KR20120061451A

KR20120061451A - 근역장 안테나

Info

Publication number: KR20120061451A
Application number: KR1020100122772A
Authority: KR
Inventors: 최원규; 정재영; 채종석
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2010-12-03
Filing date: 2010-12-03
Publication date: 2012-06-13
Also published as: US8669904B2; US20120139795A1

Abstract

본 발명에 따른 근역장 안테나는 유전체층; 상기 유전체층의 일면에 형성되는 접지면, 상기 접지면에 방사를 위하여 주기적으로 구비되는 다수개의 "U"자형 슬롯, 상기 유전체층의 타면에 급전을 위하여 구비되는 마이크로스트립 라인을 구비한 것으로, 본 발명에 따른 근역장 안테나는 RFID 전자선반 응용에 적합한 RFID 리더 안테로 사용될 수 있는 것으로, 단층의 유전체 기판을 이용하여 초박형 구조로 구현 되었기 때문에 전자선반에 내장이 용이하고 다수의 "U"자형 슬롯을 주기적으로 배치하여 전자선반상에 음영지역 (Fading Zone 또는 Dead Zone)이 발생하지 않는 효과가 있다. 또한 본 발명에 따른 근역장 안테나는 전자선반의 크기 및 구조에 따라, 방사구조로 사용되는 "U"자형 슬롯의 위치와 개수를 증가/감소 시킴으로써 안테나의 확장/축소가 유리하여 RFID 전자선반 응용에서 발생할 수 있는 많은 문제들을 해결할 수 있다.

Description

근역장 안테나 {Near-field Antenna}

본 발명은 근역장 안테나에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 근역장 (Near-Field)을 이용하여 근접되어 있는 다량의 태그를 일괄 인식하기 위한 개별 물품 인식용(Item Level Tagging) 근역장 안테나에 관한 것이다.

UHF대역 RFID 응용 분야는 팔렛 (Pallet), 케이스 또는 박스 단위 인식에서 현재는 개별 물품 인식 (Item Level Tagging)으로 확대되고 있다. 일반적으로 개별 물품 인식을 위해서 HF (High Frequency)대역의 RFID 기술이 선호되어 왔으나 태그의 크기 및 가격, 인식거리 및 데이터 처리 속도 그리고 기존 UHF (Ultra High Frequency) 대역 RFID 표준과의 호환성 등의 문제가 제기 되었다.

자기장 결합 (Magnetic Coupling) 방식을 이용하는 HF대역의 RFID 기술과는 달리 전자기파 (Electromagnetic Wave)의 역산란 (Back-Scattering) 방식을 이용하는 UHF대역의 RFID 기술은 인식거리가 상대적으로 길다는 장점을 이용하여 팔렛 (Pallet) 단위의 유통 물류 및 박스 단위의 자재 관리 등에 폭 넓게 이용되어 왔다.

그러나 UHF대역의 RFID 기술은 다량의 물품이 밀집되어 있는 개별 물품 단위 인식(ILT: Item-Level Tagging) 응용 분야에서는 전자파의 산란과 간섭등에 의해 인식률이 급격하게 떨어지는 성능을 보인다. 개별 물품 단위 인식에 있어서 상기와 같은 UHF대역 RFID 기술의 단점을 극복하기 위해서 최근에 UHF 대역에서 근역장 (Near-Field)을 이용한 RFID 안테나 기술이 활발히 연구되고 있다.

팔렛 및 박스 단위 인식을 위해서 UHF대역 원역장 (Far-Field)를 이용하고 다량의 개별 물품 단위 인식을 위해서 UHF대역 근역장 (Near-Field)을 이용한다면 UHF 대역 RFID 기술로 팔렛 및 박스는 물론이고 개별 물품 단위 인식까지 가능하다.

자기장 결합 방식 (Magnetic Coupling)을 이용하는 HF대역 RFID와는 달리 UHF대역 근역장 (Near-Field)을 이용하면 태그가 부착되는 물품 및 서비스 환경에 따라 자기장 결합 방식 (Magnetic Coupling)과 전기장 결합 방식 (Electric Coupling)을 적절히 선택할 수 장점이 있다.

