변형된 구부러진 H-모양 슬롯을 이용한 소형 Chipless RFID 태그 설계 및 제작

여준호 ( Junho Yeo ),이종익 ( Jong-ig Lee ) 한국항행학회 2023 韓國航行學會論文誌 Vol.27 No.6

본 논문에서는 변형된 구부러진 H-모양 슬롯을 이용한 소형 chipless RFID (radio frequency identification) 태그 설계 방법을 제안하였다. 제안된 변형된 구부러진 H-모양 슬롯본 논문에서는 변형된 구부러진 H-모양 슬롯을 이용한 소형 chipless RFID (radio frequency identification) 태그 설계 방법을 제안하였다. 제안된 변형된 구부러진 H-모양 슬롯은 두께 0.8 mm의 20 mm×50 mm 크기의 FR4 기판의 한쪽에 있는 직사각형 도체 평판에 추가하였다. 기존의 H-모양 슬롯, U-모양 슬롯, 구부러진 H-모양 슬롯을 각각 추가하였을 때와 bistatic 레이다 단면적(RCS; radar cross section)의 공진 딥(dip) 주파수를 비교하였다. H-모양 슬롯, U-모양 슬롯, 구부러진 H-모양 슬롯을 추가하였을 때 시뮬레이션 공진 딥 주파수는 각각 5.907 GHz, 4.918 GHz, 4.364 GHz이었다. 제안된 변형된 구부러진 H-모양 슬롯을 추가하였을 때 공진 딥 주파수는 3.741 GHz로 감소하였고 H-모양 슬롯과 비교하여 슬롯 길이를 36.7% 소형화할 수 있다. 실험 결과, 제작된 변형된 구부러진 H-모양 슬롯이 추가된 chipless RFID 태그의 공진 딥 주파수는 3.9 GHz로 나타났다. [Abstract] In this paper, the design method of a miniaturized chipless RFID tag using a modified bent은 두께 0.8 mm의 20 mm×50 mm 크기의 FR4 기판의 한쪽에 있는 직사각형 도체 평판 에 추가하였다. 기존의 H-모양 슬롯, U-모양 슬롯, 구부러진 H-모양 슬롯을 각각 추가하였을 때와 bistatic 레이다 단면적(RCS; radar cross section)의 공진 딥(dip) 주파수를 비교하였다. H-모양 슬롯, U-모양 슬롯, 구부러진 H-모양 슬롯을 추가하였을 때 시뮬레이션 공진 딥 주파수는 각각 5.907 GHz, 4.918 GHz, 4.364 GHz이었다. 제안된 변형된 구부러진 H-모양 슬롯을 추가하였을 때 공진 딥 주파수는 3.741 GHz로 감소하였고 H-모양 슬롯과 비교하여 슬롯 길이를 36.7% 소형화할 수 있다. 실험 결과, 제작된 변형된 구부러진 H-모양 슬롯이 추가된 chipless RFID 태그의 공진 딥 주파수는 3.9 GHz로 나타났다. In this paper, the design method of a miniaturized chipless RFID tag using a modified bent H-shaped slot was proposed. The proposed modified bent H-shaped slot was appended on the rectangular conductor plate printed on one side of a 20 mm × 50 mm FR4 substrate with a thickness of 0.8 mm. The resonant dip frequency of the bistatic RCS for the proposed modified bent H-shaped slot was compared with the cases when the H-shaped, U-shaped slot, and bent H-shaped slots were added, respectively, on the conductor plate. The simulated resonant dip frequencies for H-shaped, U-shaped, and bent H-shaped slots were 5.907 GHz, 4.918 GHz, and 4.364 GHz, respectively. When the proposed modified bent H-shaped slot was added, the resonant dip frequency was decreased to 3.741 GHz, and, therefore, the slot length was reduced by 36.7% compared to the H-shaped slot case. Experiment results show that the resonant dip frequency of the fabricated modified bent H-shaped slot was 3.9 GHz.

