KR100773269B1 - 수신 감도가 향상된 무선 주파수 인식 시스템의 리더 장치 - Google Patents

Abstract

커플러를 통해 누설되는 고주파 성분의 연속파를 소정 레벨로 제한함으로써, 리더의 수신 감도를 향상시킬 수 있도록 한 수신 감도가 향상된 무선주파수 인식 시스템의 리더 장치가 개시되어 있다. 이러한 본 발명은, 하이브리드 커플러를 통해 전송되는 고주파 성분의 연속파를 통해 태그가 활성되고, 활성화된 태그로부터 공급된 태그의 식별 정보를 수신하는 무선주파수 인식 시스템의 리더 장치에 있어서, 안테나를 통해 수신된 태그의 식별 정보를 가지는 응답 신호와 상기의 커플러를 통해 누출된 사기 연속파를 미리 설정된 소정 레벨로 제한한 후 증폭하고, 상기의 증폭 신호를 위상 고정 루프의 사용 주파수와 혼합한 후 복조하여 복조 데이터를 디지털 신호 처리부로 공급하는 신호 수신부를 포함한다.

무선주파수인식 시스템, 리더장치, 클램핑, 리미터

Description

수신 감도가 향상된 무선 주파수 인식 시스템의 리더 장치{READER OF RFID SYSTEM FOR ADVANCING RECEIVE SENSITIVETY}

도 1은 일반적인 무선주파수 인식 시스템의 구성을 보인 도이다.

도 2는 도 1에 도시된 무선주파수 인식 시스템의 동작 상태를 보인 도이다.

도 3은 본 발명에 따른 수신감도가 향상된 리더 장치의 구성을 보인 도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 신호 수신부 11 : 리미터

13 : 밴드패스 필터 15 : 저잡음 증폭기

17 : 아날로그/디지털 변환기 30 : 디지털 신호 처리부

100 : 리더

300 : 태그

본 발명은 수신 감도가 향상된 무선 주파수 인식 시스템의 리더 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 커플러를 통해 누설되는 고주파 성분의 연속파를 소정 레벨로 제한하여 리더의 수신감도를 향상시키는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 무선주파수인식(RFID, Radio Frequency IDentification)은 최소형 IC 칩에 고유한 식별정보를 입력하고 무선주파수(RF)를 이용하여 이 칩이 부착된 물체나 동물 등을 인식· 추적· 관리할 수 있는 기술을 말한다. 이러한 RFID 시스템은 고유한 식별정보가 입력되고 물체나 동물 등에 부착되는 RFID 태그(Tag 또는 Transponder)와, 이 태그가 가지고 있는 식별정보를 비접촉식으로 읽거나 또는 쓰기 위한 리더(Reader 또는 Interrogator)로 이루어진다. 그리고 상기 리더에는 컴퓨터 등 정보처리장치가 연결되어 태그로부터 수집된 데이터를 처리한다.

도1은 종래 기술에 따른 RFID 시스템의 기본적인 구성을 보여주는 구성도이다. 도시된 바와 같이, 태그(5)는 자체적으로 전원을 갖지 않는 수동형 태그로서, 소형 반도체 IC 칩과 안테나로 이루어지고, 상기 IC 칩에는 RF회로, 로직 및 메모리가 내장되어 있다. 이러한 태그(5)는 다양한 크기와 형태를 갖는다. 그리고 리더(1)는 특정 주파수대역의 RF신호를 태그(5)로 전송하는 전송부와 태그(5)에서 보내주는 신호를 수신하는 수신부 및 이를 송수신하기 위한 안테나를 포함하여 구성된다.

도 2는 종래 기술에 따른 RFID 시스템의 기본적인 작용을 보여주는 구성도이다. 도시된 바와 같이, 리더(1)는 고주파 캐리어신호와 소정의 질문신호를 포함하는 소정 주파수대역의 RF신호를 전송한다. 상기 RF신호에 의해 형성되는 리더(1)의 전자기장 내에 태그(5)가 위치되면, 상기 태그(5)는 IC 칩을 동작시키는데 필요한 동작 전원을 리더(1)의 고주파 캐리어 신호로부터 공급 받는다. 즉, 리더(1)에서 전송되는 고주파 캐리어신호는 태그의 안테나에 교류를 발생시키고 발생된 교류는 정류된 후 IC 칩을 위한 전기에너지로 사용되는 것이다. 또한 상기 태그(5)는 수신된 RF신호를 변조하고 이를 근거로 태그(5)에 저장된 데이터를 반사 변조하여 응답신호로서 리더(1)로 전송한다. 이와 같이 종래의 RFID 시스템은 리더(1)와 태그(5) 사이에 정보전송은 물론 수동형 태그를 활성화 시키기 위한 전력 전송이 함께 수행된다.

