Radio Frequency Identification (RFID) systems are one of the best ways to realize Ubiquitous society. Because the requirements of small object identifications are drastically increased, the compact tag antenna design and analysis become compulsory. In this paper, two compact RFID tag antennas have been proposed to use in UHF frequency range. The first one has been designed for metallic objects. The second one has been suggested for small circular objects. Both of them have enough 3dB bandwidth to use in USA constantly and simple matching technique to match various tag chip impedances. So, the RFID tag antennas can be applied in the whole world through the simple structure changes of the tag antennas.
본 논문에서는 UHF 대역에서 동작하는 소형 RFID 태그안테나 2종류를 제안하였다. 첫 번째 태그 안테나는 금속물체에 부착하여 사용할 수 있는 안테나로써 double-PIFA형태의 방사부를 사용함으로 상단 및 하단패치의 크기를 $\lambda \frac{g}{8}$로 작게 구현 하였으며 안테나 전체크기를 $33 \cdot 32.7 \cdot 3.2 mm^3$ 로 크게 줄일 수가 있었다. 또한 끝이 단락된 ‘ㄷ’형태의 구부러진 상호유도 결합 급전부를 사용하여 태그 안테나의 입력 임피던스를 조절할 수 있어 다양한 태그 칩의 임피던스에 쉽게 공액정합이 가능하였다. 실제 제작한 태그 안테나의 측정을 통해 북미지역에서 안정적으로 동작할 수 있는 넓은 3dB대역폭인 46MHz (896~942MHz)을 가지는 것을 확인하였으며 또한 전 방향으로 방사하는 패턴을 가지고 있어 리더안테나와 어떠한 위치에 놓여 있어도 인식이 가능함을 보였다. 이는 기존의 금속 부착용 태그 안테나들이 가지는 좁은 대역폭과 큰 사이즈를 동시에 개선할 수 있는 장점을 가지고 있다.
두 번째 태그 안테나는 주름진 Split Ring 공진기를 이용한 태그 안테나이다. 먼저 주름진 구조가 아닌 Split Ring 공진기를 이용한 태그 안테나에 대한 등가회로 모델을 추출하였으며 그때 모르는 미지수인 급전부의 인덕턴스 $(L_{fp})$ 와 급전부와 방사부 사이의 상호유도계수 (M)을 해석적으로 구하였으며 이를 3-D 시뮬레이션과 비교하여 유효성을 입증하였다. 또한 방사부와 급전부를 주름진 구조로 구현하여 플라스틱 마개 위에 부착하여 사용할 수 있는 크기$(\phi :26.4mm)$를 가지는 주름진 Split Ring 공진기를 이용한 태그 안테나를 제안하였다. 동작원리는 일반 Split Ring 공진기를 이용하였을 때와 같이 설명이 가능하며 상호유도결합을 통해 간편한 임피던스 매칭 방법과 넓은 대역폭(102MHz)을 동시에 얻을 수 있어 북미 지역 및 유럽, 일본지역에서도 사용이 가능함을 보았다. 이 태그 안테나 역시 기존의 소형 태그 안테나가 가지는 좁은 대역폭과 어려운 임피던스 매칭 방법을 개선할 수 있는 장점을 가지고 있다.
두 종류의 태그 안테나는 점점 더 활성화 되는 아이템 레벨의 RFID 시스템 발전에 매우 긍정적인 영향을 미칠 것으로 확신한다.