전계-결합 유도-용량성 공진기를 이용한 Chipless RFID 태그 설계

여준호 ( Junho Yeo ),이종익 ( Jong-ig Lee ) 한국항행학회 2021 韓國航行學會論文誌 Vol.25 No.6

본 논문에서는 전계-결합 유도-용량성(ELC; electric field-coupled inductive-capacitive) 공진기를 이용한 chipless RFID (radio frequency identification) 태그 설계 방법을 제안하였다. 공진 피크 주파수가 다른 ELC 공진기 3개와 인터디지털-커패시터(IDC; interdigital-capacitor) 구조의 소형 공진기 1개를 2×2 배열 구조로 배치하여 4-비트 chipless RFID 태그를 설계하였다. IDC 공진기의 bistatic 레이다 단면적(RCS; radar cross section)의 공진 피크 주파수는 3.125 GHz이고, ELC 공진기의 공진 피크 주파수는 커패시터 모양의 스트립의 간격을 이용하여 각각 4.225 GHz, 4.825 GHz, 5.240 GHz로 조정하였다. 공진기 사이의 간격은 1 mm이다. 제안된 4-비트 태그를 두께 0.8 mm의 50 mm×20 mm 크기의 RF-301 기판에 제작하였다. 실험 결과, 제작된 4-비트 chipless RFID 태그의 공진 피크 주파수는 3.290 GHz, 4.295 GHz, 4.835 GHz, 5.230 GHz로 -2.3% ~ 0.2% 범위의 오차를 나타내며 시뮬레이션 결과와 유사하게 측정되었다. In this paper, the design method for a chipless RFID tag using ELC resonators is proposed. A four-bit chipless RFID tag is designed in a two by two array configuration using three ELC resonators with different resonant peak frequencies and one compact IDC resonator. The resonant peak frequency of the bistatic RCS for the IDC resonator is 3.125 GHz, whereas those of the three ELC resonators are adjusted to be at 4.225 GHz, 4.825 GHz, and 5.240 GHz, respectively, by using the gap between the capacitor-shaped strips in the ELC resonator. The spacing between the resonators is 1 mm. Proposed four-bit tag is fabricated on an RF-301 substrate with dimensions of 50 mm×20 mm and a thickness of 0.8 mm. It is observed from experiment results that the resonant peak frequencies of the fabricated four-bit chipless RFID tag are 3.290 GHz, 4.295 GHz, 4.835 GHz, and 5.230 GHz, respectively, which is similar to the simulation results with errors in the range between -2.3% and 0.2%.

전도성 테이프를 이용한 Chipless RFID 코드 변환에 대한 연구

이석재,임종식,안달,이순흠,한상민 한국정보기술학회 2014 한국정보기술학회논문지 Vol. No.

In this paper, a chipless RFID system coded from magnitudes or phases at resonant frequencies is designed with a simple coding mechanism for commercial applications. While a conventional chipless RFID has difficulty in an encryption due to the coding process by mounting resonators etched on PCBs, a new planar resonant bit is proposed from a Defected Ground Structure (DGS) with conductive tape coding. Because the DGS resonators are fabricated on a ground plane, it does not re-radiate on an antenna plane, and, furthermore, can be able to be converted into a ground by adhering conductive masks. The proposed multi-resonator is fabricated as a full passive tag. From the measured results, it has been verified that the proposed coding method using conductive tapes can efficiently convert the code bits. 본 논문에서는 공진 주파수 대역의 진폭 혹은 위상을 암호화한 Chipless RFID 시스템을 설계하고, 상용 시스템에 적용하기 위한 암호화가 용이한 구조를 제안하였다. 기존의 Chipless RFID는 PCB의 식각 과정에 의한 공진기의 기판 실장으로 코딩이 이루어지므로 사용자가 용이하게 임의 코드를 할당할 수 없는 어려움이 있었다. 본 논문에서는 평면의 결함접지구조를 이용한 공진 비트를 갖는 Chipless RFID를 설계하고, 이에 전도성 테이프를 이용한 태그 코딩 방법을 제안하였다. 결함접지구조를 이용한 공진 코드는 기판의 후방 배치가 가능하여 공진기에 의한 안테나면 재방사가 없고, 접지면에 식각이 되기 때문에 전도성 테이프를 부착할 시 그라운드로 인식이 되는 특성을 가지고 있다. 제안된 다중공진기는 완벽한 수동 태그로 구현되었으며, 측정 결과 전도성 테이프를 이용한 Chipless RFID 태그의 효과적인 코드 변환 특성을 확인할 수 있었다.

한글형 Chipless RFID tag 신호의 분석

류병주(Beongju Ryu),이제훈(Jehun Lee),고진환(Jinhwan Koh) 한국통신학회 2013 韓國通信學會論文誌 Vol.38 No.12(통신이론)

본 논문에서는 RFID tag의 한 종류이며 가격경쟁력이 뛰어난 chipless RFID tag를 한글의 형태로 제안하고 있다. 한글형 chipless RFID tag는 육안으로도 인식이 가능하면서 동시에 기계적 언어로도 인식이 가능하다는 장점을 가지며, 이러한 한글형 chipless RFID tag를 위해 대표적인 한글 자음 10가지와 모음 10가지를 조합하여 34개의 문자를 시뮬레이션 하여 RCS값을 데이터 베이스화하였다. 시뮬레이션된 특정 문자의 RCS값에 잡음을 추가하여 실측 환경을 모델링하고 데이터베이스화 된 각 문자의 RCS 데이터와의 차에 대한 분산을 구하는 알고리즘을 통해 대조함으로써 해당 문자를 인식하는 방법을 사용하였다. In this paper, we proposed a Hangul type chipless RFID tag, which has better legibility than the conventional chipless RFID tag not only to a computer but also to a human. We made consonant model, vowel model and whole character model by WIPL tool and checked the applicability of Hangul type chipless RFID tag. We obtain the RCS pattern of each character by simulation. Finally, We classify the character from input data in noisy environment using a variance of the data.

