KR101047078B1 - Ｒｆｉｄ용 무선 신호 및 전력 송수신기 및 이를 이용한 ｒｆｉｄ 송수신 시스템 - Google Patents

Ｒｆｉｄ용 무선 신호 및 전력 송수신기 및 이를 이용한 ｒｆｉｄ 송수신 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기 및 이를 이용한 RFID 송수신 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 RFID 송수신 시스템은, RFID 리더기 및 RFID 태그를 포함하여 구성된다. 여기서, RFID 리더기는 RFID 인식을 위한 신호를 전송하는 제1 RFID 안테나, 제1 RFID 안테나의 외측에 이웃하게 배치되어 공진 주파수를 공진시키는 제1 커플링 코일 공진기, 및 제1 커플링 코일 공진기의 중심부에 배치되어 공진된 공진 주파수를 통해 전력을 전송하는 제1 루프 안테나를 구비한다. 또한, RFID 태그는 RFID 리더기로부터 전송된 신호를 수신하고 RFID 인식정보를 RFID 리더기로 전송하는 제2 RFID 안테나, 제2 RFID 안테나의 외측에 이웃하게 배치되어 제1 커플링 코일 공진기와 공진 주파수를 공진시키는 제2 커플링 코일 공진기, 및 제2 커플링 코일 공진기의 중심부에 배치되어 공진된 공진 주파수를 통해 전송되는 전력을 수신하여 내부 회로에 공급하고 RFID 인식정보의 전송을 위해 제2 RFID 안테나에 제공하는 제2 루프 안테나를 구비한다. 이에 의해, RFID 리더기 및 RFID 태그에 커플링 코일 공진기를 부가하여 RFID 리더기에서 RFID 태그에 많은 전력을 공급할 수 있도록 함으로써, RFID 리더기가 RFID 태그에 대한 인식 거리를 늘릴 수 있어 원거리의 RFID 태그에 대한 정보를 용이하게 획득할 수 있다.

Description

ＲＦＩＤ용 무선 신호 및 전력 송수신기 및 이를 이용한 ＲＦＩＤ 송수신 시스템{Wireless Signal/Power Transmitter/Receiver for RFID and RFID Transmitting/Receiving System using the same}
본 발명은 RFID(Radio-Frequency IDentification)용 무선 신호 및 전력 송수신기 및 이를 이용한 RFID 송수신 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 원거리의 RFID 태그(Tag)에 대한 정보를 판독하는 것이 가능한 RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기 및 이를 이용한 RFID 송수신 시스템에 관한 것이다.
RFID(Radio-Frequency IDentification) 기술은 전파를 이용해 먼 거리에서 정보를 인식하는 기술을 말한다. 여기에는 RFID 태그 및 RFID 리더기가 필요하다. RFID 태그는 안테나와 내부 회로(IC)로 이루어지는데, 집적 회로 안에 정보를 기록하고 안테나를 통해 RFID 리더기에게 정보를 송신한다. 이 정보는 RFID 태그가 부착된 대상을 식별하는 데 이용된다. 이러한 RFID 기술은 전파를 이용해 RFID 태그를 판독하고, 근거리뿐만 아니라 원거리에서도 RFID 태그를 읽을 수 있으며, 심지어 RFID 리더기와 RFID 태그 사이에 있는 물체를 통과해서 정보를 수신할 수도 있다.
RFID 기술은 사용하는 동력에 따라, 수동형(Passive) RFID, 반수동형(Semi-passive) RFID, 및 능동형(Active) RFID로 분류할 수 있다. 수동형(Passive) RFID는 오직 RFID 리더기의 동력만으로 RFID 태그의 정보를 읽고 통신하는 RFID를 말한다. 반수동형(Semi-passive) RFID는 RFID 태그에 건전지가 내장되어 있어 RFID 태그의 정보를 읽는 데는 건전지의 동력을 사용하고, RFID 리더기와의 통신에는 RFID 리더기의 동력을 사용하는 것을 말한다. 능동형(Active) RFID는 RFID 태그의 정보를 읽고 그 정보를 RFID 리더기에 전송하기 위한 통신을 하는 데 모두 RFID 태그의 동력을 사용한다.
