KR100794647B1

KR100794647B1 - 다채널 편파 안테나를 이용한 ｒｆｉｄ 리더기

Info

Publication number: KR100794647B1
Application number: KR1020060110899A
Authority: KR
Inventors: 정홍채; 최영진; 문상국; 윤종섭; 김만석
Original assignee: 아시아나아이디티 주식회사
Priority date: 2006-11-10
Filing date: 2006-11-10
Publication date: 2008-01-14

Abstract

본 발명은 수직편파 안테나, 수평편파 안테나, 좌선 원편파 안테나, 및 우선 원편파 안테나를 한 세트로 하는 편파 안테나 세트를 이용하여 공간, 시간, 주파수, 및 편파 다이버시티를 적용하며, 적용된 다이버시티 중 가장 양호한 결과를 보이는 다이버시티를 선택하여 태그와의 데이터 통신에 적용함으로써, 공항, 및 각종 정부기관이나 다수의 수하물을 처리하는 사업장에서 수하물에 부착된 태그를 양호하게 독출하도록 하는 RFID 리더기에 관한 것이다. 이를 위해, 본 발명은, 태그를 향해 전파를 송출하는 제1편파 안테나와 제2편파 안테나, 제1편파 안테나, 및 제2편파 안테나와 각각 유도 결합되며, 각 안테나를 통해 급전되고, 급전된 전원을 이용하여 각 안테나의 출력레벨을 검출하는 유도결합 유닛, 및 제1편파 안테나와 제2편파 안테나 중 출력 레벨이 큰 쪽을 선택하는 리더부를 구비한다.

편파 안테나, RFID 리더기, RF 스위치, RSSI

Description

다채널 편파 안테나를 이용한 ＲＦＩＤ 리더기{RFID reader using multi channel polarization antenna}

도 1 ∼ 도 3는 태그와 리더기 간 데이터 송수신에 사용되는 수평편파, 수직편파, 및 원편파의 파형을 나타내는 도면,

도 4는 본 발명에 따른 RFID 리더기를 개념적으로 나타내는 도면,

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 리더기의 블록 개념도,

도 6은 유도결합 유닛에 대한 상세 개념도,

도 7은 유도 결합유닛을 이용하여 편파 안테나의 전계강도를 측정하고, 측정된 전계강도에 따라 태그와의 데이터 송수신에 적합한 편파 안테나를 선정하는 회로의 일 예를 나타내는 도면, 그리고

도 8은 편파 안테나와 결합되는 유도결합 유닛을 이용하여 각 편파 안테나의 전계강도를 검출하는 일 예를 나타낸다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

11 ∼ 14 : 송신측 편파 안테나 15 ~ 18 : 수신측 편파 안테나

21 ∼ 24 : 유도결합 유닛 30 : RF 스위치

40 : 레벨 검출부 41 : LNA

42 : 복조기 43 : RSSI

50 : 안테나 선택부 52 : 주파수 발생기

53a : 메모리 54 : 스위칭 제어부

61 : AD 변환부 63 : DSP

85 : 비교기 90 : RF 출력단

110 : 리더부

본 발명은 RFID 리더기에 관한 것으로, 특히 복수개의 편파 안테나를 통해 다이버시티를 적용하고, 그 결과에 따라 최적의 수신감도를 갖는 안테나를 통해 태그와 데이터 통신을 수행하도록 하는 다채널 편파 안테나를 이용한 RFID 리더기에 관한 것이다.

