KR100726596B1

KR100726596B1 - Ｒｆｉｄ리더

Info

Publication number: KR100726596B1
Application number: KR1020050104838A
Authority: KR
Inventors: 김남윤; 이영민; 이용희; 조영빈; 최재연
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2005-11-03
Filing date: 2005-11-03
Publication date: 2007-06-11
Also published as: CN101233700B; KR20070047935A; CN101233700A

Abstract

본 발명에 의한 RFID리더는 수신처리단 및 송신처리단을 포함하는 것으로서, 다수개의 안테나; 상기 안테나가 개별적으로 또는 그룹을 이루어 순차적으로 신호를 송수신하도록 스위칭시키는 제1스위칭부; 상기 순차적으로 스위칭되는 안테나를 상기 수신처리단 또는 상기 송신처리단으로 스위칭시킴으로써 송수신 신호를 분리하는 제2스위칭부; 및 격리회로를 구비하고, 상기 제2스위칭부에서 수신신호 패쓰가 선택되면 상기 제2스위칭부와 상기 수신처리단을 연결시키고, 상기 제2스위칭부에서 송신신호 패쓰가 선택되면 상기 제2스위칭부와 상기 격리회로를 연결시키는 제3스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 적은 개수의 안테나로 보다 넓은 영역에서 전자태그와 통신을 수행할 수 있고 송신단과 수신단의 격리도를 향상시켜 하나의 안테나로 송수신신호를 처리할 수 있으므로, 안테나의 배치가 용이해지고 송수신 데이터의 에러율, 안정성, 인식 거리 등을 향상시킬 수 있으며, RFID리더 제품의 크기를 최소화할 수 있는 효과가 있다. 또한, 수신감도가 3~4dB 이상 향상되고 수신단에서 스퓨리어스 현상이 발생되는 것을 억제시킬 수 있으므로, 수신단에서의 오동작 확률을 감소시킬 수 있게 된다.

Description

ＲＦＩＤ리더{Radio Frequency IDentification reader}

도 1은 종래의 RFID 시스템의 구성 요소 및 연결 형태를 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 종래의 서큘레이터가 구비된 RFID 송수신기의 구성 요소를 개략적으로 도시한 회로 구성도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 RFID리더가 적용된 RFID시스템의 구성 요소 및 연결 형태를 개략적으로 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 RFID리더의 구성 요소를 개략적으로 도시한 블록도.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 RFID리더와 통신을 수행하는 전자태그의 구성 요소를 개략적으로 도시한 블록도.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제1스위칭부, 제2스위칭부 및 제3스위칭부의 연결 형태를 예시적으로 도시한 도면.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 RFID리더의 RF송신처리부 및 RF수신처리부에서 처리되는 신호의 파형을 200μs 단위로 측정한 실험 그래프.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 RFID리더의 RF송신처리부 및 RF수신처리부에서 처리되는 신호의 파형을 10μs 단위로 측정한 실험 그래프.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

210: RFID리더 212: RF처리단

211a, 211b, 211c, 211d: 안테나 212a: 제1스위칭부

212b: 제2스위칭부 212c: 제3스위칭부

212d: RF수신처리부 212e: RF송신처리부

213: 베이스밴드처리단 214: Q-RSSI회로

215: I-RSSI회로 216: 제어회로

220: 전자태그

본 발명은 RFID리더에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다수개의 안테나를 구비하고, 송신단과 수신단의 격리도를 개선시키는 RFID리더의 스위칭 구조에 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 차세대 기술로서 RFID 기술을 들 수 있으며, 그 중에서 상거래에 도입된 RFID 기술이 대표적이다. 상거래형 RFID 시스템은 상품에 부착되어 세부정보가 내장된 전자태그, 상기 전자태그의 정보를 RF통신 을 이용하여 읽는 RFID리더로 이루어지며, 상품에 부착된 상기 전자태그는 상기 RFID리더가 위치되는 지역을 통과하며 RF통신을 이용하여 정보를 전달하게 되므로 상품의 유통, 조립, 가격 변동, 판매 등의 물류/유통 관리가 효율적으로 처리될 수 있는 기반을 제공한다.

