KR101543028B1

KR101543028B1 - Ｒｆｉｄ 송수신 장치

Info

Publication number: KR101543028B1
Application number: KR1020090019673A
Authority: KR
Inventors: 김남윤; 조영빈
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2009-03-09
Filing date: 2009-03-09
Publication date: 2015-08-10
Also published as: KR20100101273A

Abstract

본 발명은 RFID(Radio Frequency IDentification) 송수신 장치에 관한 것으로, 안테나; 및 안테나와 RFID 리더 사이에 연결된 제어 모듈들을 포함하고, 제어 모듈은 안테나로 입력되는 진행파 신호와 안테나로부터의 반사되는 반사파 신호를 출력하는 방향성커플러; 진행파 신호와 반사파 신호를 이용하여 정재파비를 검출하는 정재파비검출부; 검출된 정재파비에 따라 정재파비 특성을 제어하는 정재파비제어부; 및 제어된 정재파비 특성을 이용하여 안테나와 RFID 리더 사이의 위상 및 임피던스를 조정하는 위상/임피던스제어부를 포함하는 RFID 송수신 장치.

Description

ＲＦＩＤ 송수신 장치{Radio Frequency IDentification receiver/transceiver device}

본 발명은 RFID 신호를 송수신하는 장치에 관한 것이다.

현재, 유비쿼터스(ubiquitous) 네트워크 기술이 많은 이들의 주목을 받고 있는데, 유비쿼터스 네트워크 기술이란 시간과 장소에 구애됨이 없이 다양한 네트워크에 자연스럽게 접속할 수 있도록 하는 기술을 의미한다.

이러한 유비쿼터스 네트워크 기술의 예로서 RFID 기술을 들 수 있으며, 그 중에서 상거래에 도입된 RFID 기술이 대표적이다.

본 발명은 RFID 리더와 안테나 사이의 정재파비(VSWR, Voltage Standing Wave Ratio)를 자동으로 조정할 수 있는 RFID 송수신 장치를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 RFID 송수신 장치는, 안테나; 및 상기 테나와 RFID 리더 사이에 연결된 제어 모듈들을 포함하고, 상기 제어 모듈은 상기 안테나로 입 력되는 진행파 신호와 상기 안테나로부터의 반사되는 반사파 신호를 출력하는 방향성커플러; 상기 진행파 신호와 반사파 신호를 이용하여 정재파비를 검출하는 정재파비검출부; 상기 검출된 정재파비에 따라 정재파비 특성을 제어하는 정재파비제어부; 및 상기 제어된 정재파비 특성을 이용하여 상기 안테나와 상기 RFID 리더 사이의 위상 및 임피던스를 조정하는 위상/임피던스제어부를 포함한다.

본 발명에 따르면, RFID 리더와 안테나 사이의 정재파비(VSWR)를 대역별 제어 모듈을 구비하여 자동으로 환경에 맞춰 조정함으로써, RFID 송수신 장치의 수신 감도를 향상시키고, 출력을 보상하여 소모 전력을 감소시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 RFID 송수신 장치에 관하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 RFID 송수신 장치의 구성에 대한 제1 실시예를 블록도로 도시한 것으로, 도시된 RFID 송수신 장치는 안테나(100), 위상/임피던스제어부(200), 방향성커플러(300), 정재파비검출부(400) 및 정재파비제어부(500)를 포함할 수 있다.

안테나(100)는 RFID 리더로 입력되는 수신 신호를 수신하고, RFID 리더로부터 출력되는 송신 신호를 송신한다. 방향성커플러(300)는 안테나(100)와 RFID 리더 사이에 연결되어 RF 신호를 모니터링(monitering)하기 위해 안테나(100)로 입력되는 진행파 신호와 안테나(100)로부터의 반사되는 반사파 신호를 커플링하여 출력한 다.