그러나 상기의 UHF대역 근역장 (Near-Field) RFID 리더 안테나는 기존의 원역장 (Far-Field) 안테나와는 다른 개념으로 설계되어야 한다. 즉, 개별 단위 물품 인식 환경과 태그 부착 위치 그리고 요구되는 근역장 필드 분포 등을 고려하여 설계되어야 한다. 또한 근역장 (Near-Field) 통신은 리더 안테나와 태그 안테나간의 커플링 방식으로 이루어지기 때문에 태그 안테나의 구조 또한 리더 안테나 설계에 고려 되어야 한다.

UHF대역 RFID 리더 안테나와 관련된 종래의 기술은 주로 마이크로스트립 패치 안테나 형태의 원역장(Far-Field) 응용이 주를 이루고 있다. 그리고 RFID 전자선반 응용은 주로 HF대역에서 루프(Loop) 안테나를 이용해서 구현하는 경우가 많다.

일반적으로 RFID 전자선반은 응용분야에 따라 선반의 크기와 형상이 매우 다양할 수 있다. 따라서 응용에 따른 선반의 크기와 형상 변화에 따라 전자선반에 장착되는 리더 안테나의 크기 또한 변경이 용이해야 한다. 즉, 선반 구조 (크기와 형상) 변화에 따라 선반에 장착되는 리더 안테나의 확장, 축소도 용이해야 한다.

즉, RFID 전자선반용 리더 안테나는 선반상의 다수의 물품을 안정적으로 인식하기 위해 음역지역 (Fading Zone)이 없는 균일한 필드 분포를 가져야 하고, 선반의 구조 변화에 따른 안테나 크기의 확장/축소가 용이한 구조를 가져야 한다.

그러나 종래의 HF대역 안테나 기술과 UHF대역의 안테나 기술로 상기의 특성을 갖는 RFID 리더 안테나를 설계하기에는 많은 어려움이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 발명의 목적은 UHF대역 RFID와 관련된 여러 응용 분야 중에서 개별 단위 물품 인식을 위해 근역장 영역의 필드를 활용하는 근역장 안테나를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 복수의 "U"자형 슬롯 방사 구조를 효율적으로 급전할 수 있는 직렬 급전 구조 (Series Feeding)를 가지는 RFID 리더 안테나로 사용될 수 있는 근역장 안테나를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 목적은 후술할 본 발명에 대한 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 근역장 안테나는 유전체층; 상기 유전체층의 일면에 형성되는 접지면, 상기 접지면에 방사를 위하여 주기적으로 구비되는 다수개의 "U"자형 슬롯, 상기 유전체층의 타면에 급전을 위하여 구비되는 마이크로스트립 라인을 구비한다.

상기 마이크로스트립 라인은 종단이 단락되어 정재파를 형성할 수 있다. 상기 마이크로스트립 라인의 종단을 단락하기 위하여 상기 마이크로스트립 라인과 상기 접지면을 내부 표면이 금속으로 도금된 비아홀을 통하여 연결할 수 있다.

상기 "U"자형 슬롯의 일 측면은 상기 마이크로스트립 라인의 종단 지점에서 λ/2 거리만큼 이동한 위치마다 주기적으로 위치할 수 있다. 상기 "U"자형 슬롯의 측면들은 전류 분포의 위상차가 180도 차이를 가질 수 있다.

상기 "U"자형 슬롯의 측면들 사이에 위치하는 상기 마이크로스트립 라인은 굴곡 형성될 수 있다. 다수의 상기 "U"자형 슬롯의 상기 마이크로스트립 라인과 상기 유전체를 사이에 두고 겹쳐지는 위치의 결합면적이 순차적으로 증가될 수 있다.

본 발명에 따른 근역장 안테나는 유전체층; 상기 유전체층의 일면에 형성되는 접지면, 상기 접지면에 방사를 위하여 주기적으로 구비되는 다수개의 "U"자형 슬롯, 상기 유전체층의 타면에 급전을 위하여 다수개가 병렬로 분기되고, 분기된 각각의 라인에 다수개의 상기 "U"자형 슬롯이 주기적으로 직렬 배치되며 종단이 단락되어 정재파를 형성하는 마이크로스트립 라인을 구비한다.

