KR100882137B1

KR100882137B1 - 간섭신호를 이용한 ｒｆｉｄ 안테나 시스템 및 상기 ｒｆｉｄ 안테나 시스템을 포함하는 통신장치

Info

Publication number: KR100882137B1
Application number: KR1020070083009A
Authority: KR
Inventors: 유병훈; 성원모; 서승업; 나하선
Original assignee: 주식회사 이엠따블유안테나
Priority date: 2007-08-17
Filing date: 2007-08-17
Publication date: 2009-02-06

Abstract

간섭신호를 이용한 RFID 안테나 시스템 및 상기 RFID 안테나 시스템을 포함하는 통신장치를 개시한다. 간섭신호를 이용한 RFID 안테나 시스템은, 제1 안테나와 제2 안테나로 구성된 안테나; 및, 상기 안테나로부터 형성되는 빔 폭을 조절하기 위해 소정의 간섭신호(scramble signal)를 이용한 RF 신호를 생성하기 위한 RF 생성부를 포함한다. 여기서, 상기 RF 생성부는, 소정의 RF 신호를 생성하는 RFID(Radio Frequency IDentification) 리더모듈과, 상기 RFID 리더모듈에서 생성된 RF 신호를 동일 위상의 제1 RF 신호와 제2 RF 신호로 분배하여 상기 제1 및 제2 안테나로 각각 전송하는 제1 분배기와, 상기 간섭신호인 RF 신호를 생성하는 간섭신호 장치와, 상기 간섭신호 장치에서 생성된 RF 신호를 기 설정된 위상차를 갖는 제3 RF 신호와 제4 RF 신호로 분배하여 상기 제1 및 제2 안테나로 각각 전송하는 제2 분배기를 포함할 수 있다.

RFID(radio frequency identification), 안테나, 간섭신호(scrambled signal), 리더기 간 간섭, 안테나 간 간섭, Anti-Collision

Description

간섭신호를 이용한 ＲＦＩＤ 안테나 시스템 및 상기 ＲＦＩＤ 안테나 시스템을 포함하는 통신장치{RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION ANTENNA SYSTEM USING SCRAMBLED SIGNAL AND COMMUNICATION APPARATUS CONTAINING THE RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION ANTENNA SYSTEM}

본 발명은 RFID 안테나(radio frequency identification antenna) 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인접한 리더기 간 또는 안테나 간의 간섭을 최소화하기 위한 RFID 안테나 시스템에 관한 것이다.

RFID는 소형 반도체 칩을 이용해 사물의 정보를 처리하는 기술로서, 각종 물품에 소형 칩을 부착해 사물의 정보와 주변 환경정보를 무선주파수로 전송·처리하는 비접촉식 인식시스템이다. 판독·해독기능이 있는 RFID 리더기와 고유 정보를 내장한 RF 태그(RF ID tag), 운용 소프트웨어, 네트워크 등으로 구성된 RFID는 사물에 부착된 얇은 평면 형태의 태그를 식별함으로써 정보를 처리한다.

이러한 RFID는 바코드처럼 직접 접촉하거나 가시대역 안에서 스캐닝할 필요가 없다. 이 같은 장점 때문에 바코드를 대체할 기술로 평가 받으며, 활용범위도 확대되고 있다. 저주파 전파식별 시스템(30 kHz ~ 500 kHz)은 1.8m 이하의 짧은 거리에서 사용되며, 고주파 시스템(850 MHz ~ 950 MHz 또는 2.4 GHz ~ 2.5 GHz)은 약 10m 이상의 먼 거리에서 전송이 가능하다. 즉, RFID는 RFID 리더기에 안테나를 연결하여 수 미터 이내에 있는 RF 태그의 정보를 인식하여 그 데이터를 처리하는 시스템이다.

특히, UHF 대역의 RFID 시스템은 RFID 리더기가 송신신호를 출력하면 이를 동작전원으로 변환하여 이를 바탕으로 송신신호를 판독한 후 태그 정보를 교환하는 액티브 태그(active tag)를 이용할 수 있다. 이러한, RFID 시스템은 물류 등과 같은 관리 혹은 보안과 같은 일정한 통제의 수단으로 사용될 수 있다.

