KR100333462B1 - 접지에 결합되도록 구성된 태그를 이용하는 무선 주파수 식별 태그 시스템 - Google Patents

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세바스찬 토마스 칵카나드
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비센트 비.인그라시아, 알크 엠 아헨
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Abstract

무선 주파수 식별 태그 시스템(10)은 저장된 정보를 포함하는 무선 주파수 식별 태그(16)를 이용한다. 태그는 안테나 소자(28) 및 공통 전극(26)을 포함하며, 공통 전극은 접지(70)에 결합된다. 안테나 소자는 인접하게 위치한 여자기(12)로부터 여자기 신호(30)를 수신한다. 여자기 신호를 수신하는 경우, 태그는 통전되어, 저장된 정보를 기초로 판독 신호(32)를 생성하도록 한다. 안테나 소자는 다음으로 판독 신호를 인접하기 위치한 판독기(14)로 전송하는데, 여기서 판독기는 저장된 정보를 검출한다. 에너지 및 데이타 모두는 네트워크의 불균형 속성으로 인해 용량성 결합되어, 결합 임피던스를 감소시킨다.

Description

접지에 결합되도록 구성된 태그를 이용하는 무선 주파수 식별 태그 시스템{RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION TAG SYSTEM USING TAGS ARRANGED FOR COUPLING TO GROUND}
무선 주파수 식별 태그 및 무선 주파수 십별 태그 시스템이 공지되어 있고, 여러 요도로 사용된다. 예를 들면, 무선 주파수 식별 태그는 안전 건축물 또는 영역을 보호하는 자동화된 게이트 감시 어플리케이션에서 개인 식별에 빈번히 이용된다. 무선 주파수 식별 태그 상에 저장된 정보는 안전 건축물에 억세스를 시도하는 개인을 식별한다. 종래 시스템은 건축물에 억세스하는 개인이 식별 태그로부터 정보를 판독하기 위해서 시스템에 대한 판독기내로 또는 판독기를 통하여 자신의 식별 태그를 삽입하거나 읽혀지도록 요구한다. 종래의 무선 주파수 식별 태그는 삽입 또는 읽힘 동작이 필요없이 무선 주파수(RF) 데이타 전송 기술을 이용하여 근거리 무선 주파수 식별 태그로부터 정보를 판독한다. 가장 일반적으로는, 사용자는 간단히 건축물 또는 영역을 보호하는 보안 시스템에 결합된 기지국 부근에 무선 주파수 식별 태그를 위치시킨다. 기지국은 여기 신호를 무선 주파수 식별 태그로 전송하여 무선 주파수 식별 태그내의 회로를 동작시킨다. 여기 신호에 응답하여 회로는 무선 주파수 식별 태그로부터 정보를 수신하고 디코드하는 기지국으로 저장된 정보를 통신한다. 판독 정보는 보안 시스템과 통신하며, 적합하다면, 개인에 대해 억세스가 허용된다.
무선 주파수 식별 태그에 전력을 주고 판독하는 종래 기술은 유도성 결합 또는 유도성 전력 결합 및 용량성 데이타 결합의 조합이다. 유도성 결합은 코일 소자를 무선 주파수 식별 태그에 포함시킬 필요가 있다. 코일 소자는 기지국으로부터의 여기 신호에 의해 여기(또는 통전)되어 무선 주파수 식별 태그 회로에 전력을 제공한다. 무선 주파수 식별 태그 코일 또는 제2 태그 코일은 무선 주파수 식별 태그 및 기지국 사이의 정보를 전송 및 수신하는데 이용된다. 유도성 결합 기술은 특히 목록 관리 용도와 같은 일회용 무선 주파수 식별 태그가 바람직한 경우의 용도에서는 상대적으로 고가이다. 유도성 결합에 의존하는 무선 주파수 식별 태그는 또한 여기 신호에 의해 생성된 전계가 효율적인 결합을 위해서 실질적으로 직각으로 코일을 교차해야 하기 때문에 기지국에 대한 무선 주파수 식별 태그의 배향에 민감하다. 더욱이, 유도성 결합 장치의 판독 범위는 일반적으로 수 센티미터 정도이다. 더 긴 판독 거리가 바람직하며, 이는 전자 가축 식별, 수하물 탐지, 소하물 탐지 및 목록 관리 분야와 같은 일정 분야에서 필수적이다.
다른 무선 주파수 식별 태그 기술은 자기적 결합, 자기 및 전기 결합 및 쌍극 결합 정전기 기술을 포함한다. 일정 성능 강화를 제공하고, 일부 경우에서는 유도성 결합 기술에 비해 가격면에서 이득적이지만, 이들 다른 기술들은 판독 범위가 제한된다. 예를 들면, 도서, 컴팩트 디스크(CD) 및 다른 관련 매체에 대한 제품 감시 시스템에 있어서는, 규정 입구 - 일반적으로 990cm 정도 - 를 통과할 때 무선 주파수 식별 태그를 판독할 필요가 있다. 유사하게, 수하물 및 소하물의 크기의 다양한 편차로 인해, 상당한 거리에 있는 무선 주파수 식별 태그를 판독할 수 있는 능력은 필수적이다. 기지국에 대한 무선 주파수 식별 태그의 관련 배향이 사전 정렬될 수 없는 것이 더욱 이해될 수 있는바, 판독 거리에 실질적인 영향이 허용될 수 없다. 상술한 기술 각각은 지나치게 배향에 민감한 경향이 있다.
그러므로, 개선된 무선 주파수 식별 태그 시스템이 필요하다.
본 출원의 Ted Geiszler 등에 의해 1995년 10월 11자로 출원된 미국 특허 출원 번호 제08/540,813 '원격 구동 전자 태그 및 관련 여자기/판독기 및 관련 방법'의 일부 계속 출원으로서, 그 출원 내용이 본 명세서에 참조되며, 그 약어 및 동일한 효과가 본 명세서에 완전히 적용된다.
본 발명은 접지에 결합되도록 구성된 태그를 이용하는 무선 주파수 식별 태그 시스템을 포함하는 무선 주파수 식별 태그 분야에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 양호한 실시예에 따른 무선 주파수 식별 태그 시스템의 블록도.
