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KR20130067840A - Rfid reader antenna - Google Patents

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KR20130067840A
KR20130067840A KR1020110134810A KR20110134810A KR20130067840A KR 20130067840 A KR20130067840 A KR 20130067840A KR 1020110134810 A KR1020110134810 A KR 1020110134810A KR 20110134810 A KR20110134810 A KR 20110134810A KR 20130067840 A KR20130067840 A KR 20130067840A
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KR
South Korea
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rfid reader
radiation patch
reader antenna
present
rfid
Prior art date
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Withdrawn
Application number
KR1020110134810A
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Korean (ko)
Inventor
김기학
신상훈
허홍석
박종흥
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

본 발명은 유전체 기판, 유전체 기판의 전면에 형성되어 유전체 기판과 평행한 방사 방향으로 전자기장을 방사하는 방사패치 및 방사패치에 연결되어 방사패치로 전력을 전송하는 전력전송선을 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention is characterized in that it comprises a dielectric substrate, a radiation patch formed on the front surface of the dielectric substrate to radiate an electromagnetic field in a radial direction parallel to the dielectric substrate, and a power transmission line connected to the radiation patch to transmit power to the radiation patch.

Description

ＲＦＩＤ 리더 안테나{RFID READER ANTENNA}RFID reader antenna {RFID READER ANTENNA}

본 발명은 RFID 리더 안테나에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 방사 패턴이 안테나 면과 평행한 RFID 리더 안테나에 관한 것이다.
The present invention relates to an RFID reader antenna, and more particularly to an RFID reader antenna whose radiation pattern is parallel to the antenna plane.

무선 주파수 인식으로 불리는 알에프아이디(RFID: Radio Frequency Identification)(이하, RFID라 칭함)는 리더, 리더 안테나, 트랜스폰더라고 불리는 태그로 이루어져 있다. 이러한 구성을 갖는 RFID 시스템은 사물에 부착한 태그를 식별함으로써 정보를 처리한다. RFID 시스템은 비접촉식 인식시스템으로서, 판독기와 태그를 직접 접촉시키거나 가시대역 안에서 스캐닝할 필요가 없다. 이는 RFID 시스템이 전파식별 기술을 사용하기 때문이다. 이로 인해 RFID 시스템은 접촉식 인식시스템인 바코드를 대체할 기술로 평가받으며, RFID 시스템의 활용범위도 확대되고 있다. 현재 가장 활발하게 적용되고 있는 분야는 창고 입출관리, 물류거점간 운송관리, 재고관리, 항만 컨테이너 관리, 공급망 관리 등 물류/유통분야이다.Radio Frequency Identification (RFID) (hereinafter referred to as RFID), called radio frequency recognition, is composed of tags called readers, reader antennas, and transponders. An RFID system having such a configuration processes information by identifying a tag attached to an object. The RFID system is a contactless recognition system, which does not require direct contact between the reader and the tag or scanning in the visible band. This is because RFID systems use radio frequency identification technology. As a result, the RFID system is evaluated as a technology to replace the bar code, which is a contact recognition system, and the application range of the RFID system is being expanded. Currently, the most actively applied fields are logistics / distribution such as warehouse entry / exit management, transportation management between logistics bases, inventory management, port container management, and supply chain management.

RFID 시스템의 작동원리는 다음과 같다. RFID 리더기(RFID Reader)는 안테나를 통해 활성신호를 발산하고, 발산된 활성신호를 통해 전자기장, 즉, RF 필드를 형성한다. 이러한 RF 필드 내에 RFID 태그가 진입하면, RFID 태그는 활성화되고, RFID 리더기로부터 전송된 리더 요청 신호에 응답해서 태그 내에 저장되어 있는 정보(태그 응답 신호)를 RFID 리더기로 전송하게 된다. 이 후, RFID 리더기는 RFID 태그에서 전송된 정보를 수신하고 분석하여 RFID 태그의 고유정보를 수신한다.The principle of operation of RFID system is as follows. The RFID reader emits an activation signal through an antenna, and forms an electromagnetic field, that is, an RF field, through the emitted activation signal. When the RFID tag enters the RF field, the RFID tag is activated and transmits information (tag response signal) stored in the tag to the RFID reader in response to the reader request signal transmitted from the RFID reader. Thereafter, the RFID reader receives and analyzes information transmitted from the RFID tag to receive unique information of the RFID tag.

