KR20010075032A

KR20010075032A - 비접촉 프로그래밍이 가능한 정전 무선 주파수 식별 시스템

Info

Publication number: KR20010075032A
Application number: KR1020017003119A
Authority: KR
Inventors: 빅터 베가
Original assignee: 비센트 비.인그라시아, 알크 엠 아헨; 모토로라 인코포레이티드
Priority date: 1998-09-11
Filing date: 1999-09-10
Publication date: 2001-08-09
Also published as: AU5917999A; JP2002525932A; EP1110417A1; WO2000016570A1; CA2343365A1

Abstract

비용 효율적이고, 제조성이 높으며, 광범위한 응용 분야에 대해 패키지화될 수 있는 비접촉 프로그래밍이 가능한 정전 RFID 장치(101, 102)가 제공된다. 본 발명에서는, 여진기 신호에 응답하여, 데이터 판독기/엔코더(101)가 기입 모드 데이터 시퀀스를 송신하여, 기입 모드로 진입할 것인지에 대하여 트랜스폰더(102)와 통신한다. 변조된 기입 모드 데이터 시퀀스는, 트랜스폰더가 데이터를 기입하는 데에 이용할 명령, 데이터 및 메모리 어드레스 정보를 더 제공한다. 한편, 이와 같은 기입 모드 데이터 시퀀스가 존재하지 않으면, 트랜스폰더는 판독 모드가 의도되는 것으로 판정한다. 따라서, 판독 모드는 디폴트 모드이다.

Description

비접촉 프로그래밍이 가능한 정전 무선 주파수 식별 시스템{ELECTROSTATIC RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION SYSTEM HAVING CONTACTLESS PROGRAMMABILITY}

무선 주파수 식별(RFID) 기술은 식별 데이터가 원격적으로 전송될 수 있게 하며, 이것은 개인, 물품, 소포 등을 식별하는 데에 있어서 상당한 이점을 제공한다. 일반적으로, RFID 트랜스폰더(예를 들어, RFID "태그")에 저장되어 있는 식별 데이터에 원격적으로 액세스하기 위해서, RFID 판독기/엔코더는 에너지 필드를 발생시켜 RFID 트랜스폰더를 구동한 후에, 트랜스폰더 기기에 저장되어 있는 데이터를 원격지로부터 검색한다. 그 다음, 검색된 데이터가 호스트 컴퓨터 시스템에 의해 처리되어 그 트랜스폰더와 관련된 개인 또는 물품을 식별하게 된다. 에너지 필드로부터 자신의 전력을 얻는 트랜스폰더는 수동형 트랜스폰더(passive transponder)로 알려져 있고, 자체 전원을 갖고 있는 트랜스폰더는 능동형 트랜스폰더(active transponder)로 알려져 있다. RFID 기술은 추적(tracking), 액세스제어, 도난 방지, 보안 등을 비롯한 광범위한 응용 분야에서 이용되고 있다.

일부 응용 분야에서는, 상술한 것과 같은 몇몇 분야에서 응용되고 있는 자기 스트립 기술(magnetic strip technology)보다 RFID 기술이 바람직하다. 일반적으로 RFID 기술은 자기 스트립 기술보다 더 많은 정보를 저장할 수 있게 하는데, 이는 일반적으로 개발되어 있는 자기 스트립 기술이 매우 제한적인 메모리 능력을 갖기 때문이다. 또한, 자기 스트립 기술은 비교적 높은 유지 비용(예를 들어 헤드 클리닝)이 소요된다. 또한, 자기 스트립 기술은 습기, 먼지, 자기장 등에 의해 손상되기 쉽다.

RFID 기술은, 통상적인 전파, 더 정확하게는 원거리 전자기파(EM)를 이용하는 무선 ID 기술과는 구별되어야 한다. 원거리(far field)란, 트랜시버와 트랜스폰더 간의 거리가 사용되는 EM 반송 신호에 비해 크다는 것을 의미한다. 무선 ID 기술의 예로서는, 미사일 항공기에서 이용되는 피아 식별 장치(Identify Friend or Foe, IFF) 시스템이 있다. 원거리 EM파는 포함된 거리에 반비례하여 변하는 필드 강도를 갖는다.

반면에, 종래의 RFID 기술은 자기파를 이용하는 인덕티브 커플링에 기초한다. 종래의 RFID 기술은, 동작 거리가 EM 필드의 한 파장보다 훨씬 작을 수 있는 근거리에서 동작한다. 원거리 전파와는 달리, 근거리에서의 자기 필드 강도는 소스로부터의 거리의 -3승에 거의 비례한다. 인덕턴스 기초 RFID 기술에서, 전자기 필드는 트랜스폰더용 전원으로서도 이용될 수 있고, 판독기/엔코더와 트랜스폰더 간에 데이터 및 클럭 정보를 전송하는 데에도 이용될 수 있다. 자기 필드는 전형적으로 복수의 권수(turn)를 갖는 코일들에 RF 교류가 흐르게 함으로써 발생된다. 그러나, 이 코일들을 집적 회로에 일체화시키기는 어렵다. 일반적으로, 이 코일들은 전선을 감은 것이거나 금속을 에칭한 것이어야 한다. 그 결과, 인덕턴스 기초 RFID 기술의 비용, 제조 가능성, 패키지화 유연성 등에 악영향을 미치게 된다. 높은 비용과 제조상의 어려움으로 인해, 전자기 RFID 기술은 부피가 크고 저가인 일회용 제품에는 실용적이지 않다. 전자기 RFID 기술에 전형적인 부피가 큰 패키지로 인해, 이들의 응용 분야는 두께가 크게 중요하지 않은 분야로만 제한한다.

종래의 전자기 RFID 기술은 트랜스폰더를 원하는 정보로 비접촉 프로그래밍할 수 있게 한다. 이러한 프로그래밍 능력은, 제조자가 프로그래밍되지 않은 RFID 태그를 그 응용 분야 특정의 제품 패키지로 구현하고, 배급자, 소매상 또는 사용자 등이 이후에 더 좋은 시기에 프로그래밍할 수 있다는 점에서 매우 바람직하다. 비접촉 프로그래밍 능력은 최소량의 장비 및 셋업으로도 어디에서든지 프로그래밍할 수 있게 한다.

따라서, 비용 효율적이고 제조 가능성이 높으며 다양한 분야의 응용 분야에 대해 용이하게 패키지화될 수 있는 한편 동작적으로 강한, 비접촉 프로그래밍이 가능한 RFID 시스템이 요구된다.

<발명의 요약>

따라서, 본 발명은 비용 효율적이고 제조 가능성이 높으며 다양한 범위의 응용 분야에 대해 쉽게 패키지화될 수 있는 동시에 동작적으로도 강한, 비접촉 프로그래밍 가능한 RFID 장치, 시스템 및 방법을 제공한다.

본 발명은, 정전 RFID 판독기/엔코더 회로와 복수의 정전 RFID 트랜스폰더 회로 간에서 양방향 데이터 전송이 가능한 정전 RFID 시스템으로서 상기의 요구를 충족시킨다.

