UHF 대역 RFID 안테나 설계

Abstract

UHF 대역 수동형 RFID 안테나는 리더와 태그 안테나로 구성되며 전체 RFID 시스템 효율과 인식거리는 리더와 태그 안테나의 반사손실, 효율, 방사이득, 태그 칩의 손실 등에 의해서 큰 영향을 받기 때문에 성능 좋은 안테나가 피료하다. 본 논문에서는 RFID 통신 시스템에서 리더와 태그 안테나가 가져야 할 특성을 먼저 수식적으로 접근하였고, 이러한 특성들을 효과적으로 얻을수 있는 새로운 안테나 구조를 제시하였다. 설계한 리더 안테나는 단(layer)의 수와 모양 및 pinch angle의 변화에 의해서 안테나 특성이 결정되는 multi-layered polygonal helix 형태를 가진다. 태그 안테나로는 inductive coupling 급전을 이용한 나선(spiral)형 구조의 초소현 안테나와 루프와 다이폴 안테나의 결합을 이용한 무지향(isotropic) 인식영역 안테나를 설계하였다. 설계한 RFID 안테나들은 모두 마이크로 스트립 선로처럼 평면 인쇄가 가능하며, 각각 하드보드지(hard board: έ=2.3, tanδ=0.022)와 PET(Polyethylene: έ=3.9, tanδ-=0.003)를 유전체로 사용했기 때문에 저가로 대량생산이 가능하다. 안테나 설계 변수의 최적화를 위해서 Pareto 유전자 알고리즘(Pareto Gentle Algorithm)을 적용하였으며, 최적화된 리더와 태그 안테나 중 특성이 좋은 표본 안테나르 제작하여 시뮬레이션 값과 비교 후 그 성능을 검증하였다.