KR100742326B1 - Ｒｆｉｄ 기능을 갖는 이동통신 단말기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, RFID 기능을 갖는 이동통신 단말기에 관한 것으로서, 이동통신 단말기의 일측에 장착되어 무선신호를 송수신하는 안테나, 안테나의 동작대역을 RFID용 무선신호의 입출력이 가능한 주파수 대역으로 변경시키는 RFID 매칭회로, 안테나를 통해 송수신되는 이동통신용 무선신호를 처리하는 통신용 모듈, 안테나와 RFID 매칭회로 사이에 장착되며 RFID 기능의 사용여부에 따라 안테나를 통신용 모듈과 RFID 매칭회로 중 일측에 연결하는 스위치를 포함한다. 이에 의해, 이동통신 단말기의 소형화하고, RFID의 통신성능을 향상시킬 수 있다.
이동통신 단말기, RFID, 매칭회로, 안테나, 동작대역

Description

ＲＦＩＤ 기능을 갖는 이동통신 단말기{MOBILE TERMINAL HAVING A RFID FUNCTION}
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 이동통신 단말기의 구성블럭도,
도 2는 도 1의 이동통신 단말기의 각 매칭회로의 개략적 회로도,
도 3(a)은 통신용 매칭회로를 장착하지 아니한 경우, 안테나의 동작대역을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 S11 그래프,
도 3(b)는 통신용 매칭회로를 장착한 경우에 안테나의 동작대역을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 S11 그래프,
도 3(c)는 본 RFID 매칭회로를 사용한 경우, 안테나의 동작대역을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 그래프,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 이동통신 단말기의 구성블럭도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
5 : 안테나 10 : 스위치
20 : RFID 매칭회로 30 : 통신용 매칭회로
40 : RFID 모듈 50 : 통신용 모듈
본 발명은 RFID 기능을 갖는 이동통신 단말기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 하나의 안테나로 RFID용 무선신호와 이동통신용 무선신호를 모두 송수신하여 처리할 수 있도록 함으로써, 단말기에 RFID용 안테나를 추가하지 않아도 되도록 하여 궁극적으로는 단말기의 크기를 소형화할 수 있는 RFID 기능을 갖는 이동통신 단말기에 관한 것이다.
최근 정보통신분야의 최대 이슈인 유비쿼터스 사회의 구현을 위한 기본 인프라로서 유비쿼터스 센서 네트워크(USN:Ubiquitous Sensor Network)가 주목받고 있다.
USN은 모든 사물에 통신기능이 있는 전자태그를 부착하고, 이를 통해 얻어진 사물의 인식정보를 기본으로 주변의 환경정보까지 탐지하고, 탐지된 정보를 네트워크를 통해 실시간으로 관리하고 활용하는 기술이다. 이러한 USN의 핵심은 RFID(Radio Frequency Identification) 시스템으로서, RFID 시스템은 리더, 안테나, 전자태그, 서버 및 네트워크 등으로 구성된다. 여기서, 리더는 전자태그에 저장된 정보를 읽거나 정보를 저장하는 역할을 하며, 안테나는 정의된 주파수와 프로토콜로 전자태그에 저장된 데이터를 교환한다.
이러한 RFID 시스템과 이동통신과의 결합으로 mRFID(mobile RFID)라는 새로운 기술과 서비스가 발전되고 있다. mRFID 기술에서는 이동통신 단말기에 전자태그, 리더, 안테나 및 처리모듈을 장착함으로써, 타 전자태그로부터 정보를 읽어들여 사용자에게 유용한 정보서비스를 제공하거나, 이동통신 단말기내의 전자태그를 통해 타 기기에 이동통신 단말기로부터의 정보를 전달할 수 있다.
한편, mRFID 기술에서 사용되는 RFID용 안테나는 908.5 내지 914MHz 대역의 무선신호를 송수신하는데 반해, 이동통신 단말기 자체의 통신을 위한 안테나는 800MHz 대역의 무선신호를 송수신한다. 따라서, RFID용 무선신호의 대역과, 이동통신용 무선신호의 대역은 그 차이가 비교적 크지는 않지만, 기존의 이동통신 단말기에 사용되고 있는 이동통신용 안테나가 협대역인 경우에는 RFID용 무선신호까지 송수신하기는 어렵다. 이에 따라, mRFID 기술의 구현을 위해 종래의 이동통신 단말기의 경우, RFID용 안테나와, 이동통신용 안테나를 각각 별도로 장착하여 사용하는 것이 일반적인 방법이었다.