즉, 상기의 리더(1)의 변조 신호는 소정 반송파와 혼합되고 상기 변조 신호와 소정 반송파가 혼합된 RF 신호는 소정 레벨로 증폭된 후 RF 용 안테나(ANT)를 통해 태그(5)로 공급된다. 상기 RF 신호는 프리앰블(Preamble)-커멘드(command)-연속파(CW :Continue Wave)가 반복적으로 태그(5)로 전송된다.

여기서, 상기 리더(1)의 응답 신호는 한 채널의 체류 시간인 400ms 이내 동안 전송하게 된다.

또한, 상기의 연속파 신호는 커플러를 통해 누출되어 태그의 식별 정보인 응답 신호와 함께 리더로 공급되고, 상기의 리더는 응답 신호 및 연속파를 소정 레벨로 증폭한 후 복조한다. 여기서, 상기의 커플러를 통해 누출되는 전력 전송용 연속파 신호의 크기는 태그로부터 전송되어 오는 응답 신호의 크기(Backscattering Gain)에 비해 상대적으로 큰 레벨을 가진다. 따라서, 응답 신호의 복조 시 포화 현상이 발생되고, 따라서 상기의 고주파 성분의 연속파에 비해 상대적으로 낮은 레벨의 태그의 식별 정보를 복원하는데 문제가 발생되어 리더의 수신 감도가 저하되는 원인이 있었다.

본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 커플러를 통해 누출되는 태그의 전력 공급용 연속파 신호를 소정의 레벨로 제한함으로써, 태그의 식별 정보를 복조 시 발생되는 포화 현상을 미연에 방지하여 리더의 수신감도를 향상시킬 수 있도록 한 수신 감도가 향상된 무선 주파수 인식 시스템의 리더 장치를 제공하고자 하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기술적 수단은,

하이브리드 커플러를 통해 태그로 전송되는 고주파 성분의 연속파 신호를 통해 태그가 활성화되고 활성화된 태그로부터 공급된 태그의 식별 정보를 수신하는 무선주파수 인식 시스템의 리더 장치에 있어서,

안테나를 통해 수신된 태그의 식별 정보를 가지는 응답 신호와 상기의 커플러를 통해 누출된 상기 연속파를 미리 설정된 소정 레벨로 제한한 후 증폭하고, 상기의 증폭 신호를 위상고정루프의 사용 주파수와 혼합한 후 복조한 후 복조 데이터(I/Q)를 디지털신호 처리부로 공급하는 신호 수신부를 포함하며,

상기의 소정 레벨은, 상기의 위상고정루프의 사용 주파수와 혼합 시 임계값이고, 상기의 임계값은 12dB인 것을 특징으로 한다.

상기 신호 수신부는,

상기 안테나를 통해 공급된 태그의 응답 신호와 상기의 커플러를 통해 누출된 태그의 전력 공급용 연속파를 소정 레벨로 제한하기 위한 리미터와,

상기 리미터의 출력 신호 중 소정 주파수 대역의 RF 신호를 추출하는 밴드패 스필터와,

상기 밴드패스필터의 출력 신호에 포함된 저잡음 증폭하는 저잡음 증폭기와,

상기 저잡음 증폭기의 출력 신호를 위상고정루프의 사용 주파수와 혼합한 후 복조한 후 복조 데이터(I/Q)를 디지털신호 처리부로 공급하는 아날로그/디지털 변환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 신호 수신부는,

상기 안테나를 통해 수신된 태그의 식별 정보를 가지는 응답 신호와 상기의 커플러를 통해 누설된 상기 연속파를 미리 설정된 소정 레벨로 제한하는 클램핑부와,

상기 클램핑부의 출력 신호 중 소정 주파수 대역의 RF 신호를 추출하는 밴드패스필터와,

상기 밴드패스필터의 출력 신호에 포함된 저잡음 증폭하는 저잡음 증폭기와,

상기 저잡음 증폭기의 출력 신호를 위상고정루프의 사용 주파수와 혼합한 후 복조한 후 복조 데이터(I/Q)를 디지털신호 처리부로 공급하는 아날로그/디지털 변환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 커플러를 통해 누출되는 고주파 성분의 연속파를 미리 설정된 소정 레벨로 제한함으로써, 태그의 응답 신호 복조 시 포화 현상을 제거하여 리더 의 수신 감도를 향상시킬 수 있게 된다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 리더 장치(100)의 상세한 구성을 보인 도이다. 본 발명에 따른 무선 주파수 인식 시스템의 리더 장치(100)는, 통상적인 리더(100)와 태그(300)로 구비되며, 상기 태그(300)는 리더(100)로부터 공급되는 연속파(CW)에 따라 활성화된 후 태그의 식별 정보인 응답 신호를 리더(100)로 전송한다.