한편, 종래의 RFID 리더의 수신단의 경우, ASK(Amplitude Shift keying) 변조 방식을 이용한 포락선 검파를 통하여 구현되는 것이 일반적인데, 종래의 설계 방식에 의하면, 비트 오율이 저하되므로 데이터 인식률이 낮게 형성된다는 단점이 있다.

따라서, 전자태그가 RFID리더의 안테나 영역을 통과하는 위치와 속도, 전자태그가 부착된 상품의 포장 재질(가령, 팔레트 적재물의 경우) 등의 요인에 따라 전파 환경의 변화가 심하고, 이러한 전파 환경의 변화에 따라 RFID리더가 수신하는 데이터의 에러(error)율, 안정성(stability), 인식 거리 등에도 차이가 생기게 된다.

도 1은 종래의 RFID 시스템(100)의 구성 요소 및 연결 형태를 개략적으로 도시한 도면인데, RFID리더(110, 120)는 두 개로서, 각각 두개의 스위치와 네 개의 안테나를 구비하고 있으며, 안테나들은 전자태그가 부착된 상품의 이동 영역을 사이에 두고 양측으로 배치되어 있다.

상기 안테나는 송수신 대역으로 나뉘어져 있으며, 제1안테나(111)와 제2안테나(112)는 제1RFID리더(110)의 송신용 안테나로 동작되고, 제3안테나(113)와 제4안테나(114)는 제2RFID리더(120)의 수신용 안테나로 동작된다. 또한, 제5안테나(121) 와 제6안테나(122)는 제2RFID리더(120)의 송신용 안테나로 동작되고, 제7안테나(123)와 제8안테나(124)는 제2RFID리더(120)의 수신용 안테나로 동작된다.

상기 제1스위치(115)(또는 제4스위치(126))는 제1Tx처리단(117)(또는 제2Tx처리단(128))으로부터 전달된 송신신호를 스위칭하여 제1안테나(111)와 제2안테나(112)(또는 제5안테나(121)와 제6안테나(122))가 교대로 상기 송신신호를 송출하도록 하고, 상기 제2스위치(116)(또는 제3스위치(125))는 상기 제3안테나(113)와 제4안테나(114)(또는 제7안테나(123)와 제8안테나(124))로부터 수신된 신호를 스위칭하여 제1Rx처리단(118) 또는 제2Rx처리단(127)으로 전달한다.

이렇게 송신 대역과 수신 대역으로 안테나를 구분하는 것은, 다른 이동통신시스템과는 달리 RFID 방식에서는 태그 및 리더에서 처리되는 송수신 신호가 동일한 주파수 대역을 사용하며, 보통 RF단이 아닌 베이스밴드단에서 송수신 신호를 구분하여 처리하는 구조를 가지기 때문이다.

따라서, 종래의 RFID 시스템에 의하면, 송수신 신호를 분리하여 처리하므로 구조가 복잡해지고, 오동작을 일으킬 확률이 커지며, RFID리더의 사이즈가 커지는 문제점이 있다. 그리고, 하나의 RFID리더(110, 120) 상에서 송신용과 수신용의 안테나로 분리될 뿐만 아니라, RFID리더(110, 120) 역시 다수개로 구비되므로 도 1에 도시된 것처럼, 전체의 안테나 수는 8개로 증가하게 된다.

이러한 구성에서, 상기 제1RFID리더(110)와 제2RFID리더(120)에 구비되는 다수개의 Rx/Tx처리단에서 처리되는 신호가 베이스밴드단(도시되지 않음)에서 다시 구분되어 처리되어야 하거나, 각각의 RFID리더로부터 처리된 신호가 서버단(도시되 지 않음)에서 다시 구분되어 처리되어야 하므로, 시스템 구현이 복잡하고 설치 비용이 증가하게 되는 문제점이 있다. 특히, 안테나의 개수가 다수개로 구비되어도 송신 신호와 수신 신호를 처리하는 안테나의 설치 영역에는 한계가 있으므로 변화가 심한 전파 환경에서 태그의 인식률을 크게 향상시키지 못하고 있다.