RFID 의 여러 주파수 대역 중에서 동작 주파수가 높은 UHF 대역의 RFID 시스템에서는 비교적 원거리의 위치에서 RFID 리더와 태그간의 송수신이 가능하고, 또한, 다수의 태그를 동시에 인식 가능하다는 장점이 있기 때문에 물류, 유통분야에서 활발히 적용되고 있다. 특히, 유통, 물류, 제조 등에서는 재고 조사, 자산 추적 등의 작업을 하기 위해서 휴대용 리더를 사용하는 곳이 많다.In the UHF band RFID system, which has a high operating frequency among the various frequency bands of RFID, it is possible to transmit and receive between the RFID reader and the tag at a relatively long distance and also to recognize a plurality of tags at the same time. It is actively applied. In particular, in distribution, logistics, manufacturing, etc., many portable readers are used for inventory research and asset tracking.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2009-0035515호(2009.04.23)의 '극초단파 RFID 리더용 미앤더 안테나 및 이를 포함하는 휴대용 전자기기'에 개시되어 있다.
Background art of the present invention is disclosed in the 'meander antenna for microwave microwave reader and portable electronic device including the same' of Republic of Korea Patent Publication No. 10-2009-0035515 (2009.04.23).

종래의 휴대용 리더 안테나는 가격이 높은 세라믹 재질을 사용하고 있다. 하지만, 세라믹 재질의 경우 유전율이 높아서 리더 안테나를 소형화할 수는 있지만, 안테나 이득이 떨어지고, 무게가 많이 나가는 단점이 있다. The conventional portable reader antenna uses a high-cost ceramic material. However, in the case of ceramic materials, the reader antenna can be miniaturized due to the high dielectric constant, but the antenna gain is low and the weight is large.

그리고, 종래의 휴대용 리더 안테나 방사패턴은 안테나 면에 수직한 방향이기 때문에 휴대용 리더는 외관상 'ㄱ' 모양으로 되어 리더의 크기가 커지는 단점도 있다. In addition, since the conventional portable reader antenna radiation pattern is a direction perpendicular to the antenna plane, the portable reader has a disadvantage in that the size of the reader becomes large since the shape becomes 'b' in appearance.

본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창작된 것으로서, 가볍고 소형의 RFID 리더 안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide a light and compact RFID reader antenna.

본 발명의 일 측면에 따른 RFID 리더 안테나는 유전체 기판; 상기 유전체 기판의 전면에 형성되어 상기 유전체 기판과 평행한 방사 방향으로 전자기장을 방사하는 방사패치; 및 상기 방사패치에 연결되어 상기 방사패치로 전력을 전송하는 전력전송선을 포함하는 것을 특징으로 한다.
RFID reader antenna according to an aspect of the present invention is a dielectric substrate; A radiation patch formed on a front surface of the dielectric substrate to radiate an electromagnetic field in a radial direction parallel to the dielectric substrate; And a power transmission line connected to the radiation patch to transmit power to the radiation patch.

본 발명은 안테나 면과 평행하게 방사패턴이 형성되고, 가격이 저렴하면서 가벼운 FR-4 기판을 이용함으로써, 기존 휴대용 RFID 리더의 단점인 무게와 크기를 줄 일 수 있다.
According to the present invention, a radiation pattern is formed in parallel with the antenna surface, and a low-cost, lightweight FR-4 substrate can be used, thereby reducing weight and size, which are disadvantages of existing portable RFID readers.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 리더 안테나의 정면면도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 리더 안테나의 반사계수 특성을 나타내는 그래프이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사패치의 간격에 따른 공진 주파수 특성을 나타내는 그래프이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 YZ 평면에서의 방사패턴을 도시한 도면이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 리더 안테나가 탑재된 RFID 리더의 사시도이다.
도 6 은 종래의 휴대용 RFID 리더의 사시도이다.1 is a front view of an RFID reader antenna according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph showing reflection coefficient characteristics of an RFID reader antenna according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing the resonance frequency characteristics according to the interval of the radiation patch according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a radiation pattern in the YZ plane according to an embodiment of the present invention.
5 is a perspective view of an RFID reader equipped with an RFID reader antenna according to an embodiment of the present invention.
6 is a perspective view of a conventional portable RFID reader.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 리더 안테나를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, an RFID reader antenna according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 리더 안테나의 정면도이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 리더 안테나의 반사계수 특성을 나타내는 그래프이며, 도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사패치의 간격에 따른 공진 주파수 특성을 나타내는 그래프이며, 도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 YZ 평면에서의 방사패턴을 도시한 도면이며, 도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 리더 안테나가 탑재된 RFID 리더의 사시도이며, 도 6 은 종래의 휴대용 RFID 리더의 사시도이다.1 is a front view of an RFID reader antenna according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a graph showing reflection coefficient characteristics of an RFID reader antenna according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an embodiment of the present invention. 4 is a graph showing resonance frequency characteristics according to the interval of the radiation patch, FIG. 4 is a view showing a radiation pattern in the YZ plane according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is according to an embodiment of the present invention. Fig. 6 is a perspective view of an RFID reader equipped with an RFID reader antenna, and Fig. 6 is a perspective view of a conventional portable RFID reader.