도 2는 본 발명의 다른 양호한 실시예에 따른 무선 주파수 식별 태그 시스템의 블록도.
도 3은 본 발명의 양호한 실시예에 따르며 도 1에 도시된 시스템과 같은 무선 주파수 식별 태그 시스템에 이용되는 무선 주파수 식별 태그의 블록도.
도 4는 본 발명의 다른 양호한 실시예에 따르며 도 2에 도시된 시스템과 같은 무선 주파수 식별 태그 시스템에 이용되는 무선 주파수 식별 태그의 블록도.
도 5는 도 1에 도시된 무선 주파수 식별 태그 시스탬의 개략적 회로도.
도 6은 본 발명의 양호한 실시예에 따른 무선 주파수 식별 태그 시스템이 바람직하게 구현된 개략도.
도 7은 도 6에 도시된 무선 주파수 식별 태그 시스템의 전면도.
도 8은 도 6에 도시된 시스템에 이용되는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 무선 주파수 식별 태그의 분해 조립 사시도.
도 9는 도 8에 도시된 무선 주파수 식별 태그의 측면도.
도 10은 도 6에 도시된 시스템에 이용되는 본 발명의 다른 양호한 실시예에 따른 무선 주파수 식별 태그의 부분 측단면도.
본 발명의 양호한 실시예에 따른 무선 주파수 식별 태그 시스템은 적어도 2개의 전극을 갖는 무선 주파수 식별 태그를 이용한다. 2개 전극 중 제1 전극은 낮은 임피던스의 공통 전극으로서 채용되고, 제2 전극은 여기 신호를 수신하고 데이타 신호를 전송하도록 대기를 통해 전기적으로 결합되는 안테나 소자를 형성한다. 에너지 및 데이타 모두는 네트워크의 불균형 속성에 의해 용량 결합하여 결합 임피던스를 낮추게 된다.
본 발명의 양호한 실시예에 따른 장치가 도면 중 도 1에 도시된다. 더욱 특별하게는, 무선 주파수 식별 태그 시스템(10)은 1) 가까이 위치된 정전 여자기(12), 2) 가까이 위치된 정전 판독기(14), 3) 가까이 위치된 무선 주파수 식별 태그(16)를 포함한다. 정전 여자기(12)는 여자기 공통 전극(18) 및 여자기 회로(19)에 결합된 여자기 안테나 소자(20)를 포함한다. 정전 판독기(14)는 판독기 공통 전극(22) 및 판독기 회로(23)에 결합된 판독기 안테나 소자(24)를 포함한다. 무선 주파수 식별 태그(16)은 태그 공통 전극(26) 및 저장된 태그 정보를 함유하는 태그 회로(15)에 결합된 태그 안테나 소자(28)를 포함한다. 양호한 구현에서, 여자기 공통 전극(18), 판독기 공통 전극(22) 및 태그 공통 전극(26)은 접지에 결합된다.
정전 여자기(12)는 여자기 신호(30)를 제공한다. 무선 주파수 식별 태그(16)가 여자기 안테나 소자(20)에 근접한 경우, 여자기 신호(30)는 대기를 통해 여자기 안테나 소자(20)로부터 태그 안테나 소자(28)까지 정전기적으로 결합된다. 무선 주파수 식별 태그(16)는 여자기 신호(30)를 기준으로 통전된다. 태그 회로(15) 및 저장된 태그 정보에 따르면, 무선 주파수 식별 태그(16)는 저장된 태그 정보 일부 또는 모두를 함유하는 판독 신호(32)를 생성하는데, 이는 태그 회로(15)로부터 태그 안테나 소자(28)로 통신된다. 판독 신호(32)는 다음으로 태그 안테나 소자(28)로부터 판독 안테나 소자(24)로 정전 결합된다. 정전 판독기(14)는 판독기 안테나 소자(24)에서 판독 신호(32)를 정전적으로 수신하고, 판독 신호(32)를 복조/디코드하여 그로부터 저장된 태그 정보를 복구하고, 적절하게 저장된 태그 정보를 다른 시스템 소자(도시 없음)와 통신시킨다. 양호한 구현에서, 판독 신호(32)는 반사된 부하 변조를 경유하여 저장된 태그 정보로 변조된 반사된 신호이다. 진폭 변조(AM), 주파수 변조(FM) 또는 위상 변조(PM)와 같은 변조의 부가 형태가 판독 신호(32)에서 저장된 태그 정보를 수송하는데 이용될 수 있음을 알 수 있다.