정재파비검출부(400)는 방향성커플러(300)로부터 출력되는 상기 진행파 신호와 반사파 신호를 이용하여 정재파비(VSWR, Voltage Standing Wave Ratio)를 검출한다.

정재파비(voltage standing-wave ratio; VSWR)는 정재파를 갖는 선로 또는 도파관 내의 인접한 파절 및 파복에서 측정한 전압의 비를 의미하거나, 전압 파형의 크기 값의 비교로 진행하는 파의 최대값에 대한 진행파의 최소값을 의미한다.

예를 들어, 서로 다른 두 개의 임피던스를 가지고 있는 두 개의 매질에서 진행파는 임피던스 부정합에 의해 진행파와 반사파로 나누어지게 되며, 상기 두 파의 차이가 정재파비가 된다. 반사 계수를 ρ라 하면 정재파비(VSWR)는 이하의 수학식 1과 같이 정의 될 수 있다.

즉, 상기 정재파비가 1이라는 말은 선로 임피던스와 종단 임피던스과 완전 매칭되어 입사파가 모두 통과한다는 의미가 되며, 1보다 커질수록 입사파가 더 많이 반사되는 것이므로, 상기 정재파비는 안테나 이상유무를 체크하는데 중요한 지표가 된다.

정재파비제어부(500)는 정재파비검출부(400)에서 검출된 정재파비에 따라 정재파비 특성을 제어하며, 아날로그 회로로서 구성될 수 있다. 위상/임피던스제어 부(200)는 상기 제어된 정재파비 특성을 이용하여 안테나(100)와 상기 RFID 리더 사이의 위상 및 임피던스를 조정한다.

도 2는 본 발명에 따른 RFID 송수신 장치의 구성에 대한 제2 실시예를 블록도로 도시한 것으로, 도 2에 도시된 RFID 송수신 장치의 동작 중 도 1을 참조하여 설명한 것과 동일한 것에 대한 설명은 생략하기로 한다.

도 2를 참조하면, 정재파비검출부(400)는 RF검출부(410), AD컨버터(420) 및 신호처리부(430)을 포함하여 구성될 수 있다. RF검출부(410)는 방향성커플러(300)로부터 출력되는 RF 신호 펄스를 검출한다. 일반적으로 RFID 통신이 ASK 변조 방식을 사용하므로, 도 2에 도시된 바와 같이 송신 명령어 신호를 인식하기 위해 RF검출부(410)를 사용함으로써 RFID 리더(700)의 명령어를 인식하여 송수신 모드의 변환이 용이하게 할 수 있다.

도 3은 RF검출부(410)에서 검출된 신호의 파형에 대한 일실시예를 도시한 것이다.

AD컨버터(420)는 상기 검출된 RF 신호를 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환한다. 신호처리부(430)는 상기 수학식 1과 같은 연산을 수행하여 정재파비를 계산한다. 상기 연산된 정재파비는 메인 신호처리부(800)로 입력된다.

또한, 본 발명에 따른 RFID 송수신 장치는 방향성커플러(300)로부터 출력되는 신호를 이용하여 정재파비 기준 신호를 검출하는 기준신호검출부(600)를 더 포함할 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이 기준신호검출부(600)는 로그검출부(610), 증폭기(620) 및 AD컨버터(630)를 포함하여 동작할 수 있다. 기준신호검출 부(600)에서 확인된 정재파비 기준 신호는 메인 신호처리부(800)로 입력된다.

메인 신호처리부(800)는 정재파비검출부(400) 및 기준신호검출부(600)로부터 각각 입력된 상기 정재파비 및 정재파비 기준 신호를 정재파비제어부(500)로 출력하고, 정재파비제어부(500)는 상기 검출된 정재파비를 상기 정재파비 기준 신호에 맞춰지도록 특성을 제어한다.

도 4는 송수신 모드 정재파비 특성을 측정한 파형에 대한 실시예를 도시한 것이다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 정재파비제어부(500)는 AD변환부(510), 신호처리부(520) 및 AD변환부(530)를 포함하여 구성될 수 있다.

