KR101100421B1 - Impedance measuring device and method of RFID tag antenna - Google Patents

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Abstract

본 발명은 RFID 태그 안테나의 임피던스 측정장치에 관한 것으로, 내부 벽체 및 천정에 전자파 흡수체를 갖춘 전자파 차폐실(10)과; 상기 전자파 차폐실(10)의 바닥에 고정 설치되는 측정용 받침대(20)와; 상기 전자파 차폐실(10)의 천정 중앙에 하향 설치되는 측정 프로브(30)와; 상기 측정 프로브(30)의 일측 단부에 케이블을 통해 연결되는 네트워크분석기(40) 및; 상기 측정 프로브(30)와 측정된 임피던스 값으로 태그 안테나의 동작 주파수를 확인할 수 있는 변환프로그램을 구비하는 컴퓨터(50)로 구성되어 RFID 태그안테나를 설계할 때 시뮬레이션 EM SW로 설계된 태그 안테나가 정상적으로 제작되었는지 확인할 수 있고, 제작된 RFID 태그안테나의 특성을 수정할 때 시간과 비용을 절약하기 위해 50Ω 기준으로 네트워크 분석기가 구비된 곳이라면 누구나 쉽게 정확한 태그 안테나의 임피던스를 측정할 수 있을 뿐만 아니라 RFID 태그 설계에 있어 가장 중요한 요소인 태그 안테나 임피던스 확인을 위한 측정 분야에 있어 편의성을 도모하고, 임피던스의 측정에 소요되는 시간과 비용을 절감하며, 보다 정확한 임피던스 측정 장치를 제공하여 누구나 쉽게 RFID 태그를 설계할 수 있도록 하는 각별한 장점이 있는 유용한 발명이다.The present invention relates to an impedance measuring device of an RFID tag antenna, comprising: an electromagnetic shielding chamber (10) having an electromagnetic wave absorber on an inner wall and a ceiling; A measuring pedestal 20 fixedly installed at the bottom of the electromagnetic shielding room 10; A measurement probe 30 installed downward in the center of the ceiling of the electromagnetic shielding room 10; A network analyzer 40 connected to one end of the measurement probe 30 through a cable; Comprising the measurement probe 30 and a computer 50 having a conversion program for checking the operating frequency of the tag antenna with the measured impedance value, when designing the RFID tag antenna, the tag antenna designed by simulation EM SW is normally manufactured In order to save time and money when modifying the characteristics of the fabricated RFID tag antenna, anyone with a network analyzer based on 50 Ω can easily measure the impedance of the tag antenna as well as the RFID tag design. The most important factor is the convenience of measurement in the field of tag antenna impedance checking, reducing the time and cost of impedance measurement, and providing a more accurate impedance measuring device so that anyone can easily design RFID tags. Useful inventions with special advantages The.

RFID 태그, 안테나, 임피던스, RFID IC칩, 리더. RFID tag, antenna, impedance, RFID IC chip, reader.

Description

ＲＦＩＤ 태그 안테나의 임피던스 측정장치 및 측정방법{Impedance measuring device and method of RFID tag antenna}Impedance measuring device and method of RFID tag antenna

본 발명은 RFID 태그 안테나의 임피던스를 측정하는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 RFID IC칩과 안테나로 이루어진 RFID 태그 설계 과정에서 안테나의 임피던스를 정확하게 측정하는 RFID 태그 안테나의 임피던스 측정장치 및 측정방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for measuring impedance of an RFID tag antenna, and more particularly, to an impedance measuring apparatus and measuring method of an RFID tag antenna for accurately measuring an impedance of an antenna in an RFID tag design process consisting of an RFID IC chip and an antenna. It is about.

RFID(Radio Frequency Identification)는 무선 통신을 이용하여 사물을 인식하는 기술이며, RFID 시스템은 리더, 태그(트랜스폰더) 그리고 리더와 연결된 컴퓨터로 구성된다.RFID (Radio Frequency Identification) is a technology for recognizing objects using wireless communication. An RFID system includes a reader, a tag (transponder), and a computer connected to the reader.

그 중 태그는 안테나와 RFID IC칩으로 구성되고, RFID IC 칩은 대형 반도체 회사에서 제작되며 실수부와 허수부로 구성된 고유한 임피던스를 주파수별로 가지게 된다.Among them, the tag consists of an antenna and an RFID IC chip, and the RFID IC chip is manufactured by a large semiconductor company and has a unique impedance composed of a real part and an imaginary part by frequency.

칩을 제조하는 회사에서는 주파수별 임피던스를 태그 개발자에게 제공하고 태그 개발자는 RFID IC 칩의 임피던스와 설계하고자 하는 주파수에서 공액 정합이 이루어지도록 안테나를 설계하여 RFID IC 칩과 안테나를 결합해야만 RFID 태그가 정상적으로 동작하게 된다.The chip manufacturing company provides the tag developer with the frequency-specific impedance to the tag developer, and the tag developer must design the antenna to combine the RFID IC chip with the antenna to achieve a conjugate match between the impedance of the RFID IC chip and the desired frequency. It will work.

종래부터 125㎑, 135㎑, 13.56㎒ 등의 100㎒ 이하 주파수 대역 RFID 태그 안테나 임피던스 측정시에 임피던스 측정 계측기를 이용하고, 100㎒를 초과할 경우는 고가의 RF 프로브 스테이션을 이용하는 방법을 주로 사용한다.Conventionally, an impedance measuring instrument is used for measuring impedance of RFID tag antenna of 100 MHz or less frequency band of 125 kHz, 135 kHz, 13.56 MHz, etc., and if it exceeds 100 MHz, expensive RF probe station is mainly used. .

