 접지면)(792)를 포함하는 본원에 설명된 RFID 디바이스의 다른 다수의 부품을 갖는다.

이제 도 28 내지 도 30을 부가로 참조하여, 팽창형 기판(782)의 구조의 세부사항이 제공된다. 팽창형 기판(782)은 상부층(802), 중간층(804) 및 하부층(806)을 포함한다. 중간층(804)은 전단력이 하부층(806)에 대해 상부층(802)에 인가될 때 세그먼트(808, 810, 812)로 분리되도록 스코어링된다. 세그먼트(808, 810, 812)는 세그먼트(808)의 절첩선(818, 820)과 같은 절첩선 상에 차례로 스코어링된다. 절첩선(818)을 따른 스코어링은, 전단력이 상부층(802)과 하부층(806) 사이에 인가될 때 세그먼트(808)의 부분(822, 824, 826)이 서로에 대해 절첩되도록 한다.

세그먼트(808, 810, 812) 각각은 3개의 부분을 갖는다. 상부층(802)은 세그먼트(808, 810, 812)의 일 측면 상의 부분(도 27 내지 도 30에 도시된 바와 같은 최우측 부분)에 하부층(802)을 접착하도록 선택적으로 부착된 접착 패드(832)를 갖는다. 하부층(806)은 세그먼트(808, 810, 812)의 일 측면 상의 부분(도 27 내지 도 30에 도시된 바와 같은 최좌측 부분)에 하부층(806)을 접착하기 위해 선택적으로 부착된 접착 패드(836)를 갖는다. 세그먼트(808, 810, 812) 각각의 중간부는 상부층(802) 또는 하부층(806)에 접착식으로 부착되지 않고 일 측면 상의 세그먼트부에 대해 굴곡 가능하게 유지된다.

도 27에 도시된 바와 같이 팽창형 기판(782)을 함께 모은 상태에서, 상부층(802) 및 하부층(806)이 중간층(804)의 세그먼트부에 선택적으로 접착되고, 다른 동작은 그의 압축 상태에서 기판(782)에 수행될 수 있다. 예를 들면, 전도성 탭(788, 790)이 상부층(802) 상에 형성될 수 있고, 반사 구조체(792)가 하부층(806) 상에 형성되거나 배치될 수 있다. 무선 통신 디바이스(786)가 전도성 탭(788, 790)과 접촉하여 배치될 수 있다. 인쇄 동작이 RFID 디바이스(780)의 라벨(784) 상에 인쇄하도록 수행될 수 있다. 상술한 바와 같이, 압축된 기판(782)의 두께는 RFID 디바이스가 라벨을 인쇄하기 위해 또는 다른 동작을 수행하기 위해 표준 프린터를 통과할 수 있게 할 수 있다. 게다가, 압축된 기판(782)은 다른 제조 동작을 수행하기 위해 용이하게 사용될 수 있다.

압축된 기판(782)을 이용하는 제조 동작 후에, 기판(782)이 도 30에 도시된 바와 같이 팽창될 수 있다. 전단력(840)이 하부층(806)에 대해 상부층(802)에 인가될 때, 상부층(802)은 하부층(806)에 대해 위치를 시프트한다. 그의 일부가 상부층(802)에 접착식으로 접착되고 그의 다른 부분은 하부층(806)에 접착되는 세그먼트(808, 810, 812)의 단부가 또한 서로에 대해 이동한다. 세그먼트(808, 810, 812)의 단부가 서로에 대해 시프트함에 따라, 세그먼트(808, 810, 812)의 중간부는 세그먼트부 사이의 절첩선을 따라 단부에 대해 절첩된다. 따라서 세그먼트(808, 810, 812)의 중간부는 전개되어 상부층(802) 및 하부층(806)을 분리하여, 기판(782)을 팽창시키고 팽창형 기판(782)의 두께를 증가시킨다. 결과는 파형 구조체이다. 팽창된 기판(782)은 고체 재료와 비교할 때 낮은 유전 손실을 갖는다. 기판(782)의 팽창에 기인하는 전도성 탭(788, 790) 사이의 증가된 분리에 의해, 팽창된 기판(782)은 표면-의존성 RFID 태그 구조체용 유전체로서 사용하기에 적합하다.