상기 마이크로스트립 라인의 종단을 단락하기 위하여 상기 마이크로스트립 라인과 상기 접지면은 내부 표면이 금속으로 도금된 비아홀을 통하여 연결될 수 있다.

상기 "U"자형 슬롯의 측면은 상기 마이크로스트립 라인의 종단 지점에서 λ/2 거리만큼 이동한 위치마다 주기적으로 구비될 수 있다. 상기 "U"자형 슬롯의 측면들은 전류 분포의 위상차가 180도 차이를 가질 수 있다.

본 발명에 따른 근역장 안테나는 RFID 전자선반 응용에 적합한 RFID 리더 안테로 사용될 수 있는 것으로, 단층의 유전체 기판을 이용하여 초박형 구조로 구현 되기 때문에 전자선반에 내장이 용이하고 다수의 "U"자형 슬롯을 주기적으로 배치하여 전자선반상에 음영지역 (Fading Zone 또는 Dead Zone)이 발생하지 않는 효과가 있다. 또한 본 발명에 따른 근역장 안테나는 전자선반의 크기 및 구조에 따라, 방사구조로 사용되는 "U"자형 슬롯의 위치와 개수를 증가/감소 시킴으로써 안테나의 확장/축소가 유리하여 RFID 전자선반 응용에서 발생할 수 있는 많은 문제들을 해결할 수 있다.

도 1은 안테나의 근역장(Near-Field) 영역과 원역장 (Far-Field) 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종단이 단락(Short)된 마이크로스트립 라인상에 형성되는 정재파 (Standing Wave) 형태의 전류 분포를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 근역장 안테나의 단일 방사 소자의 사시도이다.
도 4는 "U"자형 슬롯 방사소자를 y 방향으로 확장 배열한 근역장 안테나의 정면도이다.
도 5는 도 4와 같이 배열된 "U"자형 슬롯 방사소자를 x 방향으로 확장 배열한 근역장 안테나의 정면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 근역장 안테나의 실시예 및 전계 분포를 나타낸 도면이다.

본 발명은 첨부된 도면과 관련한 이하의 본 발명의 실시예에 대한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 안테나의 근역장(Near-Field) 영역과 원역장 (Far-Field) 영역을 설명하기 위한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이 근역장 영역은 전계 에너지 또는 자계 에너지가 밀집되어 있는 영역으로서 RFID 리더와 태그간에는 전계 결합 (Electric Coupling) 또는 자계 결합 (Magnetic Coupling) 방법으로 통신이 이루어진다. 그리고 원역장 영역은 전계와 자계가 강하게 결합된 전자기파 (Electromagnetic Wave)가 존재하는 영역으로서 RFID 리더와 태그간에는 전자기파의 전파(Propagation)로 통신이 이루어진다.

따라서 RFID 응용이 어느 영역에서 주로 이루어지는지에 따라 RFID 태그와 리더 안테나의 설계 개념이 달라져야 한다. 또한 RFID 응용은 원역장 (Far-Field)에서의 응용, 근역장 (Near-Field)에서의 응용 또는 원역장과 근역장을 적절히 혼용하는 응용이 있을 수 있다.

도 1의 "r"은 안테나를 중심으로 근역장 영역과 원역장 영역의 경계를 대략적으로 나타내는 거리이다. 일반적인 안테나를 기준으로 할 때, r = 2D²/λ 이고, 전기적으로 소형 안테나를 기준으로 할 때, r = λ/2π 이다. 상기에서 "D"는 안테나의 최대 크기이고, "λ"는 중심주파수의 파장이다.

본 발명의 실시예에 따른 RFID 리더 안테나는 주로 근역장 (Near-Field)에서 전계 결합(Electric Coupling)에 의해 태그와 통신한다.