RFID 태그, 및 태그를 독출하기 위한 리더기가 널리 보급됨에 따라, 편의점, 수퍼, 택배회사, 및 항공사 등에서 태그를 발급하거나, 이를 독출하는 업무가 대폭 증가하고 있다. RFID 태그는 수동형, 및 능동형을 위주로 구분되나, 리더기에서 방출되는 전파를 정류하여 전원으로 이용하는 수동형의 제조비용이 저렴하며, 가장 널리 사용되고 있다. 그러나, 수동형의 경우 태그와 리더기가 이루는 각도에 따라 인식률이 크게 달라지는 경향이 있다. 이는 태그의 소형화, 저비용, 및 부착의 용이성을 위해 얇고 작게 만드는데 기인한다. 도 1은 리더기에서 태그로 방출되는 전파의 형태가 수평편파인 경우를 나타내고, 도 2는 리더기에서 태그로 방출되는 전파의 형태가 수직편파인 것을 나타내며, 도 3은 리더기에서 태그로 방출되는 전파의 형태가 원 편파인 것을 나타낸다. 원편파의 경우 전파가 회전하는 방향에 따라 좌선 원편파(LHCP), 및 우선 원편파(RHCP)로 구분된다. 리더기에서 태그로 전송되는 편파와, 태그에서 리더기로 전송되는 편파가 90도 각도를 이루는 경우, 예컨대 리더기에서 태그로 전송되는 편파가 도 1의 형태이고, 태그에서 리더기로 전송되는 편파가 도 2의 형태를 가지는 경우, 리더기는 태그에서 전송되는 신호를 수신할 수 없다. 이에 따라, 통상의 리더기는 원 편파를 이용하여 태그에 전파를 전송하고 있다. 원 편파는 수평편파, 및 수직편파에 비해 태그의 인식률이 큰 반면, 태그와 정합되기 어려운 측면이 있다. 즉 방향성에 의한 영향이 적은 대신 태그로 전송되는 에너지의 양이 적고, 따라서, 태그로부터 수신되는 신호의 크기도 수직편파 또는 수평편파 안테나에 비해 적다.

따라서, 본 발명의 목적은 수직편파 안테나, 수평편파 안테나, 좌선 원편파 안테나, 및 우선 원편파 안테나를 한 세트로 하는 편파 안테나 세트를 이용하여 공간, 시간, 주파수, 및 편파 다이버시티를 적용하며, 적용된 다이버시티 중 가장 양호한 결과를 보이는 다이버시티를 선택하여 태그와의 데이터 통신에 적용함으로써, 태그의 인식률을 증가시키는 다채널 편파 안테나를 이용한 RFID 리더기를 제공함에 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 수직편파 안테나, 수평편파 안테나, 좌선 원편파 안테나, 및 우선 원편파 안테나 각각에 유도결합 유닛을 실장하고, 실장된 유도결합 유닛에서 측정되는 전계강도를 참조하여 태그와의 데이터 통신에 가장 적합 한 편파 안테나를 선택하는 다채널 편파 안테나를 이용한 RFID 리더기를 제공함에 있다.

