Design of A Circularly-Polarized UHF RFID Reader Antenna with Four Dumbbell Slots

본 논문에서는 소형 접지판, 알루미나 세라믹 소체, 4개의 덤벨슬롯을 가지는 사각패치로 구성된 원편파 UHF RFID 리더 안테나를 제안한다. 안테나의 크기를 줄이기 위해 알루미나 세라믹 소체를 사용하였다. 알루미나 소체 위에 사각패치를 설치하고 동축선 급전 프로브의 위치와 2개 모서리 절단 정도를 조정하여 원편파 특성을 얻었다. 사각패치의 동작 대역폭을 증가시키고 동작 주파수를 조정하기 위해 사각패치 대각선 상에 4개의 덤벨슬롯을 설치하였다. 덤벨슬롯의 폭을 조정하여 사각패치의 동작 주파수 범위를 효과적으로 변경할 수 있었다. 설계된 안테나를 제작한 후 특성을 측정하여 시뮬레이션과 비교하였다. 제작된 안테나는 0.904-0.921GHz에서 -10dB 이하의 반사계수, 0.909GHz에서 최대이득 2.5dBic, 최소축비 1.9dB, 87°의 3dB 축비빔폭, 124°의 5dB 축비빔폭을 가짐을 확인하였다. This paper proposes a circularly-polarized UHF RFID reader antenna consisting of a small ground plane, an alumina ceramic body, a rectangular patch with four dumbbell slots. An alumina ceramic body is employed to reduce the antenna size. A rectangular patch is realized on the alumina ceramic body and a circular polarization is obtained by adjusting the coaxial probe position and the amount of truncation of two patch corners. Four dumbbell slots are constructed on the patch diagonals to increase the bandwidth of the rectangular patch and to adjust the operating frequency. The operating frequency range can effectively be changed by adjusting the width of the dumbbell slot. The designed antenna has been fabricated and measured and its characteristics have been compared with the simulation. It has been found that the fabricated antenna has a reflection coefficient of less than -10dB at 0.904-0.921GHz, 2.5dBic maximum gain, 1.9dB minimum axial ratio, 3dB axial-ratio beamwidth of 87°, and 5dB axial-ratio beamwidth of 124° at 0.909GHz.