한편, 송수신 신호를 하나의 안테나로 전송할 수 있도록 종래에 여러 방식이 제시되고 있는데, 일반적으로 안테나 전단에 서큘레이터를 구비하는 방식이 이용된다.

도 2는 종래의 서큘레이터가 구비된 RFID 송수신기의 구성 요소를 개략적으로 도시한 회로 구성도이다.

도 2에 의하면, 종래의 RFID리더는 안테나(10), 서큘레이터(20), 송신처리단(30) 및 수신처리단(40)을 포함하여 구성되며, 안테나(10)는 전술한 바와 같이 송수신 신호를 함께 수신하거나 송신하는 구조를 가진다.

상기 서큘레이터(20)의 제1포트는 안테나와 연결되고, 제2포트 및 제3포트는 각각 송신처리단(30) 및 수신처리단(40)과 연결된다.

상기 서큘레이터(20)는 어느 포트에서 전력이 입력되면, 왼쪽 혹은 오른쪽 포트중 어느 한쪽 포트에만 전력을 전달시키고 나머지 포트로는 전력을 전달시키지 않음으로써 한쪽 방향으로 신호가 회전하듯이 방향성을 갖고 전달되도록 한다. 따라서, 서큘레이터(20)는 안테나(10)를 통하여 수신되는 신호는 시계 반대 방향의 수신처리단(40)으로 전달하고, 송신처리단(30)으로부터의 송신 신호는 안테나(10)로 전달한다.

이렇게 서큘레이터를 이용하여 송수신신호를 처리하는 경우, 송수신 단자에 대한 격리도(isolation)가 떨어지고, 따라서 수신기의 선택도가 저하된다는 단점이 있다.

즉, 전자 태그의 판독 거리, 전자태그로의 에너지 공급 거리 및 인식률은 RFID리더의 송신 전력에 따라 상당한 차이를 보이는데, 최소한의 기준을 충족시키기 위하여 보통 RFID리더(핸들형 리더 및 고정형 리더 포함)의 송신처리단(30)은 보통 1W(EIRP; Effective lsotropic Radiated Power의 경우 4W임)의 높은 전력의 신호를 송출한다. 참고로, EIRP는 "등방성 복사전력"이라고 하며, 등방성 방사기를 기준으로 한 안테나 주 빔의 전력 측정치를 의미하는 것으로서, 안테나에 공급되는 전력과 등방성 안테나에 대한 주어진 방향에서의 이득과의 곱으로 표시된다.

그러나, 서큘레이터(20)는 각각의 단자에 대한 격리도가 낮으므로, 송신처리단(30)으로부터 송출되는 30dBm(1W)의 송신 전력 중에서 25dBm의 전력은 서큘레이터(20)를 통하여 안테나(10)로 전달되지만, 나머지 5dBm의 전력은 서큘레이터에서 격리되지 못하고 수신처리단측으로 인입된다. 따라서, 송신신호가 인입되면 수신처리단(40)은 기준 전압이 변동되어 전력 포화상태가 발생될 수 있으며, 이러한 경우 신호를 제대로 처리하지 못하거나 소자가 손상을 입는 경우가 종종 발생된다.

따라서, 본 발명은 송수신 신호를 처리하는 안테나가 다수개로 구비된 경우 각각의 위치에서 순서대로 송수신 신호를 전달하도록 스위칭 동작을 제어함으로써, 보다 적은 개수의 안테나로 보다 넓은 영역에서 전자태그와 통신을 수행할 수 있도 록 하고, 하나의 안테나로 송수신 신호를 처리함에 있어서, 송신신호가 수신신호단으로 피드백되어 수신신호단에 영향을 주지 않도록 송신신호단과 수신신호단의 격리도가 향상된 RFID리더를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 RFID리더는 수신처리단 및 송신처리단을 포함하는 것으로서, 다수개의 안테나; 상기 안테나가 개별적으로 또는 그룹을 이루어 순차적으로 신호를 송수신하도록 스위칭시키는 제1스위칭부; 상기 순차적으로 스위칭되는 안테나를 상기 수신처리단 또는 상기 송신처리단으로 스위칭시킴으로써 송수신 신호를 분리하는 제2스위칭부; 및 격리회로를 구비하고, 상기 제2스위칭부에서 수신신호 패쓰가 선택되면 상기 제2스위칭부와 상기 수신처리단을 연결시키고, 상기 제2스위칭부에서 송신신호 패쓰가 선택되면 상기 제2스위칭부와 상기 격리회로를 연결시키는 제3스위칭부를 포함한다.

