KR100765014B1 - Ｒｆｉｄ 수신용전파 측정장치 및 ｒｆｉｄ 송신용전파측정장치 - Google Patents

Ｒｆｉｄ 수신용전파 측정장치 및 ｒｆｉｄ 송신용전파측정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 RFID 수신용전파 측정장치는 RFID 신호를 수신하는 안테나단; 상기 수신 신호를 I(In-phase)신호와 Q(Quadrature-phase)신호로 분리하는 신호분리기; 상기 I신호와 Q신호를 믹싱하는 제1믹서와 제2믹서; 상기 믹싱된 I신호와 Q신호를 각각 DC성분의 신호로 변환하는 제1DC변환기와 제2DC변환기; 상기 DC성분 I신호와 DC성분 Q신호를 필터링하는 제1필터와 제2필터; 및 상기 필터링된 DC성분 I신호와 DC성분 Q신호를 외부로 출력시키는 접속부를 포함한다. 또한, 본 발명에 의한 송신용전파 측정장치는 RFID 송신신호를 입력받아 안테나로 출력하는 출력부; 상기 출력부에 연결되어 RFID 송신신호 중 진행파 신호를 커플링시키는 제1커플링부; 상기 출력부에 연결되어 RFID 송신신호 중 반사파 신호를 커플링시키는 제2커플링부; 상기 진행파 신호를 처리하는 제1RF처리부; 상기 반사파 신호를 처리하는 제2RF처리부; 및 상기 RF신호로서 처리된 진행파 신호 또는 반사파 신호를 DC성분의 신호로 변환하고 상기 DC성분의 전력 레벨 수치를 출력시키는 복조부를 포함한다.
본 발명에 의하면, 리더 혹은 태그로부터 송수신되는 신호를 가장 안정된 상태의 신호로 검출하고 해석할 수 있으므로, 변조 수치, 왜곡 수치, 잡음 수치, 전력 수치, VSWR 수치, 격리도 수치 등의 해석 결과에 기초하여 RFID 시스템을 가장 효율적으로 배치하고 운용할 수 있는 효과가 있다.

Description

ＲＦＩＤ 수신용전파 측정장치 및 ＲＦＩＤ 송신용전파 측정장치{Measuring device of Radio Frequency IDentification transmitting signal and measuring device of Radio Frequency IDentification receiving signal}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 RFID 수신용전파 측정장치의 구성 요소를 개략적으로 도시한 회로연결도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 RFID 수신용전파 측정장치로부터 출력된 신호를 분석하여 얻어진 변조 수치의 디스플레이 화면을 예시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 RFID 수신용전파 측정장치로부터 출력된 신호를 분석하여 얻어진 잡음 수치의 디스플레이 화면을 예시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 RFID 수신용전파 측정장치로부터 출력된 신호를 분석하여 얻어진 왜곡 수치의 디스플레이 화면을 예시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 RFID 수신용전파 측정장치로부터 출력된 신호를 분석하여 얻어진 전력 수치의 디스플레이 화면을 예시한 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 RFID 송신용전파 측정장치의 구성 요소를 개략적으로 도시한 회로연결도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 RFID 송신용전파 측정장치의 복조부의 구성요소를 개략적으로 도시한 회로연결도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 RFID 송신용전파 측정장치의 복조부에 구비되는 로그 앰프의 내부 구성을 도시한 회로도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 RFID 송신용전파 측정장치의 연산부가 제공하는 사용자 인터페이스 화면을 예시한 도면.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
100: RFID 수신용전파 측정장치 110: 저잡음증폭기
115: 발룬회로 120: 위상동기회로
125, 130: 제1,2 믹서 135, 140: 제1,2 저대역통과필터
145, 150: 제1, 2 증폭기 155, 160: 제1,2 로그앰프
165, 170: 제3, 4 저대역통과필터 175, 180: 제1,2 커넥터
300: RFID 송신용전파 측정기 310: 출력부
322, 321: 제1,2 커플링부 332, 342: 제1,2 전압분배회로
333, 343: 제1,2 대역통과필터 334, 344: 제1,2 격리기
335, 345: 제1,2 스위치부 350: 복조부
본 발명은 RFID(Radio Frequency IDentification) 리더 또는 RFID 태그가 송/수신하는 신호를 감지하여 신호의 여러 상태를 측정하는 전파 측정장치에 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.