도 2는 종단이 단락(Short)된 마이크로스트립 라인상에 형성되는 정재파 (Standing Wave) 형태의 전류 분포를 나타낸 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이 마이크로스트립 라인(10)은 종단이 단락되어 있기 때문에 상기 마이크로스트립 라인(10)을 급전하게 되면 진행파와 반사파가 합쳐져 마이크로스트립 라인(10) 상에는 정재파(60)가 형성되게 된다. 도 2에 도시된 정재파 분포(60)는 전류 분포이다.

상기 마이크로스트립 라인(10)을 접지면(20)과 단락(Short)시키기 위해서 마이크로스트립 라인(10) 종단과 접지면(20)을 비아홀 (Via Hole ; 30)을 사용하여 연결한다. 상기의 비아홀(30)은 유전체층(5)을 관통하여 마이크로스트립 라인(10)과 접지면(20)을 연결하고, 비아홀(30)의 내부 표면은 금속으로 도금되어 있다.

상기 마이크로스트립 라인(10)이 비아홀(30)에 의해서 접지면(20)과 단락(Short)된 부분에서는 전류분포(60)가 최대이다. 즉 상기 마이크로스트립 라인(10)과 접지면(20) 사이에는 전류 정재파(60)가 형성되어 있기 때문에 비아홀(30)이 있는 마이크로스트립 라인(10) 종단 지점에서 전류 분포(60)가 최대가 되고, 상기의 종단 지점에서 λ/2 거리만큼 이동할 때마다 전류 분포가 최대인 지점(40, 41, 42, 43,...)이 주기적으로 나타난다.

또한 전류 분포가 최대인 첫번째 지점(40)에서의 전류 위상(50)과 λ/2 거리만큼 이동한 또 다른 최대 지점(41)에서의 전류 위상(51)은 180도 차이가 난다. 그리고 상기의 지점(41)에서 λ/2 거리만큼 이동한 또 다른 최대 지점(42)에서의 전류 위상(52)은 상기 최대 지점(41)에서의 전류 위상(51)과 다시 180도 차이가 난다.

즉, 마이크로스트립 라인(10)이 비아홀(30)에 의해 단락된 지점(40)에서 전류 분포(60)가 최대가 되고, 상기의 단락 지점(40)에서 λ/2 거리만큼 이동할 때 마다 전류 분포가 최대인 지점들 (41, 42, 43, ...)이 주기적으로 나타난다. 그리고 상기 전류 분포가 최대인 지점들에서의 전류 분포는 반복적으로 180도씩 위상차 (50, 51, 52, 53,...)를 갖는다.

상기의 종단이 단락된 마이크로스트립 라인(10)과 접지면(20)상에 형성되는 전류 분포 특징을 이용하여 접지면에 형성된 UHF대역 공진 슬롯을 여기하면 균일한 근역장 전계 분포를 갖는 안테나를 구현할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 RFID 리더 안테나는 상기와 같은 전류 분포를 갖는 마이크로스트립 라인(10)의 접지면(20)상에 다수의 "U"자형 슬롯들을 주기적으로 형성하여 근역장 전계 분포가 거의 균일한 특성을 갖는 근역장 안테나를 구현한다.

상기와 같이 단일 마이크로스트립 라인(10)을 이용하여 다수의 주기적인 슬롯들을 직렬 급전하는 개념을 이용하면, 다양한 RFID 전자선반 응용에 적합한 근역장 안테나를 용이하게 설계할 수 있다. 즉, 안테나의 확장/축소가 용이하다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 근역장 안테나의 단일 방사 소자의 사시도이다. 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 근역장 안테나는 단일 유전체(5)로 구성되는데, 상기의 유전체(5) 하면에는 방사 소자 급전을 위한 마이크로스트립 라인(10)이 형성되고, 유전체(5) 상면에는 접지면(20)이 위치한다. 상기의 접지면(20)에는 전계 방사를 위해 특정 주파수에서 공진하는 "U"자형 슬롯(100)이 형성된다.