도 1은 종래의 RFID 송수신 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, RFID 송수신 시스템은 RFID 리더기(10) 및 수동 RFID 태그(20)를 포함하여 구성된다. RFID 리더기(10)는 RFID 태그(20)와의 통신을 위한 리더기 안테나(12)를 구비하고, 수동 RFID 태그(20)는 RFID 리더기(10)와의 통신을 위한 태그 안테나(22)를 구비한다.
RFID 리더기(10)는 수십 Khz에서 수십 GHz까지 신호를 발생시켜 리더기 안테나(12)를 통하여 신호를 수동 RFID 태그(20)로 전송한다. RFID 리더기(10)의 근거리에 위치하는 수동 RFID 태그(20)는 RFID 리더기(10)로부터 전송된 신호를 태그 안테나(22)를 통해 수신한다. 이때 RFID 리더기(20)는 신호와 함께 전력도 같이 수신하게 된다.
수동 RFID 태그(20)는 수신된 전력을 사용하여 자신의 ID 코드를 태그 안테나(22)를 통하여 RFID 리더기(10)로 재전송한다. 이에 따라, RFID 리더기(10)는 RFID 태그(20)로부터 전송된 ID 코드를 수신하여 RFID 태그(20)를 자동 인식하게 된다.
이와 같이, 종래의 수동 RFID 태그(20)는 내부 배터리가 없으며, RFID 리더기(10)에서 송출되는 신호를 수신하여 전력으로 변환 후 송신용 전력으로 사용하였다.
그런데, 이러한 기존의 방식은 RFID 리더기(10)에서 전송되는 신호의 전송 효율이 낮아서, 수동 RFID 태그(20)의 태그 안테나(22)에 수신된 전력은 매우 미약하다. 따라서, RFID 리더기(10)로부터 RFID 태그(20)가 멀리 떨어져 있게 되면, RFID 리더기(10)는 RFID 태그(20)를 인식하는 효율이 떨어지는 단점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 원거리에서 RFID 태그의 인식 효율을 높일 수 있는 RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기 및 이를 이용한 RFID 송수신 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 원거리에 위치하는 RFID 태그에 대한 정보를 획득하기 위해 전송하는 신호의 원거리 전송이 가능한 RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기 및 이를 이용한 RFID 송수신 시스템을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 RFID 송수신 시스템은, RFID 인식을 위한 신호를 전송하는 제1 RFID 안테나, 상기 제1 RFID 안테나의 외측에 이웃하게 배치되어 공진 주파수를 공진시키는 제1 커플링 코일 공진기, 및 상기 제1 커플링 코일 공진기의 중심부에 배치되어 공진된 상기 공진 주파수를 통해 전력을 전송하는 제1 루프 안테나를 구비하는 RFID 리더기; 및 상기 RFID 리더기로부터 전송된 신호를 수신하고 상기 RFID 인식정보를 상기 RFID 리더기로 전송하는 제2 RFID 안테나, 상기 제2 RFID 안테나의 외측에 이웃하게 배치되어 상기 제1 커플링 코일 공진기와 상기 공진 주파수를 공진시키는 제2 커플링 코일 공진기, 및 상기 제2 커플링 코일 공진기의 중심부에 배치되어 공진된 상기 공진 주파수를 통해 전송되는 상기 전력을 수신하여 내부 회로에 공급하고 상기 RFID 인식정보의 전송을 위해 상기 제2 RFID 안테나에 제공하는 제2 루프 안테나를 구비하는 RFID 태그;를 포함하여 구성된다.
바람직하게는, 상기 제1 커플링 코일 공진기 및 상기 제2 커플링 코일 공진기는, 수직형 커플링 코일 공진기 또는 수평형 커플링 코일 공진기이다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 RFID 송수신 시스템은, 전력 전송을 위한 공진 주파수를 공진시키는 제1 커플링 코일 공진기, 및 상기 제1 커플링 코일 공진기의 중앙부에 배치되어 공진된 상기 공진 주파수를 통해 RFID 인식을 위한 신호 및 상기 전력을 전송하는 제1 RFID 안테나를 구비하는 RFID 리더기; 및 상기 제1 커플링 코일 공진기와 상기 공진 주파수를 공진시키는 제2 커플링 코일 공진기, 및 상기 제2 커플링 코일 공진기의 중앙부에 배치되어 공진된 상기 공진 주파수를 통해 전송되는 상기 신호 및 전력을 수신하여 상기 전력을 내부 회로에 공급하고 상기 전력을 이용하여 RFID 인식정보를 상기 RFID 리더기로 전송하는 제2 RFID 안테나를 구비하는 RFID 태그;를 포함하여 구성된다.