일반적으로, 상거래형 RFID 시스템은 상품에 부착되어 세부정보가 내장된 전자태그, 상기 전자태그의 정보를 RF통신을 이용하여 읽는 RFID리더로 이루어지며, 상품에 부착된 전자태그는 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, 종래 RFID 리더(또는 태그)의 경우, 포락선 검파를 통한 ASK(Amplitude Shift keying) 변조(modulation) 방식을 이용하여 구현되는 것이 일반적인데, 이러한 변조 방식의 종류에 따라 태그(Tag)로의 에너지 공급 구조가 다양하게 구현될 수 있으며, RFID 리더의 송수신단 구조 역시 다양하게 구현가능한 것으로서, 다양한 구조적 특성 차이를 보인다.
종래에는 각 변조 방식에 이용가능한 포락선 검파 규격이 정립되지 않아 시스템별로 상이한 제어 구조를 가졌으며, 변조 방식의 종류 및 변조 제어 기준의 차이로 인하여 일정한 수준 이상의 기능을 제공하는 규격화된 RFID 리더를 구현하는데 어려움이 있었다.
특히, RFID 리더는 고속으로 이동하는 태그를 대상으로 하기 때문에 전파 환 경의 변화가 심하게 일어나는 점, 송수신 시 동일한 주파수 대역을 사용하므로 RF단이 베이스밴드단에 의존하게 되는 점, 변조시 I/Q 신호의 분리 및 합성 방식에 따라 위상 반전과 같은 신호 왜곡, 인식 거리, 에러율 등이 차별적으로 일어날 수 있는 점 등의 요인으로 인하여 RFID 시스템을 설치하고 운용하는데 있어서, 각 장비들의 송수신 전파 신호를 측정하여 상태를 파악해야 할 필요성이 있다.
종래에는 일반적으로 고주파 통신 시스템에 통용될 수 있는 측정 장비를 이용하였으나, 종래 측정 장비는 RFID 시스템과 같은 특정 통신 시스템을 위한 장비가 아니므로 사용이 번거롭고 측정할 수 있는 항목에 한계가 있었다.
따라서, 정확한 전파 측정 및 해석이 불가능하였으므로 RFID 시스템을 효율적으로 배치하고 운용하는데 어려움이 많았다.
본 발명은 RFID 리더 또는 태그로부터 수신되는 신호를, 구현이 용이한 회로 구성을 통하여 효율적으로 감지하고 해석할 수 있도록 하는 RFID 수신용전파 측정장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 원래의 시스템에 회로적 영향을 주지않고 송신단에 간편하게 연결하여 RFID 리더 또는 태그로부터 송신되는 신호를 전달받고, 이를 왜곡되지 않은 신호로서 해석될 수 있도록 신호처리하는 RFID 송신용전파 측정장치를 제공한다.
본 발명에 의한 RFID 수신용전파 측정장치는 RFID 신호를 수신하는 안테나 단; 상기 수신 신호를 I(In-phase)신호와 Q(Quadrature-phase)신호로 분리하는 신호분리기; 상기 I신호와 Q신호를 믹싱하는 제1믹서와 제2믹서; 상기 믹싱된 I신호와 Q신호를 각각 DC성분의 신호로 변환하는 제1DC변환기와 제2DC변환기; 상기 DC성분 I신호와 DC성분 Q신호를 필터링하는 제1필터와 제2필터; 및 상기 필터링된 DC성분 I신호와 DC성분 Q신호를 외부로 출력시키는 접속부를 포함한다.
또한, 본 발명에 의한 RFID 수신용전파 측정장치는 상기 안테나단에 저잡음증폭기가 더 구비되고, 상기 제1믹서 및 상기 제2믹서는 상기 I신호와 Q신호를 소정 위상차를 가지는 두개의 I신호 및 두개의 Q신호로 각각 분리하여 믹싱한다.