본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 리더 안테나(1)는 도 1 에 도시된 바와 같이, 방사 패치(10), 전력전송 선(20) 및 유전체 기판(30)을 포함한다. The RFID reader antenna 1 according to an embodiment of the present invention includes a radiation patch 10, a power transmission line 20 and a dielectric substrate 30, as shown in FIG.

유전체 기판(30)은 판형으로 형성되어 휴대용 또는 웨어러블용에 적합한 크기로 형성된다. 유전체 기판(30)는 일 예로 71mm x 71mm로 형성될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, RFID 리더의 크기에 대응되게 다양하게 형성될 수 있을 것이다. 이러한 유전체 기판(30)은 FR-4 에폭시로 형성되며, 이를 통해 RFID 리더 안테나(1)의 크기를 소형화할 수 있고, 무게도 종래의 세라믹 보다 크게 감소시킬 수 있어 휴대용 또는 웨어러블용에 매우 적합하다. The dielectric substrate 30 is formed in a plate shape to a size suitable for portable or wearable use. The dielectric substrate 30 may be formed to be 71 mm x 71 mm, for example. However, the present invention is not limited thereto and may be variously formed to correspond to the size of the RFID reader. Since the dielectric substrate 30 is made of FR-4 epoxy, the size of the RFID reader antenna 1 can be reduced, and the weight can be greatly reduced than that of a conventional ceramic, which is suitable for portable or wearable use. .

방사패치(10)는 상기한 유전체 기판(30)의 전면에 형성되는 것으로서, 중심이 중공부(14)가 형성되고, 이 중공부(14)로부터 일측 방향으로 개방된 개방부(13)가 형성된다. 여기서, 개방부(13)는 전자기장을 방사하는 방향으로 형성되어 지향성을 갖도록 한다.Radiation patch 10 is formed on the entire surface of the dielectric substrate 30, the hollow portion 14 is formed in the center, the opening portion 13 is formed in one direction from the hollow portion 14 is formed do. Here, the opening 13 is formed in the direction of radiating the electromagnetic field to have directivity.

이 경우, 개방부(13)를 형성하는 방사패치(10)의 단부(11,12)의 간격(g)에 따라 공진 주파수가 조정된다. 따라서, RFID 리더 안테나(1)의 단부(11,12)의 간격(g)은 RFID 리더 안테나(1)의 용도나 사용 위치 등에 따라 다양하게 조정될 수 있을 것이다.In this case, the resonant frequency is adjusted in accordance with the interval g between the ends 11 and 12 of the radiation patch 10 forming the opening 13. Accordingly, the distance g between the ends 11 and 12 of the RFID reader antenna 1 may be adjusted in various ways according to the use or the location of use of the RFID reader antenna 1.

더욱이, 방사패치(10)에는 공진주파수를 조정하기 위한 슬릿부(15)가 형성된다. 이러한 슬릿부(15)는 방사패치(10)의 크기에 따른 공진주파수의 크기에 따라 크기 및 개수가 다양하게 형성될 수 있다. 즉, 슬릿부(15)는 방사패치(10)의 크기가 클 경우, 지나치게 높은 공진주파수가 형성되므로, 이러한 공진주파수를 조정하기 위해, 필요에 따라 다수 개가 형성될 수 있다.Moreover, the slit 15 for adjusting the resonant frequency is formed in the radiation patch 10. The slit portion 15 may be formed in various sizes and numbers depending on the size of the resonance frequency according to the size of the radiation patch 10. That is, when the size of the radiation patch 10 is large, the excessively high resonant frequency is formed, so that a plurality of slits 15 may be formed as necessary to adjust the resonant frequency.