비아홀(30)에 의해 종단이 단락된 마이크로스트립 라인(10)에는 도 2와 같은 정재파 (Standing Wave) 형태의 전류 분포가 형성된다. 마이크로스트립 라인(10)이 비아홀(30)에 의해 단락된 종단 지점(40)에서 전류 분포가 최대가 되고, 단락된 종단 지점(40)에서 λ/2 거리만큼 떨어진 지점(41)에서 또한 전류 분포가 최대이다. 그리고 전류 분포가 최대인 두 지점 (40, 41)에서 전류 분포의 위상은 180도 차이를 갖는다.

상기와 같이 전류 분포가 최대이면서 위상이 반대인 (180도 차이) 두 지점(40, 41)에 도 3과 같이 "U"자형 방사 슬롯(100)을 위치시킨다. 두 지점(40, 41)에서 전류 분포의 위상이 서로 반대이기 때문에 이로 인해 방사 슬롯(100)에 여기되는 전계의 방향도 반대가 된다.

즉, 비아홀(30)에 의해서 단락된 마이크로스트립 라인(10)의 종단 지점(40)에서 "U"자형 슬롯(100)의 한 측면으로 여기된 전계의 방향이 +y 방향 (+Ey) 이라면, 또 다른 전류 분포 최대 지점(41)에서 "U" 슬롯(100)의 또 다른 측면으로 여기되는 전계의 방향은 -y 방향 (-Ey)이다. 이와 같이 서로 다른 방향의 두 전계 (+Ey와 -Ey)에 의해서 "U"자형 슬롯의 또 다른 측면에서는 강한 전계 성분 (x방향의 Ex 성분)이 여기된다. 상기와 같은 Ex 성분은 단일 방사 소자인 "U"자형 슬롯(100)의 주 방사성분이 된다.

"U"자형 슬롯(100)의 한 측면과 또 다른 측면 사이의 마이크로스트립 라인(10)을 λ/2 거리로 유지하기 위해서 본 발명의 실시예에서는 "ㄷ"형태로 마이크로스트립 라인(10)을 굴곡시켰지만, 또 다른 다양한 형태의 구조를 가질 수 있다.

도 4는 "U"자형 슬롯 방사소자를 y 방향으로 확장 배열한 근역장 안테나의 정면도이다. 상기 도 2에서 기술된 바와 같이, 종단이 비아홀(30)로 단락된 마이크로스트립 라인(10)을 급전하게 되면 마이크로스트립 라인(10) 상에는 전류 정재파가 형성된다. 즉, 마이크로스트립 라인(10) 상에는 전류 분포의 최대 지점과 최소 지점이 각각 λ/2 주기로 반복되어 나타난다. 본 발명의 실시예에서는 마이크로스트립 라인(10) 상에 전류 분포가 최대인 지점에 다수의 "U"자형 슬롯들(100, 110, 120)의 측면을 위치시킴으로써, "U"자형 방사 슬롯들(100, 110, 120)을 강하게 여기할 수 있다.

도 4에 도시된 근역장 안테나는 비아홀(30)에 의한 단락된 부분에서 첫번째 최대 전류 분포가 나타나고, 상기의 첫 번째 최대 전류 분포로부터 λ/2 거리만큼 떨어진 부분에서 두 번째 최대 분포가 나타난다. 상기와 같은 방식으로 λ/2 거리 주기로 반복적으로 최대 전류 분포 지점이 발생한다. 본 발명의 실시예에 따른 RFID 리더 안테나로 사용될 수 있는 근역장 안테나는 다수의 "U"자형 슬롯(100, 110, 120)의 두 측면을 전류 분포가 최대인 지점에 위치시켜 전계를 방사시킨다.

또한 λ/2 주기 간격으로 형성되는 최대 전류 분포의 위상은 서로 180도 위상차를 갖고 반전되기 때문에, 이러한 전류 분포에 의해 여기되는 전계의 방향이 서로 반대 방향 (-Ey와 +Ey 방향)으로 형성된다. 상기와 같이 "U"자형 슬롯(100, 110, 120)의 양 측면에 서로 반대 방향으로 여기되는 두 전계 성분 (-Ey와 +Ey)은 "U"자형 슬롯의 중심부에서 또 다른 방향 (Ex)으로 강한 전계를 여기시키는 소스(Source)가 된다.