또한, 본 발명에 의한 RFID 수신용전파 측정장치는 상기 제1DC변환기와 제2DC변환기의 입력단에 각각 제1저대역통과필터와 제2저대역통과필터 그리고 제1증폭기 및 제2증폭기가 구비된다.
본 발명에 의한 RFID 송신용전파 측정장치는 RFID 송신신호를 입력받아 안테나로 출력하는 출력부; 상기 출력부에 연결되어 RFID 송신신호 중 진행파 신호를 커플링시키는 제1커플링부; 상기 출력부에 연결되어 RFID 송신신호 중 반사파 신호를 커플링시키는 제2커플링부; 상기 진행파 신호를 처리하는 제1RF처리부; 상기 반사파 신호를 처리하는 제2RF처리부; 및 상기 RF신호로서 처리된 진행파 신호 또는 반사파 신호를 DC성분의 신호로 변환하고 상기 DC성분의 전력 레벨 수치를 출력시키는 복조부를 포함한다.
또한, 본 발명에 의한 RFID 송신용전파 측정장치의 상기 제1커플링부 및 상기 제2커플링부는 출력단에 전압분배회로를 구비하고, 상기 제1RF처리부 및 상기 제2RF처리부는 필터를 구비한다.
또한, 본 발명에 의한 RFID 송신용전파 측정장치의 상기 제1RF처리부 및 상기 제2RF처리부는 격리기(Isolator)와 스위치를 구비하고, 상기 복조부는 로그(Log) 앰프 및 AD컨버터를 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명에 의한 RFID 송신용전파 측정장치는 상기 복조부로부터 출력된 진행파 신호 및 반사파 신호의 전력 레벨 수치를 이용하여 RF송신신호의 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio) 수치를 계산하는 연산부를 더 구비하고, 상기 연산부는 다음의 수식에 의하여 상기 VSWR 수치를 계산한다.
Figure 112006022586159-pat00001
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 RFID 송신용전파 측정장치 및 RFID 수신용전파 측정장치에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 RFID 송신용전파 측정장치와 RFID 수신용전파 측정장치는 각각 독립적인 측정장치로 이용되거나 함께 세트를 이루는 측정장치로 이용될 수 있는 장치로서, 우선 본 발명의 실시예에 따른 RFID 수신용전파 측정장치에 대하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 RFID 수신용전파 측정장치(이하에서, "수신용전파 측정장치"라 한다)의 구성 요소를 개략적으로 도시한 회로연결도이다.
도 1에 의하면, 수신용전파 측정장치는 안테나(105), 저잡음증폭기(LNA; Low Noise Amplifier)(110), 발룬회로(115), 위상동기회로(PLL; Phase Locked Loop)(120), 제1믹서(Mixer)(125), 제2믹서(130), 제1저대역통과필터(LPF; Low Pass Filter)(135), 제2저대역통과필터(140), 제1증폭기(BPA; Baseband Power Amplifier)(145), 제2증폭기(150), 제1로그앰프(Log Amplifier)(155), 제2로그앰프(160), 제3저대역통과필터(165), 제4저대역통과필터(170), 제1커넥터(175) 및 제2커넥터(180)를 포함하여 이루어지며, 제1커넥터(175)와 제2커넥터(180)는 파형측정장비(200)와 분리가능하게 결합될 수 있다.
상기 안테나(105)는 RFID 신호를 수신하고, 저잡음증폭기(110)는 잡음 성분의 신호를 최대한 억제하여 수신 신호를 증폭시킨다.
보통, RF 수신단에서 수신된 전파의 전력은 감쇄 및 잡음의 영향으로 인해 매우 낮은 전력레벨을 갖으므로 상기 저잡음증폭기(110)는 수신 신호를 증폭시키는데, 수신 신호는 외부의 잡음을 포함하고 있으므로 잡음 성분을 최대한 억제하면서 수신 신호를 증폭하게 된다. 즉, 통신 시스템의 잡음 지수를 결정하는 중요한 부분은 시스템의 초반 블록의 잡음 지수값인데, 그 이유는 초반 블록이 잡음 지수가 작고 이득이 큰 경우 전체 잡음 지수가 가장 크게 개선되기 때문이다. 따라서, 저잡음증폭기(110)는 잡음 지수(Noise Figure)가 작은 값을 갖도록 동작점과 매칭포인트를 잡아서 설계된다.