또한, 본 발명에 의한 RFID리더는 상기 제1스위칭부로 스위칭 동작의 제어 신호를 전달하는 제어부가 더 구비된다.

또한, 본 발명에 의한 RFID리더는 상기 제3스위칭부로 스위칭 동작의 제어 신호를 전달하는 제어부가 더 구비된다.

또한, 본 발명에 의한 RFID리더에서 처리되는 상기 제어 신호는 스위칭 동작의 주기 정보, 순서 정보 중 하나 이상의 정보를 포함한다.

또한, 본 발명에 의한 RFID리더에 구비되는 상기 안테나는 전자 태그가 이동되는 영역의 좌우로 배치된다.

또한, 본 발명에 의한 RFID리더에 구비되는 상기 안테나는 전자 태그가 이동되는 영역 상에서 서로 전파 송수신각을 달리하여 배치된다.

또한, 본 발명에 의한 RFID리더의 상기 제1스위칭부, 상기 제2스위칭부, 상기 제3스위칭부 중 적어도 하나 이상의 스위칭부는 반도체형 스위칭소자칩으로 구비된다.

또한, 본 발명에 의한 RFID리더의 상기 제2스위칭부는 송신단측 연결단에 아이솔레이터가 더 구비된다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 RFID리더에 대하여 상세히 설명하는데, 본 발명의 실시예에 따른 RFID리더는 물류 시스템에 이용되는 것으로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 RFID리더(210)가 적용된 RFID시스템(200)의 구성 요소 및 연결 형태를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 3에 의하면, 본 발명의 실시예에 따른 RFID시스템(200)은 다수개의 안테나(211a, 211b, 211c, 211d)를 포함하는 RFID리더(210)와 전자태그(220)로 구성되는데, 전자태그(220)는 물류 검사지역을 통과하는 상품에 부착되어 있고, 안테나들(211a, 211b, 211c, 211d)은 전자태그(220)가 이동되는 지역(검사지역)의 좌우로 배치된다.

본 발명의 실시예에서 안테나(211a, 211b, 211c, 211d)는 네 개로 구비되는 것으로 하고, 전자태그(220)의 이동지역의 좌우로 두 개씩 배치된다. 이때, 각각의 안테나는 전파 송수신각을 달리하여 설치될 수도 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 RFID리더(210)는 종래와는 달리 하나로 구비되어, 송수신 신호를 전송하는 다수개의 안테나를 제어할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 RFID리더(210)의 구성 요소를 개략적으로 도시한 블록도이다.

도 4에 의하면, 본 발명의 실시예에 따른 RFID리더(210)는 4개의 안테나(211a, 211b, 211c, 211d), RF처리단(212), 베이스밴드처리단(213), 제어회로(216), Q-RSSI회로(214) 및 I-RSSI회로(215)를 포함하여 이루어지는데, 상기 RF처리단(212)에는 제1스위칭부(212a), 제2스위칭부(212b), 제3스위칭부(212c), RF수신처리부(212d) 및 RF송신처리부(212e)가 구비된다.

상기 RF처리단의 제1스위칭부(212a)는 4개의 안테나(211a, 211b, 211c, 211d)가 순차적으로 제2스위칭부(212b)와 연결될 수 있도록 스위칭 동작을 수행하는데, 4개의 안테나(211a, 211b, 211c, 211d)가 동작되는 순서는 여러 가지로 조합될 수 있다.

이때, 상기 제1스위칭부(212a)는 초당 수회 또는 십수회 이상의 스위칭 동작을 수행하므로, 안테나들은 전자태그(220)가 이동되는 전지역을 동시에 감시하는 효과를 볼 수 있다.