그러나 상기 장비들은 본래 반도체 IC칩 제조시 칩의 임피던스를 측정하여 제품의 양품 여부를 확인하기 위해 개발된 제품이기 때문에 규모가 크고 가격이 고가여서 국내에서도 몇몇 국가 연구소나 반도체 장비 업체에서 보유하고 있으며 일반적인 회사 연구소에서는 상기 장비를 활용하기에는 어려운 점이 많으며, 사용 가능하더라도 주로 IC칩의 임피던스 측정용으로 사용되기 때문에 이 장비의 측정 장치, 지그 등이 모두 금속으로 이루어져 있어 안테나 임피던스 측정시에 발생되는 반사파와 금속에 의한 안테나 특성 변화에 대한 고려가 전혀 없으므로 안테나 임피던스 측정장치로 활용하기에는 적합하지 않다.However, since these devices were originally developed to check the quality of the product by measuring the impedance of the chip during the manufacture of semiconductor IC chips, they are large in size and expensive, and are held by some national research institutes or semiconductor equipment companies in Korea. There are many difficulties in using the above equipment in the company research lab, and even though it is available, it is mainly used for impedance measurement of IC chip, so the measuring device and jig of this equipment are all made of metal. There is no consideration of the change of antenna characteristics due to this, so it is not suitable to be used as an antenna impedance measuring device.

또한 프로브 스테이션을 사용할 경우 IC칩이 변경될 때마다 고가의 프로브를 칩의 구조적인 특성에 맞게 주문 제작해야하는 문제점이 있으며, 이에 대한 시간과 비용이 많이 소요되는 결점이 있다.In addition, when using a probe station, there is a problem in that an expensive probe needs to be customized according to the structural characteristics of the chip every time the IC chip is changed, and there is a drawback in that it takes time and cost.

또 다른 RFID 태그 안테나 임피던스 측정방법으로 일반적인 방법은 휠러캡을 이용하는 방법이 있으나, 이 방법은 태그의 크기에 따라 휠러캡을 만들어야 하는 단점이 있어 태그를 개발할 때마다 고가의 휠러캡을 만들어야하는 문제점이 있다.Another method of measuring the impedance of RFID tag antenna is a method using a wheeler cap, but this method has a disadvantage in that a wheeler cap needs to be made according to the size of the tag. Therefore, an expensive wheeler cap needs to be made every time a tag is developed. have.

본 발명은 상기한 실정을 감안하여 종래 RFID 태그 안테나 임피던스 측정장치에서 야기되는 여러 가지 결점 및 문제점들을 해결하고자 발명한 것으로서, 그 목적은 RFID IC칩과 태그 안테나로 이루어진 RFID 태그를 설계할 때 시뮬레이션 EM SW로 설계된 태그 안테나가 정상적으로 제작되었는지 확인할 수 있는 RFID 태그 안테나의 임피던스 측정장치를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above situation, the present invention has been made to solve various drawbacks and problems caused by the conventional RFID tag antenna impedance measuring device. The object of the present invention is to simulate EM when designing an RFID tag consisting of an RFID IC chip and a tag antenna. The present invention provides an impedance measuring device of an RFID tag antenna to check whether a tag antenna designed by SW is normally manufactured.

본 발명의 다른 목적은 제작된 RFID 태그의 특성을 수정할 때 시간과 비용을 절약하기 위해 50Ω 기준으로 네트워크 분석기가 구비된 곳이라면 누구나 쉽게 정확한 태그 안테나의 임피던스를 측정할 수 있는 RFID 태그 안테나의 임피던스 측정장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to measure the impedance of the RFID tag antenna that anyone can easily measure the accurate tag antenna impedance if the network analyzer is equipped with a 50Ω reference to save time and cost when modifying the characteristics of the manufactured RFID tag To provide a device.

본 발명의 또 다른 목적은 RFID 태그 설계에 있어 가장 중요한 요소인 태그 안테나 임피던스 확인을 위한 측정 분야에 있어 편의성을 도모하고, 임피던스의 측정에 소요되는 시간과 비용을 절감하며, 보다 정확한 임피던스 측정 장치를 제공하여 누구나 쉽게 RFID 태그를 설계할 수 있도록 하는 RFID 태그 안테나의 임피던스 측정장치를 제공하는 데 있다.It is still another object of the present invention to provide convenience in the field of measurement for tag antenna impedance checking, which is the most important factor in RFID tag design, to reduce the time and cost for impedance measurement, and to provide a more accurate impedance measurement device. The present invention provides an impedance measuring device of an RFID tag antenna that enables anyone to easily design an RFID tag.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 RFID 태그 안테나의 임피던스 측정장치는 내부 벽체 및 천정에 전자파 흡수체를 갖춘 전자파 차폐실과; 상기 전자파 차폐실의 바닥에 고정 설치되는 측정용 받침대와; 상기 전자파 차폐실의 천정 중앙에 하향 설치되는 측정 프로브와; 상기 측정 프로브의 일측 단부에 케이블을 통해 연결되는 네트워크분석기 및; 상기 측정 프로브와 측정된 임피던스 값으로 태그 안테나의 동작 주파수를 확인할 수 있는 변환프로그램을 구비하는 컴퓨터로 구성된 것을 특징으로 한다.The impedance measuring device of the RFID tag antenna of the present invention for achieving the above object comprises an electromagnetic shielding chamber having an electromagnetic wave absorber on the inner wall and ceiling; A measuring pedestal fixedly installed at a bottom of the electromagnetic shielding room; A measurement probe installed downward in the center of the ceiling of the electromagnetic shielding room; A network analyzer connected to one end of the measurement probe through a cable; Characterized in that it comprises a computer having a conversion program for confirming the operating frequency of the tag antenna with the measurement probe and the measured impedance value.