그런데, 이렇게 RFID용 안테나와 이동통신용 안테나를 각각 마련할 경우, 이동통신 단말기의 크기가 커질 수 밖에 없다. 이는 이동통신용 안테나의 크기마저도 소형화 및 집적화함으로써, 이동통신 단말기의 크기를 소형화하려는 현재 이동통신 단말기의 발전방향에 역행하는 것이다.
이에 따라, 하나의 안테나를 이용하여 RFID용 무선신호와, 이동통신용 무선신호를 모두 송수신할 수 있는 방법을 모색함으로써, 복수의 안테나를 장착함에 따라 이동통신 단말기의 크기가 커지는 것을 방지할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은, 하나의 안테나로 RFID용 무선신호와 이동통신용 무선신호를 모두 송수신하여 처리할 수 있도록 함으로써, 단말기의 크기를 소형화할 수 있는 RFID 기능을 갖는 이동통신 단말기를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 이동통신 단말기의 일측에 장착되어 무선신호를 송수신하는 안테나; 상기 안테나의 동작대역을 RFID용 무선신호의 입출력이 가능한 주파수 대역으로 변경시키는 RFID 매칭회로; 상기 안테나를 통해 송수신되는 이동통신용 무선신호를 처리하는 통신용 모듈; 및, 상기 안테나와 상기 RFID 매칭회로 사이에 장착되며, 상기 RFID 기능의 사용여부에 따라, 상기 안테나를 상기 통신용 모듈과 상기 RFID 매칭회로 중 일측에 연결하는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 이동통신용 무선신호의 주파수 대역으로 상기 안테나의 동작대역을 매칭시키며, 상기 안테나와 상기 통신용 모듈 사이에 장착되는 통신용 매칭회로를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 통신용 매칭회로는 상기 RFID 매칭회로와 병렬로 연결될 수 있다.
상기 스위치는, 상기 안테나와, 상기 통신용 매칭회로 및 상기 RFID 매칭회로 사이에 설치되며, 상기 통신용 매칭회로와 상기 RFID 매칭회로 중 하나에 선택적으로 접촉될 수 있다.
상기 스위치가 상기 안테나와 상기 RFID 매칭회로가 연결되도록 스위칭되면, 상기 안테나의 동작대역은 상기 RFID용 무선신호의 주파수 대역에 매칭될 수 있다.
상기 스위치가 상기 안테나와 상기 통신용 매칭회로가 연결되도록 스위칭되면, 상기 안테나의 동작대역은 상기 이동통신용 무선신호의 주파수 대역에 매칭될 수 있다.
상기 RFID 매칭회로는, 상기 통신용 매칭회로의 상기 통신용 모듈을 향한 단부에 상기 통신용 매칭회로와 병렬로 연결될 수 있다.
상기 스위치는, 상기 통신용 매칭회로와 상기 RFID 매칭회로 사이에, 상기 통신용 매칭회로를 상기 통신용 모듈과 상기 RFID 매칭회로 중 어느 일측에 연결하도록 설치되는 것이 바람직하다.
상기 스위치가 상기 통신용 매칭회로와 상기 RFID 매칭회로가 연결되도록 스위칭되면, 상기 안테나의 동작대역은 상기 RFID용 무선신호의 주파수 대역에 매칭될 수 있다.
상기 스위치가 상기 통신용 매칭회로와 상기 통신용 모듈이 연결되도록 스위칭되면, 상기 안테나의 동작대역은 상기 이동통신용 무선신호의 주파수 대역에 매칭될 수 있다.
상기 RFID 매칭회로는, 상기 스위치와 직렬연결되는 커패시터C2와, 상기 커패시터C1와 병렬연결되는 커패시터C3를 포함할 수 있다.
상기 통신용 매칭회로는, 상기 스위치와 직렬연결되는 인덕터L1와, 상기 인덕터L1에 병렬연결되는 커패시터C1를 포함할 수 있다.
상기 RFID 매칭회로는, 상기 안테나의 동작주파수를 매칭시키기 위한 매칭회로일 수 있다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 이동통신 단말기의 구성블럭도이다.
도시된 바와 같이, 본 이동통신 단말기는, 안테나(5), 스위치(10), RFID 매칭회로(20), 통신용 매칭회로(30), RFID 모듈(40), 통신용 모듈(50)을 포함한다.
본 이동통신 단말기는 단일의 안테나(5)를 구비하며, 단일의 안테나(5)를 통해 이동통신을 위한 무선신호와, RFID를 위한 무선신호를 모두 송수신하기 위해, 본 이동통신 단말기에는 각각 별도의 통신용 매칭회로(30)와 RFID 매칭회로(20)를 갖는다.