RFID 판독기/엔코더 회로는 프로세서, 프로세서에 결합된 여진기 회로(exciter circuit), 및 여진기 회로에 결합된 복수의 전극을 포함한다. 여진기 회로는 정전기적으로 RF 여진기 신호를 발생시켜 복수의 제1 전극 상으로 전송한다. 또한, 여진기 회로는 프로세서로부터 수신된 데이터 시퀀스를 반송하는 RF 신호를 발생시켜 전송한다. 데이터 시퀀스는, 기입 모드가 포함되었는지의 여부를 나타내는 정보는 물론, 원하는 동작(예를 들어 기입이나 판독 동작)과 관련된 명령, 데이터 및 어드레스 정보도 반송한다. 데이터 시퀀스는 로크 비트(lock bit)를 포함할 수 있다. 본 발명에 따르면, 데이터 시퀀스는 전송된 변조이며, 블랭킹 갭(blanking gap) 및 펄스의 시퀀스로 이루어진다. 펄스는 2진값을 나타내며, 그 지속 기간에 따라 0인지 1인지가 결정된다. 본 발명에서, 데이터 시퀀스가 블랭킹 갭으로 시작한다면, 그 데이터 시퀀스는 기입 동작을 지시하는 것이다.

복수의 RFID 트랜스폰더 회로들 각각은, 복수의 정전 전극; 정전 전극에 결합된 아날로그 인터페이스 모듈; 메모리; 아날로그 인터페이스 모듈 및 메모리에 결합된 제어기; 제어기, 메모리 및 아날로그 인터페이스 모듈에 결합된 변조기; 및 제어기 및 아날로그 인터페이스 모듈에 결합된 기입 디코더를 포함한다. 아날로그 인터페이스 모듈은, 복수의 정전 전극에 의해 수신된 RF 신호로부터 여진기 신호, 클럭 신호 및 데이터 시퀀스 신호를 추출하는 데에 이용된다. 아날로그 인터페이스 모듈은 여진기 신호를 트랜스폰더 회로의 구동에 이용하기 위해 정류하고 조정한다. 아날로그 인터페이스 모듈은 판독 또는 기입 커맨드가 포함되어 있는지를 검출한다. 제어기는 기입 커맨드에 응답하여 데이터 시퀀스 신호로부터의 데이터 정보를 메모리에 기입한다. 제어기는, 판독 커맨드에 응답하여, 메모리로부터 데이터 정보를 판독하고 변조를 위해 변조기에 보낸다. 그 다음, 변조된 데이터는 아날로그 인터페이스 모듈로 보내져서 복수의 정전 전극 상으로 송신된다.

본 발명의 모든 양태 및 이점은, 첨부된 도면을 참조로 한 바람직한 실시예에 대한 아래의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

본 발명은 일반적으로 무선 주파수 식별(RFID) 기술에 관한 것으로, 특히 비접촉 프로그래밍이 가능한 정전 RFID 기술에 관한 것이다.

본 발명은 모토롤라사에 양도되고 1998년 4월 16일자로 출원된 미국 특허 출원 제09/061,146호(Attorney Docket No. IND00701P01)의 출원이다.

도 1은 본 발명에 따른 정전 RFID(RFID) 시스템의 예시를 도시하는 하이레벨 블럭도.

도 2는 도 1에 도시된 정전 RFID 판독기/엔코더(101)를 더 상세하게 도시한 블럭도.

도 3은 도 1에 도시된 정전 RFID 트랜스폰더(태그)(102)를 더 상세하게 도시한 블럭도.

도 4는 도 3에 도시된 아날로그 인터페이스 모듈(301)을 더 상세하게 도시한 블럭도.

도 5는 본 발명에 따른 상호 연관형 로드 변조 스킴에서 이용되는 로드 변조 회로(309)의 개략적인 도면.

도 6은 메모리(310)의 콘텐츠 맵핑의 예시를 도시하는 도면.

도 7은 메모리(310)의 구성 블럭(블럭 0)으로부터의 로크 비트와 개별 구성 비트를 도시한 도면.

도 8은 본 발명에 따른 판독기/엔코더(101)와 트랜스폰더(102) 간의 양방향 데이터 전송에 포함된 주요 단계를 나타내는 플로우차트.

도 9는 본 발명에 따른 기입 모드에서의 패드(312)와 패드(313) 간의 차동 전압을 일례로서 도시한 도면.

도 10은 본 발명에 따른 판독 모드에서의 패드(312)와 패드(313) 간의 차동 전압을 일례로서 도시한 도면.

본 발명의 상세한 설명에서는, 본 발명의 완전한 이해를 돕기 위해 여러 가지의 특정한 상세예가 제공된다. 그러나, 본 기술 분야의 숙련된 기술자라면, 본 발명이 이러한 특정한 상세예없이도 실현될 수 있음을 알 것이다. 공지된 방법, 절차, 구성 요소 및 회로들은 본 발명의 양태를 불분명하게 하므로, 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 본 발명의 상세한 설명에서는, 수동형 트랜스폰더(즉, 자신의 전원을 갖지 않는 것)에의 응용에 대해 설명되지만, 본 발명은 능동형 트랜스폰더(즉, 자신의 전원을 갖는 것)에도 응용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 상세한 설명에서는 단극 시스템(monopole system)과 관련하여 설명하고 있지만, 본 발명은 이중극 시스템에도 응용될 수 있음을 알 것이다.

본 발명에서 구현되는 RFID 기술은 용량 기초이다. 용량 기초(capacitance-based) RFID 기술에서, 정전 필드는 정전 RFID 트랜스폰더(예를 들어 "태그")를 구동하고 정전 RFID 판독기/엔코더와 정전 RFID 트랜스폰더 간에서 정보를 전송하는데에 이용되기 위해 발생된다. 요약하면, 정전 필드는 전압 차동을 갖는 두 개의 전극들 간에서 생성되는 에너지(전기) 필드인 것이다. 정전 신호를 송수신하는 데에 (코일 대신) 전극(즉, 플레이트)이 이용되기 때문에, 용량 기초 RFID 기술은 집적 회로 내에서 구현될 수 있다. 정전 RFID 시스템의 전극과 관련 전기 회로들은 종이, 플라스틱 또는 합성 기판을 포함하는 평면형의 인쇄 가능한 표면 상에 구현될 수 있다. 또한, 수반되는 제조 공정은 저가이며, 최소의 구성 요소 및 셋업만을 필요로 한다. 이와 같이, 정전 RFID 기술은 일회용 응용 분야에 대해 이상적일 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 비접촉 정전 프로그래밍이 가능하다.

도 1은, 예를 들어, 본 발명에 따른 정전 RFID 시스템의 시스템 레벨 다이어그램을 도시한다. 본 발명에 따르면, 정전 RFID 시스템(100)은 판독기/엔코더와 트랜스폰더 간에서의 비접촉 양방향 신호 전송을 허용한다. 더 상세하게는, 정전 RFID 시스템(100)은 컨베이어 벨트 내에 배치된 소포 또는 편지를 자동적으로 추적하여, 발신자의 성명과 주소, 수신자의 성명과 주소, 데이터 쉽, 접수국, 날짜 소인 등을 포함한 식별 정보를 결정할 수 있는 물품/편지 추적 시스템이다. 정전 RFID 시스템(100)은 일례일 뿐이며, 본 발명은 재고 관리 시스템, 식별 액세스 시스템, 입장 개표 시스템 등을 비롯한 다수의 상이한 정전 RFID 시스템에서 구현될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 정전 RFID 시스템(100)은 정전 RFID 판독기/엔코더(101), 정전 RFID 트랜스폰더(102), 호스트 컴퓨터 시스템(103) 및 컨베이어(104)를 포함한다. 정전 RFID 트랜스폰더(102)는 편지나 소포에 부착되는 선적 라벨의 일부로서 구현되어 있는 복수의 정전 RFID 트랜스폰더 중 하나를 포함할 수 있다. 본 발명에 따르면, 각각의 정전 RFID 트랜스폰더(102)는 부착된 라벨이 생성된 곳에서 원하는 정보를 저장하도록 프로그래밍될 수 있다. 즉, 정전 RFID 판독기/엔코더(101)는 정전 RFID 트랜스폰더(102)로/로부터의 양방향 데이터 전송을 제공할 수 있으며, 그 역도 성립된다. 바람직한 실시예에서, 이러한 프로그래밍은 정전 RFID 판독기/엔코더(101) 또는 기능면에서 거의 유사한 프로그래밍 기기를 이용하여 실행될 수 있다. 컨베이어(104)는 편지나 소포가 컨베이어(104) 상에 배치될 때 정전 RFID 판독기/엔코더(101) 및 정전 RFID 트랜스폰더(102)의 전송 범위 내에 있도록 셋업된다. 컨베이어(104) 상의 편지와 소포는 정보를 판독하는 데에 충분한 시간을 제공할 수 있는 속도로 이동한다.

