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문제 정의
- 본 논문에서는 RIFD를 무인 차량 출입 시스템에 적용하기 위해 차량의 사이드 미러 내부에 태그 안테나의 부착 위치로. 정하였고 UHF 대역 RFID용 태그 안테나를 대칭 루프형으로 설계하였다.
- 제안된 태그 안테나는 대칭 루프형의 구조를 가지고 다이폴 안테나의 특성을 가진다. 차량 사이드미러를 이용하여 UHF대역 태그를 부착하였을 때의 방사패턴 및 차체에 의한 영향과 특성변화에 대하여 논하고자한다.
제안 방법
- 1은 제안된 대칭 루프형 구조의 태그 안테나를 설계한 모델을 나타낸다. 그라운드가 없는 안테나에서 대칭구조를 가짐으로써 대역폭이 늘어나는 특성을 이용하여 루프 안테나를 대칭적으로 설계하였다.
- 차량의 사이드 미러로 정하였다. 먼저 차량 사이드미러를 고려하여 소형 태그 안테나를 설계하였다. 제안된 태그 안테나는 대칭 루프형의 구조를 가지고 다이폴 안테나의 특성을 가진다.
- 차체를 구현하기 위하여 알루미늄(프레 임 : 약 4S로 550 X 55 X 1 mm\ 차체 : 600 X 178 X 1 mm18)을 사용하였고 이 알루미늄을 고정시키기 위하여 스티로폼을 이용하였고, 실제 사용되는 사이드미러를 이용하여 그 내부에 태그를 부착하여 측정하였다. 사이드 미러와 차체를 주가하여 즉정할 때에는 추가 환경을 구현하고 3장에서 보여준 방법으로 사이드 미러 내에 50 Q 포트를 사용한 태그안테나를 부착하여 측정하였다.
- 차량의 전체 길이를 전장, 전체 폭을 전폭 그리고 전체 높이를 전고라고 한다(현대자동차, 2007). 사이드미러는 차의 종류에 따라 다양하지만 본 논문에서는 중형차의 평균 크기를 사용하였다 사이드미러의 재질은 폴리프로필렌(polypropylene ; PP 이고 차체는 알루미늄으로 설계하였다.
- 인식거리 측정은 Fig. 13에서 혼 안테나 대신 리더기의 안테나를 부착하고 리더기 시스템을 사용하여 인식거리를 측정하였다. Fig.
- 위치로. 정하였고 UHF 대역 RFID용 태그 안테나를 대칭 루프형으로 설계하였다. 제안된 태그 안테나가 사이드 미러 내부에 부착되었을 때의 방사패턴을 측정하여 계산된 방사패턴과의 비교를 통해 지향방향의 특성을 분석하였다.
- 정하였고 UHF 대역 RFID용 태그 안테나를 대칭 루프형으로 설계하였다. 제안된 태그 안테나가 사이드 미러 내부에 부착되었을 때의 방사패턴을 측정하여 계산된 방사패턴과의 비교를 통해 지향방향의 특성을 분석하였다. 제안된 태그 안테나(30 mm X 24 mm X 1 mm)는 910 MHm에서 공진하며 대역폭은 7S) MHz(540 MHz ~ 1320 MHz)로 광대역 특성을 가지며, 칩임피던스는 16 - jl31 Q을 사용하였다.
- 먼저 차량 사이드미러를 고려하여 소형 태그 안테나를 설계하였다. 제안된 태그 안테나는 대칭 루프형의 구조를 가지고 다이폴 안테나의 특성을 가진다. 차량 사이드미러를 이용하여 UHF대역 태그를 부착하였을 때의 방사패턴 및 차체에 의한 영향과 특성변화에 대하여 논하고자한다.
- 차량에 태그를 부착할 수 있는 위치는 번호판, 전면유리창 등여러 곳이 있겠지만 일반적으로 차량 출입 시스템에서 사용되는 리더기의 부착위치는 정면이 아닌 차체의 양쪽으로 세워져있거나 부착되어 있는 구조가 많이 있기 때문에 태그의 부착위치를 차량의 사이드 미러로 정하였다. 먼저 차량 사이드미러를 고려하여 소형 태그 안테나를 설계하였다.