정전 여자기(12)는 예를 들면 모토롤라 인달라의 ASR-120 기지국(부품 번호 05200-006, 95134 캘리포니아, 산 호세 3041 오르챠드 파크웨이 소재 모토롤라 인달라 코포레이션 제조)과 같은 유용한 태그 여자기 회로로부터 이득적으로 구성될 수 있다. ASR-120 장치는 예를 들면 구리 도금 전극과 같은 적합한 여자기 전극을 형성하여 쌍극성 전극 중 하나에 결합시킴으로써 여자기 안테나 소자(20)를 형성하게 된다. 다른 쌍극성 전극 접속이 접지에 결합되어, 여자기 공통 전극(18)을 형성한다. ASR-120이 또한 무선 주파수 식별 태그로부터 저장된 태그 정보를 수신하도록 되어 있으므로, 당업자라면 판독 전극 접속에 결합된 판독 안테나 소자를 포함하도록 적응될 수 있음을 인지할 것이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 판독-기록 실시예에서, 무선 주파수 식별 태그(16)는 이득적으로 TEMIC e5550 회로 칩(뉴저지 배스킹 리지 소재 테믹 노쓰 어메리카 인크(Temic North America Inc.) 제조)으로 구성될 수 있다. 이에 관해, 도 3을 참조하면, 태그 회로(15)는 1) 정류기 및 태그 전력 회로(50), 2) 클럭 회로(52), 3) 기록 디코더(54), 4) 메모리(56), 5) 캐리어 신호 및 변조 회로(58) 및 6) 제어기(60)를 포함한다. 더욱 상세하게는, 태그 안테나 소자(28)는 정류기 및 태그 전력 회로(50)와 캐리어 신호 및 변조 회로(58) 모두에 결합되고, 또한 태그 공통 전극(26)에 각각 결합된다. 정류기 및 태그 전력 회로(50)는 태그 안테나 소자(28)를 통해 여자기 신호(30)를 수신하고, 통전되는 동안 직류(dc) 전력 공급원(51)을 제공한다. 여자기 신호(30)는 또한 정류기 및 태그 전력 회로(50)를 통해 기록 디코더(54) 및 클럭 회로(52)에 결합된다. 클럭 회로(52)는 각각의 기록 디코더(54), 캐리어 신호 및 변조기 회로(58) 각각과 제어기(60)에 클럭 신호를 제공한다. 메모리(56)는 저장된 태그 정보를 보유하고 제어기(60) 및 캐리어 신호 및 변조기 회로(58)에 의해 억세스된다. 여자 상태에서, 캐리어 신호 및 변조기 회로(58)는 적절히 변조된 판독 신호(32)를 생성하고 이를 태그 안테나 소자(28)에 결합시킨다. 상술한 것처럼, 판독 신호(32)는 양호하게는 부하 변조를 통해 변조된 반사 신호이다. 그러나, 진폭 변조(AM), 주파수 변조(FM) 및 위상 변조(PM)와 같은 변조는 판독 신호(32)에 개별적으로나 조합 방식으로, 저장된 태그 정보를 수송하는 것에 적용될 수 있음을 알 수 있다. 무선 주파수 식별 태그(16)의 별도의 판독 전용 실시예에서, 상술한 모토롤라 인달라사 제조 Indala 1341 칩이 이용될 수 있다. 그러나, 이 실시예는 기록 디코더(54)가 포함되지 않음을 알 수 있다.
더욱 특별하게는 도 5를 참조하면, 본 발명의 특정 양호한 실시예에서, 무선 주파수 식별 태그(16)는 인간의 신체 또는 동물의 신체인 신체(72)와 접지(70) 사이에 결합되도록 적용된다. 즉, 태그 공통 전극(26)은 신체(72)에 결합되고 또한 신체(72)를 통해 접지(70)에 결합되게 된다. 도 5에서, 무선 주파수 식별 태그(16)는 상수 부하(74)(회로 소자의 저항성 등가물) 및 변조 스위치(78)의 동작을 통해 변조된 부하(76)로서 표현된다. 무선 주파수 식별 태그(16)에서 접지로의 결합은 총 유효 임피던스(80)로서 도시된다. 총 유효 임피던스(80)는 1) 태그 공통 전극(26)과 신체(72) 인터페이스에서의 커패시턴스(82) 및 저항(84), 2) 신체(72)의 저항(86), 3) 신체(72)와 접지(70) 인터페이스의 커패시턴스(88) 및 저항(90)을 표현한다. 설계에 의해 또는 태그 공통 전극(26)에 대한 신체(72)의 접촉의 저하(산화 및 다른 환경적 영향으로 인함)의 결과로서 저항(84)은 매우 커서 무한대가 될 가능성이 있다. 그러나, 커패시턴스(82)가 충분히 큰 경우, 태그 공통 전극(26)과 신체(72) 사이에 유효 전류 경로를 제공할 것이다. 유사하게, 저항(90)은 매우 크거나 무한대일 수 있다. 그러나, 커패시턴스(88)가 또한 충분히 큰 경우, 접지(70)로 유효 전류 경로를 제공할 것이다. 유사하게, 저항(90)은 매우 크거나 무한대일 수 있다. 그러나, 커패시턴스(88)가 또한 충분히 크다면, 접지(70)로 유효 전류 경로를 제공할 것이다. 실험실 검사에서 총 유효 임피던스(80)가 리엑턴스(102), 리엑턴스(104) 또는 리엑턴스(106), 즉 1) 여자기 안테나 소자(20)와 태그 안테나 소자(28) 사이, 2) 태그 안테나 소자(28)와 판독기 안테나 소자(24) 사이, 3) 판독기 안테나 소자(24)와 태그 공통 전극(26) 사이의 리엑턴스 중 임의의 것보다 실질적으로 더 낮게 유지됨이 입증되었다. 그러므로, 대부분의 여자기 전류(108)는 판독기 안테나 소자(24)에서 태그 안테나 소자(28)로의 전류(110), 또는 판독기 안테나 소자(24)에서 태그 공통 전극(26)으로의 전류(112)로서가 아닌 복귀 전류(114)로서 도시되는 총 유효 임피던스(80)를 통해 정전 판독기(14)로 복귀될 것이다. 그러므로, 이러한 방식의 결합 정전 여자기(12), 정전 판독기(14) 및 무선 주파수 식별 태그(16) 각각의 공통 전극으로의 결합은 무선 주파수 식별 태그(16)를 통한 전류 경로를 증개하고 이득적으로 유효 판독 범위를 증가시킨다.
다른 실시예(도시 없음)에서, 무선 주파수 식별 태그(16)는 예를 들면, 수하물, 패키지, 소하물 또는 소매 품목과 같은 개체에 결합되도록 적용된다. 이 실시예에서, 태그 공통 전극(26)은 개체를 결합시키도록 배치되고, 또한 개체에 의해 접지로 결합되도록 배치된다.
상술한 것처럼, 본 발명의 임의의 실시예에서는 기록 신호를 무선 주파수 식별 태그(16)에 전송하고 전송된 기록 신호에 따라 동작하도록 무선 주파수 식별 태그(16)을 구성하는 것이 고려된다. 이에 대해 도 1을 참조하면, 정전 여자기(12)는 여자기 신호(30)외에 전송된 기록 신호(34)를 제공하도록 적응된다. 가장 양호하게는, 전송된 기록 신호(34)는 여자기 신호(30)의 변조이고, 예를 들면, 무선 주파수 식별 태그(16)를 구성하거나 일정 기능을 수행하도록 지시하기 위해 동작 코드 및 명령을 포함한다. 무선 주파수 식별 태그(16)내에서, 기록 디코더(54)는 전송된 기록 신호(34)를 디코드 즉, 복조하여 기록 정보를 복구시키고, 기록 정보를 제어기(60)에 통신시킨다. 제어기(60)는 기록 정보가 저장된 태그 정보의 일부로서 메모리와 통신하고 메모리 내부에 보유되는 동안 기록 동작을 초기화한다. 상술한 것처럼, 판독 신호(32)는 저장된 태그 정보를 기초로 한다.