위상/임피던스제어부(200)는 정재파비제어부(500)에서 제어된 정재파비에 맞춰 안테나(100)와 RFID 리더(700) 사이의 위상 및 임피던스를 조정한다. 예를 들어, 위상/임피던스제어부(200)는 상기 제어된 정재파비에 맞춰 상기 위상 및 임피던스를 조정하여 반사 계수(ρ)를 조정할 수 있으며, 그에 따라 정재파비가 자동으로 환경에 맞게 조정된다.

도 5는 위상/임피던스제어부(200)에서 위상 및 임피던스가 조정되어 안테나(100)를 통해 송신되는 송신 신호의 파형에 대한 일실시예를 도시한 것이다.

도 5를 참조하면, 송신 신호를 예를 들어 30dBm(1W) 보다 높은 신호가 수신단으로 유입되는 것을 방지하기 위해, 위상/임피던스제어부(200)는 상기한 바와 같이 위상 및 임피던스를 조정하여 반사 계수(ρ)를 조정할 수 있으며, 그에 따라 상기 송신 신호를 반사시킨다. 또한, 도 3에 도시된 Query Response, Tag Backscattering 신호는 수신 모드로 변경할 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 대역별 제어 모듈을 구비하는 RFID 송수신 장치의 구성에 대한 일실시예를 블록도로 도시한 것이다.

도 6을 참조하면, RFID 송수신 장치는 여러 주파수 대역들, 예를 들어 900MHz, 약 2GHz의 주파수 대역 신호들을 송수신할 수 있는 다중 대역 안테나(900)를 구비할 수 있다.

또한, 도 6에 도시된 바와 달리, 본 발명에 따른 RFID 송수신 장치는 각각 서로 다른 주파수 대역의 신호를 송수신하는 복수의 안테나들, 예를 들어 900MHz의 주파수 대역 신호를 송수신하는 제1 안테나와 약 2GHz의 주파수 대역 신호를 송수신하는 제2 안테나를 구비할 수도 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 RFID 송수신 장치는 RFID 리더(940)와의 사이에서 정재파비를 자동으로 조정하는 복수의 대역별 제어 모듈들(910, 920, 930)을 포함할 수 있다.

예를 들어, 제1 대역 제어 모듈(910)은 다중 대역 안테나(900)를 통해 송수신되는 여러 주파수 대역의 신호들 중 제1 대역 신호에 대한 정재파비를 자동으로 조정하며, 제2 대역 제어 모듈(920)은 다중 대역 안테나(900)를 통해 송수신되는 여러 주파수 대역의 신호들 중 제2 대역 신호에 대한 정재파비를 자동으로 조정하고, 제n 대역 제어 모듈(930)은 다중 대역 안테나(900)를 통해 송수신되는 여러 주파수 대역의 신호들 중 제n 대역 신호에 대한 정재파비를 자동으로 조정할 수 있다.

본 발명에 따른 RFID 송수신 장치에 구비되는 복수의 대역별 제어 모듈 들(910, 920, 930) 각각의 구성 및 동작은 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 RFID 송수신 장치의 구성 및 동작과 동일할 수 있다.

즉, 제1 내지 제n 제어 모듈들(910, 920, 930) 각각은 도 1에 도시된 위상/임피던스제어부(200), 방향성커플러(300), 정재파비검출부(400) 및 정재파비제어부(500)를 포함할 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같은 상기 구성 요소들에 추가하여 기준신호검출부(600) 및 메인 신호처리부(800)를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 RFID 송수신 장치에 구비되는 복수의 대역별 제어 모듈들의 개수는 다중 대역 안테나(900)에서 송수신되는 신호의 대역 수와 동일할 수 있다. 예를 들어, 다중 대역 안테나(900)가 900MHz, 2GHz의 주파수 대역 신호들을 송수신할 수 있는 경우, RFID 송수신 장치는 900MHz의 주파수 대역에 대한 정재파비를 자동 조정하는 제1 대역 제어 모듈(910)과 2GHz의 주파수 대역에 대한 정재파비를 자동 조정하는 제2 대역 제어 모듈(910)을 포함할 수 있다.