상기와 같이 형성된 강한 전계 (Ex)가 "U"자형 단일 방사 소자의 주요 방사 성분이 된다. 또한 전류 정재파가 형성되어 있는 마이크로스트립 라인(10)은 "U"자형 슬롯(100, 110, 120)간의 물리적인 간격 (슬롯 100, 110, 120 간의 간격)과 "U"자형 슬롯(100, 110, 120)의 두 끝단 간의 간격을 λ/2로 유지하기 위해서 임의의 형상이 될 수 있다.

상기와 같은 방법으로 도 4에서와 같이 마이크로스트립 라인(10)상에 형성되는 최대 전류 분포 지점에 "U"자형 슬롯을 y 방향으로 주기적으로 위치시키게 되면 y 방향으로 확장/축소가 용이한 근역장 안테나 구조를 얻는다.

또한, 상기와 같이 "U"자형 슬롯을 배열화할 때, 테이퍼링 (Tapering) 효과로 인해 "U"자형 슬롯에 여기되는 전계의 양이 차츰 감소하게 된다. 즉, 급전 포트(140) 가까이 있는 "U"자형 슬롯(120)에는 강한 전계가 여기되고 급전 포트(140)에서 멀리 있는 "U"자형 슬롯(100)에는 상대적으로 약한 전계가 여기되어 균일한 근역장 전계 필드를 얻지 못한다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시예에서는 마이크로스트립 라인(10)에서 "U"자형 슬롯(100, 110, 120)으로 전계가 여기되는 결합 면적 (Coupling Area) (150 (s1, s2, s3))을 이용한다.

즉, 마이크로스트립 라인(10)의 급전 포트(140)에서 다수의 "U"자형 슬롯을 직렬 급전 (Series Feeding) 할 때, 다수의 슬롯을 순차적으로 급전하면서 (슬롯(120) -> 슬롯(110) -> 슬롯(100)) 여기되는 전계 결합양 (Electric Coupling) 이 순차적으로 감소한다. 상기의 테이퍼링(Tapering) 효과는 마이크로스트립 라인(10)과 "U"자형 슬롯이 결합 (Coupling)되는 결합 면적 (Coupling Area) (150 (s1, s2, s3))을 순차적으로 증가시킴으로써 해결할 수 있다. 즉, 결합 면적 (150 (s1<s2<s3))을 순차적으로 증가시킴으로써 근역장에서 균일한 전계가 형성될 수 있도록 한다.

도 5는 도 4와 같이 배열된 "U"자형 슬롯 방사소자를 x 방향으로 확장 배열한 근역장 안테나의 정면도이다. 상기 도 4에서 y 방향으로 안테나를 확장/축소할 수 있었다면, 도 5에서는 직렬 급전 방식(Series Feeding) 또는 병렬 급전 방식 (Parallel Feeding)을 이용하여 x 방향으로 안테나의 확장/축소가 가능하다는 것을 보인다.

상기와 같이 급전을 위한 마이크로스트립 라인(10)과 방사를 위한 "U"자형 슬롯이 전자기적 결합(Coupling) 방식으로 결합되어 있기 때문에, 특정 구조의 마이크로스트립 라인(10) 상에 다수의 "U"자형 슬롯 (100, 110, 120, 200, 210, 220)을 적절히 배열화 함으로써 근역장 안테나의 크기를 자유롭게 확장/축소할 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 근역장 안테나의 실시예 및 전계 분포를 나타낸 도면이다. 도 6에 도시된 RFID 리더 안테나로 사용할 수 있는 근역장 안테나의 "U"자형 슬롯(100)은 y 방향으로 3개 그리고 x 방향으로 6개 확장된 배열형 근역장 안테나이다. 도 6에서 화살표는 근역장 안테나에서 방사되는 x 방향의 전계 성분 (Ex)를 보이고 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 근역장 안테나의 모든 영역에서 x 방향의 전계 성분이 거의 균일하게 형성되는 것을 볼 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 실시예에 따른 RFID 리더 안테나로 사용할 수 있는 근역장 안테나는 개별 물품 단위 인식을 위해 근역장을 이용하는 RFID 서비스와 같이 도서 관리를 위한 책장, 우편물류 관리를 위한 컨베이어 벨트 그리고 약국 및 대형 유통 매장의 다양한 물품관리를 위한 RFID 선반 등에 활용될 수 있다. 그리고 상기의 서비스들은 리더 안테나에 근거리로 존재하는 다양한 다량의 물품들을 빠짐없이 인식할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 RFID 리더 안테나로 사용할 수 있는 근역장 안테나는 종래에 다량의 인식 물품들이 넓은 영역에 존재하는 경우 다수 개의 RFID 리더 안테나를 이용하여 음역 지역 (Fading Zone)을 제거하는 것과 달리 음역지역 없이 넓은 인식 영역에서 균일한 필드 분포를 가지므로 시스템 효율을 증가시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