본 발명의 양호한 실시예에 따른 장치가 도 2에 도시된다. 더욱 상세하게는, 무선 주파수 식별 태그 시스템(40)은 1) 정전 여자기(12), 2) 정전 판독기(14) 및 3) 가까이 위치된 무선 주파수 식별 태그(42)를 포함한다. 정전 여자기(12) 및 정전 판독기(14)는 상술한 것과 같다. 무선 주파수 식별 태그(42)는 태그 공통 전극(41), 제1 태그 안테나 소자(43) 및 태그 회로(45)에 결합된 제2 태그 안테나 소자(44)를 포함한다. 도 1을 참조한 무선 주파수 식별 태그(16)와 유사하게, 태그 공통 전극(41)은 접지(70)에 결합된다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 판독-기록 실시예에서, 무선 주파수 식별 태그(42)는 이득적으로 상술한 TEMIC e5550 회로 칩으로부터 구성된다. 이에 관해, 도 4를 참조로, 태그 회로(45)는 1) 정류기 및 태그 전력 회로(150), 2) 클럭 회로(152), 3) 기록 디코더(154), 4) 메모리(156), 5) 캐리어 신호 및 변조기 회로(146), 및 6) 제어기(160)를 동작적으로 결합시킨다. 제3 태그 전극(44)은 캐리어 신호 및 변회기 회로(146)에 결합된다. 도 3을 참조로 한 태그 회로(15)와 유사하게, 정류기 및 태그 전력 회로(150)는 제1 태그 안테나 소자(43)를 통해 여자기 신호(30)를 수신하고, 통전되는 경우, 직류(dc) 전력 공급(151)을 제공한다. 여자기 신호(30)는 또한 정류기 및 태그 전력 회로(150)를 통해 기록 디코더(154) 및 클럭 회로(152)에 결합된다. 클럭 회로(152)는 기록 디코더(154), 캐리어 신호 및 변조기 회로(146) 각각과 제어기(160)에 클럭 신호를 제공한다. 메모리(156)는 저장된 태그 정보를 보유하고, 제어기(160) 및 캐리어 신호 및 변조기 회로(146)에 의해 억세스된다. 캐리어 신호 및 변조기 회로(146)은 태그 공통 전극 및 제1 태그 안테나 소자(43) 모두로부터 결합 해제되고, 판독 신호 발생 및 변조 회로를 포함한다. 여기 시에, 캐리어 신호 및 변조 회로(146)는 전송된 판독 신호(47)를 제2 태그 안테나 소자(44)를 통해 판독기 안테나 소자(24)로 생성하고 전기적으로 전송한다. 전송된 판독 신호(47)는 양호하게는 이에 적용된 AM, FM 및/또는 PM 변조를 적용시킨 전송된 신호로서, 저장된 태그 정보의 일부 EH는 전부를 수송한다. 정전 판독기(14)는 판독기 안테나 소자(24)에서 전송된 반독 신호(47)를 전기적으로 수신하고, 임의의 저장된 태그 정보를 포함하는 전송된 정보를 복구시키도록 전송된 판독 신호(47)를 복조한다. 무선 주파수 식별 태그(42)의 별도 판독 전용 실시예에서, 상술한 인달라 1341 칩이 이용될 수 있다. 그러나, 이 실시예에서 기록 디코더(154)가 포함되지 않음을 알 수 있다.
도 2를 참조하면, 정전 여자기(12)는 여자기 신호(30)에 추가하여 전송된 기록 신호(34)를 제공하도록 적용된다. 가장 양호하게는, 전송된 기록 신호(34)는 여자기 신호(30)의 변조이고, 예를 들면 무선 주파수 식별 태그(42)를 구성하거나 기능을 수행하도록 지시하는 연산 코드 또는 명령을 포함한다. 무선 주파수 식별 태그(42)내에서, 기록 디코더(154)는 전송된 기록 신호를 디코드 예를 들면, 복조하여 기록 정보를 복구하고, 기록 정보를 제어기(160)에 통신시킨다. 제어기(160)는 기록 정보가 저장된 태그 정보의 일부로서 메모리와 통신하고 메모리(156)내에 보유되는 동안 기록 동작을 초기화한다. 전송된 판독 신호(47)는 저장된 태그 정보를 기초로 한다.
도 6 내지 10은 가축 관리 시스템(200)의 형태의 무선 주파수 식별 태그 시스템의 양호한 구현을 도시한다. 도 6을 참조하면, 가축 관리 시스템(200)은 복수의 가축을 보유하기 위한 축사(corral: 202)를 포함하되, 가축 중 하나가 가축(204)로 도시된다. 축사(202)는 또한 제1 울타리 부재(208)와 이로부터 이격되고 평행한 제2 울타리 부재(210)까지의 감시 슈트(chute: 206)를 포함한다. 여기 및 판독의 조합 기능을 수행하는 여자기/판독기(212)는 감시 슈트(206)와 인접하게 위치한다. 양호한 실시예에서, 각각이 여자기/판독기(212)에 결합된 여자기 안테나 소자(214) 및 판독기 안테나 소자(216)가 제1 울타리 부재(208)의 수직부에 고정된다. 여자기 안테나 소자(214) 및 판독기 안테나 소자(216) 각각은 구리와 같은 적절한 도전성 금속으로 제조된다. 또한, 여자기 안테나 소자(214)는 판독기 안테나 소자(216)보다 실질적으로 큰 표면 영역을 갖도록 제조된다. 여자기/판독기(212)는 접지(254)에 적절히 결합된다. 별도로 양호한 실시예와 동일하게 울타리 부재(208) 및 울타리 부재(210)가 여자기 안테나 소자 및/또는 판독기 안테나 소자를 구비한다. 더욱이, 하나 이상의 여자기/판독기(212)가 이용된다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 울타리 부재(208) 및 울타리 부재(210)는 가장 큰 것으로 예상되는 가축보다 크거나 실제로는 그렇지 않은 높이를 가진다. 울타리 부재(208) 및 울타리 부재(210)의 높이는 여자기 안테나 소자(214) 및 판독기 안테나 소자(216)의 부착물이 감지 슈트(206)를 통과할 때 가축(204)의 머리에 인접하도록 선택된다. 울타리 부재(208) 및 울타리 부재(210)는 예상된 가장 큰 폭의 가축이 통과할 수 있도록 예상된 가장 큰 폭의 가축보다 약간 더 큰 폭의 이격 관계로 또한 여자기 안테나 소자(214) 및 판독기 안테나 소자(216)에 인접한 관계로 여전히 폭이 좁은 가축을 인도할 수 있도록 위치된다. 양호한 실시예에서, 각각의 가축(204)은 무선 주파수 식별 태그(218)을 구비한다. 더욱 양호한 무선 주파수 식별 태그(218)는 가축(204)의 귀(220)에 부착되어 가축(204)이 감지 슈트(206)를 통과하는 경우, 무선 주파수 식별 태그(218)는 여자기 안테나 소자(214) 및 판독기 안테나 소자(216)에 인접하게 이동된다. 태그는 가축(204)의 귀에 부착되고, 여자기 안테나 소자(214) 및 판독기 안테나 소자(216)가 울타리 부재(208) 및 울타리 부재(210) 중 하나 또는 모두내에 배치됨을 알 수 있다.