- 5 M 의 인식거리를 확인하였다. 차체(도체)와 사이드미러의 영향으로 변화되는 지향성을 연구하여 리더기가 태그로부터 정보를수신하기 위한 태그의 최적 부착 위치를 평가하였다.
대상 데이터
- 1 mm부터는 그 변화가 매우 미세한 것을 확인할 수 있다. 따라서 본 설계에서는 28.1 mm를 A의 길이로 설정하였으며, 910 MHz에 공진하였고 약 -24 曲의 반사 손실을 구할 수 있었다.
- 제안된 태그 안테나가 사이드 미러 내부에 부착되었을 때의 방사패턴을 측정하여 계산된 방사패턴과의 비교를 통해 지향방향의 특성을 분석하였다. 제안된 태그 안테나(30 mm X 24 mm X 1 mm)는 910 MHm에서 공진하며 대역폭은 7S) MHz(540 MHz ~ 1320 MHz)로 광대역 특성을 가지며, 칩임피던스는 16 - jl31 Q을 사용하였다. 차체(도체)와 사이드미러에 의해서 생기는 지향성과 특성의 변화에 대해서 니.
- 9는 제안된 태그 안테나를 차량용 사이드 미러에 부착하여 지향성의 특성을 확인하기 위한 시뮬레이션 환경을 나타내었다. 차량 제원은 H사의 S모델을 참고하였으며 Table 2에 나타내었다. 차량의 전체 길이를 전장, 전체 폭을 전폭 그리고 전체 높이를 전고라고 한다(현대자동차, 2007).
- 9(b) 의 설계 환경에 맞춘 지향성의 측정을 위해 구현한 환경의 사진을 나타낸다. 차체를 구현하기 위하여 알루미늄(프레 임 : 약 4S로 550 X 55 X 1 mm\ 차체 : 600 X 178 X 1 mm18)을 사용하였고 이 알루미늄을 고정시키기 위하여 스티로폼을 이용하였고, 실제 사용되는 사이드미러를 이용하여 그 내부에 태그를 부착하여 측정하였다. 사이드 미러와 차체를 주가하여 즉정할 때에는 추가 환경을 구현하고 3장에서 보여준 방법으로 사이드 미러 내에 50 Q 포트를 사용한 태그안테나를 부착하여 측정하였다.
데이터처리
- 5는 태그의 파라미터들을 최종적으로 조절하여 칩 임피던스(16 -j 131 Q)를 고려하여 계산한 값과 측정을 위하여 동일한 태그의 입력 임피던스를 50 Q으로 하여 계산한 값 그리고 50 Q 포트를 사용하여 측정한 반사손실의 값을 나타낸다. 910 MHz에 공진하는 태그 안테나를 50 Q 입력 임피던스를 적용하여 계산하고, 그 값을 50 Q 포트를 사용하여 측정한 값과 비교하였다. 또한 계산과 측정의 타당성을 재확인하기 위해 Fig.
성능/효과
- 또한 로 표시된 선로의 폭이 넓어지면 Fig. 3(c)와 같이 태그 안테나의 편파를 직선편파로 만들고 등가적으로 태그의 면적을 넓혀주는 효과로부터 이득이 상승하여 최대 이득을 0 dB 이상으로 향상시킬 수 있음을 확인하였다. 그리고 Fig.
- 이 반사계수를 사용하여 반사손실 계산식에 대입하면 선택한 주파수에서의 반사손실을 구할 수 있、다(손 외, 2(X£). 50 fi 포트로 측정된 데이터를 이용하여 16 +jl31 Q으로 설계된 이론치와의 비교를 위해 임피던스 변환을 한 결과, 900 MHz 대역에서의 반사손실 값이 매우 유사함을 확인하였다. 따라서 태그 안테나에 실제로 칩(16 - jl31 Q)을 적용하여도 UHF 대역 RFID 태그로써 잘 동작할 수 있다고 확신하였다.
- 10에서의 5번 위치에 있을 때이다. Fig. 11에서 나타난 결과처럼 도체와 사이드미러에 의해서 주파수가 약 談 MHz로 이동되어 90) MHz에서의 반사손실보다 다소 나빠졌기 때문에 인식거리가 크게는 1 M정도 줄어들었지만 제안된 태그안테나의 광대역 특성과 차체(도체)에 의한 이득 상승으로 인해 인식거리가 크게 차이가 나지 않는 것을 확인하였다.