상기한 목적은 본 발명에 따라, 태그를 향해 전파를 송출하는 제1편파 안테나와 제2편파 안테나, 상기 제1편파 안테나, 및 상기 제2편파 안테나와 각각 유도 결합되며, 각 안테나를 통해 급전되고, 급전된 전원을 이용하여 각 안테나의 출력레벨을 검출하는 유도결합 유닛, 및 상기 제1편파 안테나와 상기 제2편파 안테나 중 출력 레벨이 큰 쪽을 선택하는 리더부에 의해 달성된다.
상기 제1편파 안테나는, 수직편파 안테나, 및 수평편파 안테나 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
상기 제2편파 안테나는, 원형편파 안테나인 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 리더부는, 태그로부터 전송되는 전파를 수신하는 제3편파 안테나, 및 제4편파 안테나와 접속되며, 상기 제3편파 안테나와 상기 제4편파 안테나를 스위칭 하는 RF 스위치, 상기 RF 스위치를 통해 수신된 전파의 수신 레벨을 검출하는 레벨 검출부, 및 상기 제3편파 안테나와 상기 제4편파 안테나 중 수신 레벨이 큰 것을 선택하는 안테나 선택부를 더 포함한다.
상기 안테나 선택부는, 상기 레벨 검출부에서 검출된 수신 레벨을 저장하는 메모리, 상기 메모리에 저장된 값과, 상기 레벨 검출부에서 제공되는 수신 레벨을 비교하는 비교기, 및 상기 비교기의 최종 비교 결과에 따라 상기 각 편파 안테나들 중 최대의 수신 레벨을 갖는 편파 안테나를 선택하는 DSP를 포함하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 안테나 선택부는, 상기 각 편파 안테나에서 수신되는 신호를 복조하기 위한 주파수를 생성하는 주파수 발생기를 더 포함한다.
상기 레벨 검출부는, 상기 RF 스위치에서 제공되는 각 편파 안테나의 신호를 저잡음 증폭하는 LNA, 상기 주파수 발생기에서 제공되는 주파수를 이용하여 상기 LNA에서 증폭된 신호를 복조하는 복조기, 및 상기 복조기의 출력에 대응되는 전계강도를 산출하는 RSSI(Received Signal Strength Indication)를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 안테나 선택부는, 상기 제1편파 안테나와 상기 제2편파 안테나 중 출력레벨이 큰 것을 선택하되, 상기 제3편파 안테나와 상기 제4편파 안테나는, 상기 제1편파 안테나와 상기 제2편파 안테나 중 선택된 편파 안테나와 동일한 종류의 편파 안테나가 선택되며, 상기 제3편파 안테나는 수직편파 안테나, 및 수평편파 안테나 중 어느 하나이고, 상기 4편파 안테나는, 좌선 원편파 안테나, 및 우선 원편파 안테나 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
상기 유도결합 유닛은, 상기 안테나를 통해 급전되어 구동되는 발광유닛;을 더 포함하며, 상기 발광유닛의 작동 여부를 통해 상기 안테나의 작동 여부를 판단하는 것이 바람직하다.
상기한 목적은 본 발명에 따라, 태그를 향해 전파를 송출, 및 수신하는 복수의 편파 안테나, 및 상기 복수의 편파 안테나를 한 쌍씩 선택하여 상기 태그로부터 전송되는 전파의 수신 레벨을 판단하며, 선택된 한 쌍의 편파 안테나에는 공간, 주파수, 시간, 및 편파 다이버시티 중 어느 하나를 적용하여 최대 인식률을 보이는 다이버시티를 판단하고, 최대 인식률을 보이는 다이버시티와 편파 안테나 조합을 상기 태그와의 데이터 통신에 적용하는 리더부에 의해 달성된다.
바람직하게는, 상기 각 편파 안테나와 유도 결합되며, 상기 각 편파 안테나를 통해 급전되고, 급전된 전원을 이용하여 각 편파 안테나의 출력 레벨을 검출하고 이를 상기 리더부로 제공하는 유도결합 검출부를 더 포함하며, 상기 리더부는, 상기 검출된 출력레벨이 미리 설정된 기준치를 벗어나는 경우, 기준치를 벗어난 편파 안테나의 구동을 제한하는 것이 바람직하다.
상기 리더부는, 상기 태그를 향해 전파를 송출하는 편파 안테나 중 출력 레벨이 미리 설정된 기준값을 벗어나는 경우, 상기 기준치를 벗어난 편파 안테나, 및 상기 기준치를 벗어난 편파 안테나와 동일한 편파 방식을 취하는 수신 측 편파 안테나를 연동시켜 구동을 제한하는 것이 바람직하다.
상기 리더부는, 상기 각 편파 안테나에 동일한 주파수를 순차로 제공하고, 상기 순차 제공된 주파수에 대해 수신감도가 가장 큰 편파 안테나를 선택할 수 있다.

삭제

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 RFID 리더기를 개념적으로 나타낸다.

도시된 RFID 리더기는, 송신 측에 할당되는 4개의 편파 안테나(11 ∼ 14), 수신 측에 할당되는 4개의 편파 안테나(15 ∼ 18)를 구비하며, 송신 측 편파 안테나(11 ∼ 14)와 수신 측 편파 안테나(15 ∼ 18) 각각을 선택하기 위한 RF 스위치(30, 31), 송신 측 편파 안테나(11 ∼ 14)에 마련되는 유도결합 유닛(21 ∼ 24)을 구비한다.

송신 측 편파 안테나(11 ∼ 14)는 수직편파 안테나(11), 수평편파 안테나(12), 좌선 원편파 안테나(13), 및 우선 원편파 안테나(14)로 구성된다. 통상의 RFID 리더기가 하나 또는 두 개의 좌선 원편파 안테나(또는 우선 원편파 안테나)로 구성되는데 비해, 본 발명에서는 송신을 위해 넷, 수신을 위해 네 개의 편파 안테 나가 마련된다.