우선, 상기 발룬회로(115)는 저잡음증폭기(110)로부터 전달된 수신신호를 I신호 및 Q신호로 분리시킨다.
여기서, "발룬(Balun)"이란 "Balance-Unbalance"의 줄임말로서, Balanced Signal 을 Unbalanced Signal로(또는 그 역으로) 변환해주는 회로를 의미한다.
상기 발룬회로(115)는 출력단이 각각 제1믹서(125)와 제2믹서(130)로 연결되는데, 같은 전송 대역을 사용하는 I신호와 Q신호이 존재하는 경우 한측을 GND로 만들고 다른 측으로 신호를 몰아(일종의 신호 변환임) I신호 또는 Q신호를 분리시키게 된다.
상기 발룬회로(115)는 선로 조합, 럼프드 소자, 공진도파관 방식 등을 통하여 구현될 수 있다.
상기 제1믹서(125)와 제2믹서(130)는 발룬회로(115)와 연결되며, 제1믹서(125)는 소정의 위상차를 가지는 신호(가령, 코사인, 사인 신호; 기준주파수신호)를 위상동기회로(120)로부터 전달받아 이를 분리된 I신호에 곱산하여 I+신호 및 I-신호로 믹싱한다.
상기 제2믹서(130)는 제1믹서(125)와 동일한 방식으로 위상동기회로(120)로부터 기준주파수신호를 전달받아 이를 분리된 Q신호에 곱산하여 Q+신호 및 Q-신호로 믹싱한다.
또한, 상기 제1믹서(125)는 제1저대역통과필터(135)와 연결되고, 제2믹서(130)는 제2저대역통과필터(140)와 연결되는데, 제1저대역통과필터(135)는 제1믹서(125)에서 믹싱된 I+신호와 I-신호(이하, 설명상의 편의를 위하여, 경우에 따라 "I신호"로 통칭하기로 한다)를 주파수 필터링한다(참고로, 상기 제1저대역통과필 터(135)는 2개로 구비될 수 있음).
상기 제2저대역통과필터(140)는 제2믹서(130)에서 분리된 Q+신호와 Q-신호(이하, 설명상의 편의를 위하여, 경우에 따라 "Q신호"로 통칭하기로 한다)를 주파수 필터링한다(참고로, 상기 제2저대역통과필터(140)는 2개로 구비될 수 있음). 즉, 상기 2개의 저대역통과필터(135, 140)는 각 신호의 전체 주파수 대역 중에서 소정 대역 이하의 주파수 신호만을 추출함으로써 신호 처리의 효율성을 높이게 된다.
상기 제1증폭기(145)와 제2증폭기(150)는 각각 I신호와 Q신호를 제1로그앰프(155) 및 제2로그앰프(160)가 처리할 수 있는 크기의 신호로 증폭시킨다.
그리고, 상기 제1로그앰프(155)와 제2로그앰프(160)는 각각 증폭된 I신호 및 Q신호를 직접 데시벨값에 비례한 직류전압신호로 출력하는데, 로그앰프(155, 160)의 구성에 대해서는 도 8을 참조하여 후술하기로 한다.
상기 제3저대역통과필터(165)와 제4저대역통과필터(170)는 로그앰프(155, 160) 상에서의 신호 처리과정에서 혼재된 불요파 성분의 신호를 제거하고, 제1커넥터(175)와 제2커넥터(180)는 각각 파형측정장비(200)로 I 직류전압신호 및 Q 직류전압신호를 송출한다.
상기 파형측정장비(200)는 직류전압신호를 해석하고, 해석된 데이터를 아날로그신호로 변환하여 디스플레이하는 장치로서, 변조 수치, 잡음 수치, 왜곡 수치, 전력 수치 등을 해석할 수 있는 측정장비이며, 예를 들면, "스윕 제너레이터(Sweep Generator)"와 같은 장비가 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 RFID 수신용전파 측정장치로부터 출력된 신호를 분석하여 얻어진 변조 수치의 디스플레이 화면을 예시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 RFID 수신용전파 측정장치로부터 출력된 신호를 분석하여 얻어진 잡음 수치의 디스플레이 화면을 예시한 도면이다.