도 8 및 9를 참조하면, 각각의 무선 주파수 식별 태그(218)는 1) 전면판(222), 2) 기둥(224) 및 3) 후면판(226)을 포함한다. 도 8 및 9에 도시된 것처럼, 무선 주파수 식별 태그(218)의 제1 실시예에서, 전면판(222)은 전기적 절연 물질로 제조되고 안테나(232)가 형성되는 주 표면(230)을 갖는 본체(228)를 포함한다. 본체(228)는 포스트(224)를 수납하기 위한 개구(244)를 갖도록 형성된다.
포스트(224)는 후면판(226)과 일체형으로 형성되며, 실린더형 하우징(234)을 포함한다. 태그 회로(236)는 실린더형 하우징(234)내에 고정된다. 태그 회로(236)는 실질적으로 도 3에 도시된 구조이다. 태그 공통 전극(238)은 실린더형 하우징(234)내부에 형성된 도전체(240)에 결합되고 실린더형 하우징(234)를 통해 축을 따라 후면판(226)에 대향하는 단부(242)로 진행하도록 결합된다. 단부(242)는 전면판(222)을 포스트(224)에 고정하고 동시에 도전체(240)를 안테나(232)에 결합시키도록 개구(244)에 맞춘다. 실린더형 하우징(234)의 단부(246)는 후면판(226) 상에 형성된 도전 소자(250)를 맞추도록 도전 소자(248)와 함께 형성된다. 태그 공통 전극(238) 및 태그 안테나 소자(252) 각각은 태그 회로(236)에 결합된다.
도 8에서 가장 잘 이해될 수 있듯이, 포스트(224)는 가축(204)의 귀(220)를 통해 머리에 인접한 후면판(226)과 고정된다. 도전성 소자(248) 및 도전성 소자(250)는 귀(220)와 밀접하게 접촉한다. 단부(242)는 귀(220)를 통해 외부로 연장하고, 동물의 머리로부터 벗어나 있으며, 그에 고정된 전면판(222)을 가진다. 이러한 방식으로, 안테나(232)는 태그 공통 전극(238)에 결합되고, 가축(204)과는 실질적으로 절연된다. 제2 전극(252)은 도전성 소자(248) 및 도전성 소자(250)에 결합되고, 가축(204)에 실질적으로 (아마도 저항성 및 용량성 결합을 통하나, 적어도 용량성 결합을 통해)전기적으로 결합된다. 가축(024)은 더욱기 접지(254)와 접촉한다.
동작에 있어서, 가축(204)이 감지 슈트(206)를 통과할 때, 여자기 신호(258)는 여자기 안테나 소자(214)로부터 무선 주파수 식별 태그(218)의 안테나까지 전기적으로 결합되고, 태그 회로(236)는 여자기 신호(258)에 의해 통전되고 이에 응답한다. 본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 무선 주파수 식별 태그(218)는 판독 신호(259)를 반사되도록 하고, 변조된 것을 로딩해서 저장된 태그 정보를 포함하여 안테나(232)로부터 판독기 안테나 소자(216)까지 전기적으로 결합되도록 한다. 결합된 여자기/판독기(212)의 판독 범위는 가축을 계수하고, 추적하고 또는 움직임을 관리하기 위한 데이타 관리 시스템(도시 없음)에 적절히 결합된다. 결합된 여자기/판독기(212)의 판독 범위는 무선 주파수 식별 태그(218)의 단극 정렬, 즉 전극(238)이 안테나(232)에 결합되고, 전극(252)이 가축(204)을 통해 접지(254)에 결합되는 정렬을 이용하여 이득적으로 강화된다.
도 10을 참조하면, 무선 주파수 식별 태그(260)에 대한 다른 실시예가 도시된다. 무선 주파수 식별 태그(260)는 1) 전면판(262), 2) 포스트(264) 및 3) 후면 판(266)을 포함한다. 전면판(262)은 절연 재료로 형성되며 안테나(270)가 내장된 본체(268)를 포함한다. 안테나(270)는 태그 공통 전극(274)에 결합되는데, 이는 본체(268)내에 또한 내장된 태그 회로(272)에 결합된다. 태그 안테나 소자(276)는 태그 회로(272)에 결합되고, 본체(268)내에 형성된 개구(278)의 내부 직경에 고정된 도전성 오-링(o-ring)(280)에 결합된다. 포스트(264)의 제1 단부(282)는 개구(278)를 통해 수신되고 오-링(280)에 전기적으로 결합된다. 포스트(264)의 제2 단부(284)는 가축(204)의 귀(220)를 뚫을 수 있도록 지점(285)내에 형성된다. 일단 귀(220)가 뚫히면, 단부(284)는 후면판(266)의 개구(287)를 통해 고정되고 무선 주파수 식별 태그(260)를 가축(204)에 고정시킨다. 후면판(266)은 또한 가축(204)의 부상을 방지하도록 단부(284)를 막는 덮개(286)를 포함한다. 후면판(266)은 양호하게는 도전성 플라스틱과 같은 도전성 재료로 형성되어 가축(204)에 대한 무선 주파수 식별 태그(262)의 전기 결합을 강화한다. 또한, 본체(268)는 실질적으로 안테나(270)를 절연하고, 가축(204)으로부터 태그 공통 전극(274)을 절연시킨다. 무선 주파수 식별 태그(260)의 동작은 무선 주파수 식별 태그(218)에 대해 상술한 것과 같다.