방사패치의 중공부(14)에는 전력전송선(20)이 형성된다.The power transmission line 20 is formed in the hollow portion 14 of the radiation patch.

전력전송선(20)은 상기한 유전체 기판(30)의 전면에 형성된다. 특히, 전력전송선(20)은 방사패치(10)의 중공부(14)에 형성되는데, 일부가 방사패치(10)와 연결되도록 형성된다. 이러한 전력전송선(10)의 길이는 공진주파수에 따라 적절하게 조절될 수 있다. The power transmission line 20 is formed on the entire surface of the dielectric substrate 30. In particular, the power transmission line 20 is formed in the hollow portion 14 of the radiation patch 10, a part of which is formed to be connected to the radiation patch 10. The length of the power transmission line 10 can be appropriately adjusted according to the resonance frequency.

더욱이, 전력전송선(20)은 중공부(14) 내부에 형성함으로써, RFID 리더의 크기를 감소시킬 수 있도록 한다. In addition, the power transmission line 20 is formed inside the hollow portion 14, thereby reducing the size of the RFID reader.

이와 같이, 본 실시예에 따른 RFID 리더 안테나(1)는 방사패치(10)가 FR-4 로 형성된 유전체 기판(30) 전면에 형성되면서 중공부(14)로부터 일측 방향으로 개방된 개방부(13)가 형성되어 이 개방부(13)를 통해 전자기장이 형성된다. 그 결과, 전자기장이 지향성을 가지고, 방사패턴(60)은 유전체 기판(30)과 평행하게 형성된다. As described above, the RFID reader antenna 1 according to the present exemplary embodiment has the radiation patch 10 formed on the front surface of the dielectric substrate 30 formed of FR-4, and the opening 13 opened in one direction from the hollow portion 14. ) Is formed to form an electromagnetic field through the opening 13. As a result, the electromagnetic field has directivity, and the radiation pattern 60 is formed in parallel with the dielectric substrate 30.

더욱이, 방사패치(10)의 크기, 개방부(13)의 간격(g), 슬릿부(15)의 크기와 개수 및 전력전송선(20)의 길이를 조정하여 공진주파수를 적절하게 조절할 수 있다. Furthermore, the resonance frequency may be appropriately adjusted by adjusting the size of the radiation patch 10, the gap g of the opening 13, the size and number of the slit 15, and the length of the power transmission line 20.

도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 리더 안테나(1)의 반사계수를 나타낸다. 도 1 에서 반사계수의 실제 측정값과 시뮬레이션값이 거의 일치하는 것을 나타내고 있다. 주파수 대역폭은 -10dB 기준 891MHz ~ 933MHz로 42MHz 이다. 2 shows a reflection coefficient of the RFID reader antenna 1 according to an embodiment of the present invention. In Fig. 1, the actual measured value and the simulated value of the reflection coefficient are almost identical. The frequency bandwidth is 42MHz, ranging from 891MHz to 933MHz at -10dB.

도 3 은 도 1 의 방사패치(10)에 형성된 개방부(13)의 간격(g)에 의한 공진 주파수 변화를 나타내고 있다. 3 shows a change in resonance frequency caused by the interval g of the opening 13 formed in the radiation patch 10 of FIG.

도 3 에서 방사패치(10)의 간격(g)이 작아질수록 공진 주파수는 낮은 주파수로 이동한다. 참고로, 개방부(13)의 간격(g)이 10mm인 경우가 반사계수 특성이 매우 우수하다.In FIG. 3, as the interval g of the radiation patch 10 becomes smaller, the resonance frequency moves to a lower frequency. For reference, the reflection coefficient characteristic is very excellent when the gap g of the opening 13 is 10 mm.

도 4 는 도 1 의 RFID 리더 안테나(1)의 YZ 면에서의 방사패턴(60)을 나타낸다. 4 shows a radiation pattern 60 in the YZ plane of the RFID reader antenna 1 of FIG.

도 1 의 방사패치(10)의 개방부(13)의 간격(g)에 의해서, RFID 리더 안테나(1)의 방사패턴(60)은 지향성을 가지는 것이 특징이다. 방사패턴(60)은 방사패치(10)의 간격(g) 방향으로 지향성을 가진다. The radiation pattern 60 of the RFID reader antenna 1 is characterized by directivity by the interval g of the opening 13 of the radiation patch 10 of FIG. The radiation pattern 60 has directivity in the direction of the interval g of the radiation patch 10.

