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부착면 표면물질에 의한 성능 왜곡을 최소화한 이중 선로의 비대칭 다이폴 형태 태그 안테나 설계
김도균,추호성,Kim, Do-Kyun,Choo, Ho-Sung 한국전자파학회 2007 한국전자파학회논문지 Vol.18 No.4
본 논문에서는 부착될 물질이 가지는 전기적 특성에 의한 성능 변화가 적은 이중 선로의 비대칭 다이폴 형태 RFID 용도 태그 안테나(Asymmetric Dual-arm Dipole Antenna: ADDA)를 제안하였다. 제안된 태그 안테나는 상용 의료 폐기물 수거용 플라스틱 밀폐 용기(${\varepsilon}_r=1.7,\;tan\;{\delta}=0.002$)에 부착하여도 안테나의 동작 특성 변화가 적도록 설계되었다. 안테나의 세부적인 설계변수는 자유공간과 인식 대상 물체에 부착시 우수한 인식거리 성능을 나타내도록 Pareto 유전자 알고리즘을 사용하여 최적화하였다. 최적화 태그 안테나는 $100\;mm{\times}50\;mm$의 크기를 가지며, 3.7 %의 반사 손실 대역폭($S_{11}$< -10 dB)을 가지고 80 %의 복사효율을 나타내었다. 인식 거리 측정 결과, 자유공간에서 정면 방향(broadside) 5.3 m, 의료 폐기물 수거용 플라스틱 밀폐 용기에 부착시 최대 5.5 m의 인식거리 성능을 가지는 것을 확인하였다. In this paper we proposed the tag antenna with a low performance distortion from an attached surface material using the asymmetric dual-arm dipole antenna(ADDA) structure. The tag is designed to exhibit low performance changes when the tag is attached on a target object(the medical litter receptacle, ${\varepsilon}_r=1.7,\;tan\;{\delta}=0.002$). Detail design parameters for the proposed antenna are optimized to maintain a good readable range in free-space as well as on a target object. The size of the optimized antenna is $100\;mm{\times}50\;mm$. The antenna shows the matching bandwidth($S_{11}$< -10 dB) of 3.7 % and the radiation efficiency of 80 % at the operating frequency. Finally we confirmed the readable range of the tag antenna by measurement and it shows about 5.3 m in free space and 5.5 m on the target object.
羅映宣,秋昊成 홍익대학교 과학기술연구소 2006 科學技術硏究論文集 Vol.17 No.-
In this paper, we propose a broadband TEM horn antenna optimized using a genetic algorithm. Required characteristics for the TEM horn are the broad matching bandwidth from 2 GHz to 10 GHz and high gain in broadside with a small gain deviation within that bandwidth. In addition, a broadband balun is designed to improve the portability and to reduce the total size of the antenna. The measured return loss of the proposed TEM horn with the broadband balun is less than -10 dB from 2 GHz to 10 GHz. Compared to a conventional triangular type TEM horn, the proposed TEM horn antenna shows about 80% reduced volume and gives the broadside gain about 12 dBi with a gain deviation less than 6 dB from 2 GHz to 10 GHz. The time domain measurement shows less than 0.4 ns group delay and the pulse measurement using the transmitting signal with the rising time of 58.5 ps shows the received pulse with the rising time of 66.5 ps, which is less than 10% rising time variation.