일반적으로, 정전 RFID 판독기/엔코더(101)는 정전 RFID 트랜스폰더(102)의 전력/클럭 소스로서도 이용하고 정전 RFID 판독기/엔코더(101)와 정전 RFID 트랜스폰더(102) 간의 정보를 전송하는 데에도 이용하기 위해 정전(전기) 필드를 발생시킨다. 이와 같이, 정전 RFID 판독기/엔코더(101)는 정전기적으로 RF 전력 신호를 발생시켜 판독기/엔코더 전극을 통해 주변 영역으로 송신한다. RF 전력 신호는 정전 RFID 트랜스폰더(102)가 부착된 소포가 판독기/엔코더(101)의 송신 범위 내로 오면, 그 정전 RFID 트랜스폰더(102)를 구동시킨다. 충분히 전력이 공급되면, 정전 RFID 트랜스폰더(102)는 그 메모리 내에 저장되어 있는 정보를 반송하는 RF 판독 데이터 신호를 정전 RFID 판독기/엔코더(101)에 정전기적으로 송신함으로써 응답한다(판독 동작의 일부). 본 발명에 따르면, 정전 RFID 판독기/엔코더(101)는 RF 기입 신호를 전송하여 정전 RFID 트랜스폰더(102)와 통신하고 정보를 기입한다(기입 동작의 일부). 대안적으로, 이러한 프로그래밍은 별도의 프로그래밍 기기에 의해서도 실행될 수 있다. 정전 RFID 판독기/엔코더(101)에 의해 전송된 RFID 전력 신호가, 판독 및/또는 기입 동작동안 정전 RFID 트랜스폰더(102)에 전력을 공급한다는 것을 알 것이다.

정전 RFID 판독기/엔코더(101)에 의해 수신된 RF 판독 신호는 필터링되고 증폭되며 복조된다. RF 판독 신호에 의해 반송된 데이터는 호스트 컴퓨터 시스템(103)으로 전송되기에 앞서 요구되는 대로 검색되고 포맷된다. 포맷된 데이터를 수신하면, 호스트 컴퓨터 시스템(103)은 데이터를 이용하여 그 데이터베이스를 업데이트할 수 있다. 본 예시에서, 호스트 컴퓨터 시스템(103)은 자신의 데이터베이스 내에 있는 정보를 업데이트하여 소포의 최종 상태를 반영할 수 있다. 호스트 컴퓨터 시스템(103)은 다른 응용 분야에서 요구되는 대로 수신된 정보를 더 처리할 수 있다. 예를 들어, 액세스 ID 응용에서, 호스트 컴퓨터 시스템(103)은 수신된 정보를 자신의 데이터베이스 내에 미리 저장되어 있는 정보들과 비교하여, 각각에 대해 액세스를 허용할 것이지 거부할 것인지를 결정한다.

도 2는 정전 RFID 판독기/엔코더(101)의 구성 요소들을 더 상세하게 도시하고 있다. 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 정전 RFID 판독기/엔코더(101)는 여진기(201), 수신기(202), 복조기(203), 프로세서(204), 액사이터 전극(205) 및 수신기 전극(206)을 포함한다. 여진기 전극(205)은 여진기(201)에 접속된다. 이중극구성에서는, 제1 액사이터 전극과 제2 여진기 전극이 존재한다. 도 2에 도시된 단극 구성에서, 제2 여진기 전극은 접지된다. 마찬가지로, 수신기 전극(206)은 수신기(202)에 접속된다. 이중극 구성에서는, 제1 수신기 전극과 제2 수신기 전극이 존재한다. 도 2에 도시된 단극 구성에서, 제2 수신기 전극은 접지된다. 판독 동작에서, 여진기(210)는 정전 RFID 트랜스폰더(102)를 구동하기 위한 RF 여진기 신호를 (여진기 전극(205)을 통해) 발생시킨다. 기본적으로, RF 여진기 신호는 트랜스폰더(102)에 정전 에너지의 형태로 동작 전력을 제공한다. 또한, RF 여진기 신호의 반송 주파수는 트랜스폰더(102)에 클록 정보를 제공한다. 바람직한 실시예에서, RF 여진기 신호는 125㎑의 반송 주파수를 갖는다. 여진기 신호는 여진기 전극(205)을 통해 정전 RFID 트랜스폰더(102)에 전송된다. 또한, 여진기(201)는 판독 동작과 관련된 명령, 데이터 및 어드레스 정보를 포함한 판독 모드 데이터 시퀀스를 반송하는 RF 신호를 여진기 신호 직후에 발생시켜 송신한다. 이에 응답하여, 트랜스폰더(102)는 자신의 메모리에 저장되어 있는 정보를 송신한다.

정전 트랜스폰더(102)로부터의 정전 RF 판독 신호를 수신기 전극(206)을 통해 수신하면, 수신기(202)는 우선 불필요한 주파수 대역을 필터링해낸다. 그 다음, 수신기(202)는 정전 RF 판독 데이터 신호를 복조기(203)에 제공하며, 복조기(203)는 미리 정해진 복조 스킴에 따라 판독 데이터 신호를 복조하여 RF 판독 데이터를 검색한다. 바람직한 실시예에서, RF 판독 데이터 신호는 위상 시프트 키잉(Phase Shift Keying, PSK) 변조 스킴에 의해 변조된다. 진폭 시프트 키잉(Amplitude Shift Keying, ASK), 주파수 시프트 키잉(Frequency Shift Keying)등과 같은 다른 변조 스킴을 이용하여 RF 판독 데이터 신호를 변조할 수 있다는 것을 알 것이다. 그 다음, 정전 RF 판독 데이터 신호는 호스트 컴퓨터(103)에서 요구하는 대로 데이터를 포맷하는 프로세서(204)로 송신된다. 그 다음, 포맷된 판독 데이터는 처리를 위해 호스트 컴퓨터(103)로 송신된다.

