마이크로파 카드

 

MWID 목차  

 

MW ID 카드 시스템

기본 시스템 구성

안테나 설계

질문기의 회로구성

ID 카드의 회로구성

MW 이용 무전지화

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안테나 설계

1. 안테나 치수의 계산

질문기 카드의 안테나의 지향성이 시스템의 동작 범위를 결정한다.
편파면은 통상 카드의 휴대, 설치방향의 임의성을 고려하여 원편파가 선택된다.
그리고 안테나 형식은 제조의 용이성, 치수, 형상을 소형화하기 위해 microstrip antenna(MSA)가 선택되는 경우가 많은 것 같다.
그러면 안테나 치수를 대략적으로 계산해 보기로 한다.

개구 안테나 이득

λ: 자유공간 파장(m)
S: 개구면적(㎡)
η: 개구효율

 

G=10dBi의 안테나 크기 계산

η=50%
λ=0.122(m)

로 하면

S≒0.022(㎡)→15cm×15cm의 크기

G=5dBi의 안테나 크기 계산

η=50%
λ=0.122(m)

로 하면

S≒0.0064(㎡)→8cm×8cm의 크기

회선 설계에서 가정한 안테나 이득 10dBi, 5dBi의 안테나의 크기를 시험 계산하면 각각 사각 15×15cm와 사각 8×8cm로 되어, 카드측은 거의 명함 사이즈 정도의 크기로 된다.
실제 질문기 안테나는 15cm 기판에 패치 안테나를 4개 배치하고 동상 급전하는 Linear array antenna 등을 설계하면 거의 실험 계산한 대로의 결과가 얻어진다.
그리고, 각 패치의 급전위상과 전력배분을 제어하고 복사 패턴의 복사 방향을 자유로이 제어하는 phased array antenna로도 실현 가능하다. 

2. 카드 안테나의 빔폭

카드측의 안테나는 실제 사용 상태에서는 복사축이 기울어져 사용되는 경우를 고려하여, 복사 패턴의 광각화가 필요하다.
카드를 기울인 상태에서는 광각 패턴 쪽이 안테나 이득이 높아진다.

 

3. 원편파 MSA의 기본 구조


·L≒1/2λ·1/εr에서 공진한다
·x방향 또는 y축 방향의 어느 쪽인가 단일방향으로 급전하면 직선편파, 동일 전력으로 x, y 양방향으로 급전하고 그 위상을 π/2 벗어나게 하면 원편파
·회전전계의 회전방향에서 우선원편파 아니며 좌선원편파로 된다.

4. 직선편파의 폐해

·직선편파를 사용하면 카드 편파와 질문기 편파가 직교한 경우 통신 불능으로 된다.


5. MSA의 기계적 구조

실제 안테나 설계에서는 유전체판으로 저손실의 프린트 기판을 사용해야 한다(이 주파수에서는 PPO, BT 레진재 등).
다소의 손실을 각오하고, 유전율의 관리가 가능하면 FR4(유리 에폭시)도 사용 가능하다.

 

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