바람직하게는, 상기 제1 커플링 코일 공진기 및 상기 제2 커플링 코일 공진기는, 수직형 커플링 코일 공진기 또는 수평형 커플링 코일 공진기이다.
본 실시예에서, 상기 제1 커플링 코일 공진기와 상기 제1 RFID 안테나, 및 상기 제2 커플링 코일 공진기와 상기 제2 RFID 안테나는 각각 일정 간격을 두고 배치된다. 바람직하게는, 상기 제1 RFID 안테나가 상기 제1 커플링 코일 공진기의 후방에 배치되고, 상기 제2 RFID 안테나가 상기 제2 커플링 코일 공진기의 후방에 배치된다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 RFID 리더기 및 RFID 태그의 RFID용 무선 신호 및 전력 송신기는, RFID 인식을 위한 신호를 전송 및 수신하는 RFID 안테나; 상기 RFID 안테나의 외측에 이웃하게 배치되어 공진 주파수를 공진시키는 커플링 코일 공진기; 및 상기 커플링 코일 공진기의 중심부에 배치되어 공진된 상기 공진 주파수를 통해 전력을 전송 및 수신하는 루프 안테나;를 포함하여 구성된다.
바람직하게는, 상기 커플링 코일 공진기는, 수직형 커플링 코일 공진기 또는 수평형 커플링 코일 공진기이다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 RFID 리더기 및 RFID 태그의 RFID용 무선 신호 및 전력 송신기는, 전력 전송을 위한 공진 주파수를 공진시키는 커플링 코일 공진기; 및 상기 커플링 코일 공진기의 중앙부에 배치되어 공진된 상기 공진 주파수를 통해 RFID 인식을 위한 신호 및 전력을 전송 및 수신하는 RFID 안테나;를 포함하여 구성된다.
바람직하게는, 상기 커플링 코일 공진기는, 수직형 커플링 코일 공진기 또는 수평형 커플링 코일 공진기이다.
본 실시예에서 상기 커플링 코일 공진기와 상기 RFID 안테나는 일정 간격을 두고 배치된다. 바람직하게는, 상기 RFID 안테나가 상기 커플링 코일 공진기의 후방에 배치된다.
본 발명에 따르면, RFID 리더기 및 RFID 태그에 커플링 코일 공진기를 부가하여 RFID 리더기에서 RFID 태그에 높은 전력을 공급할 수 있도록 함으로써, RFID 리더기가 RFID 태그에 대한 인식 거리를 늘릴 수 있어 원거리의 RFID 태그에 대한 정보를 용이하게 획득할 수 있다.
도 1은 종래의 RFID 송수신 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따라 RFID 리더기 및 RFID 태그에 적용되는 RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따라 RFID 리더기 및 RFID 태그에 적용되는 RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 도 3의 RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기를 적용한 RFID 송수신 시스템을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따라 RFID 리더기 및 RFID 태그에 적용되는 RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따라 RFID 리더기 및 RFID 태그에 적용되는 RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 도 6의 RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기를 적용한 RFID 송수신 시스템을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 전자기감응공명 기술을 사용하는 수동 RFID 송수신 시스템에서, RFID 리더기와 RFID 태그에 커플링 코일 공진기를 삽입하여 수동 RFID 태그의 인식 거리를 늘리기 위한 방법을 제안한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따라 RFID 리더기 및 RFID 태그에 적용되는 RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기(100)는, RFID 안테나(120), 수직형 커플링코일 공진기(140), 및 루프 안테나(160)를 포함하여 구성된다.