또한, 상기한 바와 같이 RFID 송수신 장치가 대역별로 신호를 송수신하는 복수의 안테나를 구비하는 경우, 상기 복수의 안테나들 각각은 해당 대역에 대응되는 대역 제어 모듈과 연결될 수 있다. 예를 들어, RFID 송수신 장치가 900MHz의 주파수 대역 신호를 송수신하는 제1 안테나와 약 2GHz의 주파수 대역 신호를 송수신하는 제2 안테나를 구비하는 경우, 900MHz의 주파수 대역에 대한 정재파비를 자동 조정하는 제1 대역 제어 모듈(910)이 상기 제1 안테나에 연결되며, 2GHz의 주파수 대역에 대한 정재파비를 자동 조정하는 제2 대역 제어 모듈(910)이 상기 제2 안테나에 연결될 수 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

도 1은 RFID 송수신 장치의 구성에 대한 제1 실시예를 나타내는 블록도이다.

도 2는 RFID 송수신 장치의 구성에 대한 제2 실시예를 나타내는 블록도이다.

도 3은 도 2의 RF검출부에서 검출된 신호의 파형에 대한 일실시예를 나타내는 도면이다.

도 4는 RFID 송수신 장치의 정재파비 특성에 대한 일실시예를 나타내는 도면이다.

도 5는 RFID 송수신 장치에서 송신되는 신호의 파형에 대한 일실시예를 나타내는 도면이다.

도 6은 본 발명에 따른 대역별 제어 모듈을 구비하는 RFID 송수신 장치의 구성에 대한 일실시예를 나타내는 블록도이다.

Claims

안테나; 및

상기 안테나와 RFID 리더 사이에 연결된 제어 모듈들을 포함하고,

상기 제어 모듈은

상기 안테나로 입력되는 진행파 신호와 상기 안테나로부터의 반사되는 반사파 신호를 출력하는 방향성커플러;

상기 진행파 신호와 반사파 신호를 이용하여 정재파비를 검출하는 정재파비검출부;

상기 검출된 정재파비에 따라 정재파비 특성을 제어하는 정재파비제어부; 및

상기 제어된 정재파비 특성을 이용하여 상기 안테나와 상기 RFID 리더 사이의 위상 및 임피던스를 조정하는 위상/임피던스제어부를 포함하는 RFID 송수신 장치.
제1항에 있어서,

상기 안테나는 다중 대역 안테나이고, 상기 제어모듈은 복수의 대역들 각각에 대응되는 복수의 제어 모듈을 포함하는 RFID 송수신 장치.
제1항에 있어서,

상기 방향성커플러로부터 출력되는 신호를 이용하여 정재파비 기준 신호를 검출하는 기준신호검출부를 포함하는 RFID 송수신 장치.
제3항에 있어서,

상기 정재파비제어부는 상기 검출된 정재파비 및 상기 정재파비 기준 신호를 이용하여 상기 정재파비 특성을 제어하는 RFID 송수신 장치.
제1항에 있어서,

상기 위상/임피던스제어부는 상기 안테나와 상기 방향성커플러 사이에 연결되는 RFID 송수신 장치.
제1항에 있어서,

상기 위상/임피던스제어부는 반사 계수를 조정하여 소정 레벨 이상의 송신 신호가 반사되도록 하는 RFID 송수신 장치.
제1항에 있어서, 상기 정재파비검출부는

상기 방향성커플러로부터 출력되는 신호를 검출하는 RF검출부;

상기 RF검출부에서 검출된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD컨버터; 및

상기 변환된 디지털 신호의 전력 레벨 수치를 계산하는 신호처리부를 포함하는 RFID 송수신 장치.