상부층(802)과 하부층(806) 사이의 전단력(840)은 임의의 다양한 적합한 방식으로 인가될 수 있다. 예를 들면, 전단력(840)은 파지면의 편차 또는 상이한 회전 속도를 갖는 롤러를 갖는 적합하게 구성된 롤러에 의해 인가될 수 있다. 대안적으로, 층들(802, 806) 중 하나는 기판(782)이 가열될 때 층들(802, 806) 사이의 상대 전달을 유발하는 적절한 열 수축층을 포함할 수 있다.

팽창형 기판(782)은 층들(802)의 단부를 피닝하고 기판(782)의 적절한 부분을 함께 고착하고, 우레탄 발포체와 같은 적합한 재료로 기판(782)의 갭을 충전하고, 세그먼트의 중간부의 단부의 부분을 적합하게 절단하고 내향 굴곡시키는 것과 같은 임의의 다양한 적합한 방식으로 팽창된 형상으로 고정될 수 있다.

층(802, 804, 806)은 임의의 다양한 적합한 재료로 제조된 층일 수 있다. 층들은 적합한 플라스틱 재료로 제조될 수 있다. 대안적으로, 층들의 일부 또는 전체가 적합한 카드보드와 같은 지류 재료로 제조될 수 있다. 층(802, 804, 806)의 일부는 하나의 재료로 제조될 수 있고, 층(802, 804, 806)의 다른 부분은 다른 재료로 제조될 수 있다.

RFID 디바이스(780)는 임의의 다양한 적합한 재료를 포함하는 카톤 상에 배치를 위한 것과 같은 라벨로서 사용하기에 적합할 수 있다. RFID 디바이스(780)는 예를 들면, 카톤, 다른 유형의 용기, 또는 다른 대상물 상에 RFID 디바이스(780)를 장착하기 위한 접착층과 같은 다른 적합한 층을 포함할 수 있다.

RFID 디바이스(780)는 도 26의 시스템과 관련하여 상술된 프로세스와 같은 적합한 롤 프로세스에 사용될 수 있다. 상술한 바와 같이, 팽창형 기판은 성형 동작의 일부 중에 압축 상태로 존재하여, 예를 들면 인쇄 동작이 완료된 후에만 팽창될 수 있다.

도 31은 그 길이를 따라 실질적으로 일정한 폭을 갖는 한 쌍의 실질적인 직사각형 전도성 탭(862, 864)을 갖는 RFID 디바이스(860)를 도시한다. 더 구체적으로는, 전도성 탭(862, 864) 각각은 탭의 종방향 중심선 축에 횡단 방향으로 실질적 으로 일정한 폭을 가질 수 있다. 전도성 탭(862, 864)은 RFID 칩 또는 스트랩과 같은 무선 통신 디바이스(868)에 연결된 안테나 구조체(870)를 형성한다. 실질적인 직사각형 전도성 탭(862)이 상술한 반사 구조체 또는 접지면과 같은 전도성 구조체와 결합하여 사용될 때 효율적인 것으로 판명되었다.

RFID 디바이스(260)는 반사 전도성 구조체와 함께 효율적으로 사용될 수 있는 실질적으로 일정한 폭을 갖는 전도성 탭을 구비한 더 광범위한 종류의 디바이스 중 하나이다. 이러한 전도성 탭은 도 31에 도시된 실질적인 직사각형 형상 이외의 형상을 가질 수 있다.

특정 변형 및 개선이 상기 설명의 숙독시에 이 기술 분야의 숙련자에게 수행될 수 있을 것이다. 본 발명은 무선 통신 디바이스, 탭, 패키징 또는 슬롯 배열의 임의의 특정 유형에 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 본 출원에서, "연결, 연결된, 또는 연결하는"은 직접 접속 또는 반응성 연결로서 정의된다. 반응성 연결은 용량성 또는 유도성 연결로서 정의된다. 이 기술 분야의 숙련자는 이들 요소가 본 발명을 성취할 수 있는 상이한 방식이 존재한다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 본 발명은 청구된 바 및 임의의 등가물을 커버하도록 의도된다. 본원에 사용된 특정 실시예는 본 발명의 이해를 보조하도록 사용되고, 청구범위 및 이들의 등가물보다 좁은 방식으로 본 발명의 범주를 한정하도록 사용되어서는 안된다.