본 발명은 RFID IC칩과 태그 안테나로 이루어진 RFID 태그를 설계할 때 시뮬레이션 EM SW로 설계된 태그 안테나가 정상적으로 제작되었는지 확인할 수 있고, 제작된 RFID 태그안테나의 특성을 수정할 때 시간과 비용을 절약하기 위해 50Ω 기준으로 네트워크 분석기가 구비된 곳이라면 누구나 쉽게 정확한 태그 안테나의 임피던스를 측정할 수 있을 뿐만 아니라 RFID 태그 설계에 있어 가장 중요한 요소인 태그 안테나 임피던스 확인을 위한 측정 분야에 있어 편의성을 도모하고, 임피던스의 측정에 소요되는 시간과 비용을 절감하며, 보다 정확한 임피던스 측정 장치를 제공하여 누구나 쉽게 RFID 태그를 설계할 수 있도록 하는 각별한 장점이 있다.According to the present invention, when designing an RFID tag consisting of an RFID IC chip and a tag antenna, it is possible to check whether a tag antenna designed by a simulation EM SW is normally manufactured. Anyone equipped with a network analyzer as a reference can easily measure the accuracy of the impedance of the tag antenna, and it is convenient for the measurement field to check the impedance of the tag antenna, which is the most important factor in the design of the RFID tag. It saves time and cost, and provides a more accurate impedance measurement device, so that anyone can easily design an RFID tag.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명 RFID 태그 안테나의 임피던스 측정장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the impedance measuring device of the RFID tag antenna of the present invention.

도 1은 본 발명 RFID 태그 안테나의 임피던스 측정장치의 구성도, 도 2는 본 발명 RFID 태그 안테나의 임피던스 측정장치에 따른 측정 프로브의 상세 구성도, 도 3은 본 발명의 RFID 태그 안테나의 임피던스 측정장치의 일실시예를 나타낸 도면, 도 4는 본 발명 RFID 태그 안테나의 임피던스 측정장치를 채용하여 RFID 태그 안테나의 임피던스를 측정하는 순서도, 도 5는 측정 프로브의 위치조정을 캘리브레이션 킷을 사용하여 확인하는 도면, 도 6은 본 발명에 따른 RF 접점용 프로브핀의 위치 보정작업을 한 상태의 화면, 도 7은 본 발명 RFID 태그 안테나의 임피던스 측정장치로 임피던스 측정시 RF 접점용 프로브핀과 태그 안테나의 IC칩 패드 간의 접촉 상태를 나타낸 도면, 도 8은 본 발명의 방법에 의해 측정된 태그 안테나의 임피던스를 나타낸 화면, 도 9는 본 발명의 방법으로 임피던스 변환 프로그램을 실행하는 초기화면, 도 10은 본 발명의 방법으로 임피던스 변환 프로그램을 실행하는 화면, 도 11은 본 발명의 방법으로 측정된 임피던스와 계산된 반사계수를 그래프로 나타내는 화면, 도 12는 본 발명의 방법으로 구해진 반사계수와 모의실험을 통해 얻어진 반사계수를 비교하여 나타낸 그래프로서, 본 발명 RFID 태그 안테나의 임피던스 측정장치는 내부 벽체 및 천정에 전자파 흡수체를 갖춘 전자파 차폐실(10)과; 상기 전자파 차폐실(10)의 바닥에 고정 설치되는 측정용 받침대(20)와; 상기 전자파 차폐실(10)의 천정 중앙에 하향 설치되는 측정 프로브(30)와; 상기 측정 프로브(30)의 일측 단부에 케이블(C)을 통해 연결되어 측정된 임피던스를 디스플레이 하기 위해 연산하고 분석하는 네트워크분석기(40) 및; 상기 측정 프로브(30)와 측정된 임피던스 값으로 태그 안테나의 동작 주파수를 확인할 수 있는 변환프로그램을 구비하는 컴퓨터(50)로 구성되어 있다.1 is a configuration diagram of an impedance measuring apparatus of an RFID tag antenna of the present invention, FIG. 2 is a detailed configuration diagram of a measurement probe according to an impedance measuring apparatus of an RFID tag antenna of the present invention, and FIG. 3 is an impedance measuring apparatus of an RFID tag antenna of the present invention. Figure 4 is a flow chart for measuring the impedance of the RFID tag antenna by employing the impedance measuring device of the RFID tag antenna of the present invention, Figure 5 is a view for checking the position adjustment of the measurement probe using a calibration kit 6 is a screen of the position correction operation of the RF contact probe pin according to the present invention, Figure 7 is an impedance measurement device of the RFID tag antenna of the present invention when measuring the impedance IC chip of the probe pin for RF contact and the tag antenna Figure 8 shows the contact between the pads, Figure 8 is a screen showing the impedance of the tag antenna measured by the method of the present invention, Figure 9 The initial screen for executing the impedance conversion program by the method of Fig. 10 is a screen for executing the impedance conversion program by the method of the present invention, Figure 11 is a screen showing a graph of the impedance and the calculated reflection coefficient measured by the method of the present invention, 12 is a graph showing a comparison between the reflection coefficient obtained by the method of the present invention and the reflection coefficient obtained through simulation. The impedance measuring device of the RFID tag antenna according to the present invention includes an electromagnetic shielding chamber having an electromagnetic wave absorber on an inner wall and a ceiling. )and; A measuring pedestal 20 fixedly installed at the bottom of the electromagnetic shielding room 10; A measurement probe 30 installed downward in the center of the ceiling of the electromagnetic shielding room 10; A network analyzer 40 connected to one end of the measurement probe 30 for calculating and analyzing the measured impedance to display the measured impedance; The measurement probe 30 and the computer 50 having a conversion program for checking the operating frequency of the tag antenna with the measured impedance value.