또한, 제2스위칭부(212b)는 상기 제1스위칭부(212a)와 연결된 4개의 안테나(211a, 211b, 211c, 211d) 중 어느 하나의 안테나와 연결되면, 송신 신호를 RF송신처리부(212e)로부터 안테나측으로 전달하는 경우와 수신 신호를 안테나측으로부터 RF수신처리부(212d)로 전달하는 경우에 따라 스위칭동작을 수행함으로써 송수신 신 호를 분리하여 전달한다.

이와 같이, 제1스위칭부(212a)와 제2스위칭부(212b)가 연동함으로써 상기 안테나들(211a, 211b, 211c, 211d)은 각각 송수신 신호를 처리하면서도 전자태그(220)의 이동 영역을 동시에 감시할 수 있게 된다.

상기 제1스위칭부(212a)와 제2스위칭부(212b)는 여러 가지의 형태로 구현될 수 있는데, 가령 SP4T(Single-Pole Quadruple-Throw, 4:1 MUX/DEMUX), SPDT(Single Pole Dual Throw)와 같은 스위칭소자로 구비되고, 상기 제2스위칭부(212b)는 RF송신처리부(212e)와의 연결단에 아이솔레이터(Isolator)를 구비하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 RF송신처리부(212e)는 1W(EIRP=4W)의 높은 전력의 신호를 송출시키며, 송신 신호 중 일부(전체 약 30dBm 중에서 약 5dBm 정도의 신호 성분)는 제2스위칭부(212b)를 경유하여 RF수신처리부(212d) 측으로 유입(피드백)된다.

따라서, 송신 모드에서 수신 모드로 전환하는 과정에서, RF수신처리부(212d)로 불요파 성분이 유입되게 되고, 수신 신호의 입력 전원 크기가 변동된다. 이렇게 입력전원의 크기가 변동되면 기준 전압이 흔들리게 되고, RF수신처리부(212d)는 전자태그(220)로부터 전송된 데이터를 복원하는데 영향을 받게 된다.

이러한 현상을 억제하기 위하여, 상기 제2스위칭부(212b)와 RF수신처리부(212d) 사이에는 제3스위칭부(212c)가 구비되며, 상기 제3스위칭부(212c)는 제2스위칭부(212b)가 송신모드인 경우에는 신호경로를 접지단으로 연결시키고, 수신모드인 경우에는 신호경로를 RF수신처리부(212d)로 연결시킨다.

상기 제3스위칭부(212c)는 격리단과 연결되는 바이패스 스위칭 회로를 내장한 스위칭소자칩으로 구현되는 것이 바람직하며, 제3스위칭부(212c)가 구비됨으로써 송신신호가 송출되는 경우 신호의 유실이 억제되어 25dB 이상의 감쇄 효과를 볼 수 있다.

상기 RF수신처리부(212d)는 저잡음증폭기, 대역통과필터, 매칭회로 등을 구비하여 제1스위칭부(212a), 제2스위칭부(212b), 제3스위칭부(212c)로부터 전달된 수신신호의 잡음 성분을 억제하여 증폭시키며, 증폭된 신호를 베이스밴드처리단(213)으로 전달한다.

상기 RF송신처리부(212e)는 베이스밴드처리단(213)으로부터 전달된 송신신호의 전력 이득을 조정하여 증폭시키고, 수신 신호의 처리과정에서 혼재된 신호를 필터링하여 제2스위칭부(212b)로 전달한다.

상기 베이스밴드처리단(213)은 RF송신처리부(212e) 및 RF수신처리부(212d)와 각각 연결되어 송신신호와 수신신호를 처리하는 두 부분으로 구성되는데(베이스밴드처리단(213)의 구성 요소는 도시되지 않음), 수신신호를 처리하는 부분은 I/Q복조기, 저대역통과필터(LPF; Low Pass Filter), 중간주파수증폭기, 변조기, A/D컨버터 등을 구비하여 수신신호의 I신호 및 Q신호 분리/ 로루 주파수(Low Frequency) 신호의 생성, 필터링, 증폭/ 변조 및 A/D변환 등을 처리한다.