반면에, 기입 동작에서, 호스트 컴퓨터(103)로부터의 포맷된 기입 데이터는, 기입 데이터로부터 모든 포맷 정보를 제거할 프로세서(204)에 제공된다. 그 다음, '순수한(bare) 기입 데이터가 여진기(201)에 제공되며, 여진기(201)는 여진기 전극(205)을 통해 트랜스폰더(102)에 송신하기에 앞서 그 기입 데이터를 증폭한다. 이와 같은 송신에서, 커맨드 및 제어 명령(예를 들어, 동작 코드, 로크 비트 등), 데이터 및 메모리 어드레스 정보는 기입 모드 데이터 시퀀스로 엔코딩되며, 이는 일반적으로 트랜스폰더(102)가 판독기/엔코더(101)가 기입 동작과 판독 동작 중 어느 것을 원하는지를 판정할 수 있게 한다. 따라서, 기입 모드 데이터 시퀀스는 기입 동작과 관련된 구성, 명령, 데이터 및 어드레스 정보를 포함한다. 요약하면, 여진기(201)는 RF 여진기 신호의 발생 및 송신에 후속하는 미리 정해진 시간에, 기입 모드 데이터 시퀀스를 반송하는 RF 신호를 발생시켜 송신한다. 아래에 설명되는 바와 같이, 이와 같은 미리 정해진 시간은 구성(모드) 데이터를 메모리(310)로부터 모드 레지스터(308)로 로딩하는 데에 요구되는 시간이다.

전술한 바와 같이, 기입 모드 데이터 시퀀스와는 구별되는 판독 모드 데이터 시퀀스는 유사하게 생성될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 기입 모드 데이터 시퀀스는 교대하는 블랭킹 갭 및 펄스의 시퀀스로 이루어진다. 기입 모드 데이터 시퀀스는 블랭킹 갭(시작 갭)으로 시작한다. 따라서, 데이터 시퀀스가 블랭킹 갭부터 시작하는 경우, 그 데이터 시퀀스는 기입 동작을 나타내는 것이다. 펄스는 2진값을 나타내며, 펄스의 지속 기간에 따라 0인지 1인지가 결정된다. 반면에, 판독 모드 데이터 시퀀스는 감쇠 및 비감쇠 펄스의 시퀀스이다.

이제, 트랜스폰더(102)의 구성 요소를 상세하게 도시하고 있는 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 트랜스폰더(102)는 아날로그 인터페이스 모듈(301), 파워-온-리셋(Power On Reset, POR) 회로(302), 비트레이트 생성기(303), 기입 디코더(304), 선택형 챠지 펌프(305), 입력 레지스터(306), 제어기(307), 모드 레지스터(308), 복조기(309), 메모리(310), 패드/단자(312-313) 및 정전 트랜스폰더 전극(314, 316)을 포함한다. 정전 트랜스폰더 전극들(314, 316)은 각각 패드들(312, 313)에 접속된다. 따라서, 패드들(312-313)은 트랜스폰더(102)를 트랜스폰더 전극(314 및 316)을 통해 RF 여진기 소스에 결합시킨다. 또한, 판독기/엔코더(101)로부터의 RF 여진기 신호는 클럭 신호로서도 이용될 수 있는 반송 신호를 갖기 때문에, 트랜스폰더 전극(314, 316)은 클럭 발진기를 대신하여 동기화를 위한 클럭 정보를 트랜스폰더(102)로 송신할 수 있게 하는 결합을 제공한다. 이와 같이, 패드(312-313)는 클럭 패드로서 알려져 있다. 또한, 패드(312-313)는 판독 데이터가 트랜스폰더(102)로부터 판독기/엔코더(101)로 송신될 수 있게 하는 접속을 트랜스폰더(102)에 제공한다. 최적의 정전 성능을 위해, 패드들(312-313) 간의 입력 용량을 최소화된다. 바람직한 실시예에서, 입력 용량은 5㎊ 이하로 유지된다. 내부 바이패스 용량은 전력 보전과 전압 리플의 필터링을 위해 제공된다. 패드(312-313)는 실리콘의 각 단부에 배치되는 것이 바람직하다.

아날로그 인터페이스 모듈(301)은 패드(312-313)에 결합되며, 복수의 정전 트랜스폰더 전극에 의해 수신된 RF 신호로부터 RF 여진기 클럭 신호 및 데이터 시퀀스 신호를 추출하는 데에 이용된다. 전술한 바와 같이, 기입 모드 데이터 시퀀스와 같은 데이터 시퀀스는 기능적인 정보를 반송한다. 도 4는 아날로그 인터페이스 모듈(301)의 블럭도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 아날로그 인터페이스 모듈(301)은 전파(full-wave) 정류기 회로(401), 조정기 회로(402), 클럭 추출 회로(403), 갭 검출기 회로(405) 및 ESD 보호 회로(406)로 구성된다. ESD 보호 회로(406)는 트랜스폰더(102)를 위한 정전 방전(Electrostatic Discharge, ESD) 보호를 제공하도록 설계된다. 따라서, 패드(312-313) 상의 임의의 신호는 ESD 보호 회로(406)에 의해 조절된다. 패드(312-313)로부터 수신된 RF 신호는 ESD 보호 회로(406)로부터 전파 정류기 회로(401)로 전달되며, 전하 정류기 회로(401)는 패드(312-313)에 의해 공급된 입력 교류(ac) 전압 신호를 직류(dc) 전압으로 변환한다. dc 전압은 조정기 회로(402)에 제공되며, 이는 dc 전압의 전압 레벨이 원하는 범위 내에 있을 것을 보장한다. 조정된 전압 Vdd 및 Vss는 정전 트랜스폰더(102)에 전력을 공급하는 데에 이용된다. 클럭 추출 회로(403)는 RF 여진기 신호로부터 클럭 신호를 추출한다. 이와 같이 추출된 클럭 신호는 트랜스폰더(102)에 제공된다. 바람직한 실시예에서, 클럭 추출 회로(403)는 여진기 반송 주파수의 절반인 반송 주파수(즉, 62.5㎑)를 갖는 제2 클럭 신호를 발생시키기 위한 클럭 분주기 회로이다. 이러한 제2 클럭 신호는 결국에는 변조기(309)에 제공되어(제어기(309)를 통해) 데이터를 트랜스폰더(102)로부터 판독기/엔코더(101)로 송신할 때에 반송 신호로서 이용된다.

갭 검출기 회로(405)는 기입 모드동안 판독기/엔코더(101)로부터 트랜스폰더(102)에 수신된 기입 데이터 시퀀스 내에 시작 또는 필드 갭이 존재하는지를 검출하는 데에 이용된다. 이러한 갭들은 기입 모드가 포함되어 있을 가능성이 있음을 나타낸다. 시작 갭이 검출되는 경우, 갭 검출기 회로(405)는 기입 데이터 시퀀스를 기입 디코더(304)에 전달한다. 그렇지 않은 경우, 갭 검출기 회로(405)는 판독 모드가 포함되어 있음을 제어기(307)에 통지한다. 본질적으로, 아날로그 인터페이스 모듈(301)의 갭 검출기 회로(405)는 기입 또는 판독 동작이 포함되어 있는지를 판정한다. 변조기 회로(309)는 판독 모드동안 트랜스폰더(102)로부터 판독기/엔코더(101)로 판독 데이터 신호를 송신하기 위한 로드 변조 감쇠(load modulation dampening)를 제공한다. 도 5는 로드 변조 감쇠를 실행하는 데에 이용되는 변조기(309) 내의 관련 구성 요소들을 도시하고 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 로드 변조 회로는 인버터(501), 저항(502) 및 N형 MOSFET 트랜지스터(503)를 포함한다. 인버터(501)는 메모리(310)로부터 입력으로서 제2 클럭 신호 및 데이터를 수신하여 변조 회로를 구동한다. N형 MOSFET 트랜지스터(503)의 게이트는 인버터(501)의 출력에 접속되고, N형 MOSFET 트랜지스터(503)의 소스는 트랜스폰더 전극(316)에 접속되며, 드레인은 저항(502)에 접속되고, 이 저항(502)은 트랜스폰더 전극(314)에 접속된다. 이와 같이, 트랜지스터(503)는 트랜스폰더 전극(314 및 316) 간의 차동 전압을 감쇠시키는 데에 이용된다. 즉, 두 전극 간의 임피던스는 변화하며, 그 결과로 원하는 대로 차동 전압의 전압 감쇠를 유도한다.