상기 전자파 차폐실(10)은 벽체와 천정, 바닥 및 도어(11)로 이루어져 벽체와 천정 및 도어(11)의 내면에는 RFID 태그 안테나에 신호를 가했을 때 안테나에서 발생한 전자파를 흡수하는 다수의 사각뿔체상의 전자파 흡수체(12)가 형성되어 있 고, 상기 측정 프로브(30)는 리지드 케이블(31)과, 상기 리지드 케이블(31)의 일측 단부에 RF 아답터(32)를 통해 연결 설치되는 상하 슬라이딩수단이 구비된 마이크로미터(33)와, 상기 리지드 케이블(31)의 타측 단부에 RF 아답터(32')를 통해 연결 설치되는 접지 접점용 프로브핀(33a), RFID 태그의 IC칩 부착 패드에 접촉하는 RF 접점용 프로브핀(33b) 및, 상기 리지드 케이블(31)과 RF 아답터(32, 32')의 외주연에 방사상으로 형성되는 다수의 사각뿔체상의 전자파 흡수체(12)로 구성되어 있다.The electromagnetic shielding room 10 includes a wall, a ceiling, a floor, and a door 11, and a plurality of square pyramids absorbing electromagnetic waves generated from the antenna when a signal is applied to an RFID tag antenna on the inner surface of the wall, the ceiling, and the door 11. An electromagnetic wave absorber 12 is formed on the upper surface, and the measurement probe 30 includes a rigid cable 31 and vertical sliding means connected to one end of the rigid cable 31 through an RF adapter 32. A micrometer 33 provided, a grounding probe pin 33a connected to the other end of the rigid cable 31 through an RF adapter 32 ', and an RF chip contacting an IC chip attachment pad of an RFID tag. A probe pin 33b for contact and a plurality of square pyramidal electromagnetic wave absorbers 12 formed radially on the outer circumference of the rigid cable 31 and the RF adapters 32 and 32 '.

여기서 상기 전자파 흡수체(12)는 벽체의 중앙부에 형성된 전자파 흡수체( 12)의 길이가 벽체의 중앙부 외에 형성된 전자파 흡수체(12)의 길이보다 길고, 천정의 중앙부에 형성된 전자파 흡수체(12)의 길이가 천정의 중앙부 외에 형성된 전자파 흡수체(12)의 길이보다 길게 형성되어 있는 것이 바람직하다.The electromagnetic wave absorber 12 is longer than the length of the electromagnetic wave absorber 12 formed in the center of the wall, the length of the electromagnetic wave absorber 12 formed in the center of the ceiling, the length of the electromagnetic wave absorber 12 formed in the center It is preferable that it is formed longer than the length of the electromagnetic wave absorber 12 formed outside the center part of the.

상기 전자파 흡수체(12) 대신에 평판형 흡수체를 사용하거나 또는 전자파 흡수체의 도료를 도포하여도 된다.Instead of the electromagnetic wave absorber 12, a flat absorber may be used or a coating material of the electromagnetic wave absorber may be applied.

도 1에서 미설명 부호 A는 RFID 태그안테나를 나타낸다.In FIG. 1, reference numeral A denotes an RFID tag antenna.

한편 RFID 태그 안테나의 임피던스 측정방법은 네트워크분석기(40)로 RFID 태그 안테나의 임피던스를 측정할 주파수의 범위를 설정하는 주파수 설정단계(S1단계)와; 측정 프로브(30)를 상하로 위치 조정하는 프로브 위치조정단계(S2단계)와; 임피던스를 측정할 RFID 태그(A)를 측정용 받침대(20) 상에 재치하여 고정하는 RFID 태그 재치단계(S3단계)와; 태그 안테나(a)의 임피던스를 측정하는 태그 안테나 임피던스 측정단계(S4단계)와; 측정된 임피던스 값으로 태그 안테나의 동작 주파수를 확인할 수 있는 변환프로그램을 사용하여 반사계수를 계산하는 반사계수 계 산단계(S5단계)와; 모의실험을 실시하여 반사계수와 모의실험 결과를 비교하는 모의실험과 반사계수 결과 비교단계(S6단계)와; 상기 S6단계의 비교 결과 오차가 5% 이내 인지의 여부를 판단하는 오차허용범위 판단단계(S7단계) 및; 프로브 폭 및 옵셋 조정단계(S8단계)로 이루어진다.On the other hand, the impedance measurement method of the RFID tag antenna includes a frequency setting step (step S1) of setting a frequency range for measuring the impedance of the RFID tag antenna by the network analyzer 40; A probe positioning step (step S2) of positioning the measurement probe 30 up and down; An RFID tag placing step (S3 step) of placing and fixing the RFID tag A to measure impedance on the measuring base 20; A tag antenna impedance measuring step (step S4) of measuring an impedance of the tag antenna (a); A reflection coefficient calculation step (step S5) of calculating a reflection coefficient by using a conversion program for checking an operating frequency of the tag antenna using the measured impedance value; A simulation and reflection coefficient result comparing step (S6 step) of performing a simulation to compare the reflection coefficient and the simulation result; An error tolerance range determining step (step S7) of determining whether an error of the comparison result of step S6 is within 5%; Probe width and offset adjustment steps (step S8).

상기 프로브 위치조정단계(S2단계)는 캘리브레이션 킷(X)을 사용하여 측정 프로브(30)의 상하 위치조정을 확인하는 단계와 RF 접점용 프로브핀(33b)이 50Ω에 정확하게 매칭 되도록 포트 익스텐션(Port Extension)을 네트워크분석기(40)로 실행하여 RF 접점용 프로브핀(33b)의 위치를 보정하는 단계를 포함한다.The probe positioning step (S2 step) is a step of confirming the up and down positioning of the measurement probe 30 using the calibration kit (X) and the port extension (Port extension) so that the RF contact probe pin 33b accurately matches 50Ω. Extension) to the network analyzer 40 to correct the position of the RF contact probe pin 33b.