본 발명이 특정 실시예 또는 실시예들과 관련하여 도시되고 설명되었지만, 등가의 변경 및 변형이 본 명세서 및 첨부 도면의 숙독 및 이해시에 이 기술 분야의 숙련자에게 수행될 수 있는 것은 명백하다. 특히 상술한 요소들(부품들, 조립체 들, 디바이스들, 조성물들 등)에 의해 수행된 다양한 기능과 관련하여, 이러한 요소들을 설명하는데 사용된 용어("수단"의 언급을 포함함)는 달리 지시되지 않으면, 이러한 요소들이 본 발명의 예시적인 실시예 또는 실시예들이 설명된 본원의 기능을 수행하는 개시된 구조체와 구조적으로 동등하지 않더라고 설명된 요소의 특정 기능(즉, 기능적으로 동등한)을 수행하는 임의의 요소에 대응하도록 의도된다. 게다가, 본 발명의 특정 특징이 다수의 예시된 실시예의 하나 이상에 대해서만 상술되었지만, 이러한 특징은 임의의 제공된 또는 특정 적용에 대해 바람직하고 유리할 수 있는 바와 같이 다른 실시예의 하나 이상의 다른 특징과 조합될 수 있다.

Claims (37)

1. RFID 디바이스에 있어서,

   유전층과,

   유전층의 제1 표면 위의 안테나 구조체와,

   안테나에 결합된 RFID 칩을 포함하고,

   상기 안테나 구조체는 안테나 구조체 부근의 동작 환경의 영향을 적어도 부분적으로 보상하는 하나 이상의 보상 요소를 포함하는 RFID 디바이스.
2. 제 1 항에 있어서, 보상 요소는 캐패시터를 포함하는 RFID 디바이스.
3. 제 2 항에 있어서, 캐패시터는 상호-디지털 캐패시터인 RFID 디바이스.
4. 제 1 항에 있어서, 보상 요소는 미앤더(meander) 인덕터를 포함하는 RFID 디바이스.
5. 제 4 항에 있어서, 안테나 구조체는 전도성 탭 안테나 요소를 포함하고,

   미앤더 인덕터는 안테나 요소 중 하나와 RFID 칩 사이에 위치되는 RFID 디바이스.
6. 제 4 항에 있어서, 미앤더 인덕터는 다수의 전도성 재료의 턴을 포함하고,

   다수의 턴 중 적어도 일부는 서로 용량 결합되는 RFID 디바이스.
7. 제 1 항에 있어서, 보상 요소는 유전층의 유전 재료와 상호작용하여 유전 재료의 특성에 기초하여 보상 요소를 위한 서로 다른 동작 특성을 제공하는 RFID 디바이스.
8. 제 7 항에 있어서, 안테나 구조체는 RFID 칩에 결합된 한 쌍의 용량성 탭을 포함하고,

   보상 요소는 유전층과 전도성 탭 사이의 상호작용으로 인한 용량성 탭의 전기적 특성의 변화를 적어도 소정 정도 보상하는 RFID 디바이스.
9. 제 1 항에 있어서, 유전층은 카드보드를 포함하는 RFID 디바이스.
10. 제 1 항에 있어서, 유전층은 플라스틱을 포함하는 RFID 디바이스.
11. 제 1 항에 있어서, 유전층은 플라스틱 발포체를 포함하는 RFID 디바이스.
12. 제 1 항에 있어서, 유전층은 적어도 약 3mm의 두께를 가지는 RFID 디바이스.
13. 제 1 항에 있어서, 유전층의 제2 표면 위에 전도성 평면을 추가로 포함하고, 유전층은 전도성 평면과 안테나 구조체 사이에 개재되는 RFID 디바이스.
14. 제 1 항에 있어서, 유전층은 용기의 일부인 RFID 디바이스.
15. 제 14 항에 있어서, 유전층의 제2 표면 위에 전도성 평면을 추가로 포함하고, 유전층은 전도성 평면과 안테나 구조체 사이에 개재되는 RFID 디바이스.
16. 제 15 항에 있어서, 전도성 평면은 용기의 내부 체적과 안테나 구조체 사이에 존재하는 RFID 디바이스.
17. 제 15 항에 있어서, 상기 부분은 용기의 중첩된 부분이며, 상기 부분의 일 표면상에 안테나 구조체를, 그리고, 상기 부분의 대향 표면상에 전도성 판을 갖는 RFID 디바이스.
18. 제 1 항에 있어서, 안테나 구조체는 RFID 칩에 결합된 한 쌍의 전도성 탭을 포함하는 RFID 디바이스.
19. 제 18 항에 있어서, 안테나 구조체는 RFID 칩에 결합된 한 쌍의 전도성 탭을 포함하는 RFID 디바이스.
20. 제 18 항에 있어서, 보상 요소는 전도성 탭으로부터 분리되거나, 동작가능하게 결합되는 RFID 디바이스.
21. 제 18 항에 있어서, 유전층은 균일한 두께를 가지며, 유전층은 보다 얇은 부분과 보다 두꺼운 부분을 가지고, 전도성 탭 중 하나의 일부는 보다 얇은 부분상에 존재하는 RFID 디바이스.
22. 제 21 항에 있어서, 유전층의 제2 표면 위에 전도성 평면을 추가로 포함하고,