여기서, 상기 러더 장치(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 RF 안테나를 통해 수신된 태그의 식별 정보를 가지는 응답 신호와 상기의 커플러를 통해 누설된 상기 연속파를 미리 설정된 소정 레벨로 제한한 후 제한된 신호를 위상고정루프의 사용 주파수와 혼합한 후 복조하여 복조 데이터(I/Q)를 아날로그/디지털 변환부(30)로 공급하는 신호 수신부(10)를 포함한다.

그리고, 상기 본 발명에 따른 리더 장치(100)는, 상기의 RF 안테나(ANT)를 통해 수신된 태그의 RF 신호에 대한 송수신 간의 간섭을 제거하기 위해 아이솔레이션(isolation)하는 하이브리드 커플러(HC)를 더 포함한다.

상기 신호 수신부(10)는, 상기의 안테나(ANT)를 통해 공급된 태그의 응답 신호와 상기 커플러(HC)를 통해 누출되는 연속파를 소정 레벨로 제한하기 위한 리미터(11)와, 상기 리미터(11)의 출력 신호 중 소정 주파수 대역의 응답 신호를 추출하는 밴드패스필터(13)와, 상기 밴드패스필터(13)의 출력 신호에 포함된 저잡음 증폭하는 저잡음 증폭기(15)와, 상기 저잡음 증폭기(15)의 출력 신호를 디지털 신호로 변환한 후 상기 디지털 신호 처리부(30)로 공급하는 아날로그/디지털 변환기(17)를 포함한다.

즉, 상기 신호 수신부(10)는 상기의 커플러를 통해 누출되고 상기의 태그를 활성화하기 위해 어떠한 정보도 포함하지 않는 전력 전송의 연속파와 RF 안테나를 통해 제공된 태그(300)의 식별 정보인 응답 신호를 수신한다. 여기서, 상기 연속파는 태그의 식별 정보인 응답 신호에 비해 상대적으로 큰 레벨을 가진다.

또한, 상기의 리미터(11)는 상기 아날로그/디지털 변환부(15)의 위상고정루프의 사용 주파수와 혼합 시 임계값으로 상기 태그의 RF 신호의 레벨을 제한하도록 구비되고, 상기의 임계값은 12dB가 되도록 설계된다.

본 발명의 실시 예에서의 수신된 태그의 응답 신호 및 상기의 커플러(HC)를 통해 누출된 전력 전송용 연속파의 레벨을 제한하기 위해 신호 수신부(10)는 상기의 리미터(11)로 구비되는 것을 일 예로 설명하고 있으나, 상기의 응답 신호 및 연속파를 소정 레벨로 클램핑(clamping)하는 클램핑부로 구비될 수도 있다.

상기 아날로그/디지털 변환부(17)는 통상적인 믹서기 및 위상고정루프를 사용하여 상기 저잡음 증폭기(13)의 출력 신호를 복조하여 복조 데이터(I/Q)를 출력하도록 구비되며, 또한, 상기 디지털 신호 처리부(30)는 통상 DSP(digital signal processor)로 구비된다.

즉, 상기 아날로그/디지털 변환부(17)는, 상기의 저잡음 증폭기(13)의 출력 신호를 위상고정루프의 사용 주파수와 혼합한 후 복조하여 복조 데이터(I/Q)를 출력한다. 상기 복조 데이터는 통상적인 디지털 신호 처리부(30)로 제공된다. 본 발명의 실시 예에서 디지털 신호 처리부(30)의 처리 과정은 이미 공지된 기술이므로 그에 따른 상세한 설명은 생략한다.

상기한 구성으로 된 본 발명에 따른 무선주파수 인식 시스템의 리더 장치 (100)는, 우선 태그(300)로부터 공급된 응답 신호는 상기 안테나(ANT), 하이브리드 커플러(HC) 및 신호 수신부(10)를 통해 수신한다.

이때 상기 태그(300)의 응답 신호는 상기 하이브리드 커플러(HC)를 통해 누출되는 태그 전력 전송용 연속파와 함께 상기의 신호 수신부(10)의 리미터(11)에 공급되고, 상기 리미터(11)는 상기 수신된 응답 신호와 상기의 커플러(HC)를 통해 누출된 연속파의 레벨을 미리 설정된 소정 레벨로 제한한다. 여기서, 상기 연속파의 레벨이 태그의 응답 신호의 레벨보다 상대적으로 큰 값을 가지므로, 상기 리미터(11)는 큰 레벨을 가지는 상기의 연속파 만이 소정 레벨로 제한하게 되고, 실제 안테나를 통해 수신된 상기의 태그의 응답 신호는 그대로 출력된다.