도 2를 보면, 수신 신호가 처리됨에 있어서의 변조 파형이 디스플레이되어 있고, 도 3을 보면, 필터들이 제거하지 못하고 수신 신호 상에 남아있는 잡음성분의 신호가 수치 해석되어 디스플레이되어 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 RFID 수신용전파 측정장치로부터 출력된 신호를 분석하여 얻어진 왜곡 수치의 디스플레이 화면을 예시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 RFID 수신용전파 측정장치로부터 출력된 신호를 분석하여 얻어진 전력 수치의 디스플레이 화면을 예시한 도면이다.
도 4를 보면, 잡음 성분이나 반사파 성분 등 불요파 신호의 영향, 또는 필터회로, 증폭 회로 등 회로가 가지는 자체의 영향으로 인하여 수신 신호가 왜곡되는 정도가 파형으로 표시된 것을 볼 수 있고, 도 5를 보면, 수신 신호의 전력 레벨이 표시된 것을 볼 수 있는데, 그래프상의 단위 블록은 약 31MHz(가로), -0.047dB(세로)의 크기이다.
이하에서, 본 발명의 실시예에 따른 RFID 송신용전파 측정장치에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 RFID 송신용전파 측정장치(이하, "송신용전 파 측정장치"라 한다)(300)의 구성 요소를 개략적으로 도시한 회로연결도이다.
도 6을 참조하면, 상기 RFID 송신용전파 측정장치(300)는 출력부(310), 제1커플링부(322), 제2커플링부(321), 제1전압분배회로(332), 제2전압분배회로(342), 제1대역통과필터(333), 제2대역통과필터(343), 제1격리기(Isolator)(334), 제2격리기(344), 제1스위치(335), 제2스위치(345) 및 복조부(350)로 이루어진다.
우선, 상기 출력부(310)는 제3커넥터(312)를 구비하여 RFID 송신장치(도시되지 않음; 본 발명의 기술적 사상과 큰 연관성이 없으므로 상세한 설명은 생략함)와 분리가능하게 연결되는데, 가령 RFID 송신장치의 듀플렉서단에 연결될 수 있다.
따라서, RFID 송신장치에서 발생된 송신 신호는 RFID 송신장치의 안테나를 거치지 않고 상기 출력부(310)에 구비된 안테나(311)를 통하여 송출된다.
이때, 상기 출력부(310)는 제1커플링부(322)와 제2커플링부(321)를 구비하고, 상기 제1커플링부(322)와 제2커플링부(321)는 각각 송신신호를 커플링시킨다.
상기 제1커플링부(322)와 제2커플링부(321)로는 여러 종류의 결합기(Coupler)가 사용될 수 있으며, 예를 들어 래트 레이스(Rat-Race)형 결합기, 브랜치 라인(Branch-line)형 결합기 등이 사용될 수 있다.
브랜치 라인형 결합기의 경우 두 개의 전송 선로를 두개의 브랜치 라인으로 연결한 형태로서 직접 커플링(Direct coupling) 방식을 이용한 결합이고, 마이크로스트립 라인으로 구현될 수 있다.
브랜치 라인과 결합 영역의 전송 선로의 길이가 조정됨에 따라 상기 제1커플링부(322)는 송신 신호 중 진행파 신호(Forward signal)를 커플링시키고, 제2커플 링부(321)는 송신 신호 중 반사파 신호(Reflected signal)를 커플링시키게 된다.
상기 제1전압분배회로(332)와 제2전압분배회로(342)는 커플링된 신호들의 전압을 일정한 비율로 조정하고, 제1대역통과필터(333)와 제2대역통과필터(343)는 각각 커플링된 진행파 신호와 반사파 신호를 필터링하여 다른 성분의 신호를 제거한다.
상기 제1격리기(334)와 제2격리기(344)는 각각 제1대역통과필터(333) 및 제1스위치(335), 제2대역통과필터(343) 및 제2스위치(345) 사이에 연결되고, 신호의 전달 방향을 대역통과필터측으로부터 스위치부측으로 고정시킴으로써 스위치부측으로부터의 신호 유입을 억제시킨다.