이제, 다시 도 3을 참조하면, 제어기(307)는 메모리(310)로의 액세스를 제어한다. 더 상세하게는, 정상 컨디션 하에서, 제어기(307)는 기입 커맨드에 응답하여 기입 모드 데이터 시퀀스 신호로부터의 데이터 정보를 메모리(310)에 기입하거나, 판독 커맨드에 응답하여 메모리(310)로부터 데이터 정보를 검색(판독)하고 변조를 위해 변조기(309)로 송신한다. 변조기(309)는 미리 정의된 변조 스킴에 따라 제어기(307)에 의해 메모리(310)로부터 검색된 판독 데이터를 변조한다. 바람직한 실시예에서, 변조 스킴은 PSK이다. 그 다음, 변조기(309)는 변조된 데이터 신호를 아날로그 인터페이스 모듈(301)로 송신하여 패드(312-313)로 중계하며, 이들은 결과적으로 변조된 판독 데이터 신호를 트랜스폰더 전극(314 및 316)을 통해 판독기/엔코더(101)로 송신한다.

POR 회로(302)는 정류 및 조정된 RF 여진기 신호를 모니터링하여, 정전 RFID 트랜스폰더(102)에 전력을 공급하는 데에 충분한 전압이 발생되었는지를 판정한다. 충분한 전압이 발생되었으면, POR(302)은 트랜스폰더 동작이 시작되게 한다. 즉, RF 여진기 신호의 수신 후, POR 회로(302)는 정전 RFID 트랜스폰더에 전력을 공급하기 위해 아날로그 인터페이스 모듈(301)에 의해 발생된 dc 전압 신호가 미리 정해진 임계 전압에 도달하였는지를 판정한다. 임계 전압에 도달한 경우, POR 회로(302)는 인에이블 신호가 이것을 표시하게 한다. 그렇지 않으면, 인에이블 신호는 나타나지 않는다. 이러한 인에이블 신호는 제어기(307)와 같은트랜스폰더(102)의 주요 기능 회로들에 제공되어, 그 회로를 인에이블 또는 디스에이블시킨다. 비트레이트 생성기(303)는 클럭 추출 회로(403)로부터 125㎑의 반송 주파수를 갖는 클럭 신호를 입력으로서 수신한다. 비트레이트 생성기(303)는 판독 및 기입 모드동안 메모리(310)로/로부터 데이터가 전송되는 데이터 전송 레이트를 생성한다. 바람직한 실시예에서, 비트레이트 생성기(303)는 125㎑의 반송 주파수를 미리 정해진 인자로 나눔으로써 데이터 전송 레이트를 생성한다. 대안적으로, 비트레이트 생성기(303)는 반송 주파수레 미리 정해진 인자를 곱함으로써 데이터 전송 레이트를 생성한다. 데이터 전송 레이트는 제어기(307)에 제공된다. 바람직한 실시예에서, 비트레이트 생성기(303)는 125㎑/16 (7.81㎑) 또는 125㎑/32 (3.91㎑) 중 하나로 동작하도록 구성될 수 있다.

전술한 바와 같이, 갭 검출기(405)는 RF 여진기 신호에 후속하는 데이터 시퀀스 신호의 시작부에서 블랭킹 갭을 검출하면, 그 데이터 시퀀스 신호를 기입 디코더(304)로 전송한다. 즉, 기입 디코더(304)는 기입 동작이 포함되어 있는 경우에만 데이터 시퀀스 신호를 수신한다. 그 다음, 기입 디코더(304)는 데이터 시퀀스 신호를 디코딩하여, 기입 동작과 관련된 명령, 데이터 및 어드레스 정보를 검색한다. 기입 커맨드로서의 코드를 인식한 경우, 기입 디코더(304)는 제어기(307)에 통지를 한다. 기입 디코더(304)는 데이터 스트림의 유효성도 검증한다. 디코딩된 명령 및 데이터 스트림의 유효성에 관한 정보는 제어기(307)에 제공된다.

바람직한 실시예에서, 메모리(301)는 1,056비트의 용량을 갖는 EEPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)이다. 메모리(310)는 기입 모드동안 판독기/엔코더(101)로부터 수신된 기입 데이터를 저장하는 데에 이용된다. 데이터는 판독 모드동안 메모리(310)로부터 검색되어 판독기/엔코더(101)로 송신된다. 일반적으로, EEPROM에 데이터를 기입하기 위해서는 비교적 높은 전압이 요구된다. 이러한 전압을 발생시키는 데에는 일반적으로 시간이 소요되기 때문에, 기입 데이터는 우선 입력 레지스터(306)에 버퍼링된다. 이러는 동안, 제어기(307)는 한동안 다른 작업을 수행할 수 있다. 요구되는 기입 전압에 도달되면, 입력 레지스터(306) 내에 버퍼링된 기입 데이터는 모드 레지스터(308)로 로딩된다. 일반적으로, 제어기(307)는 모든 판독 및 기입 메모리 액세스 트랜젝션을 제어한다. 또한, 제어기(307)는 지정된 구성(모드) 메모리 블럭(메모리(310)의 블럭 0)으로부터의 구성 정보를 메모리(310)에 기입한다. 이러한 구성 블럭 데이터는 기입 모드동안 메모리(310)의 블럭 0에 프로그래밍되며, 제어기(307) 및 변조기(309)가 판독 모드동안 후속되기를 요구하는 다른 구성 정보는 물론 동작 코드(OP)를 포함한다. 따라서, 제어기(307) 및 변조기(309)는 필요할 때마다 모드 레지스터(308) 내에 저장되어 있는 op 코드 및 구성 정보에 액세스한다.

판독 모드동안, 변조기(309)는 메모리(310)로부터 검색된 판독 데이터 상에 선택된 변조 스킴을 실행한다. 그 다음, 변조된 판독 데이터 신호는 아날로그 인터페이스 모듈(301)로 보내진다. 바람직한 실시예에서, 로드 변조는 PSK 변조이다. 변조 스킴도 디스에이블될 수 있다.

이제, 전술한 바와 같이 1,056 비트의 용량을 갖는 메모리(310)의 예시적인 맵핑을 도시하는 도 6을 참조한다. 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 메모리(310)는 각각 로크 비트와 32 데이터 비트를 갖는 N개의 개별적으로 어드레스 가능한 메모리 블럭으로 편성된다. 제1 메모리 블럭(블럭 0)은 로크 비트와 구성 비트를 포함하는 구성(모드) 정보를 저장하기 위한 구성/모드 블럭으로 설계된다. 나머지 메모리 블럭들은 로크 비트, 동기화 비트 및 사용자 데이터 비트를 포함하는 사용자 데이터를 저장하도록 설계된다. 도 7은 구성 블럭(블럭 0) 내의 로크 비트와 예시적인 개별의 구성 비트를 도시하고 있다. 도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 구성(모드) 정보는 로킹 정보 비트, POR 지연 정보, 데이터 레이트 정보, 변조 타입 정보, 변조 인에이블 정보, 맥스 블럭 정보 및 변조 임계 정보 등을 포함한다. 구성 블럭과 사용자 블럭의 로크 비트는 관련 블럭의 컨텐트가 변경될 수 있는지의 여부를 나타낸다. 로크 비트가 표지되면, 로크 비트와 그 관련 블럭의 나머지 컨텐츠는 변경될 수 없다. 그렇지 않으면, 로크 비트와 그 관련 블럭의 나머지 컨텐츠는 재기입(프로그래밍)될 수 있다. 데이터 레이트 정보는 비트레이트 생성기(303)가 7.81㎑와 3,91㎑ 중 어떤 데이터 레이트로 동작할 것인지를 나타낸다. 변조 정보는 변조 타입을 나타낸다. 변조 인에이블 정보는 변조를 인에이블/디스에이블시킨다. 변조 임계 정보는 실행될 변조의 정보를 나타낸다. 데이터 레이트 정보는 원하는 데이터 레이트를 나타낸다.