다음에는 본 발명 RFID 태그 안테나의 임피던스 측정장치를 일실시예로서 제작하여 RFID 태그 안테나의 임피던스를 측정하는 방법을 상세하게 설명한다.Next, a method of measuring the impedance of an RFID tag antenna by manufacturing the impedance measuring device of the RFID tag antenna according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 3에 도시한 바와 같이 전자파 차폐실(10)을 외측 크기 760mm × 560mm × 560mm 및 내측 크기 760mm × 500mm × 500mm 로 제작하고, 전자파 차폐실(10)의 벽체와 천정, 바닥 및 도어(11)의 내면에는 전자파 흡수체(12)를 형성하며, 상기 전자파 차폐실(10)의 천정 중앙에 하향 설치되는 측정 프로브(30)를 상하로 슬라이딩 가능하게 설치하되, 측정 프로브(30)도 전자파 흡수체(12)를 장착하여 전자파의 방사를 방지하였다.As shown in FIG. 3, the electromagnetic shielding chamber 10 is manufactured to have an outer size of 760 mm × 560 mm × 560 mm and an inner size of 760 mm × 500 mm × 500 mm, and the walls, ceilings, floors, and doors 11 of the electromagnetic shielding room 10. An electromagnetic wave absorber 12 is formed on an inner surface of the electromagnetic wave absorber 12, and the measurement probe 30, which is installed downward in the center of the ceiling of the electromagnetic shielding chamber 10, is slidable up and down, but the measurement probe 30 also has an electromagnetic wave absorber 12. ) To prevent radiation of electromagnetic waves.

여기서 측정 프로브(30)의 RF 아답터(32, 32')는 50Ω을 사용하였다.The RF adapters 32 and 32 'of the measurement probe 30 used 50 Ω.

상기 전자파 차폐실(10)의 바닥에는 측정용 받침대(20)로서 50mm의 우드락을 고정 설치하고, 상기 측정 프로브(30)의 일측 단부에 케이블을 통해 네트워크분석기(40)와 컴퓨터(50)를 연결하여 본 발명 RFID 태그 안테나의 임피던스 측정장치의 제작을 완료하였다.A 50 mm wood lock is fixedly installed on the bottom of the electromagnetic shielding room 10 as a measuring base 20, and a network analyzer 40 and a computer 50 are connected to one end of the measuring probe 30 through a cable. The fabrication of the impedance measuring device of the RFID tag antenna of the present invention was completed.

제작된 RFID 태그 안테나의 임피던스 측정장치로 RFID 태그 안테나의 임피던스를 측정하는 과정은 다음과 같다.The process of measuring the impedance of the RFID tag antenna by the impedance measuring device of the manufactured RFID tag antenna is as follows.

먼저 네트워크분석기(40)로 RFID 태그 안테나의 임피던스를 측정할 주파수의 범위를 설정하고(S1단계; 주파수 설정단계), 측정 프로브(30)의 마이크로미터(33)에 구비된 상하 슬라이딩수단을 이용하여 RF 아답터(32) 까지 측정 프로브(30)를 상하로 위치조정한다(S2단계; 프로브 위치조정단계). 이때 측정 프로브(30)의 상하 위치조정의 확인은 도 5에 나타낸 캘리브레이션 킷(X)을 사용함으로써 용이하게 확인할 수 있게 된다.First, the network analyzer 40 sets a range of frequencies for measuring the impedance of the RFID tag antenna (step S1; frequency setting), and uses up and down sliding means provided in the micrometer 33 of the measurement probe 30. Position the measurement probe 30 up and down until the RF adapter 32 (S2; Probe position adjustment step). At this time, confirmation of the up-down position adjustment of the measurement probe 30 can be confirmed easily by using the calibration kit X shown in FIG.

이어서 측정 프로브(30)에 있는 리지드 케이블(31)의 단부에 접지 접점용 프로브핀(33a)과 RF 접점용 프로브핀(33b)을 연결하고, 연결된 RF 접점용 프로브핀( 33b)이 50Ω에 정확하게 매칭 되도록 포트 익스텐션(Port Extension)을 네트워크분석기(40)로 실행하여 RF 접점용 프로브핀(33b)의 위치 보정작업을 한다.Subsequently, the ground contact probe pin 33a and the RF contact probe pin 33b are connected to the ends of the rigid cable 31 in the measurement probe 30, and the connected RF contact probe pin 33b is accurately connected to 50Ω. A port extension is performed by the network analyzer 40 to match the position correction of the probe pin 33b for the RF contact.

도 6는 RF 접점용 프로브핀(33b)의 위치 보정작업을 한 상태의 화면을 컴퓨터(50)의 모니터상에 나타낸 것이다.FIG. 6 shows a screen of the state where the position correction operation of the RF contact probe pin 33b is performed on the monitor of the computer 50. As shown in FIG.

도 6으로부터 910MHz 에서 마커(maker)가 스미스 차트 오픈(Open) 점에 나타나고 있으면, RF 접점용 프로브핀(33b)의 위치 보정이 완료된 것이다.If the marker maker appears at the Smith chart open point at 910 MHz from FIG. 6, the position correction of the probe pin 33b for RF contacts is completed.