통신용 매칭회로(30)는, 안테나(5)의 동작대역을 조절함으로써, 안테나(5)의 동작대역이 이동통신용 무선신호의 주파수 대역에 정확히 매칭되도록 조절한다. 이러한 통신용 매칭회로(30)는 다양한 소자로 구성될 수 있으며, 도 2에서는 LC회로를 이용한 통신용 매칭회로(30)의 실시예를 도시하고 있다. 본 실시예의 통신용 매칭회로(30)는, 안테나(5)와 직렬로 연결되는 인덕터 L1와, 인덕터 L1에 병렬로 연결된 커패시터 C1를 포함한다. 여기서, 인덕터 L1과, 커패시터 C1의 용량은 이동통신용 무선신호의 주파수 대역에 따라 변동될 수 있다.
도 3(a)은 통신용 매칭회로(30)를 장착하지 아니한 경우, 안테나(5)의 동작대역을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 S11 그래프이고, 도 3(b)는 통신용 매칭회로(30)를 장착한 경우에 안테나(5)의 동작대역을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 S11 그래프이다.
도 3(a)에 도시된 바와 같이, 통신용 매칭회로(30)를 장착하지 아니한 경우, 안테나(5)의 동작대역이 840MHz를 중심 주파수로 하여 형성되며, -10dB인 경우 30MHz의 대역폭을 갖는다.
한편, 도 3(b)는 도 2에 도시된 통신용 매칭회로(30)에서 인덕터 L1의 용량 을 3.06nH으로 설정하고, 커패시터 C1의 용량을 2.86pF으로 설정한 경우, 안테나(5)의 동작대역을 나타내고 있다. 도시된 바와 같이, 통신용 매칭회로(30)에 의해 안테나(5)의 동작대역의 중심 주파수가 850MHz로 변경되었다. 즉, 통신용 매칭회로(30)를 사용할 경우, 안테나(5)의 동작대역이 최적의 주파수 대역으로 이동되었음을 알 수 있다.
RFID 매칭회로(20)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상호 병렬연결된 한 쌍의 커패시터 C2, C3로 형성되며, 여기서, 커패시터 C2은 안테나(5)와 직렬연결되고, 커패시터 C3는 커패시터 C2과 병렬연결된다. 이러한 RFID 매칭회로(20)는, 이동통신용 무선신호의 주파수 대역에 매칭된 안테나(5)의 동작대역을 소정 폭만큼 이동시켜 RFID용 무선신호를 송수신할 수 있도록 한다. 이러한 커패시터 C2, C3의 용량은 RFID의 주파수 대역에 따라 달라질 수 있다.
도 3(c)는 본 RFID 매칭회로(20)를 사용한 경우, 안테나(5)의 동작대역을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 그래프로서, 커패시터 C2, C3의 용량이 각각 3.06pF, 3.49pF으로 설정한 경우이다.
도시된 바와 같이, 안테나(5)에서 송수신 가능한 주파수 대역이 RFID의 주파수 대역인 913MHz로 이동하였음을 알 수 있다.
한편, RFID 매칭회로(20)와 통신용 매칭회로(30) 중 하나를 선택적으로 스위칭하기 위한 스위치(10)는, 안테나(5)와 RFID 매칭회로(20) 및 통신용 매칭회로 (30) 사이에 배치된다. 스위치(10)가 RFID 매칭회로(20)와 연결되면, 안테나(5)를 통해 RFID용 무선신호를 송수신할 수 있으며, 스위치(10)가 통신용 매칭회로(30)와 연결되면, 안테나(5)를 통해 이동통신용 무선신호를 송수신할 수 있다.
RFID 모듈(40)은 RFID 매칭회로(20)의 작동에 의해, 외부의 전자태그로부터 발생된 무선신호를 입력받아 처리하거나, 이동통신 단말기내에 장착된 전자태그에 대한 정보를 안테나(5)를 통해 출력한다.
통신용 모듈(50)은 통신용 매칭회로(30)의 동작시, 안테나(5)를 통해 입출력되는 이동통신용 무선신호를 처리한다.
이러한 제1실시예의 구성에 의한 이동통신 단말기를 이용하여 이동통신용 무선신호와 RFID용 무선신호를 송수신하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.
통상시 이동통신 단말기는 이동통신용 무선신호의 송수신이 가능한 상태로 설정되어 있으며, 이 경우, 스위치(10)는 안테나(5)와 통신용 매칭회로(30)가 연결되도록 스위칭되어 있다. 통신용 매칭회로(30)는 안테나(5)를 통해 이동통신용 무선신호가 입출력되도록 안테나(5)의 동작대역을 매칭시키며, 안테나(5)를 통해 송수신되는 이동통신용 무선신호는 통신용 모듈(50)을 통해 처리된다.