본 발명에 따르면, 전기적 결합된 무선 주파수 식별 태그에 대한 유효 판독 범위는 정전 여자기, 정전 판독기 및 무선 주파수 식별 태그를 공통 접지에 결합시킴에 의해 강화되며, 무선 주파수 식별 태그와 공통 접지 사이의 총 임피던스는 충분히 작게 될 수 있다. 양호한 실시예에서, 공통 접지에 결합하는 무선 주파수 식별 태그의 낮은 총 임피던스는 무선 주파수 식별 태그를 인간 또는 동물의 신체를 통해 접지에 결합시킴으로써 생성된다. 수하물, 패키지, 소하물 또는 소매 품목과 같은 개체의 예인 경우 충분히 낮은 총 임피던스를 제공할 수 있고, 무선 주파수식별 태그 및 무선 주파수 식별 태그 시스템에 대한 그러한 응용은 본 발명의 범위내에 있다.
요약하면, 도 1 내지 2를 참조하면, 정전 여자기(12), 정전 판독기(14) 및 적어도 하나의 무선 주파수 식별 태그(16 또는 42)를 포함하는 무선 주파수 식별 태그 시스템(10 또는 40)으로서, 정전 여자기는 여자기 회로(19), 여자기 공통 전극(18) 및 여자기 안테나 소자(20)를 포함하며, 여자기 공통 전극 및 여자기 안테나 소자는 여자기 회로에 결합되고, 여자기 공통 전극은 접지(70)에 결합시키도록 정렬되고, 여자기 회로는 여자기 신호(30)를 생성하고 여자기 신호를 여자기 안테나 소자에 결합시키도록 정렬되며, 여자기 안테나 소자는 여자기 신호를 적어도 하나의 판독기 회로 및 판독기 안테나 소자(24) 중 하나에 정전 전송하도록 정렬되며, 판독기 안테나 소자는 판독기 회로에 결합되고, 판독기 안테나 소자는 적어도 하나의 무선 주파수 식별 태그로부터 판독 신호(32 또는 47)를 정전기적으로 수신하도록 배치되고 판독 신호를 판독기 회로에 결합시키며, 적어도 하나의 무선 주파수 식별 태그는 저장된 태그 정보, 저장된 태그 정보를 기초로 한 판독 신호 및 저장된 태그 정보를 검출하기 위해 배치된 판독기 회로를 포함하는 것으로 개시된다.
도 1에 도시된 무선 주파수 식별 태그 시스템(10)을 참조로, 태그 회로(15), 태그 공통 전극(26) 및 태그 안테나 소자(28)을 포함하며, 태그 공통 전극 및 태그 안테나 소자는 태그 회로에 결합되고, 태그 공통 전극은 접지에 결합되며, 태그 안테나 소자는 여자기 안테나 소자로부터 여자기 신호(30)를 정전기적으로 수신하고 여자기 신호를 태그 회로에 결합시키도록 정렬되며, 태그 회로는 여자기 신호를 기초로 통전되고, 판독 신호를 발생시키고 또한 판독 신호를 태그 안테나 소자에 결합시키도록 정렬되며, 태그 안테나 소자는 판독 신호(32)를 판독기 안테나 소자에 전기적으로 전송시키도록 정렬되며, 판독 신호는 반사된 신호이다.
도 2에 도시된 무선 주파수 식별 태그 시스템(40)을 참조하면, 무선 주파수 식별 태그(42)는 태그 회로(45), 태그 공통 전극(41), 제1 태그 안테나 소자(43) 및 제2 태그 안테나 소자(44)를 포함하며, 태그 공통 전극 및 제1 및 제2 태그 안테나 소자는 태그 회로에 결합되고, 태그 공통 전극은 접지에 결합되도록 정렬되고, 제1 태그 안테나 소자는 여자기 안테나 소자로부터 여자기 신호(30)를 정전기적으로 수신하도록 정렬되고 여자기 신호를 태그 회로에 결합시키며, 태그 회로는 여자기 신호를 기초로 통전되고, 판독 신호를 생성하며, 판독 신호를 제2 태그 안테나 소자에 결합시키며, 제2 태그 안테나 소자는 판독 신호(47)를 판독기 안테나 소자에 정전기적으로 전송하도록 정렬되며, 판독 신호는 전송된 신호인 것이 개시된다.
종래의 자기-기준 태그(magnetic-based tag)와 비교해서 본 발명에 따라 접지에 결합시키도록 정렬되는 무선 주파수 식별 태그의 장점이 기술된다.
먼저, 본 발명의 무선 주파수 식별 태그는 종래의 자기-기준 태그보다 저렴하다. 이는 아래와 같이 설명된다. 종래의 자기-기준 태그와 비교해서, 본 발명의 태그는 공진 탱크 회로를 갖지 않는다. 그러한 탱크 회로의 주요 구성 요소는 공진 탱크 유도 코일 및 커패시터이므로, 본 발명의 태그는 이러한 부가적인 공진탱크 코일 및 커패시터 성분을 갖지 않는다. 수개의 구성 요소를 갖는 결과로서, 본 발명의 태그는 종래의 자기-기준 태그보다 저렴하다.