맥스 블럭 정보('MAXBLK')는 판독 동작시에 판독기/엔코더(101)에 주기적으로 전송되어야 할 사용자 데이터 블럭의 수(즉, 블럭 1 내지 블럭 MAXBLK)을 나타낸다. MAXBLK은 0 내지 N 중 임의의 값일 수 있다. 판독 모드에서, 메모리(310)로부터의 데이터는 블럭 1의 비트 1부터 시작하여, 블럭 MAXBLK의 비트 32까지 연속적으로 전송된다. 그 다음, 블럭 1 내지 블럭 MAXBLK의 데이터 전송이 주기적인 형태로 연속적으로 반복된다. 예를 들어, MAXBLK가 6으로 설정된 경우, 블럭 1-6이 연속적으로 주기적으로 전송된다. 구성 블럭 0의 컨텐츠는 정상적으로 전송되지 않는다. 그러나, MAXBLK이 0으로 설정된 경우, 구성 블럭 0의 컨텐츠가 판독될 수 있다. 본 발명에서, 모든 사용자 블럭 1-N은 물론, 구성 블럭 0 내의 정보는 판독기/엔코더(101) 또는 실질적으로 유사한 프로그래밍 기기에 의해 프로그래밍될 수 있다.

동작적으로, 판독기/엔코더(101)는 트랜스폰더(102)가 기입 모드인지 판독 모드인지를 결정한다. 판독기/엔코더(101)는 미리 정해진 기입 모드 데이터 또는 판독 모드 데이터 시퀀스를 트랜스폰더(102)에 전송한다. 이제, 본 발명에 따른 판독기/엔코더(101)와 트랜스폰더(102) 간에서의 양방향 데이터 전송에 포함된 주요 단계들을 요약한 플로우차트를 도시하고 있는 도 8을 참조한다. 판독 동작인지 기입 동작인지에 무관하게, 제1 단계에서, 판독기/엔코더(101)는 트랜스폰더(102)에 전력을 공급하기 위한 여진기 신호를 발생시켜 송신해야 한다. 따라서, 트랜스폰더(102)는 패드(312-313)를 모니터링하여, 여진기 신호가 수신되었는지를 판정한다(단계 801). 여진기 신호가 수신되지 않은 경우, 트랜스폰더(102)는 모니터링을 계속한다. 전력이 공급되면, 트랜스폰더(102)는 메모리(310)의 블럭 0으로부터의 구성(모드) 정보를 모드 레지스터(308)로 로드한다(단계 802). 갭 검출기(405)는 입력되는 데이터 시퀀스 내에서 시작 갭이 검출되는지를 결정한다(단계 803). 기입 모드가 포함되어 있을 수 있음을 나타내는 시작 갭이 검출되는 경우, 기입 모드데이터 시퀀스로부터의 정보가 기입 디코더(304)에 의해 검사되어 (단계 804), 기입 커맨드가 실제로 포함되어 있는지가 확인된다(단계 805).

바람직한 실시예에서, 기입 커맨드가 실제로 포함되어 있는지를 통신하기 위해, 통신 프로토콜이 판독기/엔코더(101)와 트랜스폰더(102)에 의해 채용된다. 이러한 통신 프로토콜은 소위 기입 모드 데이터 시퀀스 내에서 실현된다. 기입 모드 시퀀스는, 기입 커맨드가 실제로 포함되어 있음을 나타내는 것 이외에, 프로그래밍 명령, 프로그래밍 데이터 및 블럭 어드레스를 제공한다. 이러한 프로토콜 하에서, 갭(예를 들어, 시작 갭 및 필드 갭)의 지속 기간은 50 내지 400㎳이다. 시작 갭은 신뢰할 수 있는 검출을 위해 후속하는 필드 갭들보다 길 수 있다. 데이터 비트가 시작 갭에 바로 후속하여야 한다. 바람직한 실시예에서, 후속하는 데이터 비트의 지속 기간이 약 24 필드 클럭인 경우, 그 데이터 비트는 0이다. 데이터 비트의 지속 기간이 약 56 필드 클럭인 경우, 그 데이터 비트는 1이다. 하나 이상의 데이터 비트가 유효 '0' 또는 '1'이 아닌 경우 (예를 들어, 지속 기간이 0 또는 1에 대해 허용 가능한 범위 내에 있지 않은 경우), 기입 커맨드가 실질적으로 포함되어 있지 않은 것으로 가정되고, 트랜스폰더(102)는 즉시 판독 모드로 진입한다. 팰드 갭은 제1 데이터 비트에 후속하고, 상기 제1 데이터 비트에는 제2 데이터 비트가 후속할 것으로 예상된다. 선행 갭 이후 64 필드 클럭 이상 갭이 검출되지 않는 경우에는 에러로 해석되고, 트랜스폰더(102)는 즉시 판독 모드로 진입한다.

기입 모드 데이터 시퀀스의 제1 및 제2 데이터 비트(데이터 패킷)은 기입 모드 동작 코드(op 코드)를 구성한다. 즉, 2개의 데이터 패킷이 조합되어 기입 모드동작 코드를 표현한다. 4개의 승인된 기입 동작 코드 '00', '01', '10', '11'이 존재하며, 이들은 각각 특정 기입 동작을 표현한다. 바람직한 실시예에서, 기입 데이터 시퀀스의 제1 X 데이터 패킷(데이터 비트)이 조합되어 기입 모드 동작 코드를 표현하며, X는 2의 값을 갖는다. 그러나, X는 다른 값을 가질 수도 있다. op 코드 '00'은 리셋 커맨드를 나타낸다. op 코드 '01'은 메모리셀을 테스트하는 데에 이용되는 페이지 기입 커맨드를 나타내며, 이에 의해 블럭 0과 로크 비트가 나타난 메모리 블럭을 제외한 모든 메모리 영역에 값 1이 기입된다. op 코드 '10'은 3비트의 어드레스 기입 동작을 나타낸다. 일반적으로, op 코드 '10'에는, 메모리 블럭이 일단 프로그래밍된 후 재기입될 것인지를 나타내는 로크 비트, 32 데이터 비트, 및 0-7 중 기입이 행해질 메모리 블럭을 선택하기 위한 3 어드레스 비트가 후속한다. 따라서, op 코드 '10'을 포함하는 기입 동작을 위한 기입 모드 시퀀스 내에는 총 38 비트가 존재한다. op 코드 '11'은 5 비트 어드레스 기입 동작을 나타낸다. 일반적으로, op 코드 '11'에는 메모리 블럭이 일단 프로그래밍된 후 재기입될 것인지를 나타내는 로크 비트, 32 데이터 비트, 및 0-31 중 기입이 행해질 메모리 블럭을 선택하기 위한 5 어드레스 비트가 후속한다. 따라서, op 코드 '11'을 포함하는 기입 동작에 대한 기입 모드 시퀀스 내에는 총 40 비트가 존재한다. 특정 op 코드와 관련하여 수신된 비트 수가 적절하지 못한 경우(예를 들어, op 코드 '10'을 포함하는 기입 모드 시퀀스에 대해 총 37 비트가 수신된 경우)에는 에러로 해석되고, 트랜스폰더(102)는 판독 모드로 스위칭된다.