Claims

유전체층;
상기 유전체층의 일면에 형성되는 접지면;
상기 접지면에 방사를 위하여 주기적으로 구비되는 다수개의 "U"자형 슬롯; 및
상기 유전체층의 타면에 급전을 위하여 구비되는 마이크로스트립 라인을 구비하는 근역장 안테나.
제 1항에 있어서, 상기 마이크로스트립 라인은 종단이 단락되어 정재파를 형성하는 근역장 안테나.
제 2항에 있어서, 상기 마이크로스트립 라인의 종단을 단락하기 위하여 상기 마이크로스트립 라인과 상기 접지면을 내부 표면이 금속으로 도금된 비아홀을 통하여 연결하는 근역장 안테나.
제 2항에 있어서, 상기 "U"자형 슬롯의 일 측면은 상기 마이크로스트립 라인의 종단 지점에서 λ/2 거리만큼 이동한 위치마다 주기적으로 위치하는 근역장 안테나.
제 4항에 있어서, 상기 "U"자형 슬롯의 측면들은 전류 분포의 위상차가 180도 차이를 갖는 근역장 안테나.
제 4항에 있어서, 상기 "U"자형 슬롯의 측면들 사이에 위치하는 상기 마이크로스트립 라인은 굴곡 형성된 근역장 안테나.
제 1항에 있어서, 다수의 상기 "U"자형 슬롯의 상기 마이크로스트립 라인과 상기 유전체를 사이에 두고 겹쳐지는 위치의 결합면적이 순차적으로 증가된 근역장 안테나.
유전체층;
상기 유전체층의 일면에 형성되는 접지면;
상기 접지면에 방사를 위하여 주기적으로 구비되는 다수개의 "U"자형 슬롯; 및
상기 유전체층의 타면에 급전을 위하여 다수개가 병렬로 분기되고, 분기된 각각의 라인에 다수개의 상기 "U"자형 슬롯이 주기적으로 직렬 배치되며 종단이 단락되어 정재파를 형성하는 마이크로스트립 라인을 구비하는 근역장 안테나.
제 8항에 있어서, 상기 마이크로스트립 라인의 종단을 단락하기 위하여 상기 마이크로스트립 라인과 상기 접지면은 내부 표면이 금속으로 도금된 비아홀을 통하여 연결되는 RFID 리더 안테나.
제 8항에 있어서, 상기 "U"자형 슬롯의 측면은 상기 마이크로스트립 라인의 종단 지점에서 λ/2 거리만큼 이동한 위치마다 주기적으로 구비되는 근역장 안테나.
제 10항에 있어서, 상기 "U"자형 슬롯의 측면들은 전류 분포의 위상차가 180도 차이를 갖는 근역장 안테나.
제 10항에 있어서, 상기 "U"자형 슬롯의 측면들 사이에 위치하는 상기 마이크로스트립 라인은 굴곡 형성된 근역장 안테나.
제 8항에 있어서, 다수의 상기 "U"자형 슬롯의 상기 마이크로스트립 라인과 상기 유전체를 사이에 두고 겹쳐지는 위치의 결합면적이 순차적으로 증가된 RFID 리더 안테나.