또한, 상기 베이스밴드처리단(213)의 송신신호를 처리하는 부분은 D/A컨버터, 저대역통과필터, 복조기, 중간주파이득증폭기, 중간주파수필터 등을 구비하여 디지털 신호를 중간주파수신호와 RF신호로 변환하고, 전력의 이득을 조정하여 RF송 신처리부(212e)로 전달한다.

상기 베이스밴드처리단(213)으로부터 전달된 디지털 신호는 제어회로(216), I-RSSI회로(215) 및 Q-RSSI회로(214)로 전달된다.

상기 I-RSSI회로(215)는 I(In-phase)신호의 수신 강도를 측정하는 회로로서, 보통 전파에 간섭이 발생되거나 잡음 성분이 섞여서 신호의 세기가 커지고, 불규칙적이게 되는 것을 감지하여 보정하기 위해서 사용되는 회로를 의미한다.

그리고, 상기 Q-RSSI회로(214)는 Q(Quadrature)신호의 수신 강도를 측정하는 회로로서, 상기 I-RSSI회로(215)와 유사한 기능을 수행한다.

상기 제어회로(216)는 통신프로토콜을 구비하여 전자태그(220)와의 무선통신을 제어하고, 전자태그(220)의 위치를 파악하기 위하여 주기적으로 정보요청신호를 송출한다.

또한, 제어회로(216)는 전자태그(220)로부터 수신되고 베이스밴드처리단(213)에서 복조된 태그식별정보의 코드를 분석하는데, 이때 데이터 포맷을 변환하고, 필요한 정보를 추출하기 위하여 필터링을 처리한다.

여기서, 상기 제어회로(216)로는 FPGA(Field Programmable Gate Array)회로나 DSP(Digital Signal Processing)회로가 사용될 수 있다.

상기 FPGA회로는 칩의 생산 공정을 벗어나 RFID리더(210)의 기능을 구현하는 경우 필요에 따라 프로그래밍을 추가할 수 있는 게이트 배열 회로(논리 집적 회로)를 의미하며, 게이트 어레이와 PLD(Programmable Logic Devices)의 특성이 구현되어 있다.

이러한 FPGA회로는 게이트 어레이와 같이 다수의 I/O를 사용할 수 있고, 한 번에 프로그래밍이 가능하며, 게이트의 효용도를 95%까지 끌어올릴 수 있는 있는 등의 장점을 가지고 있다.

또한, 상기 DSP (Digital Signal Processing)회로는 아날로그 신호를 A/D(Analog/Digital)변환하여 얻어진 디지털 데이터에 대수적인 연산을 처리하여 필터링이나 스펙트럼분석 등의 신호처리를 한다.

상기 DSP회로는 기본적으로 아날로그 신호의 실시간 디지털 처리를 목적으로 하는데, 디지털신호를 수학적으로 신속하게 연산처리할 수 있는 수학 연산 전문반도체로서, 마이크로프로세서도 이러한 기능을 수행하지만 수학연산만 전문으로 하는 DSP회로에 비해 속도가 느리다. 이와 같이, DSP회로는 고속 연산성과 컴팩트화를 추구한 전용 프로세서이며, DSP회로를 사용하면 소프트웨어만을 교체함으로써 시스템을 업그레이드 할 수 있는 장점이 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 RFID리더(210)와 통신을 수행하는 전자태그(220)의 구성 요소를 개략적으로 도시한 블록도이다.

도 5에 의하면, 상기 전자태그(220)는 태그안테나(221), 수신복조부(222), 송신변조부(224), 전원부(223), 제어부(225) 및 메모리(226)를 포함하여 구성된다.

상기 태그안테나(221)는 무선 채널을 통하여 정보요청신호를 인입시키거나 신호처리된 태그식별정보를 송출시키는데, 보통 다이폴안테나가 사용된다.