일반적으로, RFID 시스템에서 안테나는 크기에 비례하여 이득과 빔 폭이 결정된다. 또한, 이득이 높으면 안테나 빔 폭이 좁아지고 이득이 낮아지면 빔 폭이 넓어지는 안테나의 특성 때문에 다수의 안테나를 설치하는 방식으로 태그의 인식률과 인식영역을 증가시켜 사용하였다.

그러나, 이와 같이 복수의 안테나를 사용하는 경우 안테나수의 증가뿐만 아니라 RFID 리더기 또한 증가하게 되고 설치비용의 증가와 복잡한 전파환경을 초래하는 문제점이 있다.

또한, 기존에 상용화되어 있는 RFID 안테나는 좁은 공간에서 다중의 RFID 리더기와 안테나를 사용하기 때문에 리더기와 리더기 간 또는 안테나와 안테나 간의 간섭으로 인해 RFID 리더기의 인식거리 및 Anti-Collision 성능이 저하되는 문제점이 있었다.

이러한 문제를 해결하고자 좁은 빔 폭의 안테나를 사용하여 RFID 리더기 간 및 안테나 간의 간섭을 줄일 수 있으나 안테나의 면적이 커지는 단점이 있었다. 구체적으로, 기존의 안테나 방식에서 빔 폭을 줄이고자 할 경우 방사소자 여러 개를 어레이 구조로 결합하여야만 좁은 빔 폭을 만들 수 있다, 하지만 어레이 구조로 만들어진 안테나는 여러 개의 방사소자를 결합한 구조로 인하여 사이드로브 특성을 가지므로, 양 옆의 다른 리더기 시스템에 간섭을 줄 수 있으며 안테나 구조가 복잡하며 크기가 크고 무겁게 된다. 또한 실제 RFID 시스템에 적용 시 그 크기로 인하여 넓은 설치공간이 필요하다는 문제도 있다.

본 발명은 RFID 태그에 대한 RFID 안테나의 인식률을 향상시킬 수 있는 간섭신호를 이용한 RFID 안테나 시스템 및 상기 RFID 안테나 시스템을 포함하는 통신장치를 제공한다.

본 발명은 좁은 빔 폭의 안테나를 사용하여 RFID 리더기 간 및 안테나 간의 간섭을 최소화할 수 있는 간섭신호를 이용한 RFID 안테나 시스템 및 상기 RFID 안테나 시스템을 포함하는 통신장치를 제공한다.

본 발명은 제1 안테나와 제2 안테나로 구성된 안테나; 및, 상기 안테나로부터 형성되는 빔 폭을 조절하기 위해 소정의 간섭신호(scramble signal)를 이용한 RF 신호를 생성하기 위한 RF 생성부를 포함하는 간섭신호를 이용한 RFID 안테나 시스템을 제공한다. 이때, 상기 RF 생성부는, 소정의 RF 신호를 생성하는 RFID(Radio Frequency IDentification) 리더모듈과, 상기 RFID 리더모듈에서 생성된 RF 신호를 동일 위상의 제1 RF 신호와 제2 RF 신호로 분배하여 상기 제1 및 제2 안테나로 각각 전송하는 제1 분배기와, 상기 간섭신호인 RF 신호를 생성하는 간섭신호 장치와, 상기 간섭신호 장치에서 생성된 RF 신호를 기 설정된 위상차를 갖는 제3 RF 신호와 제4 RF 신호로 분배하여 상기 제1 및 제2 안테나로 각각 전송하는 제2 분배기를 포함할 수 있다. 특히, 상기 안테나는 상기 제1 RF 신호와 제2 RF 신호에 의하여 상기 제1 및 제2 안테나로부터 합 패턴의 RF 신호가 형성되고, 상기 제3 RF 신호와 제4 RF 신호에 의하여 상기 제 1 및 제2 안테나로부터 차 패턴의 RF 신호가 형성되는 것으로, 상기 제1 및 제2 안테나로부터 출력되는 합 패턴의 RF 신호와 차 패턴의 RF 신호에 의해 상기 차 패턴과 중첩되지 않은 합 패턴의 RF 신호에서 안테나 동작을 수행할 수 있다.

본 발명에 따르면, 임의의 간섭신호를 이용하여 좁은 빔 폭의 안테나를 구현함으로써 RFID 리더기 간 또는 안테나 간의 간섭을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 좁은 빔 폭의 안테나를 사용함으로써 RFID 리더기의 인식거리 및 Anti-Collision 성능을 더욱 향상시켜 RFID 태그를 부착한 물류 또는 사람의 동선 경로 추적 수단을 용이하게 구현할 수 있다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 간섭신호를 이용한 RFID 안테나 시스템을 상세히 설명하기로 한다.