즉, 상기 제1격리기(334)와 제2격리기(344)는 커플링된 진행파 신호와 반사파 신호는 통과시키고, 스위치(335, 345), 복조부(350), 또는 복조부(350)의 출력단자(e, f)에 연결되는 외부 전력측정장비(도시되지 않음)로부터 유입되는 불요파 성분의 신호는 대역통과필터측으로 통과시키지 않고 격리(접지)단으로 흐르게 하여 제거(termination)시킨다.
따라서, 제1격리기(334)와 제2격리기(344)는 수신신호의 유입으로 인하여 상기 RFID 송신장치에서 혼변조 현상이 발생되고, 통신 시스템의 선형성이 저하되어 통신변조성능이 떨어지는 것을 방지한다.
한편, 상기 제1스위치(335)와 제2스위치(345)는 온/오프용 제어전압을 인가받는 2개의 제어용 단자(a,b 및 c, d)를 각각 구비하고, 제어전압의 종류에 따라 진행파 신호의 경로와 반사파 신호의 경로를 개방 또는 폐쇄시킨다.
상기 제1스위치(335)와 제2스위치(345)가 교대로 스위칭됨으로써 이들에 연결된 복조부(350)는 두개로 구비될 필요가 없으며, 진행파 신호와 반사파 신호의 전력을 모두 체크할 수 있게 된다.
상기 제1스위치(335)와 제2스위치(345)는 제어 논리 회로와 스위치 회로를 포함하며, 제어 논리 회로는 전원단(Vcc), 3개의 제어 전압단(vctrl1, vctrl2, vctrl3)을 구비한다.
상기 전원단은 스위치부의 전원이 입력되는 단자이고, 제어 전압단들은 스위칭 동작의 제어용 전압이 입력되는 단자이다.
상기 3개의 제어 전압단들을 통하여 제어 전압이 인가되고, 제어 논리 회로는 인가된 제어 전압의 조합(논리 연산)을 해석하여 디코딩 신호를 생성한다.
상기 스위치 회로는 제어 논리 회로로부터 디코딩 신호를 전달받고, 디코딩 신호에 따라 두 개의 신호 경로를 개폐시킨다. 따라서, 진행파 신호 경로와 반사파 신호 경로는 선택적으로 통전된다.
상기 복조부(350)는 제1스위치(335)와 제2스위치(345)를 통하여 선택적으로 전달된 진행파 신호 또는 반사파 신호를 DC성분의 신호로 변환하고 DC성분 신호의 전력 레벨 수치를 계산하여 출력시킨다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 RFID 송신용전파 측정장치(300)의 복조부(350)의 구성요소를 개략적으로 도시한 회로연결도이다.
도 7에 의하면, 상기 복조부(350)는 제5대역통과필터(352), 제3로그앰프(354) 및 AD(Analog to Digital)컨버터(356)를 포함하여 이루어지는데, 상기 제5 대역통과필터(352)는 아날로그 상태인 송신신호를 디지털 신호(DC성분의 신호)로 변환함에 있어서 신호가 왜곡되는 것을 방지하기 위하여 피터링 기능을 수행한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 RFID 송신용전파 측정장치(300)의 복조부(350)에 구비되는 제3로그앰프(354)의 내부 구성을 도시한 회로도이다.
상기 제3로그앰프(354)는 아날로그 상태인 송신신호를 직류전압신호로 출력하여 레벨을 감지하는 기능을 수행하는데, 송신신호를 직접 데시벨값에 비례한 직류전압신호로 출력시킴으로써 수신 가능한 전력 레벨의 신호 감도 범위를 확장시킬 수 있게 된다.
도 8에 의하면, 상기 제3로그앰프(354)는 다수개의 증폭기로 구성되는 증폭단(354a), 상기 증폭기와 연결되는 감지기들로 구성되는 감지회로단(354b), 감지회로단과 연결되는 오프셋 보상 회로(354c), 바이어스 회로(354d), 미러 회로(354e) 및 출력단증폭부(354f)로 이루어진다.