상기 전원부(223)는 상기 수신복조부(222), 제어부(225) 및 송신변조부(224)로 전원을 공급하는 장치이다. 상기 전자태그(220)는 태그안테나(221) 및 전원부 (223)의 구동방식에 따라 능동(active) 방식과 수동(passive) 방식으로 분류되는데, 가령 상기 전자태그(220) 및 RFID리더(210)가 능동 방식으로 동작시에는 약 400MHz ~ 960MHz 의 주파수 대역을 가지는 UHF 신호가 사용된다.

상기 수신복조부(222)는 상기 인입되는 정보요청신호를 디지털 데이터로 복조하여 상기 제어부(225)로 전달하고, 상기 제어부(225)는 상기 복조된 정보요청신호의 코드를 분석하여 태그식별정보를 생성한다.

그리고, 상기 제어부(225)는 통신프로토콜을 구비하여 상기 RFID리더(210)와의 무선통신을 제어한다. 이때, 상기 메모리(226)는 정보코드체계를 저장하고, 상기 제어부(225)는 이를 이용하여 상기 태그식별정보를 생성한다.

상기 송신변조부(224)는 상기 생성된 태그식별정보를 RF신호로 변조하고, 변조된 태그식별정보는 태그안테나(221)를 통하여 상기 RFID리더(210)로 송출된다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제1스위칭부(212a), 제2스위칭부(212b) 및 제3스위칭부(212c)의 연결 형태를 예시적으로 도시한 도면이다.

도 6에 의하면, 상기 제1스위칭부(212a)는 4개의 안테나(211a, 211b, 211c, 211d)와 제2스위칭부(212b)를 연결시키는 4개의 신호 경로를 가지며, 이들 신호 경로를 선택적으로 개폐시키기 위하여 제어신호(전압)를 인가받은 제어전압단(Vctl1, Vctl2), 스위치에 전원을 공급하는 전원공급단(Vcc)을 구비한다.

또한, 상기 제1스위칭부(212a)는 전술한 바와 같이 여러 가지 형태로 구현가능한 고주파 스위칭 회로를 포함하며, 상기 제어전압을 해석하고 스위칭 동작을 논리적으로 제어하는 디코더를 포함한다.

상기 제어회로(216)는 스위칭 동작의 주기 정보, 순서 정보 등이 반영된 프로그램을 가지고 있으며, 상기 프로그램을 실행하여 제어신호를 제1스위칭부(212a)의 제어전압단으로 송출한다.

상기 제2스위칭부(212b)는 제1스위칭부(212a)를 RF송신처리부(212e) 및 제3스위칭부(212c)와 연결시키는 2개의 신호 경로를 가지고, 상기 제3스위칭부(212c)는 제2스위칭부(212b)를 RF수신처리부(212d)와 연결시키며, 다른 전송경로는 접지단과 연결시키는 구조를 가진다.

상기 제2스위칭부(212b)와 제3스위칭부(212c)는 제1스위칭부(212a)와 같이 제어전압단(Vctl3, Vctl4), 전원공급단(Vcc), 고주파 스위칭 회로, 디코더 등을 구비한다.

상기 제2스위칭부(212b)와 RF송신처리부(212e) 사이, 그리고 제2스위칭부(212b)와 제3스위칭부 사이에는 스위칭동작에서 발생될 수 있는 잡음성분을 필터링하는 쏘우(SAW)필터(10, 12)가 구비되며, 전술한 바와 같이 RF송신처리부(212e) 측에 아이솔레이터(14)가 연결된다.

상기 제어회로(216)는 송신신호 및 수신신호의 입력 패쓰를 파악하여 제어신호를 생성하고, 생성된 제어신호를 제2스위칭부(212b) 또는 제3스위칭부(212c)로 전달한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 RFID리더(210)의 RF송신처리부(212e) 및 RF수신처리부(212d)에서 처리되는 신호의 파형을 200μs 단위로 측정한 실험 그래프이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 RFID리더(210)의 RF송신처리부(212e) 및 RF 수신처리부(212d)에서 처리되는 신호의 파형을 10μs 단위로 측정한 실험 그래프인데, 각 그래프의 x좌표는 시간축을 의미하고, y좌표는 전압축을 의미한다.