다음에 RFID 태그 안테나의 임피던스를 측정할 RFID 태그(A)를 측정용 받침대(20) 상에 재치하여 고정하고(S3단계; RFID 태그 재치단계), 측정 프로브(30)의 무게로 인해 태그 안테나(a)에 굴곡이 생기지 않도록 마이크로미터(33)를 이용하여 간격과 압력을 수동으로 조절하여 도 7에 도시한 바와 같이 RF 접점용 프로브핀(33b)을 측정용 받침대(20) 상에 놓여 있는 태그 안테나(a)의 IC칩 패드에 접촉시켜 태그 안테나(a)의 임피던스를 측정한다(S4단계; 태그 안테나 임피던스 측정단계).Next, the RFID tag A to measure the impedance of the RFID tag antenna is placed on the measuring pedestal 20 and fixed (step S3; RFID tag placing step), and the tag antenna ( The tag having the probe pin 33b for RF contact placed on the measuring base 20 as shown in FIG. 7 by manually adjusting the spacing and pressure using the micrometer 33 to prevent bending in a). The impedance of the tag antenna a is measured by contacting the IC chip pads of the antenna a (step S4; measuring the tag antenna impedance).

도 8은 본 발명의 방법에 의해 측정된 태그 안테나의 임피던스를 나타낸 화면으로서, 스미스 차트 상에서 그래프는 주파수에 따른 임피던스의 변화를 나타내고 있으며, 화면 우측 상단의 값은 마커가 설정한 주파수에서 측정된 임피던스 값을 나타낸다.8 is a screen showing the impedance of the tag antenna measured by the method of the present invention, the graph on the Smith chart shows the change of the impedance according to the frequency, the value of the upper right of the screen is the impedance measured at the frequency set by the marker Indicates a value.

이와 같이 하여 측정된 태그 안테나(a)의 임피던스는 RFID IC칩 임피던스를 기준으로 수식을 사용하여 반사계수로 변환함으로써 태그 안테나(a)의 동작 주파수와 대역폭을 확인할 수 있다.The impedance of the tag antenna a measured as described above is converted into a reflection coefficient using a formula based on the RFID IC chip impedance, thereby confirming an operating frequency and a bandwidth of the tag antenna a.

즉, 컴퓨터(50)에 저장되어 있는 측정된 임피던스 값으로 태그 안테나의 동작 주파수를 확인할 수 있는 변환프로그램을 사용하여 반사계수를 계산한다(S5단계; 반사계수 계산단계).That is, the reflection coefficient is calculated by using a conversion program for checking the operating frequency of the tag antenna using the measured impedance value stored in the computer 50 (step S5; reflection coefficient calculation step).

상기 반사계수 계산단계(S5단계)에서의 반사계수의 계산은 다음과 같이 이루어진다.The reflection coefficient is calculated in the reflection coefficient calculation step (step S5) as follows.

상기 태그 안테나 임피던스 측정단계(S4단계)에서 측정된 태그 안테나(a)의 임피던스 측정을 위한 측정 프로브(30)와 네트워크분석기(40)의 측정기준을 50Ω으로 설정하였기 때문에 보통 실수부가 1 ∼ 수백 Ω인 RFID IC칩과 태그 안테나 임피던스와의 정합 여부를 정확히 알 수 없다. 따라서 아래와 같이 임피던스 변환 프 로그램을 엑셀로 구현하여 태그 안테나(a)와 RFID IC칩과의 임피던스 정합 여부를 확인하게 된다.Since the measurement standards of the measurement probe 30 and the network analyzer 40 for measuring the impedance of the tag antenna a measured in the tag antenna impedance measurement step (step S4) are set to 50 Ω, the real part is usually 1 to several hundred Ω. It is not known exactly whether RFID IC chip and tag antenna impedance are matched. Therefore, the impedance conversion program is implemented in Excel as shown below to check whether the impedance matching between the tag antenna (a) and the RFID IC chip.

임피던스 변환 프로그램은 측정된 태그 안테나(a)의 임피던스를 수학식 1을 사용하여 반사계수(ReturnLoss)로 변환할 수 있다.The impedance conversion program may convert the measured impedance of the tag antenna a into a reflection coefficient ReturnLoss using Equation 1.

Figure 112009076354716-pat00001
Figure 112009076354716-pat00001

여기서 Za는 태그 안테나의 임피던스이고, Zc는 태그 칩의 임피던스를 나타낸다.Where Za is the impedance of the tag antenna and Zc represents the impedance of the tag chip.

상기 반사계수 변환 프로그램은 IC칩의 종류에 따라 측정오차를 보상하여 계산할 수 있으며, 도 9는 임피던스 변환 프로그램을 실행하는 컴퓨터(50)의 모니터 상의 초기화면을 나타낸 것이다.The reflection coefficient conversion program can be calculated by compensating for measurement errors according to the type of IC chip, and FIG. 9 shows an initial screen on a monitor of a computer 50 executing an impedance conversion program.

또한 상기 반사계수 변환 프로그램은 50Ω을 기준으로 측정된 태그 안테나(a)의 임피던스와 RFID IC칩 제작회사에서 제공하는 주파수별 임피던스 그래프와 변환된 반사계수가 그래프로 표현되도록 프로그램된 것이다.In addition, the reflection coefficient conversion program is programmed to represent the impedance of the tag antenna (a) measured based on 50Ω, the impedance graph for each frequency provided by the RFID IC chip manufacturer, and the converted reflection coefficient as a graph.

도 9에 나타낸 임피던스 변환 프로그램을 실행하는 초기화면의 왼쪽 상단의 [Open File}을 클릭하면, 도 10에 나타낸 바와 같은 대화상자가 나타나고, 대화상자의 Selection에서 [Measurement]를 선택하여 파일열기를 클릭하여 측정된 임피던스 파일을 불러온다.Clicking [Open File] at the top left of the initial screen executing the impedance conversion program shown in Fig. 9 brings up a dialog as shown in Fig. 10, selecting [Measurement] from the selection of the dialog and clicking Open File. Load the measured impedance file.

