물류 산업을 위한 이중 편파 전방향 RFID 안테나 설계

0 서문

현재 RFID(Radio Frequency Identification)는 신분증, 은행, 교통카드 등에 폭넓게 적용되면서 사회 각계에서 점점 더 많은 주목을 받고 있습니다. 또한, 국가에서는 '사물인터넷' 구축을 언급하듯이, 전략 산업의 위상에 맞춰 물류 및 창고 보관 분야에 RFID를 적용하는 것은 다양한 물류 회사에서 점점 더 많은 관심을 받고 있습니다. 물류 및 창고업에서의 RFID 적용 프로세스에는 물류 과정에서의 화물 추적, 정보 자동 수집, 창고 관리 애플리케이션, 항만 애플리케이션, 우편 소포, 특급 배송 등이 포함됩니다. 예를 들어 RFID 안테나에 대한 많은 연구가 이루어졌습니다. 문헌의 식별과 같은 분야에서 사용됩니다. 물류 산업에서 RFID의 적용은 식별에 RFID를 적용하는 것과 다릅니다. 장거리 및 다양한 방향 내에서 신호를 전송하고 수신할 수 있어야 하며, 이를 위해서는 물류 산업에 사용되는 안테나가 포괄적인 방향성을 가져야 합니다. 동시에, 물류 식별 시스템의 주송수신 시스템은 매우 크게 만들 수 없으므로 안테나 편파 방향을 원형 편파할 수 없다. 이를 위해서는 RFID 안테나를 이중 편파 안테나로 제작하여 어느 방향에서든지 메인 수신 시스템이 RFID 태그 보드의 신호를 수신할 수 있도록 해야 합니다.

1 이중 급전점을 갖춘 원형 패치 안테나 설계

현재 원형 패치 안테나에 대한 연구는 주로 소형화되는 경향이 있으며, 이중 편파에 대한 연구는 기본적으로 포함되지 않습니다. 이중 급전점이 있는 원형 패치의 안테나는 원형 패치를 이중 편파로 만드는 것입니다.

1.1 이중 급전점 고정 패치 안테나의 치수

이중 피드 포인트가 있는 원형 패치의 안테나는 피드 부분과 원형 패치 부분의 두 부분으로 나뉩니다. 피더 부분은 피더에서 나온 피더 리드이며, 피더에서 분기되어 두 개의 피더 라인을 형성하고, 이는 원형 패치 안테나의 수직으로 교차하는 두 개의 직경과 두 개의 분기 피더 라인의 선 길이에 각각 급전됩니다. 안테나 임피던스 매칭 값을 50Ω으로 만들기 위해 그림 1과 같이 피드 포트에 튜닝 매칭 브랜치를 설정합니다. L2와 L1의 길이를 조정하여 안테나의 임피던스를 50Ω으로 조정됩니다. 이러한 형태의 정합 회로는 제조가 쉽고 비용이 저렴합니다.

1.2 이중 급전점을 갖춘 원형 패치 안테나의 시뮬레이션 결과

이중 급전점을 갖는 원형 패치 안테나의 시뮬레이션 결과는 그림 3과 그림 4에 나와 있습니다. 그림 3은 정재파 비율을 보여주고, 그림 4는 E 평면의 방사 패턴을 보여줍니다. 2.8~2.92GHz 범위에서 정재파 비율이 2보다 작은 것을 알 수 있다. 그림 3과 그림 4를 보면 초기 설계 목적이 달성되었음을 알 수 있다.

2 광대역 변형 역L 안테나 설계

2.1 광대역 변형형 역L형 안테나의 치수

역L형 안테나는 수평편파와 수직편파로 구성되며, 수평편파와 수직편파 성능을 가지며, 길이의 합이 약 λ/4이므로 Low Profile 특성을 갖는다. 그러나 주파수 대역은 상대적으로 좁으며 일반적으로 중심 주파수의 1%에 불과합니다. 본 논문에서 설계한 변형된 역L형 안테나의 대역폭은 크게 넓어질 것이다. 역 L 안테나의 구조도는 그림 5에 나와 있습니다.

사용된 유전체 기판은 FR4 기판, 유전율 ε=4.4, 유전체 기판의 두께는 1.5mm, 선폭 W=1mm이다.

2.2 변형된 역L형 안테나의 시뮬레이션 결과

변형된 역 L 안테나의 시뮬레이션 결과는 그림 6과 그림 7에 나와 있습니다. 그림 6은 정재파비를 나타내고 그림 7은 E-평면 방향 다이어그램을 보여줍니다. 그림 6에서 볼 수 있듯이 2.37-3.29GHz의 정재파 비율은 2보다 작고 대역폭은 32.3%로 일반 역L 안테나의 대역폭보다 훨씬 높습니다. 설계요구사항이 충족되었음을 알 수 있다.

3 결론

본 논문에서는 중심 주파수가 2.85GHz인 이중 편파 무지향성 안테나 2개를 설계하고 시뮬레이션합니다. 두 안테나의 시뮬레이션 결과는 설계 요구 사항을 충족합니다. 이중 급전점 원형 패치 안테나는 화물 정보 수집 및 추적에 적합합니다.f 불규칙한 패키지. 본 디자인에 사용된 유전체 보드는 0.2mm 두께의 연성 유전체 재료입니다. 변형된 역L형 안테나의 대역폭은 32.3%에 달하며, 이는 광대역이 필요할 때 화물 정보 추적에 사용될 수 있습니다.