송신 신호가 일련의 캐스케이드 증폭단(일반적으로, 4~8개 캐스케이드 단으로 구비되고 각각의 단이 가지는 이득은 6dB ~ 12dB임)(354a)으로 입력되고, 감지회로단(354b)은 증폭단의 캐스케이드단 출력을 합산하여 입력 전력의 로그 값에 비례하는 DC 출력 전압을 생성한다.
이때, DC 출력 전압 결과치는 로그 형태의 전달 함수이며, 일반적으로 80dB의 동적(Dynamic) 동작 영역를 가지며, 약 -70 dBm 내지 10dBm의 RF 전력을 검출할 수 있다.
제3로그앰프(354)의 입력은 단일 종단 또는 차동 형태이며, 감지회로 단(354b)의 출력은 내장 OP 앰프 또는 트랜스컨덕턴스 증폭기 등으로 구비되는 출력단증폭부(354f)의 비반전 입력에 연결된다.
상기 복조부(350)는 상기 진행파 신호 및 반사파 신호의 전력 레벨 수치를 각각 출력하는 2개의 출력 단자(e, f)를 구비하는데, 2개의 출력단자(e, f)는 전력 측정(계측) 장비와 연결됨으로써 숫자화한 전력수치를 확인할 수 있게 된다.
이때, 상기 AD컨버터(356)는 상기 전력 측정 장비가 처리할 수 있는 디지털 신호의 형태로 상기 제3로그앰프(350)가 변환한 직류전압신호를 변환한다.
상기 AD컨버터(356)는 SNR(Signal to Noise Ratio)을 최소화하기 위하여 정궤환 구조를 가지는 비교기로 구현되는데, RF신호의 진행 경로 상에서 각 구성단의 노이즈 영향을 충분히 낮게 하기 위하여, 히스트레리스 현상을 위한 정궤환 구조의 OP 앰프로 설계된다.
한편, 본 발명의 제2실시예에 의한 RFID 송신용전파 측정장치(300)는 연산부(도시되지 않음)를 더 구비할 수 있는데, 상기 연산부는 상기 복조부(350)로부터 출력된 진행파 신호 및 반사파 신호의 전력 레벨 수치를 이용하여 RF송신신호의 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio) 수치를 계산하는 구성부로서, 상기 AD컨버터(356)의 출력단자(e, f)에 직접 연결될 수도 있고, 사용자 인터페이스 수단(가령, "GUI(Graphic User Interface)"와 같은 인터페이스 수단을 예로 들 수 있음)을 제공하며 별도의 단말기에 설치된 프로그램 형태로 구현될 수도 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 연산부는 후자의 형태로 구현될 것으로 하는데, 후자의 경우 사용자는 전력측정장비로부터 확인한 전력 수치를 상기 인터페이스 수 단을 이용하여 연산부에 입력하고, 연산부는 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio) 수치를 계산한다.
상기 VSWR 수치는 고주파 회로에서의 정합성을 판단하는 기준으로서, 다음과 같은 수식을 통하여 계산된다.
Figure 112006022586159-pat00002
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 RFID 송신용전파 측정장치(300)의 연산부가 제공하는 사용자 인터페이스 화면을 예시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 상기 복조부가 출력한 진행파 신호와 반사파 신호의 전력이 각각 "1"Watt, "0.1"Watt로 측정된 경우, 사용자는 이 수치들을 연산부가 제공하는 인터페이스 수단의 입력칸(A, B)에 입력하고, 연산부는 상기 수학식1을 이용하여 VSWR 수치를 계산한다.