Fully Printed Chipless RFID Tags Using Dipole Array Structures with Enhanced Reading Ranges

Dongho Jeon,Min-Sik Kim,Seung-Jin Ryu,Dae-Heon Lee,Jong-Kyu Kim 한국전자파학회JEES 2017 Journal of Electromagnetic Engineering and Science Vol.17 No.3

This article proposes a design of chipless RFID tag with dipole array structure that is fully printable using conductive ink. The proposed tags encode data based on spectral signature modulations. The reading range is considerably increased (2 m) while maintaining low transmission power (1 mW). Several prototype chipless RFID tags were fabricated and measured in the SHF and UHF bands. The proposed dipole array structure enhances the antenna gain of the passive tags and contributes to overcoming the low conductivity of conductive ink. In order to verify the utility of our proposal, the tags are manufactured on paper, using conductive ink, for the purpose of economic mass production.

인터디지털-커패시터-모양 슬롯 공진기를 이용한 Chipless RFID 태그의 소형화

여준호,이종익 한국항행학회 2024 韓國航行學會論文誌 Vol.28 No.4

본 논문에서는 인터디지털-커패시터-모양 슬롯을 이용한 chipless RFID(radio frequency identification) 태그의 소형화에 대하여 연구하였다. 제안된 인터디지털-커패시터-모양 슬롯은 두께 0.8 mm의 20 mm×50 mm 크기의 FR4 기판의 한쪽에 있는 직사각형 도체 평판에 추가하였다. 기존의 H-모양 슬롯과 변형된 구부러진 H-모양 슬롯을 각각 추가하였을 때와 bistatic 레이다 단면적(RCS; radar cross section)의 공진 딥(dip) 주파수를 비교하였다. H-모양 슬롯과 변형된 구부러진 H-모양 슬롯을 추가하였을 때 시뮬레이션 공진 딥 주파수는 각각 5.907 GHz과 3.741 GHz이었다. 제안된 인터디지털-커패시터-모양 슬롯을 추가하였을 때 공진 딥 주파수는 2.889 GHz로 감소하였고 H-모양 슬롯을 추가하였을 때와 비교하여 슬롯 길이를 51.1% 소형화할 수 있다. 실험 결과, 제작된 인터디지털-커패시터-모양 슬롯이 추가된 chipless RFID 태그의 공진 딥 주파수는 3.07 GHz로 나타났다. In this paper, the miniaturization of a chipless RFID tag using an interdigital-capacitor-shaped slot was studied. The proposed interdigital-capacitor-shaped slot was appended on the rectangular conductor plate printed on one side of a 20 mm × 50 mm FR4 substrate with a thickness of 0.8 mm. The resonant dip frequency of the bistatic RCS for the proposed interdigital-capacitor-shaped slot was compared with the cases when the H-shaped and modified bent H-shaped slots were added, respectively, on the conductor plate. The simulated resonant dip frequencies for H-shaped and modified bent H-shaped slots were 5.907 GHz and 3.741 GHz, respectively. When the proposed interdigital-capacitor-shaped slot was added, the resonant dip frequency was decreased to 2.889 GHz, and, therefore, the slot length was reduced by 51.1% compared to the H-shaped slot case. Experiment results show that the resonant dip frequency of the fabricated nterdigital-capacitor-shaped slot was 3.07 GHz.

코드 변환이 가능한 다중 스터브 Chipless RFID

김춘식,유재홍,윤세현,홍준기,이석재,한상민 순천향대학교 부설 산업기술연구소 2013 순천향 산업기술연구소논문집 Vol.19 No.2

In this paper, a chipless RFID system using stepped-impedance resonators is proposed. The proposed tag is designed with 5-bit representation by five stepped-impedance resonators. An UWB monopole antenna is designed with a rectangular patch to mount on the tag substrate. By detaching resonant stubs, the ID code can be re-generated. The chipless tag and reader systems have been evaluated from experimental measurements. The experimental setup is installed with a vector network analyzer in an anechoic chamber. From the measured results, the resonant bits of the chipless RFID system shows the expected values with good resolution.