송신 측 편파 안테나(11 ∼ 14)에는 각 편파 안테나(11 ∼ 14)와 유도결합되는 유도결합 유닛(21 ∼ 24)이 마련된다. 유도결합 유닛(21 ∼ 24)은 각 편파 안테나(11 ∼ 14)가 전파를 송출할 때, 편파 안테나(11 ∼ 14)의 전계강도를 측정한다. 이를 위해 유도결합 유닛(21 ∼ 24)은 송신측 편파 안테나(11 ∼ 14)와 유도결합을 위해 일정 거리를 두고 배치되며, 이는 도 6을 함께 참조하도록 한다.

도 6은 유도결합 유닛에 대한 상세 개념도를 나타낸다.

도시된 유도결합 유닛(21 ∼ 24)은 송신측 편파 안테나(11 ∼ 14)의 주변에 링 형상의 코어(21a)를 구비하며, 코어(21a)에는 유도 코일(21b)이 감긴다. 송신측 편파 안테나(11 ∼ 14)를 통해 전파가 송출되는 경우, 코어(21a)와 유도 코일(21b)은 송신측 편파 안테나(11 ∼ 14)와 유도결합된 상태에서 상기 편파 안테나(11 ∼ 14)에서 송출되는 전파에 상응하는 전기를 발생한다. 다이오드(21c)는 이를 정류하여 직류로 변환하며, 변환된 직류는 송신측 편파 안테나(11 ∼ 14)에서 송출되는 전파의 전계강도에 비례한다.

RF 스위치(30)는 각 편파 안테나(11 ∼ 14)를 차례로 스위칭한다. RF 스위치(30)는 각 편파 안테나(11 ∼ 14)를 리더부(110)와 차례로 접속시켜 각 편파 안테나(11 ∼ 14)가 순차로 태그(미도시)에 전파를 송출하도록 한다. RF 스위치(31)는 RF 스위치(30)과 연동되어 각 편파 안테나(15 ∼ 18)를 차례로 스위칭한다. RF 스위치(30)는 리더부(110)에 의해 제어되어 구동된다. 이에 따라, 송신 측 편파 안테나(11 ∼ 14)와 수신 측 편파 안테나(15 ∼ 18)는 동일한 종류의 편파 안테나 를 이용하여 태그로 전파를 송출하고 수신할 수 있다. 물론 RF 스위치(30, 31)가 상호 독립적으로 구동될 수는 있다. 이 경우, 수직편파와 수평편파가 한 조가 되지 않도록 스위칭하는 것이 요구된다. 만일 송신 측 편파 안테나(11)와 수신 측 편파 안테나(16)가 한 조가 되는 경우, 태그로 향해 송출된 전파에 대해 태그에서 송출되는 전파는 수신 측 편파 안테나(16)에 수신되지 않을 수 있다.

한편, 리더부(110)는 공간 다이버시티, 주파수 다이버시티, 시간 다이버시티, 및 편파 다이버시티 중 하나 또는 모두를 적용하여 각 편파 안테나(11 ∼ 14)중 하나 이상의 편파 안테나를 선택할 수도 있다. 다이버시티는 RFID 태그의 위치와, 리더기와 이루는 각도에 따라 RFID 리더기에서 송출된 전파에 반응하는 태그의 응답신호 크기 감소, 및 페이딩 현상에 대응하기 위해 고안된 것으로, 통상 휴대단말기에서 사용되고 있다. 일 예로, 공간 다이버시티의 경우, 각 편파 안테나(11 ∼ 14)에서 태그로 송출되는 주파수에 대해,

1) 태그의 응답이 가장 큰 안테나를 선택하거나,

2) 두 신호를 같은 이득에 따라서 합성하거나,

3) 두 신호의 SNR을 비교하여 SNR(Signal to Noise Ratio) 크기에 따른 가중치를 참조하여 두 신호를 합성하는 방법에 의해 페이딩을 감소시킬 수 있다. 2), 3)의 경우, 가장 큰 전계강도를 갖는 두 개의 편파 안테나를 선택할 수 있으며, 선택된 두 개의 안테나를 태그와 데이터 통신에 적용할 수 있다.