파일 불러오기가 완료되면 태그 안테나에 본딩할 태그 칩을 선정하고 [Done] 을 클릭하여 계산을 실행한다.When the file is loaded, select the tag chip to be bonded to the tag antenna and click [Done] to execute the calculation.

이와 같이 하면, 칩의 임피던스와 오차 값을 참고로 반사계수를 자동으로 계게산하여 그 결과를 컴퓨터(50)의 모니터 상에 도 11에 나타낸 바와 같은 그래프로 나타나게 된다.In this way, the reflection coefficient is automatically calculated based on the impedance and the error value of the chip, and the result is displayed on the monitor of the computer 50 as a graph as shown in FIG.

다음에는 모의실험을 실시하여 반사계수와 모의실험 결과를 비교하고, 비교결과를 도 12의 그래프로 나타냈으며(S6단계; 모의실험과 반사계수 결과 비교단계), 도 12로부터 비교 결과 오차가 5% 이내의 범위에 잇음을 확인할 수 있다.Next, the simulation was performed to compare the reflection coefficient and the simulation results, and the comparison results were shown in the graph of FIG. 12 (S6; comparison of the simulation and reflection coefficient results). You can see that it is within the range.

최종적으로 상기 비교 결과 오차가 5% 이내 인지의 여부를 판단하고(S7단계; 오차허용범위 판단단계), 오차가 5% 이내이면 임피던스의 측정을 종료하고, 만약 오차가 5%를 초과하면, 상기 프로브 위치조정단계(S2단계)로 돌아가 측정 프로브(30)의 위치조절에 의한 RF 접점용 프로브핀(33b)의 위치 및 측정용 받침대(20)에 재치된 RFID 태그(A)의 재치상태 등을 확인하고, 상기한 S2단계 내지 S7단계를 순차적으로 실행하여 RFID 태그 안테나의 임피던스를 재측정하게 된다.Finally, as a result of the comparison, it is determined whether the error is within 5% (step S7; error tolerance range determining step), and if the error is within 5%, the measurement of the impedance is terminated, and if the error exceeds 5%, Returning to the probe position adjusting step (step S2), the position of the RF contact probe pin 33b by the position adjustment of the measuring probe 30 and the mounting state of the RFID tag A placed on the measuring pedestal 20 are described. After confirming, steps S2 to S7 are sequentially executed to remeasure the impedance of the RFID tag antenna.

지금까지 본 발명을 바람직한 실시예로서 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.While the present invention has been described as a preferred embodiment, the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention.

도 1은 본 발명 RFID 태그 안테나의 임피던스 측정장치의 구성도,1 is a block diagram of an impedance measuring apparatus of an RFID tag antenna of the present invention;

도 2는 본 발명 RFID 태그 안테나의 임피던스 측정장치에 따른 측정 프로브의 상세 구성도,2 is a detailed configuration diagram of a measuring probe according to an impedance measuring device of an RFID tag antenna according to the present invention;

도 3은 본 발명의 RFID 태그 안테나의 임피던스 측정장치의 일실시예를 나타낸 도면,3 is a view showing an embodiment of an impedance measuring apparatus of an RFID tag antenna of the present invention;

도 4는 본 발명 RFID 태그 안테나의 임피던스 측정장치를 채용하여 RFID 태그 안테나의 임피던스를 측정하는 순서도,Figure 4 is a flow chart for measuring the impedance of the RFID tag antenna by employing the impedance measuring device of the RFID tag antenna of the present invention,

도 5는 측정 프로브의 위치조정을 캘리브레이션 킷을 사용하여 확인하는 도면,5 is a view for checking the position of the measurement probe using the calibration kit,

도 6은 본 발명에 따른 RF 접점용 프로브핀의 위치 보정작업을 한 상태의 화면,6 is a screen of the position correction operation of the probe pin for RF contact according to the present invention,

도 7은 본 발명 RFID 태그 안테나의 임피던스 측정장치로 임피던스 측정시 RF 접점용 프로브핀과 태그 안테나의 IC칩 패드 간의 접촉 상태를 나타낸 도면,7 is a view illustrating a contact state between an RF contact probe pin and an IC chip pad of a tag antenna during impedance measurement using an impedance measuring device of an RFID tag antenna according to the present invention;

도 8은 본 발명의 방법에 의해 측정된 태그 안테나의 임피던스를 나타낸 화면,8 is a screen showing the impedance of the tag antenna measured by the method of the present invention,

도 9는 본 발명의 방법으로 임피던스 변환 프로그램을 실행하는 초기화면,9 is an initial screen for executing an impedance conversion program by the method of the present invention;

도 10은 본 발명의 방법으로 임피던스 변환 프로그램을 실행하는 화면,10 is a screen for executing an impedance conversion program by the method of the present invention;

도 11은 본 발명의 방법으로 측정된 임피던스와 계산된 반사계수를 그래프로 나타내는 화면,11 is a screen showing a graph of the impedance measured and the calculated reflection coefficient by the method of the present invention,

도 12는 본 발명의 방법으로 구해진 반사계수와 모의실험을 통해 얻어진 반사계수를 비교하여 나타낸 그래프이다.12 is a graph showing a comparison between the reflection coefficient obtained by the method of the present invention and the reflection coefficient obtained through simulation.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉Description of the Related Art

10 : 전자파 차폐실 11 : 도어10: electromagnetic shield room 11: door

12 : 전자파 흡수체 20 : 측정용 받침대12: electromagnetic wave absorber 20: pedestal for measurement

30 : 측정 프로브 31 : 리지드 케이블30 measurement probe 31 rigid cable

32, 32' : RF 아답터 33 : 마이크로미터32, 32 ': RF adapter 33: micrometer

33a : 접지 접점용 프로브핀 33b : RF 접점용 프로브핀33a: Probe pin for ground contact 33b: Probe pin for RF contact