주파수 공진 비트를 이용한 Chipless RFID System

이석재,한기웅,김상호,한상민 순천향대학교 부설 산업기술연구소 2013 순천향 산업기술연구소논문집 Vol.19 No.1

In this paper, a chipless tag system using multi-resonators is proposed. The proposed tag is designed with 7-bit representation by multi-spiral resonators. An UWB monopole antenna is designed with a rectangular patch to mount on the same substrate. The chipless tag and reader system have been evaluated from experimental measurements. The experimental setup is installed in an anechoic chamber with a vector network analyzer. From the measured results, the resonant bits of the chipless RFID system shows the expected values with good resolution.

변형된 ELC 공진기와 다중 슬롯 공진기를 이용한 소형 4-비트 Chipless RFID 태그

여준호,이종익 한국항행학회 2022 韓國航行學會論文誌 Vol.26 No.6

본 논문에서는 변형된 전계-결합 유도-용량성(ELC; electric field-coupled inductive-capacitive) 공진기와 다중 슬롯 공진기를 이용한 소형 4-비트 chipless RFID(radio frequency identification) 태그를 제안하였다. 변형된 ELC 공진기는 기존의 ELC 공진기에서 인터디지털-커패시터 구조를 사용하여 레이다 단면적(RCS; radar cross section)의 공진 피크 주파수를 낮추었다. 다중 슬롯 공진기는 거꾸로 된 U-모양의 도체에 길이가 다른 3개의 슬롯을 에칭하여 설계하였다. 변형된 ELC 공진기의 RCS 공진 피크 주파수는 3.216 GHz로 설계하였고, 다중 슬롯 공진기는 각각 4.122 GHz, 4.64 GHz, 5.304 GHz로 설계하였다. 제안된 소형 4-비트 태그를 두께 0.8 mm의 50 mm×20 mm 크기의 RF-301 기판에 제작하였다. 실험 결과, 제작된 4-비트 chipless RFID 태그의 공진 피크 주파수는 3.285 GHz, 4.09 GHz, 4.63 GHz, 5.31 GHz로 0.78% ~ 2.16% 범위의 오차를 나타내며 시뮬레이션 결과와 유사하게 측정되었다.

인터디지털-커패시터 구조를 이용한 Chipless RFID용 고감도 소형 공진기 설계

여준호 ( Junho Yeo ),이종익 ( Jong-ig Lee ) 한국항행학회 2021 韓國航行學會論文誌 Vol.25 No.1

본 논문에서는 chipless RFID (radio frequency identification) 태그용 고감도 소형 공진기의 설계 방법을 제안하였다. 제안된 고감도 소형 공진기는 기존의 전계-결합(ELC; electric field-coupled) 공진기에서 커패시터 모양의 스트립 구조 대신에 인터디지털-커패시터(IDC; interdigital-capacitor) 구조를 사용하였다. IDC 구조의 극판 길이가 기존의 커패시터 모양 구조 보다 더 길어 공진기의 등가 커패시턴스가 더 커지고, 이로 인해 레이다 단면적(RCS; radar cross section)의 공진 피크 주파수를 낮출 수 있다. 정사각형 루프의 길이와 스트립의 폭이 같은 두 공진기를 두께 0.8 mm의 RF-301 기판에 제작하였다. 실험 결과, ELC 공진기는 bistatic RCS의 공진 피크 주파수와 값은 4.305 GHz와 -30.39 dBsm이었다. 제안된 IDC 공진기의 경우 bistatic RCS의 공진 피크 주파수와 값은 3.295 GHz와 -36.91 dBsm이었다. 따라서 측정 공진 피크 주파수를 기준으로 공진기 크기가 23.5% 정도 소형화되었다. In this paper, the design method for a high-sensitivity compact resonator for chipless RFID tags is proposed. Proposed high-sensitivity compact resonator uses an interdigital-capacitor structure instead of a capacitor-shaped strip structure in a conventional ELC resonator. The length of the electrode plate of the IDC structure is longer than that of the conventional capacitor-shaped structure, resulting in a larger equivalent capacitance of the resonator. This can lower the resonant peak frequency of the RCS characteristic. Two resonators with the same length of the square loop and the width of the strip are fabricated on an RF-301 substrate with a thickness of 0.8 mm. The experiment results show that the resonant peak frequency and value of the bistatic RCS for the ELC resonator were 4.305 GHz and -30.39 dBsm, whereas those of the proposed IDC resonator were 3.295 GHz and -36.91 dBsm. Therefore, the size of the resonator is reduced by 23.5% based on the measured resonant peak frequency of the RCS characteristic.