주파수 다이버시티는 하나의 편파 안테나(11 ∼ 14중 어느 하나)에 서로 다른 둘 이상의 주파수를 통해 송신한다. 주파수 차이에 의해 태그와의 페이딩이 발 생하는 상태가 다르며, 주파수 변동에 의해 최악의 송수신 상태를 피할 수 있다. 이 경우, 각 편파 안테나(11 ∼ 14)는 RF 스위치(30)에 의해 매번 스위칭 될 때마다 정해진 범위 내의 주파수를 한 번씩은 태그로 송출하게 되며, 리더부(110)는 각 안테나(11 ∼ 14)가 송출한 전파에 대한 태그의 응답을 수신측 편파 안테나(15 ∼ 18)로부터 수신 후, 이들을 비교하여 최적의 송수신상태를 보이는 편파 안테나(11 ∼ 18 중 적어도 하나)를 선택할 수 있다. 이때, 송신 측 편파 안테나(11 ∼ 14 중 어느 하나)를 선택 시, 송신 측 편파 안테나(11 ∼ 14)와 한 조가 되는 수신 측 편파 안테나(15 ∼ 18)가 선택된다. 통상, 송신 측 편파 안테나와 수신 측 편파 안테나는 동일한 종류(예컨대 송신 측 편파 안테나가 좌선 원편파 안테나이면, 수신 측 편파 안테나도 좌선 원편파 안테나인 것)인 경우가 대부분이다.

편파 다이버시티는 한개의 편파 안테나를 사용하여 두개의 주파수신호를 Cross Polarization시켜서 사용한다. 즉 한 안테나에 두개의 서로 간섭이 없는 orthogonal phase를 가지는 두 주파수 신호를 섞어서 쓰는 것이다. 이를 통해 타 안테나에서도 같은 주파수를 재활용할 수 있어서 주파수 활용률을 증가시킬 수 있다.

시간 다이버시티는 태그로 송출된 전파가 멀티패스에 의해 수신되는 경우, 멀티패스에 의해 수신되는 신호가 지연되는 특성을 이용하여 지연되는 신호를 제거함으로써 페이딩을 감소시킨다.

수신 측 편파 안테나(15 ∼ 18)는 송신 측 편파 안테나(11 ∼ 14)에서 태그로 전파가 송출된 후, 태그로부터 피드백되는 전파를 수신한다. 참조부호 15는 수 직편파 안테나를 나타내고, 참조부호 16은 수평편파 안테나를 나타내고, 참조부호 17은 좌선 원편파 안테나를 나타내며, 참조부호 18은 우선 원편파 안테나를 나타낸다. 수신 측 편파 안테나(15 ∼ 18)는 송신 측 편파 안테나(11 ∼ 14)와는 달리 유도결합 유닛(21 ∼ 24)을 필요로 하지 않는다. 이는 각 편파 안테나(15 ∼ 18)에서 수신되는 전파의 전계강도가 미약하므로 유도결합을 통해 전파의 전계강도를 측정하기가 용이하지 않는데 기인한다. 여기서, 수신 측 편파 안테나(15 ∼ 18)는 송신 측 편파 안테나(11 ∼ 14)와 연동되어 작동한다. 즉, RF 스위치(30)에서 편파 안테나(11)를 선택 시, 태그로부터 신호를 수신하는 수신 측 편파 안테나는 "15"가 선택된다. 즉, 동일한 형태의 편파 안테나를 이용하여 태그와 송신, 및 수신을 수행하도록 한다.

도 5는 도 4에 도시된 리더부의 일 예에 대한 블록개념도를 나타낸다.

도시된 리더부(110)는 편파 안테나(15 ∼ 18), RF 스위치(31), 레벨검출부(40), 및 안테나 선택부(50)를 구비한다.

편파 안테나(15 ∼ 18)는 수직 편파 안테나, 수평 편파 안테나, 좌선 원편파 안테나, 및 우선 원편파 안테나로 구성되며, 각 편파 안테나(15 ∼ 18)는 RF 스위치(31)에 의해 선택적으로 레벨 검출부(40)와 접속된다. RF 스위치(31)는 스위칭 제어부(54)에 의해 각 편파 안테나(15 ∼ 18)와 레벨 검출부(40)를 접속시킨다. 이때, RF 스위치(31)는 각 편파 안테나(15 ∼ 18) 중 하나 또는 둘 이상을 레벨 검출부(40)로 접속시킬 수 있다.