둘째, 본 발명의 태그는 이들 태그가 공진 탱크 코일을 갖지 않으므로, 제조가 용이하다. 그러므로, 이들 태그가 그러한 코일을 갖지 않으므로, 이들은 태그 회로 또는 기판 상에 인쇄될 수 있다. 대조적으로, 종래의 자기-기준 태그는 이산 공진 탱크 코일 성분을 이용하는데, 이는 태그 회로 또는 기판 상에 개별적으로 탑재될 필요가 있다.
셋째, 본 발명의 태그는 주어진 응용에 적용하기가 용이하다. 이는 이들 태그가 공진 탱크 코일을 가지지 않으며, 이는 이들 태그가 크고 딱딱한 공진 탱크 코일을 가지지 않기 때문이다. 결과적으로, 본 발명의 태그는 훨씬 가늘고 유연하다.
넷째, 본 발명의 태그는 종래의 자기-기준 태그보다 더욱 경량이다. 이는 본 발명의 태그가 종래의 자기-기준 태그와 비교해서 공진 탱크 유도 코일 및 커패시터를 가지지 않으므로 적은 개체를 갖기 때문이다.
다섯째, 본 발명의 태그는 종래의 자기-기준 태그보다 더욱 신뢰적이다. 이는 그러한 본 발명의 태그가 상술한 것처럼 적은 구성 요소를 가지기 때문이다. 결과적으로, 그러한 태그는 고장날 수 있는 구성 요소의 수가 적다.
여섯째, 본 발명의 태그는 공진 탱크 회로를 가지지 않으므로, 주파수 임계적이지 않다. 대조적으로, 종래의 자기-기준 태그는 공진 탱크 회로를 가지지 않으므로, 본 발명의 태그에 비해 더욱 주파수 임계적이다.
본 발명에 따른 접지에 결합하도록 구성된 무선 주파수 식별 태그 시스템이 상술되었지만, 본 발명의 범위는 아래의 청구 범위에 의해 제한된다.

Claims (13)

  1. 무선 주파수 식별 태그(radio frequency identification tag)에 있어서,
    태그 회로, 태그 공통 전극 및 태그 안테나 소자를 포함하되,
    상기 태그 공통 전극 및 상기 태그 안테나 소자는 상기 태그 회로에 결합되고,
    상기 태그 공통 전극은 접지에 결합되도록 배치되고,
    상기 태그 안테나 소자는 인접하게 위치한 정전 여자기(exciter)로부터 여자기 신호를 정전기적으로 수신하고 상기 태그 회로에 상기 여자기 신호를 결합하도록 배치되며,
    상기 태그 회로는 상기 여자기 신호를 기초로 통전되고, 판독 신호를 생성하며, 상기 판독 신호를 상기 태그 안테나 소자에 결합하도록 배치되며,
    상기 태그 안테나 소자는 상기 판독 신호를 인접하게 위치한 정전 판독기에 정전기적으로 전송하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 식별 태그.
  2. 제1항에 있어서, 상기 태그 회로는 저장된 태그 정보를 포함하고, 상기 판독 신호는 상기 저장된 태그 정보를 기초로 하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 식별 태그.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 태그 안테나 소자는 상기 인접하게 위치한 정전 여자기로부터 전송된 기록 신호를 수신하고, 상기 전송된 기록 신호를 상기 태그 회로에 결합시키도록 배치되고, 상기 전송된 기록 신호는 기록 정보를 포함하며,
    상기 태그 회로는 상기 기록 정보를 상기 저장된 태그 정보로서 저장하도록 배치되며,
    상기 판독 신호는 상기 저장된 태그 정보를 기초로 반사 부하 변조(reflected load modulation)에 의해 변조되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 식별 태그.
  4. 무선 주파수 식별 태그에 있어서,
    태그 회로, 태그 공통 전극, 제1 태그 안테나 소자 및 제2 태그 안테나 소자
    를 포함하되,
    상기 태그 공통 전극 및 상기 제1 및 제2 태그 안테나 소자는 상기 태그 회로에 결합되고,
    상기 태그 공통 전극은 접지에 결합되도록 배치되고,
    상기 제1 태그 안테나 소자는 인접하게 위치한 정전 여자기로부터 여자기 신호를 정전기적으로 수신하고, 상기 여자기 신호를 상기 태그 회로에 결합시키도록 배치되며,
    상기 태그 회로는 상기 여자기 신호를 기초로 통전되고, 판독 신호를 생성하며, 상기 판독 신호를 상기 제2 태그 안테나 소자에 결합시키도록 배치되며,
    상기 제2 태그 안테나 소자는 상기 판독 신호를 인접하게 위치한 정전 판독기에 정전기적으로 전송하도록 배치된 것을 특징으로 하는 무선 주파수 식별 태그.
  5. 제4항에 있어서, 상기 태그 회로는 저장된 태그 정보를 포함하며, 상기 판독 신호는 상기 저장된 태그 정보를 기초로 하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 식별 태그.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 태그 안테나 소자는 상기 인접하게 위치한 정전 여자기로부터 전송된 기록 신호를 수신하고 상기 전송된 기록 신호를 상기 태그 회로에 결합시키며, 상기 전송된 기록 신호는 기록 정보를 포함하고,
    상기 태그 회로는 상기 기록 정보를 상기 저장된 태그 정보로서 저장하도록 배치되며,
    상기 판독 신호는 상기 저장된 태그 정보를 기초로 변조되는 것을 특징으로하는 무선 주파수 식별 태그.
  7. 정전 여자기에 있어서,
    여자기 회로, 여자기 공통 전극 및 여자기 안테나 소자
    를 포함하되,
    상기 여자기 공통 전극 및 상기 여자기 안테나 소자는 상기 여자기 회로에결합되고, 상기 여자기 공통 전극은 접지에 결합되도록 배치되며,
    상기 여자기 회로는 여자기 신호를 생성하고 상기 여자기 신호를 상기 여자기 안테나 소자에 결합시키도록 배치되며,
    상기 여자기 안테나 소자는 상기 여자기 신호를 인접하게 위치한 무선 주파수 식별 태그에 정전기적으로 전송하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 정전 여자기.