이러한 상태에서 사용자가 RFID 기능을 사용하고자 할 때, 이동통신 단말기에 장착된 RFID용 버튼을 사용하거나, 아니면 전자태그나 리더기 등에 이동통신 단말기를 접근시킨다. 그러면, 이동통신 단말기의 도시않은 제어부에서는 RFID 기능의 사용을 인식하게 되고, 스위치(10)를 안테나(5)와 RFID 매칭회로(20)가 연결되도록 스위칭한다.
RFID 매칭회로(20)에서는 안테나(5)의 동작대역을 RFID용 무선신호의 주파수 대역으로 변경하고, 안테나(5)를 통해 송수신되는 RFID용 무선신호는 RFID 모듈(40)에서 처리된다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 이동통신 단말기의 구성블럭도이다.
도시된 바와 같이, 본 실시예의 이동통신 단말기는, 안테나(105), 스위치(110), RFID 매칭회로(120), 통신용 매칭회로(130), RFID 모듈(140), 통신용 모듈(150)을 포함한다는 점에서 제1실시예와 그 구성이 거의 동일하다. 그러나, 제1실시예의 이동통신 단말기는, RFID 매칭회로(120)와 통신용 매칭회로(130)가 병렬로 연결되고, 스위치(10)를 이용하여 RFID 매칭회로(120)와 통신용 매칭회로(130)를 선택적으로 스위칭하도록 하고 있다.
이에 반해, 본 제2실시예의 이동통신 단말기에서는 통신용 매칭회로(130)와 RFID 매칭회로(120)가 순차적으로 배치되고, 통신용 매칭회로(130)의 말단에서 RFID 매칭회로(120)가 통신용 모듈(150)과 병렬로 연결되어 있다. 그리고, 통신용 매칭회로(130)와 RFID 매칭회로(120) 사이에는 스위치(110)가 장착되어 있으며, 스위치(110)는 통신용 매칭회로(130)가 RFID 매칭회로(120) 또는 통신용 모듈(150) 중 하나와 연결되도록 선택적으로 스위칭된다.
스위치(110)가 통신용 매칭회로(130)와 RFID 매칭회로(120)가 연결되도록 스위칭되는 경우, 통신용 매칭회로(130)에서 안테나(105)의 동작대역이 이동통신용 무선신호의 주파수 대역에 매칭된 다음, RFID 매칭회로(120)를 통해 안테나(105)의 동작대역이 RFID용 무선신호의 주파수 대역에 부합되도록 변경된다. 따라서, 안테 나(105)를 통해 RFID용 무선신호가 송수신되고, RFID 모듈(40)이 동작한다.
한편, 스위치(110)가 통신용 매칭회로(130)와 통신용 모듈(150)에 연결되도록 스위칭되는 경우, 통신용 매칭회로(130)에서 안테나(105)의 동작대역이 이동통신용 무선신호의 주파수 대역에 매칭된다. 따라서, 안테나(105)를 통해 이동통신용 무선신호가 송수신되고, 통신용 모듈(150)이 동작한다.
이러한 제2실시예의 이동통신 단말기의 경우, 통신용 매칭회로(130)와 RFID 매칭회로(120) 각각의 구성은 제1실시예와 동일하며, 다만, 통신용 매칭회로(130)의 인덕터 L1 및 커패시터 C1의 용량과, RFID 매칭회로(120)의 각 커패시터 C2, C3의 용량은 제1실시예와 다르게 설계되는 것이 바람직하다.
이러한 제2실시예의 구성에 따른 이동통신 단말기를 이용하여 이동통신용 무선신호와 RFID용 무선신호를 송수신하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.
통상시 이동통신 단말기의 스위치(110)는 통신용 매칭회로(130)와 통신용 모듈(150)이 연결되도록 스위칭되고, 안테나(105)를 통해 이동통신용 무선신호가 입출력된다.
이러한 상태에서 사용자가 RFID 기능을 사용하고자 하면, 도시않은 제어부에서는 스위치(110)를 통신용 매칭회로(130)와 RFID 매칭회로(120)가 연결되도록 스위칭한다.
그러면, 안테나(105)의 동작대역은, 통신용 매칭회로(130)를 통해 이동통신용 무선신호의 주파수 대역에 매칭된 다음, RFID 매칭회로(120)를 통해 RFID용 무 선신호의 주파수 대역으로 변경된다.