레벨 검출부(40)는 RF 스위치(31)로부터 수신되는 전계강도를 통해 각 편파 안테나(15 ∼ 18)의 수신 레벨을 검출한다. 바람직하게는, 레벨 검출부(40)는 LNA(Low Noise Amplifier)(41), 복조기(42), 및 RSSI(Received Signal Strength Indication)(43)를 구비한다. LNA(41)는 각 편파 안테나(15 ∼ 18)를 통해 수신된 태그의 전파를 저잡음 증폭 후, 복조기(42)로 제공한다. 복조기(42)는 주파수 발생기(52)로부터 제공되는 직교 주파수(orthogonal frequency)를 이용하여 수신된 전파에서 신호를 추출하고 이를 RSSI(43)로 제공한다. RSSI(43)는 복조기(42)에서 제공되는 신호의 전계강도를 측정하고 이를 안테나 선택부(50)로 제공한다. 안테나 선택부(50)는 레벨 검출부(40)의 검출 결과를 참조하여 태그로부터 전송되는 전파의 수신 전계강도가 미약한 편파 안테나(15 ∼ 18중 하나 또는 둘 이상)의 구동을 차단한다. 또한, 수신 측 편파 안테나(15 ∼ 18)와 동일한 편파 형태를 갖는 송신 측 편파 안테나(11 ∼ 14)도 구동을 차단한다. 이를 위해, 안테나 선택부(50)는 RF 스위치(30)를 제어하여 해당되는 송신 측, 및 수신 측 편파 안테나의 구동을 차단하게 된다.

한편, RFID 리더기의 송신 측 로직은 도 8을 참조하며, 도 8의 전체 구조는 도 4를 함께 참조하도록 한다.

도 8은 송신측 편파 안테나(11 ∼ 14)와 결합되는 유도결합 유닛(21 ∼ 24)을 이용하여 각 편파 안테나(11 ∼ 14)의 전계강도를 검출하는 일 예를 나타낸다.

각 편파 안테나(11 ∼ 14)와 유도결합되는 유도결합 유닛(21 ∼ 24)의 출력은 AD 변환부(61)로 제공되며, AD 변환부(61)는 디지털 변환된 신호(전계강도 신호)를 메모리(53a)에 제공하고, 메모리(53a)는 이를 저장하며, DSP(63)는 메모 리(53a)에 저장된 각 편파 안테나(11 ∼ 14)별 전계강도 정보를 비교한다. 비교 결과에 따라, DSP(63)는 RF 스위치(30)를 통해 수신 전계강도가 가장 큰 하나 또는 두 개의 편파 안테나를 선택할 수 있다. 한편, 도시된 송신 측 로직은 RFID 리더기의 송신 출력을 제한함으로써 RFID 리더기가 손상되거나 과도한 출력을 생성하지 않도록 함으로써 송신 측의 RF 출력단(미도시)를 보호할 수 있다. 이 경우, DSP(63)는 메모리(53a)에 저장된 전계강도 정보가 미리 설정된 기준값을 초과하는지의 여부를 판단하며, 판단 결과, 전계강도가 기준값을 초과한 송신 측 편파 안테나(11 ∼ 14)의 사용을 차단하거나, RF 출력단(미도시)의 이득을 감소시킨다.

도 7은 RF 출력단과 송신 측의 각 편파 안테나(11 ∼ 14) 중 어느 하나와 비교기(85)가 이루는 직류루프를 이용하여 RF 출력단의 출력레벨 및 안테나 연결상태를 검출하고 이를 통해 송신 측의 RF 출력단을 보호하는 일 예를 나타낸다.