  8. 정전 판독기에 있어서,
    판독기 회로 및 판독기 안테나 소자
    를 포함하되,
    상기 판독기 안테나 소자는 상기 판독기 회로에 결합되며,
    상기 판독기 안테나 소자는 인접하게 위치한 무선 주파수 식별 태그로부터 판독 신호를 정전기적으로 수신하고 상기 판독 신호를 상기 판독기 회로에 결합시키도록 배치되며, 상기 판독 신호는 상기 인접하게 위치한 무선 주파수 식별 태그내의 저장된 태그 정보를 기초로 하고,
    상기 판독기 회로는 상기 저장된 태그 정보를 검출하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 정전 판독기.
  9. 무선 주파수 식별 태그 시스템에 있어서,
    정전 여자기 및 정전 판독기
    를 포함하되,
    상기 정전 여자기는 여자기 회로, 여자기 공통 전극 및 여자기 안테나 소자를 포함하되, 상기 여자기 공통 전극 및 상기 여자기 안테나 소자는 상기 여자기 회로에 결합되고, 상기 여자기 공통 전극은 접지에 결합되도록 배치되며,
    상기 여자기 회로는 여자기 신호를 생성하고 상기 여자기 신호를 상기 여자기 안테나 소자에 결합시키도록 배치되며,
    상기 여자기 안테나 소자는 상기 여자기 신호를 인접하게 위치한 무선 주파수 식별 태그에 정전기적으로 전송하도록 배치되며,
    상기 인접하게 위치한 무선 주파수 식별 태그는 접지에 결합되도록 배치되며,
    상기 정전 판독기는 판독기 회로 및 판독기 안테나 소자를 포함하며, 상기 판독기 안테나 소자는 상기 판독기 회로에 결합되ㅗ,
    상기 판독기 안테나 소자는 상기 인접하게 위치한 무선 주파수 식별 태그로부터 판독 신호를 정전기적으로 수신하도록 배치되며, 상기 판독 신호는 상기 인접하게 위치한 무선 주파수 식별 태그내의 저장된 태그 정보를 기초로 하고,
    상기 판독기 회로는 상기 저장된 태그 정보를 검출하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 식별 태그 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 여자기 회로는 전송된 기록 신호를 생성하고 상기 전송된 기록 신호를 상기 여자기 안테나 소자에 결합시키도록 배치되며, 상기 전송된 기록 신호는 기록 정보를 포함하고,
    상기 여자기 안테나 소자는 상기 전송된 기록 신호를 상기 인접하게 위치한 무선 주파수 식별 태그에 정전기적으로 전송하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 식별 태그 시스템.
  11. 무선 주파수 식별 태그 시스템에 있어서,
    정전 여자기, 정전 판독기 및 적어도 하나의 무선 주파수 식별 태그
    를 포함하되,
    상기 정전 여자기는 여자기 회로, 여자기 공통 전극 및 여자기 안테나 소자를 포함하고, 상기 여자기 공통 전극 및 상기 여자기 안테나 소자는 상기 여자기 회로에 결합되며, 상기 여자기 공통 전극은 접지에 결합되도록 배치되며,
    상기 여자기 회로는 여자기 신호를 생성하고 상기 여자기 신호를 상기 여자기 안테나 소자에 결합시키도록 배치되며,
    상기 여자기 안테나 소자는 상기 여자기 신호를 상기 적어도 하나의 무선 주파수 식별 태그에 정전기적으로 전송하도록 배치되며,
    상기 정전 판독기는 판독기 회로 및 판독기 안테나 소자를 포함하되, 상기 판독기 안테나 소자는 상기 판독기 회로에 결합되며,
    상기 판독기 안테나 소자는 상기 적어도 하나의 무선 주파수 식별 태그로부터 판독 신호를 정전기적으로 수신하고 상기 판독 신호를 상기 판독기 회로에 결합시키도록 배치되며,
    상기 적어도 하나의 무선 주파수 식별 태그는 저장된 태그 정보를 포함하며,
    상기 판독 신호는 상기 저장된 태그 정보를 기초로 하며,
    상기 판독기 회로는 상기 저장된 태그 정보를 검출하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 식별 태그 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 적어도 하나의 무선 주파수 식별 태그는
    태그 회로, 태그 공통 전극 및 태그 안테나 소자를 포함하되,
    상기 태그 공통 전극 및 상기 태그 안테나 소자는 상기 태그 회로에 결합되며,
    상기 태그 공통 전극은 접지에 결합되도록 배치되며,
    상기 태그 안테나 소자는 상기 여자기 안테나 소자로부터 상기 여자기 신호를 정전기적으로 수신하고 상기 여자기 신호를 상기 태그 회로에 결합시키도록 배치되며,
    상기 태그 회로는 상기 여자기 신호를 기초로 통전되며, 상기 판독 신호를 생성하며, 상기 판독 신호를 상기 태그 안테나 소자에 결합시키도록 배치되며,
    상기 태그 안테나 소자는 상기 판독 신호를 상기 판독기 안테나 소자에 정전기적으로 전송하도록 배치되며,
    상기 판독 신호는 반사된 신호인 것을 특징으로 하는 무선 주파수 식별 태그 시스템.
  13. 제11항에 있어서, 상기 적어도 하나의 무선 주파수 식별 태그는
    태그 회로, 태그 공통 전극, 제1 태그 안테나 소자 및 제2 태그 안테나 소자를 포함하되,
    상기 태그 공통 전극, 상기 제1 및 제2 태그 안테나 소자는 상기 태그 회로에 결합되고,
    상기 태그 공통 전극은 접지에 결합되도록 배치되며,
    상기 제1 태그 안테나 소자는 상기 여자기 안테나 소자로부터 여자기 신호를 정전기적으로 수신하고 상기 여자기 신호를 상기 태그 회로에 결합시키도록 배치되며,
    상기 태그 회로는 상기 여자기 신호를 기초로 통전되고, 상기 판독 신호를 생성하며, 상기 판독 신호를 상기 제2 태그 안테나 소자에 결합시키도록 배치되며,
    상기 제2 태그 안테나 소자는 상기 판독 신호를 상기 판독기 안테나 소자에 정전기적으로 전송하도록 배치되며,
    상기 판독 신호는 전송된 신호인 것을 특징으로 하는 무선 주파수 식별 태그 시스템.
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