도 9를 보면, VSWR 수치는 "1.924"로 계산되어 결과확인창(C)에 표시됨을 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 이상 에 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 RFID 수신용전파 측정장치 및 RFID 송신용전파 측정장치에 의하면, 리더 혹은 태그로부터 송수신되는 신호를 가장 안정된 상태의 신호로 검출하고 해석할 수 있으므로, 변조 수치, 왜곡 수치, 잡음 수치, 전력 수치, VSWR 수치, 격리도(Isolation) 수치 등의 해석 결과에 기초하여 RFID 시스템을 가장 효율적으로 배치하고 운용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (16)

  1. RFID 신호를 수신하는 안테나단;
    상기 수신 신호를 I(In-phase)신호와 Q(Quadrature-phase)신호로 분리하는 신호분리기;
    상기 I신호와 Q신호를 믹싱하는 제1믹서와 제2믹서;
    상기 믹싱된 I신호와 Q신호를 각각 DC성분의 신호로 변환하는 제1DC변환기와 제2DC변환기;
    상기 DC성분 I신호와 DC성분 Q신호를 필터링하는 제1필터와 제2필터; 및
    상기 필터링된 DC성분 I신호와 DC성분 Q신호를 외부로 출력시키는 접속부를 포함하는 RFID 수신용전파 측정장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 안테나단에 저잡음증폭기가 구비되는 것을 특징으로 하는 RFID 수신용전파 측정장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제1믹서 및 상기 제2믹서는
    상기 I신호와 Q신호를 소정 위상차를 가지는 두개의 I신호 및 두개의 Q신호로 각각 분리하여 믹싱하는 것을 특징으로 하는 RFID 수신용전파 측정장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1DC변환기와 제2DC변환기의 입력단에 각각 제1저대역통과필터와 제2저대역통과필터가 구비되는 것을 특징으로 하는 RFID 수신용전파 측정장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1DC변환기와 제2DC변환기의 입력단에 각각 제1증폭기 및 제2증폭기가 구비되는 것을 특징으로 하는 RFID 수신용전파 측정장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 제1DC변환기, 제2DC변환기 중 하나 이상은
    로그 앰프로 구비되는 것을 특징으로 하는 RFID 수신용전파 측정장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 접속부는
    파형 측정 장비의 접속 단자와 연결되어 상기 필터링된 DC성분 I신호와 DC성분 Q신호를 출력시키는 것을 특징으로 하는 RFID 수신용전파 측정장치.
  8. RFID 송신신호를 입력받아 안테나로 출력하는 출력부;
    상기 출력부에 연결되어 RFID 송신신호 중 진행파 신호를 커플링시키는 제1커플링부;
    상기 출력부에 연결되어 RFID 송신신호 중 반사파 신호를 커플링시키는 제2커플링부;
    상기 진행파 신호를 필터링 처리하는 제1RF처리부;
    상기 반사파 신호를 필터링 처리하는 제2RF처리부; 및
    상기 RF신호로서 처리된 진행파 신호 또는 반사파 신호를 DC성분의 신호로 변환하고 상기 DC성분의 전력 레벨 수치를 출력시키는 복조부를 포함하는 RFID 송신용전파 측정장치.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 제1커플링부, 제2커플링부 중 하나 이상은
    출력단에 전압분배회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 RFID 송신용전파 측정장치.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 제1RF처리부, 제2RF처리부 중 하나 이상은
    필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 RFID 송신용전파 측정장치.
  11. 제 8항에 있어서, 상기 제1RF처리부, 제2RF처리부 중 하나 이상은
    격리기(Isolator)를 구비하는 것을 특징으로 하는 RFID 송신용전파 측정장치.
  12. 제 8항에 있어서, 상기 제1RF처리부, 제2RF처리부 중 하나 이상은
    출력단에 스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 RFID 송신용전파 측정장치.
  13. 제 8항에 있어서, 상기 복조부는
    로그(Log) 앰프 및 AD컨버터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 RFID 송신용전파 측정장치.
  14. 제 8항에 있어서, 상기 복조부는
    상기 진행파 신호 및 반사파 신호의 전력 레벨 수치를 각각 출력하는 2개의 출력 단자를 구비하는 것을 특징으로 하는 RFID 송신용전파 측정장치.
  15. 제 8항에 있어서,
    상기 복조부로부터 출력된 진행파 신호 및 반사파 신호의 전력 레벨 수치를 이용하여 RF송신신호의 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio) 수치를 계산하는 연산부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 RFID 송신용전파 측정장치.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 연산부는
    Figure 112006022586159-pat00003
    상기 수학식에 의하여 상기 VSWR 수치를 계산하는 것을 특징으로 하는 RFID 송신용전파 측정장치.
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