도 9는 본 발명에 따른 기입 모드에서의 패드(312)와 패드(313) 간의 차동전압을 일례로서 도시하고 있다. 도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 블럭 0을 로딩하는 단계를 나타내는 정전압 패턴 직후에, 기입 모드 데이터 시퀀스를 나타내는 단속(intermittent) 전압 패턴이 후속한다. 한편, 비교를 위해, 도 10은 본 발명에 따른 판독 모드에서의 패드(312)와 패드(313) 간의 차동 전압을 일례로서 도시하고 있다. 판독기/엔코더(101)로부터의 RF 필드를 차단함으로써, 감쇠된 전압이 생성될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 이러한 변조는 RF 판독 신호가 송신되는 동안 패드들(312-313) 간의 차동 전압을 감쇠시키는 변조기(309)를 이용하여 생성될 수 있다.

다시 도 8을 참조하면, 기입 모드 데이터 시퀀스에 기초하여, 기입 커맨드가 포함된 것으로 판정되면, 판독기/엔코더(101)로부터 수신된 프로그래밍 데이터가 입력 레지스터(306)에 저장된다(단계 806). 기입 모드 시퀀스로부터의 프로그래밍 명령 및 정보는 데이터를 원하는 메모리 블럭에 프로그래밍하고 로크 비트를 셋팅하는 데에 이용된다. 프로그래밍 전압 Vpp가 측정되고, 데이터가 프로그래밍될 메모리 블럭으로부터의 로크 비트가 검사되며, 기입 동작 내에 포함되어 있는 비트 수가 카운트된다(각각 단계 807-809). Vpp는 프로그래밍 싸이클 내내 모니터링되고 조정된다. Vpp가 데이터를 메모리(310)에 프로그래밍하는 데에 요구되는 임계 전압과 일치하지 않는 경우, 트랜스폰더(102)는 즉시 판독 모드로 진입한다(단계 810). 데이터가 프로그래밍될 메모리 블럭으로부터의 로크 비트가 표지되어 데이터가 기입되는 것을 방지하는 경우, 트랜스폰더(102)는 프로그래밍을 중단하고 즉시 판독 모드로 진입한다. 특정 op 코드와 관련된 비트 수가 적절하지 못한 경우,트랜스폰더(102)는 즉시 판독 모드로 진입한다. 즉, 1) 기입 커맨드 검출, 2) 충분한 Vpp 전압, 3) op 코드 '10' 및 '11'에 대한 정확한 수의 비트 검출, 및 4) 데이터가 기입될 메모리 블럭 내의 로크 비트의 비존재 조건이 모두 만족되면, 데이터는 메모리(310)의 선택된 블럭에 기입된다(단계 811). 프로그래밍이 완료되면, 트랜스폰더(102)는 판독 모드로 진입한다(단계 810).

본 발명에서, 구성(모드) 블럭 0도 로크 비트를 포함하지만 않는다면 새로운 구성 셋팅으로 재프로그래밍될 수 있다. 구성 블럭 0이 재프로그래밍되는 경우, 새로운 구성 셋팅이 후속하는 판독 트랜잭션에 적용된다.

바람직한 실시예에서, 판독 모드는 디폴트 모드이다. 전술한 바와 같이, 기입 모드동안 에러가 검출되면, 트랜스폰더(102)는 판독 모드로 진입하게 된다. 그러나, 정전 판독기/엔코더(101)로부터의 연속 파형과 함께, 또는 데이터 기입/프로그래밍의 완료시에 판독기/엔코더(101)에 의해 의도된 동작일 수 있다. 트랜스폰더(102)가 판독 모드로 진입하면, 판독 모드가 의도되는지(예를 들어 판독기/엔코더(101) 또는 후속 단계 811에 의해), 또는 프로그래밍동안의 에러(예를 들면, 어드레스된 블럭의 로크 비트의 존재, 임계치 미만의 Vpp, 무효 op 코드, 무효 '0' 또는 '1' 데이터 비트, 특정 op 코드에 대해 수신된 무효 비트수)에 의해 불이행되는지에 대한 판정이 이루어진다(단계 812). 판독 모드가 의도되는 경우, 메모리(310)로부터 블럭 1에서 시작하여 MAXBLK까지 데이터가 검색된다(단계 813). 판독 모드가 에러에 의해 불이행되는 경우, 메모리(301)로부터 현재 블럭에서 시작하여 MAXBLK까지 데이터가 검색된다(단계 817). 그 다음, 데이터 검색 싸이클이연속적으로 반복된다. 다음으로, 모드 레지스터(308)로부터, 변조 정보 비트가 인에이블되는지가 판정된다(단계 814). 변조 비트가 디스에이블되어 변조가 불필요함을 나타내는 경우, 데이터는 판독기/엔코더(101)로의 송신을 위해 트랜스폰더 전극(314-316)으로 송신되지 않는다(단계 815), 변조 비트가 인에이블되어 변조가 필요함을 나타내는 경우, 데이터는 원하는 변조 스킴(맨체스터 또는 PSK)이 미리 통지되어 있는 변조기(309)로 송신된다(단계 816). 변조기(309)는 데이터를 변조하여 아날로그 인터페이스 모듈(301)로 송신하며 (단계 816), 아날로그 인터페이스 모듈(301)은 데이터를 패드(312-313)로 중계하여, 트랜스폰더 전극들을 통해 판독기/엔코더(101)로 송신한다. 판독 동작이 실행되는 동안, 갭 검출기(405)는 입력되는 데이터 시퀀스 내에서 시작 갭이 검출되는지를 계속적으로 모니터링한다(단계 803).

반면에, 프로그래밍동안 판독 모드가 에러에 의해 불이행되는 경우, 메모리(310)로부터 현재 어드레스된 메모리 블럭에서 시작하여 MAXBLK까지 데이터가 검색된다(단계 817). 계속하여, 메모리(310)로부터 블럭 1에서 시작하여 MAXBLK까지 데이터가 검색된다. 그 다음, 데이터 검색 싸이클을 연속적으로 반복한다. 다음으로, 모드 레지스터(308) 내의 변조 비트로부터, 변조가 인에이블되는지의 여부가 판정된다(단계 814). 변조 비트가 디스에이블되어 변조가 불필요함을 나타내는 경우, 데이터는 판독기/엔코더(101)로의 송신을 위해 트랜스폰더 전극들(314-316)로 송신되지 않는다(단계 815). 변조 비트가 인에이블되어 변조가 필요함을 나타내는 경우, 데이터는 원하는 변조 스킴(맨체스터 또는 PSK)이 미리통지되어 있는 변조기(309)로 송신된다. 변조기는 데이터를 변조하여, 변조된 데이터를 아날로그 인터페이스 모듈(301)로 송신하며 (단계 816), 아날로그 인터페이스 모듈(301)은 데이터를 패드(312-313)로 중계하여 트랜스폰더 전극들을 통해 판독기/엔코더(101)로 송신한다. 판독 동작이 실행되는 동안, 갭 검출기(405)는 입력되는 데이터 시퀀스 내에 시작 갭이 검출되는지를 계속 모니터링한다.