유전자 알고리즘을 이용한 광대역 TEM 혼 안테나 설계
나영선,추호성,이주광,강진섭,Na, Young-Sun,Choo, Ho-Sung,Lee, Joo-Gwang,Kang, Jin-Seob 한국전자파학회 2007 한국전자파학회논문지 Vol.18 No.4
본 논문에서는 유전자 알고리즘을 이용하여 시간 영역 측정에 사용할 광대역 TEM 혼 안테나를 개발하였다. 안테나 개발에 고려된 설계 목표로는 $2{\sim}10\;GHz$의 주파수 영역에서 -10 dB 이하(VSWR<2)의 입력단 반사 손실과, 대역폭 내에서 높은 복사 이득 그리고 낮은 이득 편차이다. 또한 TEM 혼 안테나의 전체 크기를 줄이며 휴대가 용이하도록 하기 위해 안테나 본체와 급전부를 연결할 광대역의 balun을 설계하였다. 제작된 TEM 혼 안테나의 주파수 영역 측정 결과 $2{\sim}10\;GHz$에서 -10 dB 반사 손실을 만족하며, 기존의 삼각 플레이트 형태의 TEM 혼 안테나와 비교하였을 때 그 부피가 80 % 감소하였다. 안테나의 broadside 이득 값은 $2{\sim}10\;GHz$ 대역에서 12 dBi 기준으로 이득 편차가 6 dB 이하를 만족한다. 안테나의 시간 영역 측정 결과 group delay의 변화폭은 0.4 ns 이하를 만족하며, 펄스 측정시 송신과 수신 신호의 상승 시간은 각각 58.5 ps와 66.5 ps로 대략 10 % 이내의 변화를 보였다. In this paper, we propose a broadband TEM horn antenna optimized using a genetic algorithm. The characteristics required for the TEM horn are the broad matching bandwidth from 2 GHz to 10 GHz and high gain in broadside with a small gain deviation within that bandwidth. In addition, a broadband balun is designed to improve the portability and to reduce the total size of the antenna. The measured return loss of the proposed TEM horn with the broadband balun is less than -10 dB(VSWR<2) from 2 GHz to 10 GHz. Compared to a conventional triangular type TEM horn, the proposed antenna shows about 80 % reduced volume and gives the broadside gain about 12 dBi with a gain deviation less than 6 dB from 2 GHz to 10 GHz. The time domain measurement shows less than 0.4 ns group delay and the pulse measurement using the transmitting signal with the rising time of 58.5 ps shows the received pulse with the rising time of 66.5 ps, which is less than 10 % rising time variation.
조치현,추호성,박익모,김영길,Cho Chihyun,Choo Hosung,Park Ikmo,Kim Youngkil 한국전자파학회 2005 한국전자파학회논문지 Vol.16 No.9
본 논문에서는 수식적 방법을 통하여 수동 RFID 태그 안테나의 동작 원리를 설명하였고, 유도 결합 방식을 이용하여 커패시티브한 태그 칩을 부가적인 정합 회로 없이 장착할 수 있는 UH F대역 초소형 수동 RFID 태그 안테나를 제안하였다. 제안한 안테나는 단일 평면 구조 형태로 PET 기판에 손쉽게 인쇄할 수 있어 생산비 절감을 통한 대량 생산이 용이하며, Pareto 유전자 알고리즘과 IE3D 시뮬레이션 툴로 최적화하여 안테나의 크기를 kr=0.27($2 cm^2$)까지 소형화하였다. 최적화 한 RFID 태그 안테나의 성능을 검증하기 위하여 몇 개의 표본 안테나를 제작하고 반사 손실, 복사 효율, 복사 패턴 등을 측정하였다. 상용 태그 칩과 고정형 리더 시스템을 이용하여 제작된 태그 안테나의 인식 거리를 측정하였고, 약 $1{\~}3 m$의 인식 거리를 가지는 것을 확인하였다. In this paper, we examined the operating principle of a passive tag antenna for RFID system in UHF band. Based on the study, we proposed a novel RFID tag antenna which adopts the inductively coupled feeding structure to match antenna impedance to a capacitively loaded commercial tag chip. The proposed tag antenna consists of microstrip lines on a thin PET substrate for low-cost fabrication. The detail structure of the tag antenna were optimized using a full electromagnetic wave simulator of IE3D in conjunction with a Pareto genetic algorithm and the size of the tag antenna can be reduced up to kr=0.27($2 cm^2$). We built some sample antennas and measured the antenna characteristics such as a return loss, an efficiency, and radiation patterns. The readable range of the tag antenna with a commercial RFID system showed about 1 to 3 m.