도 7의 "채널 1(C1)"은 5V의 기준전압이 제공되었을 때의 파형이고, "채널 2(C2)"는 500mV의 기준전압이 제공되었을 때의 파형인데, 가령 432μs의 시간 간격은 160mV의 전압 간격에 대응된다.

또한, 도 8의 "채널 1(C3)"은 5V의 기준전압이 제공되었을 때의 파형이고, "채널 2(C4)"는 500mV의 기준전압이 제공되었을 때의 파형인데, 가령 128μs의 시간 간격은 120mV의 전압 간격에 대응된다.

도 7의 "D1"과 도 8의 "D3"는 송신 신호의 파형이 도시된 영역이고, 도 7의 "D2"와 도 8의 "D4"는 수신 신호의 파형이 도시된 영역으로서, 도 7 및 도 8에서 두 영역을 비교하여 보면, 송신 모드에서 수신 모드로 전환되는 경우 수신신호의 기준 전압에 거의 변화가 생기기 않은 채 수신 신호가 처리되고 있음을 확인할 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 RFID리더(210)의 제3스위칭부(212c)에 의하여, RF송신처리부(212e)와 RF수신처리부(212d) 사이의 격리도 특성이 향상된 것을 확인할 수 있다.

이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명에 의한 RFID리더에 의하면, 적은 개수의 안테나로 보다 넓은 영역에서 전자태그와 통신을 수행할 수 있고 송신단과 수신단의 격리도를 향상시켜 하나의 안테나로 송수신신호를 처리할 수 있으므로, 안테나의 배치가 용이해지고 전파 환경의 변화에 따른 송수신 데이터의 에러(error)율, 안정성(stability), 인식 거리 등을 향상시킬 수 있으며, RFID리더 제품의 크기를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 송신단의 전력이 수신단으로 유입되는 것이 효과적으로 차단됨으로써 수신감도가 3~4dB 이상 향상되고 수신단에서 스퓨리어스 현상이 발생되는 것을 억제시킬 수 있으므로, 수신단에서의 오동작 확률을 감소시킬 수 있게 된다.

Claims

수신처리단 및 송신처리단을 포함하는 RFID리더에 있어서,

다수개의 안테나;

상기 안테나가 개별적으로 또는 그룹을 이루어 순차적으로 신호를 송수신하도록 스위칭시키는 제1스위칭부;

상기 순차적으로 스위칭되는 안테나를 상기 수신처리단 또는 상기 송신처리단으로 스위칭시킴으로써 송수신 신호를 분리하는 제2스위칭부; 및

격리회로를 구비하고, 상기 제2스위칭부에서 수신신호 패쓰가 선택되면 상기 제2스위칭부와 상기 수신처리단을 연결시키고, 상기 제2스위칭부에서 송신신호 패쓰가 선택되면 상기 제2스위칭부와 상기 격리회로를 연결시키는 제3스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID리더.
제 1항에 있어서,

상기 제1스위칭부로 스위칭 동작의 제어 신호를 전달하는 제어부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 RFID리더.
제 1항에 있어서,

상기 제3스위칭부로 스위칭 동작의 제어 신호를 전달하는 제어부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 RFID리더.
제 2항에 있어서, 상기 제어 신호는

스위칭 동작의 주기 정보, 순서 정보 중 하나 이상의 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID리더.
제 1항에 있어서, 상기 안테나는

전자 태그가 이동되는 영역의 좌우로 배치되는 것을 특징으로 하는 RFID리더.
제 1항에 있어서, 상기 안테나는

전자 태그가 이동되는 영역 상에서 서로 전파 송수신각을 달리하여 배치되는 것을 특징으로 하는 RFID리더.
제 1항에 있어서, 상기 제1스위칭부, 상기 제2스위칭부, 상기 제3스위칭부 중 적어도 하나 이상의 스위칭부는 반도체형 스위칭소자칩으로 구비되는 것을 특징으로 하는 RFID리더.
제 1항에 있어서, 상기 제2스위칭부는

송신단측 연결단에 아이솔레이터가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 RFID리더.