- , 2007). 따라서 제안된 안테나는 루프 구조를 취함으로써 칩 임피던스와의 정합을 유리하게 함으로써 광대역 특성을 얻고, 다이폴 안테나의 구조설계로부터 전계지향성을 가지며 루프안테나에 비해 고이득을 얻음으로써 인식거리를 개선할 수 있었다.
- 50 fi 포트로 측정된 데이터를 이용하여 16 +jl31 Q으로 설계된 이론치와의 비교를 위해 임피던스 변환을 한 결과, 900 MHz 대역에서의 반사손실 값이 매우 유사함을 확인하였다. 따라서 태그 안테나에 실제로 칩(16 - jl31 Q)을 적용하여도 UHF 대역 RFID 태그로써 잘 동작할 수 있다고 확신하였다.
- 12의 시뮬레이션 툴을 이용하여 계산된 결과처럼 차체와 태그 사이의 거리가 멀어지면서 -Z축 방향, 즉 정면으로 지향성이 생기는 것을 확인하였다. 또한 독립적인 방사패턴으로 돌아오게 됨으로써 ②, ③, ⑤, ⑥, ⑧, ⑨의 위치에 태그를 부착하는 것이 RFID 통신에 유리함을 확인하였다. 측정된 방사패턴은 Fig.
- 통신에 유리할 것으로 사료되어 진다. 또한 태그 자체의 최대 이득은 0.32 dB였으나 시뮬레이션 환경에 차체(도체)를 고려 한 후의 이득은 약 3.6 dB로 확인되었다. 이는 전파가 차체에 의해 반사되는 신호가 수신되어 태그안테나의 이득이 증가하는 것으로 사료된다.
- 이는 전파가 차체에 의해 반사되는 신호가 수신되어 태그안테나의 이득이 증가하는 것으로 사료된다. 본 논문에서 측정한 결과는 차체(도체)에 의해서 전체적으로 이득이 약 3 dB정도 증가함을 확인하였다.
- U로부터 알 수 있는 것처럼 모든 위치에서 반사 손실은 변화가 거의 없음을 확인하였다. 차체가 없이 사이드 미러만 가졌을 때의 태그 안테나의 반사손실과 비교하여 보면 차체까지를 고려하여 설계한 경우의 공진 주파수가 약 110 MHz 저주파로 이동되어 800 MHz 부근에서 공진하였으며 대역폭이 약 80 MHz 줄어들었고 이러한 특성 변화는 9곳에서 거의 같았다. 이것은 사이드 미러로 사용된 유전체의 영향과 차체인 도체와의 결합에 의한 영향 때문에 주파수가 하향된 것으로 사료된다.
- 10의 ②, (3), ⑤, ⑥, ⑧, ⑨)를 사이드 미러 내부에서 확인하였다. 태그 자체의 인식거리는 최대 4.6 M이고 5회 측정된 평균 인식 거리는 4 M이며, 차체에 적용하였을 때는 최대 4 M이며 5회 평균 3.5 M 의 인식거리를 확인하였다. 차체(도체)와 사이드미러의 영향으로 변화되는 지향성을 연구하여 리더기가 태그로부터 정보를수신하기 위한 태그의 최적 부착 위치를 평가하였다.
후속연구
- 물류 분야뿐만 아니라 운송 분야에서도 크게 영향을 미칠 것으로 예측된다. 무선 인터넷 망(WiBro)과 연동하는 유비쿼터스 인프라 사업을 통하여 RFID 리더기를 도심지내의 가로등이나 전신주와 같은 기둥이 있는 곳, 혹은 육교나 이정표 및 시내버스 정류장 등과 같은 곳에 설치를 하고, 각 차량의 사이드미러에 RFID Tag 안테나를 부착함으로써 도난 차량의 위치를 사이버 교통정보센터와 같은 곳에서 손쉽게 파악할 수 있을 것이다. 도로에서의 교통 정보를 제공할 수 있고, 긴급한 상황이 발생하였을 경우나 이동을 요구할 경우에 적절한 대처를 할 수 있도록 안내를 제공하고, 고속도로 요금 징수를 무인으로 함으로써 경제적 이익을 발생시키고 게이트 통과 시간을 단축시켜 사회적으로 많은 이익과 편의를 기대할 수 있다.
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