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Design of an UHF passive RFID tag antenna for a plastic lid = 플라스틱 마개 부착용 UHF 대역 수동형 RFID 태그 안테나 설계
서명 / 저자 Design of an UHF passive RFID tag antenna for a plastic lid = 플라스틱 마개 부착용 UHF 대역 수동형 RFID 태그 안테나 설계 / Jung-Hyeong Ha.
저자명 Ha, Jung-Hyeong ; 하정형
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2006].
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초록정보

Passive RFID tag, which has not battery, receives the power for it’s activation from the reader antenna only. In this system, when a tag is attached at the surface of the liquid product having high permittivity, read range is short significantly for decreasing the supplied power to the tag antenna caused by the attached material. A theoretical analysis of degrading parameters for a tag antenna due to the attached material is presented and compared with measured values. From this result, an estimation method of maximum read range is presented at the position located on a tag. And the passive RFID tag antenna, which has the helical structure and read range of maximum 1.7m, is suggested. It is suited to attach the plastic lid. And it has the specifications which are -5dB frequency bandwidth of 2.3MHz(resonate frequency at 912MHz) and the fabricated size of radius of 1.5cm, height of 0.8cm and directional radiation pattern. The supposed structure can be applied in Europe, Japan, and Korea adopting the narrow bandwidth.

최근 몇 년간 정보 네트워크와 전자 통신 기술이 획기적으로 진보하게 되면서 특정 사물 및 생물체를 자동으로 식별할 수 있는 기술이 보급되기 시작했다. 이에 따라 현재 연구 개발이 고조되고 있는 유비쿼터스(ubiquitous)환경에서 기본이 되는 수동형 RFID 태그가 바코드를 대신할 것으로 기대를 모으고 있다. 하지만 수동형 backscatter 태그의 경우 전원이 리더 안테나에 의해서 공급되므로 태그가 부착되어 있는 물체에 따라 성능이 크게 좌우되게 된다. 따라서 태그 안테나는 부착 물체를 고려하여 설계한다. 하지만 부착 물체가 액체나 금속일 경우 일반적인 평면형 태그로는 인식이 되지 않는 실정이다. 금속을 가지는 물체는 크기와 가격을 고려하여 PIFA 형태로 설계를 하지만, 액체의 경우 별 다른 방안이 없었다. 액체는 고유전율과 약간의 도전율을 포함하고 있기 때문에, 그라운드가 없는 평면 형태의 태그의 경우 리더 안테나에서 태그로의 파워 공급하는 CW(continuous wave)의 감쇄에 의해 동작을 하지 못하는 것이다. 부착 물체에 의한 인식 거리 감소를 수치적인 방법을 통해 예측할 수 있으며, 표면의 경우 최대 인식거리는 40cm이하임을 알 수 있다. 또한 특정 높이에 대한 인식 거리 측정을 통해 수식의 검증을 하였다. 이는 부착 물체에 RFID 태그를 부착했을 경우 나타나는 현상에 대해 적절하게 설명할 수 있는 자료와 함께, 부착 물체에 의한 인식 거리 감소 원인을 파악할 수 있다. 액체의 경우 표면 부착은 그라운드나 갭을 두지 않은 이상 인식 거리 향상할 방안은 없으며, 오로지 액체를 피하는 방법 밖에 별 다른 대안은 없다. 액체의 병(bottle)을 고려했을 경우, 병 마개에 RFID 태그를 구현하는 방법이 가장 적절하다고 본다. 병 마개의 크기가 작으므로 평면 형태의 태그의 구현은 힘들다. 따라서 급전 부를 마개의 위쪽에 두며 방사 부는 마개의 옆면에 두도록 한다. 또한 병 마개의 형상을 고려하여 방사 부는 헬리켈 모양을 채택하였다. 급전 부는 루프 형태이므로 인덕턴스를 가지고 방사 부는 헬리켈에 의해 캐패시턴스를 가지므로 균형 잡힌 구조로 되어있다. 따라서 제안하는 RFID 태그는 급전 부와 방사 부의 반지름의 크기에 민감하지 않으며, 급전 부와 방사 부의 간격에 따라 입력 저항(실수 성분)을 조절할 수 있는 특징을 가지고 있다. 그라운드가 없는 루프의 경우 유전율에 무관하므로 원하는 크기로 적절히 설계하고 방사 부는 마개의 접촉하는 유전율을 고려하여 길이를 튜닝을 통해 설계를 한다. 설계된 RFID 태그 안테나의 시뮬레이션 결과, 대역폭은 2.3MHz, 이득 -5dBi (co-polarization), 크기 1.5cm(반지름)×0.8cm(높이)를 가진다. 이 RFID 태그는 마개에 부착하지 않고 자유 공간에 맞췄을 경우 최대 1.7m의 인식 거리를 보였으며, 실제 환경인 PET 병에 물을 담고 마개에 태그 안테나를 만들었을 경우 최대 1.4m의 인식 거리를 보였다. 이는 액체 표면 부착에 의한 인식 거리에 비해 큰 향상을 보인 것이다. 또한 패키징 방법을 통해 제품화 가능성을 보였다.

서지기타정보

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청구기호 {MEE 06103
형태사항 vi, 50 p. : 삽도 ; 26 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 하정형
지도교수의 영문표기 : Noh-Hoon Myung
지도교수의 한글표기 : 명로훈
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 전기및전자공학전공,
서지주기 References : p. 47-548
주제 radio frequency identification, RFID tag antenna, plastic lid
전파식별, 태그 안테나, 플라스틱 마개
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