상기 소정 레벨 이하로 제한된 상기 리미터(11)의 출력 신호는 상기의 밴드패스필터(13)에 공급된다.

상기 밴드패스필터(13)는 미리 설정된 주파수 대역의 신호를 추출하고, 상기한 신호는 저잡음 증폭기(15)에 공급된다. 그리고, 상기의 저잡음 증폭기(15)는 상기 밴드패스 필터(13)로부터 출력된 신호를 저잡음 증폭한다.

이때 상기 저잡음 증폭기(15)의 출력 신호는 각각의 아날로그/디지털 변환기(17)에 공급되고, 상기의 아날로그/디지털 변환기(17)는 상기 저잡음 증폭기(15)의 출력 신호를 디지털 신호로 변환한 후 상기 디지털 신호 처리부(30)로 공급한다.

즉, 상기의 아날로그/디지털 변한부(17)는 저잡음 증폭기(15)의 출력 신호를 위상고정루프의 사용 주파수와 혼합한 후 복조하여 복조 데이터(I/Q)를 출력한다. 상기 복조 데이터는 디지털 신호 처리부(30)에 공급된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 수신 감도가 향상된 무선주파수인식 시스템의 리더 장치는, 커플러를 통해 누출되는 태그의 전력 전송용 연속파와 태그의 식별 정보인 응답 신호를 소정 레벨로 제한함으로써, 태그의 응답 신호의 복조 시 발생하는 포화 현상을 미연에 방지하여 리더의 수신 감도를 향상시킬 수 있도록 한 수신 감도를 향상시킬 수 있는 효과를 얻는다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 무선주파수 인식 시스템의 리더 장치를 실시하기 위한 하나의 실시 예에 불과한 것으로, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (5)

1. 하이브리드 커플러를 통해 전송되는 고주파 성분의 연속파를 통해 태그가 활성되고, 활성화된 태그로부터 공급된 태그의 식별 정보를 수신하는 무선주파수 인식 시스템의 리더 장치에 있어서,

   안테나를 통해 수신된 태그의 식별 정보를 가지는 응답 신호와 상기의 커플러를 통해 누설된 상기 연속파를 미리 설정된 소정 레벨로 제한한 후 증폭하고, 상기 증폭 신호를 위상고정루프의 사용 주파수와 혼합한 후 복조한 후 복조 데이터(I/Q)를 디지털신호 처리부로 공급하는 신호 수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신감도가 향상된 무선주파수인식 시스템의 리더 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기의 소정 레벨은, 상기의 위상고정루프의 사용 주파수와 혼합 시 임계값인 것을 특징으로 하는 수신 감도가 향상된 무선주파수 인식 시스템의 리더 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기의 임계값은 12dB인 것을 특징으로 하는 수신 감도가 향상된 무선주파수 인식 시스템의 리더 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 신호 수신부는,

   상기 안테나를 통해 공급된 태그의 응답 신호와 상기의 커플러를 통해 누출된 태그의 전력 공급용 연속파를 소정 레벨로 제한하기 위한 리미터와,

   상기 리미터의 출력 신호 중 소정 주파수 대역의 RF 신호를 추출하는 밴드패스필터와,

   상기 밴드패스필터의 출력 신호에 포함된 저잡음 증폭하는 저잡음 증폭기와,

   상기 저잡음 증폭기의 출력 신호를 위상고정루프의 사용 주파수와 혼합한 후 복조한 후 복조 데이터(I/Q)를 디지털신호 처리부로 공급하는 아날로그/디지털 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 감도가 향상된 무선주파수 인식 시스템의 리더 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 신호 수신부는,

   상기 안테나를 통해 수신된 태그의 식별 정보를 가지는 응답 신호와 상기의 커플러를 통해 누설된 상기 연속파를 미리 설정된 소정 레벨로 제한하는 클램핑부와,

   상기 클램핑부의 출력 신호 중 소정 주파수 대역의 RF 신호를 추출하는 밴드패스필터와,

   상기 밴드패스필터의 출력 신호를 저잡음 증폭하는 저잡음 증폭기와,

   상기 저잡음 증폭기의 출력 신호를 위상고정루프의 사용 주파수와 혼합한 후 복조한 후 복조 데이터(I/Q)를 디지털신호 처리부로 공급하는 아날로그/디지털 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 감도가 향상된 무선주파수 인식 시스템의 리더 장치.

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