이와 같이, 본 이동통신 단말기는, 단일의 안테나(5,105)로 이동통신용 무선신호와 RFID용 무선신호를 송수신하기 위해서, 이동통신용 무선신호의 주파수 대역에 맞춰져 있는 안테나(5,105)의 동작대역을 RFID용 무선신호의 주파수 대역으로 변경시키기 위한 RFID 매칭회로(20,120)를 구비한다. 이에 따라, 통상시에는 이동통신용 무선신호를 송수신하고, 선택적으로 RFID용 무선신호를 송수신할 수 있도록 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 종래에서처럼 이동통신용 안테나와 RFID용 안테나를 각각 별도로 장착할 필요없이, 하나의 안테나만을 장착하여 사용할 수 있으므로, 이동통신 단말기의 소형화를 추구할 수 있다. 또한, RFID 매칭회로를 통해 안테나의 동작대역을 RFID용 무선신호의 주파수 대역과 좀더 정확하게 매칭시킬 수 있으므로, RFID 통신의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시형태에 관해 설명하였으나, 이는 예시적인 것으로 받아들여져야 하며, 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 형태에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (13)

  1. 이동통신 단말기의 일측에 장착되어 무선신호를 송수신하는 안테나;
    상기 안테나의 동작대역을 RFID용 무선신호의 입출력이 가능한 주파수 대역으로 변경시키는 RFID 매칭회로;
    상기 안테나를 통해 송수신되는 이동통신용 무선신호를 처리하는 통신용 모듈; 및,
    상기 안테나와 상기 RFID 매칭회로 사이에 장착되며, RFID 기능의 사용여부에 따라, 상기 안테나를 상기 통신용 모듈과 상기 RFID 매칭회로 중 일측에 연결하는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 기능을 갖는 이동통신 단말기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동통신용 무선신호의 주파수 대역으로 상기 안테나의 동작대역을 매칭시키며, 상기 안테나와 상기 통신용 모듈 사이에 장착되는 통신용 매칭회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 기능을 갖는 이동통신 단말기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 통신용 매칭회로는 상기 RFID 매칭회로와 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 RFID 기능을 갖는 이동통신 단말기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 스위치는, 상기 안테나와, 상기 통신용 매칭회로 및 상기 RFID 매칭회 로 사이에 설치되며, 상기 통신용 매칭회로와 상기 RFID 매칭회로 중 하나에 선택적으로 접촉되는 것을 특징으로 하는 RFID 기능을 갖는 이동통신 단말기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 스위치가 상기 안테나와 상기 RFID 매칭회로가 연결되도록 스위칭되면, 상기 안테나의 동작대역은 상기 RFID용 무선신호의 주파수 대역에 매칭되는 것을 특징으로 하는 RFID 기능을 갖는 이동통신 단말기.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 스위치가 상기 안테나와 상기 통신용 매칭회로가 연결되도록 스위칭되면, 상기 안테나의 동작대역은 상기 이동통신용 무선신호의 주파수 대역에 매칭되는 것을 특징으로 하는 RFID 기능을 갖는 이동통신 단말기.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 RFID 매칭회로는, 상기 통신용 매칭회로의 상기 통신용 모듈을 향한 단부에서 상기 통신용 모듈과 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 RFID 기능을 갖는 이동통신 단말기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 스위치는, 상기 통신용 매칭회로와 상기 RFID 매칭회로 사이에, 상기 통신용 매칭회로를 상기 통신용 모듈과 상기 RFID 매칭회로 중 어느 일측에 연결하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 RFID 기능을 갖는 이동통신 단말기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 스위치가 상기 통신용 매칭회로와 상기 RFID 매칭회로가 연결되도록 스위칭되면, 상기 안테나의 동작대역은 상기 RFID용 무선신호의 주파수 대역에 매칭되는 것을 특징으로 하는 RFID 기능을 갖는 이동통신 단말기.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 스위치가 상기 통신용 매칭회로와 상기 통신용 모듈이 연결되도록 스위칭되면, 상기 안테나의 동작대역은 상기 이동통신용 무선신호의 주파수 대역에 매칭되는 것을 특징으로 하는 RFID 기능을 갖는 이동통신 단말기.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 RFID 매칭회로는, 상기 스위치와 직렬연결되는 커패시터C2와, 상기 커패시터C2와 병렬연결되는 커패시터C3를 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 기능을 갖는 이동통신 단말기.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 통신용 매칭회로는, 상기 스위치와 직렬연결되는 인덕터L1와, 상기 인덕터L1에 병렬연결되는 커패시터C1를 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 기능을 갖는 이동통신 단말기.
  13. 삭제
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