자연

Aug 01, 2023

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 14017(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

본 논문에서는 자연에서 영감을 받은 거미줄 모양의 UHF(초고주파) RFID(무선 주파수 식별) 판독기 안테나와 배터리가 필요 없는 센서 기반 의료 애플리케이션 시스템을 제안합니다. 이 안테나 디자인은 다양한 크기의 8개 동심 십각형과 5개의 직선형 마이크로스트립 라인으로 구성됩니다. 이 라인은 공급 포트 연결용으로 예약된 1개의 마이크로스트립 라인을 제외하고 양쪽 끝에서 50Ω 저항기를 사용하여 접지에 연결됩니다. . 리더기 안테나 디자인은 상당히 강력하고 균일한 전기장 및 자기장 특성을 갖추고 있습니다. 또한 UHF RFID 대역(860~960MHz) 전체를 커버하고 200\(\times\) 200\(\times \) 20mm\({^3}\)의 태그 판독량을 제공하는 광대역 특성을 나타냅니다. 또한 다른 태그를 잘못 읽는 것을 방지하기 위해 대부분의 근거리 애플리케이션에 필요한 낮은 이득 특성을 가지고 있습니다. 또한 이 설계의 전류 분포는 구조 전체에 걸쳐 대칭이므로 저가형 선형 편파 태그 안테나에서 흔히 발생하는 방향 감도 문제를 효과적으로 해결합니다. 측정 결과, 리더 안테나는 저가형 패시브/배터리 프리 RFID 태그를 사용하여 태그된 약품, 고가의 보석류, 개입 솔루션, 다양한 방향으로 배치된 혈액백을 읽을 수 있는 것으로 나타났습니다. 결과적으로 제안된 리더 안테나 기반 시스템은 근거리 RFID, 의료 및 IoT 애플리케이션을 위한 강력한 경쟁자입니다.

RFID(무선 주파수 식별)는 사물 인터넷(IoT)과 결합되어 흥미로운 애플리케이션을 예측하고 있습니다1,2,3,4,5,6. UHF RFID 시스템은 긴 판독 범위, 많은 태그 판독 기능, 간단한 태그 구조, 빠른 판독 속도 등의 장점을 가지며 광범위한 응용 전망을 가지고 있습니다7. 근거리 RFID 태그 시스템은 품목 수준 태그 및 환경에 민감한 애플리케이션에 더 적합합니다. 의약품, 보석류 등 귀중품을 100% 확률로 성공적으로 판독해야 합니다. 그러나 UHF 근거리 RFID 판독기 안테나 설계의 핵심 기술 문제 중 하나는 충분히 강력하고 상대적으로 균일한 필드 분포를 생성하는 것입니다8,9,10,11,12,13,14,15. 또한 저가형 상업용 태그 안테나는 선형 편파로 인해 방향 감도 문제가 발생합니다. 따라서 균일한 자기장 및 전기장 특성을 갖는 리더 안테나가 요구된다. 이 외에도 태그의 방향 감도 문제를 해결하는 근거리장 리더 안테나가 더욱 유리할 것입니다.

In16에서는 근거리 애플리케이션을 위해 낮은 원거리 이득을 갖는 광대역 RFID 리더 안테나가 고안되었습니다. 안테나는 여러 개의 루프 장치로 구성되었으며, 각 장치에는 루프를 통해 흐르는 동위상 전류가 있습니다. 이는 넓은 심문 구역에 고르게 분포되는 강력한 자기장을 생성합니다. 다양한 시나리오를 수용하기 위해 유닛 수를 변경하면 조사 구역이 수정될 수 있습니다. 제안된 안테나의 특징은 낮은 원거리 이득과 광대역 특성이다. 하지만 이 안테나의 크기는 776mm \(\times \) 120mm \(\times \) 1mm입니다.

끝이 개방된 두 개의 마이크로스트립 구불구불한 선을 기반으로 한 UHF RFID 리더 안테나입니다. 두 구불구불한 선의 등가 전류는 위상이 반전되어 거의 동일한 진폭을 갖습니다. Meander-line 장치는 자기장과 전기장의 균일한 분포를 생성하는 데 사용되었습니다. 제안된 리더 안테나의 성능은 6쌍의 구불구불한 선을 이용하여 분석되었다. 이 리더 안테나는 480mm \(\times \) 200mm \(\times \) 1.6mm17의 큰 설치 공간으로 914~929MHz의 작은 대역폭을 달성했습니다. 구불구불한 선 구조를 기반으로 한 근거리 RFID 리더 안테나가 18에서 제안되었습니다. 이 안테나 설계는 하나의 개방형 마이크로스트립 구불구불한 라인 구조와 근거리 영역에서 상당히 강한 전기장을 얻기 위해 서로 결합된 50Ω(\Omega\) 종단을 갖춘 또 다른 구불구불한 라인으로 구성되었습니다.