도1은 본 발명에 있어서, RFID 시스템을 설명하기 위한 일례이다. 도시한 바와 같이, RFID 리더기(101)가 RFID 태그(102)로 RFID 태그(102)가 포함하는 태그 정보를 요청하는 경우, RFID 태그(102)의 자체 전원을 이용하거나 또는 태그 정보 요청에 따른 송신신호를 동작전원으로 이용하여 태그 정보를 RFID 리더기(101)로 전송하고, RFID 리더기(101)에서 태그 정보를 수신한다.

이와 같은 RFID 시스템을 구성하는데 있어, 본 발명은 인접한 다른 RFID 리 더기 간의 간섭 또는 안테나 간의 간섭을 최소화하기 위하여 임의의 간섭신호(scrambled signal)을 이용하여 태그 정보 요청을 위한 RF 신호를 생성하는 RFID 안테나 시스템을 제공하는데 특징이 있다.

도2는 본 발명에 따른 간섭신호를 이용한 RFID 안테나 시스템의 구성을 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 RFID 안테나 시스템은 제1 안테나(201)와 제2 안테나(202)로 구성된 안테나; 및, 상기 안테나로부터 형성되는 빔 폭을 조절하기 위해 소정의 간섭신호를 이용하여 RF 신호를 생성하기 위한 RF 생성부를 포함할 수 있다.

상기 제1 안테나(201)와 제2 안테나(202)는 RFID 리더기(101)의 안테나를 구성한 것으로, RFID 리더기(101)와 RFID 태그(102)의 비정렬 상태에도 불구하고 양자 간의 안정적인 RF 통신이 이루어질 수 있도록 원형 편파(Circular Polarization) 특성을 갖는 안테나로 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 안테나(201)와 제2 안테나(202)는 RHCP(right hand circular polarization) 및 LHCP(left hand circular polarization)의 편파를 모두 발생할 수 있는 이중편파 안테나로 구성할 수도 있다. 이와 같은 구성에 의하면, RHCP와 LHCP를 모두 송수신할 수 있는 이중 편파 안테나를 적용하여 이들 편파를 각각 송신과 수신에 분리 사용함으로써 송수신 간섭을 최소화할 수도 있다.

상기 RF 생성부는, RFID 리더모듈(205)과, 간섭신호 장치(206)와, 제1 분배기(203)와, 제2 분배기(204)를 포함할 수 있다. 상기한 RF 생성부의 구성은 안테 나에 포함되어 구성되거나, 또는 상기 RFID 리더기(101)에 포함되어 구성될 수도 있다.

상기 RFID 리더모듈(205)은 제1 분배기(203)와 연결되어 구성되고 상기 간섭신호 장치(206)는 제2 분배기(204)와 연결되어 구성된다.

상기 제1 분배기(203)는 제1 안테나(201)와 제2 안테나(202)에 각각 연결되고 상기 제2 분배기(204) 또한 제1 안테나(201)와 제2 안테나(202)에 각각 연결된다.

상기 RFID 리더모듈(205)은 태그 정보 요청을 위한 RF 신호를 생성하여 출력하고 상기 간섭신호 장치(206)는 간섭신호로 사용하기 위한 RF 신호를 생성하여 출력한다.

상기 제1 분배기(203)는 상기 RFID 리더모듈(205)을 통해서 생성된 RF 신호를 동일 위상의 제1 RF 신호와 제2 RF 신호로 분배한 후 상기 제1 안테나(201)와 제2 안테나(202)로 각각 전송한다.

상기 제2 분배기(204)는 상기 간섭신호 장치(206)를 통해서 생성된 간섭신호를 기 설정된 위상차를 갖는 제3 RF 신호와 제4 RF 신호로 분배한 후 상기 제1 안테나(201)와 제2 안테나(202)로 각각 전송한다.

이를 위하여, 상기 제2 분배기(204)는 상기 간섭신호 장치(206)에서 생성된 간섭 신호의 위상을 변환하기 위한 위상 변위기를 포함할 수도 있고, 제2 분배기(204) 에 포함되는 전송 선로 길이 조정 등에 위상 변위를 수행할 수도 있다.