40 : 네트워크분석기 50 : 컴퓨터40: network analyzer 50: computer

A : RFID 태그 a : 태그 안테나A: RFID Tag a: Tag Antenna

X : 캘리브레이션 킷X: Calibration Kit

Claims (7)

내부 벽체 및 천정에 전자파 흡수체를 갖춘 전자파 차폐실(10)과; 상기 전자파 차폐실(10)의 바닥에 고정 설치되는 측정용 받침대(20)와; 상기 전자파 차폐실(10)의 천정 중앙에 하향 설치되는 측정 프로브(30)와; 상기 측정 프로브(30)의 일측 단부에 케이블(C)을 통해 연결되는 네트워크분석기(40) 및; 상기 측정 프로브(30)와 측정된 임피던스 값으로 태그 안테나의 동작 주파수를 확인할 수 있는 변환프로그램을 구비하는 컴퓨터(50)로 구성된 RFID 태그 안테나의 임피던스 측정장치에 있어서;An electromagnetic shielding chamber (10) having an electromagnetic wave absorber on the inner wall and the ceiling; A measuring pedestal 20 fixedly installed at the bottom of the electromagnetic shielding room 10; A measurement probe 30 installed downward in the center of the ceiling of the electromagnetic shielding room 10; A network analyzer 40 connected to one end of the measurement probe 30 through a cable C; In the impedance measuring device of the RFID tag antenna comprising a computer (50) having a conversion program for checking the operating frequency of the tag antenna with the measured probe value and the measured impedance value; 상기 측정 프로브(30)는 리지드 케이블(31)과, 상기 리지드 케이블(31)의 일측 단부에 RF 아답터(32)를 통해 연결 설치되는 상하 슬라이딩수단이 구비된 마이크로미터(33)와, 상기 리지드 케이블(31)의 타측 단부에 RF 아답터(32')를 통해 연결 설치되는 접지 접점용 프로브핀(33a), RFID 태그의 IC칩 부착 패드에 접촉하는 RF 접점용 프로브핀(33b) 및, 상기 리지드 케이블(31)과 RF 아답터(32, 32')의 외주연에 방사상으로 형성되는 다수의 사각뿔체상의 전자파 흡수체(12)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 RFID 태그 안테나의 임피던스 측정장치.The measurement probe 30 has a rigid cable 31, a micrometer 33 is provided with a vertical sliding means connected to one end of the rigid cable 31 through the RF adapter 32, the rigid cable A ground contact probe pin 33a connected to the other end of the terminal 31 via an RF adapter 32 ', an RF contact probe pin 33b contacting an IC chip attachment pad of an RFID tag, and the rigid cable. (31) and an impedance measuring device of an RFID tag antenna, characterized in that it is composed of a plurality of rectangular pyramidal electromagnetic wave absorbers (12) formed radially on the outer circumference of the RF adapter (32, 32 '). 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 네트워크분석기(40)로 RFID 태그 안테나의 임피던스를 측정할 주파수의 범위를 설정하는 주파수 설정단계(S1단계)와; 측정 프로브(30)를 상하로 위치조정하는 프로브 위치조정단계(S2단계)와; 임피던스를 측정할 RFID 태그(A)를 측정용 받침대(20) 상에 재치하여 고정하는 RFID 태그 재치단계(S3단계)와; 태그 안테나(a)의 임피던스를 측정하는 태그 안테나 임피던스 측정단계(S4단계)와; 측정된 임피던스 값으로 태그 안테나의 동작 주파수를 확인할 수 있는 변환프로그램을 사용하여 반사계수를 계산하는 반사계수 계산단계(S5단계)와; 모의실험을 실시하여 반사계수와 모의실험 결과를 비교하는 모의실험과 반사계수 결과 비교단계(S6단계)와; 상기 S6단계의 비교 결과 오차가 5% 이내 인지의 여부를 판단하는 오차허용범위 판단단계(S7단계) 및; 프로브 폭 및 옵셋 조정단계(S8단계)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 RFID 태그 안테나의 임피던스 측정방법.A frequency setting step (S1) of setting a range of frequencies for measuring impedance of the RFID tag antenna by the network analyzer 40; A probe position adjusting step (step S2) of positioning the measuring probe 30 up and down; An RFID tag placing step (S3 step) of placing and fixing the RFID tag A to measure impedance on the measuring base 20; A tag antenna impedance measuring step (step S4) of measuring an impedance of the tag antenna (a); A reflection coefficient calculation step (step S5) of calculating a reflection coefficient using a conversion program capable of confirming an operating frequency of the tag antenna using the measured impedance value; A simulation and reflection coefficient result comparing step (S6 step) of performing a simulation to compare the reflection coefficient and the simulation result; An error tolerance range determining step (step S7) of determining whether an error of the comparison result of step S6 is within 5%; Impedance measurement method of the RFID tag antenna, characterized in that the probe width and the offset adjustment step (S8 step). 제 6항에 있어서, 상기 프로브 위치조정단계(S2단계)는 캘리브레이션 킷(X)을 사용하여 측정 프로브(30)의 상하 위치조정을 확인하는 단계와 RF 접점용 프로브핀(33b)이 50Ω에 정확하게 매칭 되도록 포트 익스텐션(Port Extension)을 네트워크분석기(40)로 실행하여 RF 접점용 프로브핀(33b)의 위치를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 태그 안테나의 임피던스 측정방법.7. The method of claim 6, wherein the step of adjusting the probe position (step S2) includes checking a vertical position adjustment of the measurement probe 30 using the calibration kit (X), and the probe pin 33b for the RF contact is exactly 50? Improving the position of the RF pin probe pin (33b) by performing a port extension (Port Extension) to the network analyzer 40 to match the impedance measurement method of the RFID tag antenna.
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