도시된 실시예는 RF 출력단(90)에서 각 편파 안테나(11 ∼ 14) 중 어느 하나(예컨대 참조부호 11)에 송신출력을 인가 시, RF 출력단(90)에서 편파 안테나(예컨대 참조부호 11)로 향하는 송신출력을 비교기(85)에 인가하고, 비교기(85)는 기준전압과 송신출력에 대한 전압을 비교한다. 비교 결과, RF 출력단(90)의 송신 출력이 기준치를 벗어나는 경우, 이를 RF 출력단에 피드백하여 RF 출력단(90)의 송신 출력을 증감함으로써 RF 출력단(90)을 보호한다. 도면에서, 비교기(85)의 음(-) 단자에 접속되는 저항은 송신 출력에 대한 전압을 얻기 위해 마련되며, 비교기(85)는 이를 기준전압과 비교하여 논리 "0", 또는 논리 "1"을 출력할 수 있다. 이외에, 비교기(85)가 송신 출력에 대한 전압과 기준전압의 차값을 산출하고 이를 RF 출력단(90)에 제공하여도 무방하다. 비교기(85)에서 비교결과가 출력된다는 것은 송신 측 편파 안테나(11 ∼ 14)에 송신 출력이 인가된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 실시예에 따른 RF 출력단을 보호회로는 RF 출력단(90)의 구동 여부를 확인하는 용도로도 적용 가능함은 물론이다. 여기서, RF 출력단(90)은 비교기(85)에서 피드백되는 비교 결과값에 응답하여 RF 출력단의 증폭 이득을 감소시키는 증폭기(미도시)를 내장함이 바람직하다. 통상의 증폭기(미도시)에는 증폭기의 이득(gain)을 조정하는 기능이 구비되는 바, 이에 대한 도시와 설명은 생략하도록 한다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 수직편파 안테나, 수평편파 안테나, 좌선 원편파 안테나, 및 우선 원편파 안테나를 한 세트로 하는 편파 안테나 세트를 이용하여 공간, 시간, 주파수, 및 편파 다이버시티를 적용하며, 적용된 다이버시티 중 가장 양호한 결과를 보이는 다이버시티를 선택하여 태그와의 데이터 통신에 적용한다. 또한, 본 발명은 수직편파 안테나, 수평편파 안테나, 좌선 원편파 안테나, 및 우선 원편파 안테나 각각에 유도결합 유닛을 실장하고, 실장된 유도결합 유닛에서 측정되는 전계강도를 참조하여 태그와의 데이터 통신에 가장 적합한 편파 안테나를 선택할 수 있도록 한다. 이에 따라 본 발명은 항공사 수화물 처리 시, 수하물의 배치상태, 위치, 및 수하물에 부착되는 태그의 주변 물체에 의한 간섭이 발생하는 경우에도 태그와 데이터 통신을 보장받을 수 있도록 한다.

Claims

태그를 향해 전파를 송출하는 제1편파 안테나와 제2편파 안테나;

상기 제1편파 안테나, 및 상기 제2편파 안테나와 각각 유도 결합되며,

각 안테나를 통해 급전되고, 급전된 전원을 이용하여 각 안테나의 출력레벨을 검출하는 유도결합 유닛; 및

상기 제1편파 안테나와 상기 제2편파 안테나 중 출력 레벨이 큰 쪽을 선택하는 리더부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다채널 편파 안테나를 이용한 RFID 리더기.
제1항에 있어서,

상기 제1편파 안테나는,

수직편파 안테나, 및 수평편파 안테나 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다채널 편파 안테나를 이용한 RFID 리더기.
제1항에 있어서,

상기 제2편파 안테나는,

원형편파 안테나인 것을 특징으로 하는 다채널 편파 안테나를 이용한 RFID 리더기.
제1항에 있어서,

상기 리더부는,

태그로부터 전송되는 전파를 수신하는 제3편파 안테나, 및 제4편파 안테나와 접속되며, 상기 제3편파 안테나와 상기 제4편파 안테나를 스위칭 하는 RF 스위치;

상기 RF 스위치를 통해 수신된 전파의 수신 레벨을 검출하는 레벨 검출부; 및

상기 제3편파 안테나와 상기 제4편파 안테나 중 수신 레벨이 큰 것을 선택하는 안테나 선택부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다채널 편파 안테나를 이용한 RFID 리더기.
제4항에 있어서,

상기 안테나 선택부는,

상기 레벨 검출부에서 검출된 수신 레벨을 저장하는 메모리;