본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 리더 안테나(1)는 상기한 바와 같이, 방사패치(10)의 크기, 개방부(13)의 간격(g), 슬릿부(15)의 크기와 개수 및 전력전송선(20)의 길이를 조정하여 공진주파수를 적절하게 조절할 수 있고, 유전체 기판(10)과 평행하게 지향성을 갖는 방사패턴(60)이 형성된다. 더욱이, 전력전송선(20)이 방사패치(10)의 중공부(14)에 형성되어 크기를 크게 감소시킬 수 있다. 따라서, 종래의 휴대용 리더에 비해 무게 및 크기를 크게 감소시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 리더 안테나(1)는 휴대용 또는 웨어러블 형태로 RFID 리더에 다양하게 적용될 수 있다. RFID reader antenna 1 according to an embodiment of the present invention, as described above, the size of the radiation patch 10, the interval (g) of the open portion 13, the size and number and power of the slit portion 15 By adjusting the length of the transmission line 20, the resonance frequency can be adjusted appropriately, and a radiation pattern 60 having directivity in parallel with the dielectric substrate 10 is formed. In addition, the power transmission line 20 may be formed in the hollow portion 14 of the radiation patch 10 to greatly reduce the size. Thus, weight and size can be significantly reduced compared to the conventional portable reader. Therefore, the RFID reader antenna 1 according to an embodiment of the present invention may be variously applied to an RFID reader in a portable or wearable form.

도 5 를 참조하면, 방사 패턴이 유전체 기판(10)과 평행하게 지향성을 가지므로, RFID 리더와 평행하게 설치될 수 있다. 따라서, 휴대용 RFID 리더의 케이스(50) 내부에 내장되거나 외부에 부착 가능하다. 더욱이, 상기한 특성으로 인해, 웨어러블 형태의 RFID 리더에도 적용 가능하다.Referring to FIG. 5, since the radiation pattern has directivity in parallel with the dielectric substrate 10, the radiation pattern may be installed in parallel with the RFID reader. Therefore, it is possible to be built in or attached to the inside of the case 50 of the portable RFID reader. Moreover, due to the above characteristics, the present invention can be applied to a wearable RFID reader.

이에 반해, 도 6 은 종래의 RFID 리더를 나타내는 사시도이다. 도 6 에 도시된 바와 같이, 세라믹 재질로 형성된 종래의 RFID 리더 안테나(40)는 휴대용 RFID 리더의 케이스(50)와 수직으로 부착되어 크기가 커지고 안테나 자체의 무게가 무겁기 때문에 RFID 리더 자체가 무거워지는 단점이 있다. In contrast, Fig. 6 is a perspective view showing a conventional RFID reader. As shown in Figure 6, the conventional RFID reader antenna 40 formed of a ceramic material is attached vertically to the case 50 of the portable RFID reader, the size is increased and the weight of the antenna itself is heavy, the RFID reader itself is heavy There are disadvantages.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. I will understand. Accordingly, the technical scope of the present invention should be defined by the following claims.

1: RFID 리더 안테나 10: 방사패치
11,12: 단부 13: 개방부
14: 중공부 15: 슬릿부
20: 전력전송선 30: 유전체 기판
50: 케이스 60: 방사패턴1: RFID reader antenna 10: radiation patch
11,12: end 13: opening
14: hollow part 15: slit part
20: power transmission line 30: dielectric substrate
50: case 60: radiation pattern

Claims (1)

유전체 기판;
상기 유전체 기판의 전면에 형성되어 상기 유전체 기판과 평행한 방사 방향으로 전자기장을 방사하는 방사패치; 및
상기 방사패치에 연결되어 상기 방사패치로 전력을 전송하는 전력전송선을 포함하는 RFID 리더 안테나.
Dielectric substrates;
A radiation patch formed on a front surface of the dielectric substrate to radiate an electromagnetic field in a radial direction parallel to the dielectric substrate; And
And a power transmission line connected to the radiation patch to transmit power to the radiation patch.
KR1020110134810A 2011-12-14 2011-12-14 Rfid reader antenna Withdrawn KR20130067840A (en)

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KR1020110134810A KR20130067840A (en) 2011-12-14 2011-12-14 Rfid reader antenna

Applications Claiming Priority (1)

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KR1020110134810A KR20130067840A (en) 2011-12-14 2011-12-14 Rfid reader antenna

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107341425A (en) * 2017-07-13 2017-11-10 重庆炬野科技发展有限公司 Portable automobile part special anti-counterfeiting equipment

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