본 발명의 바람직한 실시예인 비접촉 정전 프로그래밍 가능 RFID 시스템, 장치 및 방법이 설명된다. 전극(즉, 플레이트)이 (코일을 대신하여) 정전 신호를 송수신하는 데에 이용되기 때문에, 용량 기초 RFID 기술은 집적 회로 내에 구현될 수 있다. 정전 RFID 시스템의 전극과 관련 전기 회로는 종이, 플라스틱 또는 합성 기판을 비롯한 평면형의 인쇄 가능한 표면에 용이하게 구현될 수 있다. 또한, 수반되는 제조 공정은 저가이며 최소의 구성 요소와 셋업만을 필요로 한다. 이와 같이, 본 발명에서 설명되는 비접촉 정전 프로그래밍 가능 RFID 시스템의 이점은 저가, 제조 용이성 및 포장 유연성이다. 이러한 이점들은 비접촉 정전 프로그래머블 RFID 시스템을 일회용품과 같이 저가이며 부피가 큰 응용 분야에도 이용할 수 있게 한다.

본 발명이 바람직한 실시예들을 중심으로 설명되었지만, 본 발명은 이러한 실시예들로 국한되어서는 안 되며, 첨부된 특허 청구 범위에 따라 해석되어야 한다.

Claims

정전 무선 주파수 식별(electrostatic Radio Frequency Identification)(RFID) 판독기/엔코더에 있어서,

프로세서;

상기 프로세서에 결합된 여진기(exciter); 및

상기 여진기에 결합된 적어도 하나의 제1 전극

을 포함하고,

상기 여진기는 정전기적으로 RF 여진기 신호를 발생시켜 상기 적어도 하나의 제1 전극으로 송신하고, 데이터 시퀀스 신호 및 클럭 신호를 발생시켜 송신하며,

상기 데이터 시퀀스 신호는 상기 프로세서로부터 수신된 데이터 시퀀스를 반송하고, 상기 데이터 시퀀스는 기입 모드가 포함되어 있는지의 여부를 나타내며, 교대하는 블랭킹 갭(blanking gap)과 펄스의 시퀀스로 이루어지고,

상기 펄스는 2진값을 나타내고 그 지속 기간에 따라 0인지 1인지가 결정되며,

상기 데이터 시퀀스가 블랭킹 갭으로 시작되는 경우, 상기 데이터 시퀀스는 기입 모드를 나타내는 정전 RFID 판독기/엔코더.
제1항에 있어서,

상기 프로세서에 결합된 수신기;

상기 수신기-상기 수신기는 상기 적어도 하나의 제2 전극으로부터 정전 RF 판독 데이터 신호를 수신함-에 결합된 적어도 하나의 제2 전극; 및

상기 수신기 및 상기 프로세서에 결합되어, 상기 정전 RF 판독 데이터 신호를 수신하고, 상기 정전 RF 판독 데이터 신호를 상기 프로세서로 송신하기 전에 복조를 행하는 복조기

를 더 포함하는 정전 RFID 판독기/엔코더.
정전 RFID 트랜스폰더(transponder)에 있어서,

복수의 정전 전극;

상기 복수의 정전 전극에 결합되어, 상기 복수의 정전 전극에 의해 수신된 RF 신호로부터 여진기 신호, 컬럭 신호 및 데이터 시퀀스 신호를 추출하고, 상기 여진기 신호를 상기 정전 RFID 트랜스폰더를 구동(activating)시키는 데에 이용하기 위해 정류하고 조정하며, 기입 또는 판독 동작이 포함되어 있는지를 판정하는 아날로그 인터페이스 모듈;

메모리;

상기 아날로그 인터페이스 모듈 및 상기 메모리에 결합된 변조기; 및

상기 인터페이스 모듈 및 상기 메모리에 결합되어, 기입 커맨드에 응답하여 상기 데이터 시퀀스 신호로부터의 데이터 정보를 상기 메모리에 기입하고, 판독 커맨드에 응답하여 상기 메모리로부터 데이터 정보를 판독하고 상기 데이터 정보를 상기 변조기-상기 변조기는 상기 데이터 정보를 변조하고, 변조된 데이터 신호를상기 복수의 정전 전극 상으로의 송신을 위해 상기 아날로그 인터페이스 모듈로 송신함-로 보내는 제어기

를 포함하는 정전 RFID 트랜스폰더.
제3항에 있어서, 상기 메모리는 L 비트의 복수의 메모리 블럭으로 편성되고, 하나의 메모리 블럭은 구성(모드) 정보를 저장하는 데에 이용되고, 다른 메모리 블럭들은 데이터 정보 및 메모리 블럭 로킹(locking) 정보를 저장하는 데에 이용되는 정전 RFID 트랜스폰더.
제4항에 있어서, 상기 메모리 블럭 내의 상기 구성(모드) 정보는 메모리 블럭 록킹(locking) 정보를 포함하는 정전 RFID 트랜스폰더.
제4항에 있어서, 상기 메모리 블럭 내의 상기 구성(모드) 정보는 데이터 레이트 정보를 포함하는 정전 RFID 트랜스폰더.
제4항에 있어서, 상기 메모리 블럭 내의 상기 구성(모드) 정보는 변조 타입 정로를 포함하는 정전 RFID 트랜스폰더.
제4항에 있어서, 상기 메모리 블럭 내의 상기 구성(모드) 정보는 변조 온/오프 정보를 포함하는 정전 RFID 트랜스폰더.
제4항에 있어서, 상기 메모리 블럭 내의 상기 구성(모드) 정보는 맥스 블럭 정보를 포함하는 정전 RFID 트랜스폰더.
제4항에 있어서, 상기 메모리 블럭 내의 상기 구성(모드) 정보는 변조 임계 정보를 포함하는 정전 RFID 트랜스폰더.
정전 RFID 시스템 내의 정전 RFID 트랜스폰더를 프로그래밍하는 방법에 있어서,

RF 여진기 신호를 정전기적으로 송신하여 상기 정전 RFID 트랜스폰더를 구동하는 단계; 및

상기 RF 여진기 신호에 후속하여, 프로세서로부터 수신된 데이터 시퀀스-상기 데이터 시퀀스는 기입 모드가 포함되어 있는지의 여부를 나타내고, 상기 데이터 시퀀스는 교대하는 블랭킹 갭 및 펄스의 시퀀스로 이루어지며, 상기 펄스는 2진값을 나타내고 그 지속 기간에 의해 0인지 1인지가 결정되며, 상기 데이터 시퀀스가 블랭킹 갭으로 시작하는 경우, 상기 데이터 시퀀스는 기입 동작을 나타냄-를 반송하는 RF 신호를 정전기적으로 송신하는 단계

를 포함하는 프로그래밍 방법.
제11항에 있어서, 상기 데이터 시퀀스는 기입 동작과 관련된 명령, 데이터및 어드레스 정보를 더 포함하는 프로그래밍 방법.
제12항에 있어서, 상기 데이터 시퀀스는 상기 RF 여진기 신호 후에 미리 정해진 시간에 송신되는 프로그래밍 방법.
제13항에 있어서, 상기 데이터 시퀀스 내의 X 데이터 패킷들은 기입 모드 동작 코드를 나타내도록 조합되는 프로그래밍 방법.
제14항에 있어서, X는 2의 값을 갖는 프로그래밍 방법.
제15항에 있어서, 4개의 승인된 기입 모드 동작 코드 '00', '01', '10', '11'이 존재하는 프로그래밍 방법.