u-서비스 활용을 위한 UHF RFID 리더기용 LHCP 안테나 설계·제작
The Design & Manufacture of UHF RFID Reader LHCP Antenna for the u-Services
- 주제(키워드) RFID 리더 안테나 , u-서비스
- 발행기관 동신대학교 대학원
- 지도교수 고영혁
- 발행년도 2010
- 학위수여년월 2010. 2
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 대학원 정보통신공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/dsu/000000616226
- 본문언어 한국어
- 저작권 동신대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
본 논문에서는 원형편파를 가진 UHF대역 RFID 리더 안테나를 설계 및 제작하고 실제 실험측정을 통하여 우수성을 확인하였으며, 좌선편파(LHCP)를 산출할 수 있는 용량을 장하한 단순한 방사기로 제안되었다. RFID용 최적화 안테나 설계를 위해서 리더 안테나의 필요조건으로 원형 편파 대역폭, 안테나 크기, 안테나 인식 영역을 고려하였다. 제작된 안테나는 중심주파수 960㎒에서 동작하며 905㎒～1010㎒에서 105㎒대역폭을 나타냈으며, 960㎒ 중심주파수 대역에서 -38.28dB의 리턴로스 값을 가지고 2이하의 축비를 나타내며 방사하였다. 따라서 제안된 LHCP 안테나는 주어진 공간에서 최적의 인식 영역을 확보할 수 있는 고정형 리더 안테나로 적용이 가능하다. 설계·제작 된 안테나는 대역폭이 넓고 특히 최근 안테나의 소형화, 경량화 추세에 맞추어 비교한 H사의 안테나보다 크기는 1/3 수준에 무게는 절반가량으로 줄였으며 이득, 정재파비 등에서 비슷하거나 더 나은 성능을 나타내었다. 이는 UHF RFID 안테나의 생산단가를 낮출 수 있어 인프라 구축단계에서 실생활에 적용하는 어플리케이션 보급 단계에 진입하고자 하는 RFID관련 시스템 제작의 제조경비를 낮추는데 기여 할 수 있을 것이다. 또한 안테나의 동작 특성을 고찰하기 위해 제작한 안테나를 상용 RFID 시스템에 장착하고 프로그래밍 된 어플리케이션과의 상호 동작을 확인하였다. 그 결과 제작된 안테나는 시뮬레이션에 의한 성능과 동일한 Tag인식 영역을 가진 것으로 측정되었고 시스템 운용에 적합함을 확인하였다. 실증실험에서는 RFID용 응용프로그램을 통하여 제작된 안테나의 정확한 동작의 유무를 확인함과 동시에, Tag를 이용한 응용프로그램은 이상없이 운용됨을 확인하였다. 이것을 통하여 RFID기술의 응용범위의 확대를 기대하고 국내 RFID기술의 보유능력이 실생활에서 유통되어지며 소비되어지기 위한 방안으로 RFID기술에 문화관광자원과 콘텐츠를 접목하는 서비스 활용방안을 함께 제안하였다. 제안된 시스템은 문화관광 환경을 직관적으로 이해할 수 있도록 RFID Tag를 이용하여 사용자에게 현실감을 증가시킬 수 있었으며, RFID 기술이 지금보다 더욱 다양한 분야의 u-서비스 분야로의 활용이 커질 것이다.
more초록/요약
In this thesis, the UHF RFID reader antenna having circular polarization is designed and manufactured, its excellence is verified through the experiment and it is proposed as a simple antenna radiating LHCP(Left Hand Circular Polarization). In order to design optimized RFID antenna, some factors - the bandwidth of circular polarization, the size of antenna, and the recognition range of antenna - are considered as a necessary condition of reader antenna. Manufactured antenna has 960MHz center frequency, -38.28dBi return loss, 1,05MHz bandwidth, and axial ratio whose value is less than 2. Thus proposed LHCP antenna may be applied to fixed reader antenna which can recognize tags efficiently within the given space. Designed and manufactured antenna has a wide range of bandwidth and its size and weight is also reduced to a 1/3 and a 1/2 respectively comparing to antenna made by H company according to recent trend of antenna such as a miniaturization, a reducing weight and so on. Thus, the cost of UHF RFID antenna could be reduced and it results in the reduction of RFID related system manufacturing cost. The interaction between application program and a commercial RFID system equipped with manufactured antenna is also verified to contemplate the operating characteristic of antenna. The results show that manufactured antenna has the same tag recognition range with that of simulation and it is for system operation. In experiments, the exact operation of manufactured antenna by using RFID application program is verified and application program using tags is checked whether it works properly or not. Based on the experiment results, the service application scheme combining RFID technologies and culture/tourism resource and contents is proposed. The proposed system can increase the reality of users by using RFID Tags which help users to understand culture/tourism environment intuitively. It can also extend RFID technologies to more wide range of u-service area.
more목차
Abstract 1
제1장 서론 3
1.1. 연구의 배경 3
1.2. 연구의 범위와 방법 5
제2장 RFID 시스템 6
2.1. RFID 정의 및 개념 6
2.1.1. RFID의 동작원리 및 특징 10
2.1.2. RFID 도입의 필요성 12
2.2. RFID의 기술 13
2.2.1. RFID 시스템의 에너지 결합방식 13
2.2.2. RFID 주파수 대역 16
2.2.3. RFID 표준화 16
2.3. RFID 시스템 구성 19
2.3.1. RFID Tag 20
2.3.2. RFID 리더 23
2.3.3. RFID 미들웨어 25
2.3.4. 역산란 변조방식 26
2.4. RFID 기술동향 28
2.4.1. RFID 리더 및 안테나 기술동향 28
제3장 MSA 안테나 소형화 설계 30
3.1. MSA 구조 30
3.2. 변형된 MSA 구조 31
3.3. 용량을장하한 변형된 MSA 구조 32
3.4. QMSA 구조 33
3.5. 용량을장하한 QMSA 구조 35
제4장 평면안테나의 원형편파 기술 36
4.1. 원형편파 방형 MSA 소자 40
4.2. 원형편파 원형 MSA 소자 46
4.3. 축비(AR) 50
제5장 UHF RFID 리더 안테나 설계 및 제작 51
5.1. 안테나의 성능 측정방법 51
5.2. H사 RFID 리더 안테나 구조 53
5.3. H사 RFID 리더 안테나 수치해석 및 고찰 55
5.4. 제안된 UHF대역 RFID 리더 안테나 구조 60
5.5. 제안된 UHF대역 RFID 리더 안테나 수치해석 및 고찰 62
5.6. 제안된 UHF대역 RFID 리더 안테나의 실증 71
5.6.1. 실장시스템의 구성 71
5.6.2. 시스템 구동프로그램 72
제6장 결론 77
요약 79
참고문헌 81