전도성 천을 이용한 UHF RFID 태그 안테나 설계

Conductive Fabric UHF RFID Tag Antenna Design

Abstract

본 논문에서는 전도성 천으로 920 MHz UHF(Ultra High Frequency) 대역의 RFID(Radio Frequency IDentification) 태그 안테나를 설계하였다. 4가지의 전도성 천의 저항을 측정하여 각 천의 전도율을 계산하였고, UHF 대역의 RFID 태그 안테나로서 사용가능한 가장 좋은 전도율을 가지는 천을 선별하였다. 태그 안테나를 설계하기 위하여 선별된 천의 전도율을 시뮬레이션 프로그램에 입력하여서, T-Matching 구조를 갖는 UHF 대역 RFID 태그 안테나를 시뮬레이션을 통하여 $80{\times}40mm$ 명찰 크기로 설계 제작하였다. 태그의 시뮬레이션 결과와 측정 결과를 비교하였으며, 세탁성 테스트를 완수하였다. 제작된 태그의 인식거리는 약 2 m이다. 전도성 천을 이용하여 태그를 제작하면 직물이나 옷에 접착이 용이하므로 RFID 출입관리 시스템 등에 쉽게 적용이 가능하다.

This paper presents the design of a 920 MHz ultra-high frequency(UHF) band radio frequency identification(RFID) conductive fabric tag antenna. The resistance values of four different conductive fabrics are measured, and the conductivities of the fabrics are calculated. The fabric with the best conductivity is selected, and the best conductivity of the fabric is used to simulate the fabric tag antenna design. The fabric UHF RFID tag antenna with a T-Matching structure and name-tag size of $80{\times}40mm$ is simulated and designed. The simulated and measured results are compared, and a laundry test is performed. The reading range of the fabric tag antenna is about 2 m. This fabric tag can be easily applied to an entrance control system as it can be attached to other fabrics and cloths.

그림 1. 4가지 전도성 천의 사진 Fig. 1. Photo of 4 different conductive fabrics.

그림 2. 전도성 천들의 길이 vs. 저항값 Fig. 2. Resistance value vs. length of conductive fabrics.

그림 3. 설계된 태그 안테나의 파라미터 Fig. 3. Parameters of designed tag antenna.

그림 4. 시뮬레이션된 Smith chart 상의 안테나 임피던스 Fig. 4. Simulated antenna impedance on Smith chart.

그림 5. Smith chart상의 측정된 안테나 임피던스 Fig. 5. Measured antenna impedance on Smith chart.

그림 6. 시뮬레이션과 측정된 태그 안테나의 |S₁₁| Fig. 6. Simulated and measured |S₁₁| of tag antenna.

그림 7. 최종 설계된 태그 안테나 Fig. 7. Final designed tag antenna.

그림 8. 측정된 인식거리 패턴 Fig. 8. Measured reading range patterns.

표 1. P1364와 adafruit-1168의 저항값 요약 Table 1. Resistance values of p1364 & adafruit-1168.