상기 제2 분배기(204)의 기 설정된 위상차는 180도로 설정하는 것이 바람직 하며, 상기 제2 분배기(204)에서 설정된 위상차는 상기 제1 안테나(201)와 제2 안테나(202)로 구성된 상기 안테나의 빔 폭을 결정하는 요소가 될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 제1 분배기(203)에서 출력된 상기 제1 RF 신호와 제2 RF 신호는 모두 0도의 신호 위상을 갖는다. 그리고, 상기 제2 분배기(204)에서 상기 제3 RF 신호와 제4 RF 신호는 180도의 위상차를 가지며 상기 제3 RF 신호는 0도의 신호 위상을 갖고 제4 RF 신호는 180도의 신호 위상을 갖는다.

상기 제1 안테나(201)는 상기 제1 분배기(203)에서 출력된 제1 RF 신호와, 상기 제2 분배기(204)에서 출력된 제3 RF 신호를 입력 받는다. 그리고, 상기 제2 안테나(202)는 상기 제1 분배기(203)에서 출력된 제2 RF 신호와, 상기 제2 분배기(204)에서 출력된 제4 RF 신호를 입력 받는다.

도3은 RFID 리더모듈의 신호에 의해 안테나로부터 형성된 합 패턴의 RF 신호 형태를 도시한 도면이고, 도4는 간섭신호 장치의 신호에 의해 안테나로부터 형성된 차 패턴의 RF 신호 형태를 도시한 도면이다. 도5는 도3의 합 패턴 RF 신호와 도4의 차 패턴 RF 신호에 대한 두 RF 신호의 중첩 형태를 도시한 도면이다.

상기한 RFID 안테나 시스템의 구성에 의하면, 상기 RFID 리더모듈(205)에서 생성된 RF 신호는 위상차 없이 분배되어 상기 제1 및 제2 안테나(201)(202)로 전달되고, 상기 간섭신호 장치(206)에서 생성된 RF 신호는 서로 반대 위상으로 분배되어 상기 제1 및 제2 안테나(201)(202)로 전달된다.

따라서, 상기 제1 및 제2 안테나(201)(202)는, 동일 위상의 제1 RF 신호와 제2 RF 신호에 의하여 두 RF 신호의 빔 패턴이 더해져 도3에 도시한 바와 같은 합 패턴의 RF 신호(301)를 형성한다.

이와 동시에, 상기 제1 및 제2 안테나(201)(202)는, 반대 위상의 제3 RF 신호와 제4 RF 신호에 의하여 두 RF 신호의 빔 패턴이 서로 상쇄되어 도4에 도시한 바와 같은 차 패턴의 RF 신호(401)를 형성한다.

결과적으로, 상기 제1 및 제2 안테나(201)(202)는 합 패턴(301)과 차 패턴(401)의 RF 신호가 중첩되어 도5와 같은 신호 형태를 형성한다.

도5에 도시한 바와 같이, 상기 합 패턴(501)과 차 패턴(502)이 중첩되는 RF 신호 부분(503)에서는 두 신호의 중첩으로 인해 RFID 태그를 인식할 수 없으며 상기 차 패턴(502)과 중첩되지 않은 합 패턴(501)의 RF 신호 부분(504)에서는 RFID 태그를 인식할 수 있는 안테나 동작을 수행할 수 있다.

즉, 상기 제1 안테나(201)와 제2 안테나(202)로 구성된 본 발명에 의한 안테나는, 합 패턴(501)과 차 패턴(502)의 RF 신호를 동시에 형성하여 차 패턴(502)과 중첩되지 않는 합 패턴(501)의 RF 신호 부분(504)에서만 태그 인식이 가능한, 좁은 빔 폭의 안테나로 동작할 수 있다.

따라서, 본 발명은 간섭신호를 이용하여 좁은 빔 폭의 안테나를 구현함으로써 인접한 다른 RFID 리더기 간 또는 안테나 간의 간섭을 최소화할 수 있다.

그리고, 상기한 RFID 안테나 시스템을 포함하는 통신장치를 구현할 수 있으며, 구체적으로는 RFID 태그를 부착한 사물 또는 사람의 동선 경로 추적이 가능한 장치, 다수의 영역을 가진 선반 또는 다수의 게이트를 가진 시스템 등에 간섭신호를 이용한 RFID 안테나 시스템을 적용할 수 있다.