    유전층은 전도성 평면과 안테나 구조체 사이에 개재되며,

    전도성 탭의 부분은 전도성 평면에 용량 결합되는 RFID 디바이스.
23. 제 1 항에 있어서, 전도성 탭은 상기 두 탭 각각상에서 위치가 서로 다른 급전점에서 RFID 칩에 각각 결합되는 RFID 디바이스.
24. 제 23 항에 있어서, 각 탭의 종방향 중앙선 축에 횡단하는 방향으로 취해진 전도성 탭의 폭은 그 급전점으로부터 상기 탭 각각의 종방향 중앙선 축을 따른 거리와 함께 변하는 RFID 디바이스.
25. 제 23 항에 있어서, 각 탭의 종방향 중앙선 축에 횡단하는 방향으로의 전도성 탭의 폭은 실질적으로 일정한 RFID 디바이스.
26. 제 1 항에 있어서, 유전층의 제2 표면 위에 전도성 평면을 추가로 포함하고,

    유전층은 전도성 평면과 안테나 구조체 사이에 개재되며,

    전도성 평면은 안테나 구조체를 초과하여 적어도 약 6mm의 범위로 연장하는 RFID 디바이스.
27. 제 1 항에 있어서, 유전층은 확장가능한 재료를 포함하는 RFID 디바이스.
28. 제 1 항에 있어서, 안테나 구조체는 인쇄된 전도성 요소를 포함하는 RFID 디바이스.
29. 제 1 항에 있어서, 전도성 평면은 전도성 잉크층인 RFID 디바이스.
30. 제 1 항에 있어서, 안테나 구조체 및 전도성 평면은 유전층의 대향 측부 위로 절첩되어 그에 부착되어 있는 단일 기판의 서로 다른 부분상에 형성되는 RFID 디바이스.
31. RFID 디바이스를 구성하는 방법에 있어서,

    유전층의 대향 측부상에 서로 대치되게 RFID 디바이스의 전도성 평면과 RFID 디바이스의 안테나 구조체를 배치하는 단계와,

    안테나 구조체의 성능에 대한 유전층의 영향을 적어도 부분적으로 보상하기 위해 안테나 구조체를 재조율하는 단계를 포함하는 RFID 디바이스 구성 방법.
32. 제 31 항에 있어서, 재조율은 유전층의 근방에 배치되는 것에 응답하여 안테나 구조체의 보상 요소에 의해 수행되는 자동 재조율인 RFID 디바이스 구성 방법.
33. 제 32 항에 있어서, 보상 요소는 용량성 요소를 포함하는 RFID 디바이스 구성 방법.
34. 제 32 항에 있어서, 보상 요소는 유도성 요소를 포함하는 RFID 디바이스 구성 방법.
35. 제 31 항에 있어서, 배치 단계는 용기의 대향 측부상에 안테나 구조체와 전도성 평면을 배치하는 것을 포함하는 RFID 디바이스 구성 방법.
36. 제 35 항에 있어서, 배치 단계는 용기의 내부면상에 전도성 평면을 배치하여 용기의 내용물의 영향으로부터 안테나 구조체를 적어도 부분적으로 차폐하는 RFID 디바이스 구성 방법.
37. 제 35 항에 있어서, 배치 단계는 용기의 중첩부의 대향 측부상에 안테나 구조체와 전도성 평면을 배치하는 것을 포함하는 RFID 디바이스 구성 방법.

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