Design of a Broadband Printing RFID Tag Antenna with Low Performance Degradation Due to Nearby Dielectric Material

In this paper, we propose a RFID tag antenna with low performance degradation due to nearby dielectric materials. The proposed antenna is designed to be appropriate for ink printing fabrication. The antenna is designed to operate in UHF band of $860{\sim}960$ MHz. The antenna uses a T-matching network in the middle of the main body and two parasitic patches in vicinity for complex conjugate matching with a commercial tag chip. In addition, the two parasitic patches induce currents at different dielectric constants of nearby dielectric materials. This can minimize the performance degradation due to nearby dielectric materials. The measured results show the half power matching bandwidth from 844 MHT to 1,268 MHz. It exhibits the reading distance of about 3.5 m in free space when the tag antenna is used with the commercial reader antenna (transmitting power of 20 dBm and the reader antenna gain of 6 dBi). When the tag is attached on dielectric materials of wood and FR4, the resulting reading distances are 2.61 m and 2.51 m, respectively.

근접 유전체에 의한 성능 열화가 적은 광대역 프린팅 태그 안테나 설계

본 논문에서는 주변 유전체에 의한 성능 열화가 적고 잉크 프린팅 기법에 적합한 RFID 태그 안테나를 제안하였다. 제안된 태그 안테나는 PET 기판 위에 잉크 프린팅 기법으로 제작되어 대량 생산에 용이하며, 범용 RFID 사용 주파수($860{\sim}960$ MHz)를 만족시키고 주변 유전물질의 영향에 의한 성능 변화를 최소화 할 수 있도록 설계하였다. 제안된 태그 안테나는 본체 중앙부에 T 정합회로를 사용하고 미앤더 구조와 직선 구조의 보조 선로 2개를 본체 상단에 삽입하여 캐패시티브 결합을 이용해 태그 칩과의 임피던스 공액 정합이 쉽게 이루어지도록 하였다. 또한, 2개의 보조 선로가 각각 다른 부착 물체의 유전율에서 상호 보완적으로 전류를 유기시키도록 하여 주변 유전물질의 영향에 의한 성능 변화가 최소화 되도록 설계하였다. 측정 결과, 제안된 안테나는 $844{\sim}1,268$ MHz의 대역폭에서 반전력 반사 손실을 만족하였으며, 송신 출력이 20 dBm이고, 안테나 이득이 6 dBi인 리더 안테나를 사용하였을 때 자유공간에서 3.5 m의 인식 거리 성능을 보였다. 또한,나무(${\varepsilon}_r$=2.2)와FR4(${\varepsilon}_r$=4.3)같은 유전율을 가지는 물질에 부착 후 인식 거리를 측정한 결과 각각 2.61 m와 2.51 m의 인식 거리 성능을 보였다.