본 발명에 따르면, 간섭신호를 생성하는 간섭신호 장치와, RF 신호를 분배하는 분배기 등의 간단한 회로 구성으로 안테나의 빔 폭 조정이 가능하다는 장점이 있다.

본 발명에 따르면, 간섭신호를 이용하여 좁은 빔 폭의 RFID 안테나를 구현함으로써 Anti-Collision 성능을 향상시킬 수 있으며, 다수의 안테나를 이용하지 않고도 두 개의 안테나를 통해 RFID 태그의 인식율을 높임으로써 설치비용을 감소시키고 전파환경을 간단하게 만들 수 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

도1은 본 발명에서 간섭신호를 이용한 RFID 리더모듈을 포함하는 RFID 시스템을 도시한 도면이다.

도2는 본 발명에 따른 간섭신호를 이용한 RFID 안테나 시스템 구성을 도시한 도면이다.

도3은 RFID 리더모듈의 신호에 의해 안테나로부터 형성된 합 패턴의 RF 신호 형태를 도시한 도면이다.

도4는 간섭신호 장치의 신호에 의해 안테나로부터 형성된 차 패턴의 RF 신호 형태를 도시한 도면이다.

도5는 도3의 합 패턴 RF 신호와 도4의 차 패턴 RF 신호에 대한 두 RF 신호의 중첩 형태를 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

201: 제1 안테나

202: 제2 안테나

203: 제1 분배기

204: 제2 분배기

205: RFID 리더모듈

206: 간섭신호 장치

Claims

삭제
제1 안테나와 제2 안테나로 구성된 안테나; 및

상기 안테나로부터 형성되는 빔 폭을 조절하기 위해 소정의 간섭신호(scramble signal)를 이용한 RF 신호를 생성하기 위한 RF 생성부를 포함하고,

상기 RF 생성부는,

소정의 RF 신호를 생성하는 RFID(Radio Frequency IDentification) 리더모듈과,

상기 RFID 리더모듈에서 생성된 RF 신호를 동일 위상의 제1 RF 신호와 제2 RF 신호로 분배하여 상기 제1 및 제2 안테나로 각각 전송하는 제1 분배기와,

상기 간섭신호인 RF 신호를 생성하는 간섭신호 장치와,

상기 간섭신호 장치에서 생성된 RF 신호를 기 설정된 위상차를 갖는 제3 RF 신호와 제4 RF 신호로 분배하여 상기 제1 및 제2 안테나로 각각 전송하는 제2 분배기를 포함하는, 간섭신호를 이용한 RFID 안테나 시스템.
제2항에 있어서,

상기 제1 RF 신호와 제2 RF 신호에 의하여 상기 제1 및 제2 안테나로부터 합 패턴의 RF 신호가 형성되고,

상기 제3 RF 신호와 제4 RF 신호에 의하여 상기 제 1 및 제2 안테나로부터 차 패턴의 RF 신호가 형성되는 것을 특징으로 하는 간섭신호를 이용한 RFID 안테나 시스템.
제3항에 있어서,

상기 제1 안테나와 제2 안테나로 구성된 안테나는,

상기 제1 및 제2 안테나로부터 출력되는 합 패턴의 RF 신호와 차 패턴의 RF 신호에 의해 상기 차 패턴과 중첩되지 않은 합 패턴의 RF 신호에서 동작하는 것을 특징으로 하는 간섭신호를 이용한 RFID 안테나 시스템.
제2항에 있어서,

상기 제2 분배기의 기 설정된 위상차는,

180도를 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭신호를 이용한 RFID 안테나 시스템.
제2항에 있어서,

상기 제1 및 제2 안테나는,

원형 편파 특성을 갖는 안테나인 것을 특징으로 하는 간섭신호를 이용한 RFID 안테나 시스템.
제6항에 있어서,

상기 제1 및 제2 안테나는,

RHCP(right hand circular polarization) 및 LHCP(left hand circular polarization)의 편파를 모두 발생할 수 있는 이중편파 안테나인 것을 특징으로 하는 간섭신호를 이용한 RFID 안테나 시스템.
제2항 내지 제7항 중 어느 한 항의 간섭신호를 이용한 RFID 안테나 시스템을 포함하는 통신장치.