상기 메모리에 저장된 값과, 상기 레벨 검출부에서 제공되는 수신 레벨을 비교하는 비교기; 및

상기 비교기의 최종 비교 결과에 따라 상기 각 편파 안테나들 중 최대의 수신 레벨을 갖는 편파 안테나를 선택하는 DSP;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다채널 편파 안테나를 이용한 RFID 리더기.
제5항에 있어서,

상기 안테나 선택부는,

상기 각 편파 안테나에서 수신되는 신호를 복조하기 위한 주파수를 생성하는 주파수 발생기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다채널 편파 안테나를 이용한 RFID 리더기.
제6항에 있어서,

상기 레벨 검출부는,

상기 RF 스위치에서 제공되는 각 편파 안테나의 신호를 저잡음 증폭하는 LNA;

상기 주파수 발생기에서 제공되는 주파수를 이용하여 상기 LNA에서 증폭된 신호를 복조하는 복조기; 및

상기 복조기의 출력에 대응되는 전계강도를 산출하는 RSSI(Received Signal Strength Indication);를 포함하는 것을 특징으로 하는 다채널 편파 안테나를 이용한 RFID 리더기.
제4항에 있어서,

상기 안테나 선택부는,

상기 제1편파 안테나와 상기 제2편파 안테나 중 출력레벨이 큰 것을 선택하되,

상기 제3편파 안테나와 상기 제4편파 안테나는, 상기 제1편파 안테나와 상기 제2편파 안테나 중 선택된 편파 안테나와 동일한 종류의 편파 안테나가 선택되며,

상기 제3편파 안테나는 수직편파 안테나, 및 수평편파 안테나 중 어느 하나이고,

상기 4편파 안테나는, 좌선 원편파 안테나, 및 우선 원편파 안테나 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다채널 편파 안테나를 이용한 RFID 리더기.
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제1항에 있어서,

상기 유도결합 유닛은,

상기 안테나를 통해 급전되어 구동되는 발광유닛;을 더 포함하며,

상기 발광유닛의 작동 여부를 통해 상기 안테나의 작동 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 다채널 편파 안테나를 이용한 RFID 리더기.
태그를 향해 전파를 송출, 및 수신하는 복수의 편파 안테나; 및

상기 복수의 편파 안테나를 한 쌍씩 선택하여 상기 태그로부터 전송되는 전파의 수신 레벨을 판단하며, 선택된 한 쌍의 편파 안테나에는 공간, 주파수, 시간, 및 편파 다이버시티 중 어느 하나를 적용하여 최대 인식률을 보이는 다이버시티를 판단하고, 최대 인식률을 보이는 다이버시티와 편파 안테나 조합을 상기 태그와의 데이터 통신에 적용하는 리더부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다채널 편파 안테나를 이용한 RFID 리더기.
제11항에 있어서,

상기 각 편파 안테나와 유도 결합되며,

상기 각 편파 안테나를 통해 급전되고, 급전된 전원을 이용하여 각 편파 안테나의 출력 레벨을 검출하고 이를 상기 리더부로 제공하는 유도결합 검출부;를 더 포함하며,

상기 리더부는,

상기 검출된 출력레벨이 미리 설정된 기준치를 벗어나는 경우, 기준치를 벗어난 편파 안테나의 구동을 제한하는 것을 특징으로 하는 다채널 편파 안테나를 이 용한 RFID 리더기.
제12항에 있어서,

상기 리더부는,

상기 태그를 향해 전파를 송출하는 편파 안테나 중 출력 레벨이 미리 설정된 기준값을 벗어나는 경우,

상기 기준치를 벗어난 편파 안테나, 및 상기 기준치를 벗어난 편파 안테나와 동일한 편파 방식을 취하는 수신 측 편파 안테나를 연동시켜 구동을 제한하는 것을 특징으로 하는 다채널 편파 안테나를 이용한 RFID 리더기.
제11항에 있어서,

상기 리더부는,

상기 각 편파 안테나에 동일한 주파수를 순차로 제공하고, 상기 순차 제공된 주파수에 대해 수신감도가 가장 큰 편파 안테나를 선택하는 것을 특징으로 하는 다채널 편파 안테나를 이용한 RFID 리더기.
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