본 실시예의 RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기(100)는 기존 RFID 리더기의 리더기 안테나 및 RFID 태그의 태그 안테나를 대신하여 각각에 채용된다. 본 실시예에는 커플링 코일 공진기의 특성인 전자기감응공명(Electromagnetic Coupled Resonance: ECR) 기술을 사용하여 전력의 세기를 증폭시켜 전송한다. 전자기감응공명의 원리는 진동계가 그 고유진동수와 같은 진동수를 가진 외력(外力)을 주기적으로 받아 진폭이 뚜렷하게 증가하는 현상을 가리킨다. 이를 이용하면 세기가 약한 파동을 큰 세기로 증폭시킬 수 있다.
본 실시예에서 RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기(100)는, RFID 안테나(120)의 외측에 이웃하게 수직형 커플링코일 공진기(140)가 배치된다. 이때, 수직형 커플링코일 공진기(140)의 중심부에는 루프 안테나(160)가 배치된다.
여기서 RFID 안테나(120)는 RFID 리더기 및 RFID 태그에서 신호를 전송하기 위한 안테나이고, 수직형 커플링코일 공진기(140) 및 루프 안테나(160)는 RFID 리더기 및 RFID 태그에서 순수 전력을 전송하기 위한 안테나이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따라 RFID 리더기 및 RFID 태그에 적용되는 RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기를 도시한 도면이다. 여기서, 도 3의 a)는 RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기의 정면도, 도 3의 b)는 RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기의 측면도이다.
도시된 바와 같이, RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기(200)는, 수직형 커플링코일 공진기(220), 및 RFID 안테나(240)를 포함하여 구성된다.
본 실시예의 RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기(200)는 기존 RFID 리더기의 리더기 안테나 및 RFID 태그의 태그 안테나를 대신하여 각각에 채용된다.
본 실시예에서 RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기(200)는, 수직형 커플링코일 공진기(220)의 중앙부에 RFID 안테나(240)가 배치된다.
여기서 RFID 안테나(240)는 RFID 리더기 및 RFID 태그에서 신호 및 전력을 전송하기 위한 안테나이다.
본 실시예에서 수직형 커플링 코일 공진기(220)와 RFID 안테나(240)는 0㎛이상의 간격(d1)을 두고 배치되면 본 발명의 효과를 달성할 수 있다. 바람직하게는, 수직형 커플링 코일 공진기(220)와 RFID 안테나(240)는 수㎛ 간격(d1)을 두고 전후로 배치된다. 본 실시예에 따라 RFID 리더기 및 RFID 태그에서 수직형 커플링 코일 공진기(220)는 전방에 배치되고, RFID 안테나(240)는 커플링 코일 공진기(220)의 중앙부에 수㎛ 간격을 두고 후방에 배치된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 도 3의 RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기(200)를 적용한 RFID 송수신 시스템을 도시한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 RFID 송수신 시스템에는 도 2의 RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기(100) 및 도 3의 RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기(200) 중 어느 것이 적용되어도 무방하다. 도 4에서는 도 3의 RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기(200)가 적용된 RFID 송수신 시스템을 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, RFID 송수신 시스템은 RFID 리더기(300), 및 RFID 태그(400)를 포함하여 구성된다.
RFID 리더기(300)는 수직형 커플링 코일 공진기(222), 및 RFID 안테나(242)를 포함하여 구성된다. 수직형 커플링 코일 공진기(222)는 RFID 리더기(300)에서 전방에 배치되고, RFID 안테나(242)는 수직형 커플링 코일 공진기(222)의 중앙부 후방에 일정 간격을 두고 배치되어 RFID 리더기(300)에서 신호 및 전력을 전송한다.
RFID 태그(400)는 수직형 커플링 코일 공진기(224), 및 RFID 안테나(244)를 포함하여 구성된다. 수직형 커플링 코일 공진기(224)는 RFID 태그(400)에서 전방에 배치되고, RFID 안테나(224)는 수직형 커플링 코일 공진기(222)의 중앙부 후방에 일정 간격을 두고 배치되어 RFID 태그(400)에서 신호 및 전력을 전송한다.
이와 같이, 본 발명의 RFID 송수신 시스템은 RFID 리더기(300) 및 RFID 태그(400)에 동일한 구조의 수직형 커플링 코일 공진기(222)(224)와 RFID 안테나(242)(244)를 갖는 형태로 설계된다. 다만 수직형 커플링 코일 공진기(222)(224)의 공진 주파수를 공진시켜 주면, 수직형 커플링 코일 공진기(222)(224)의 크기는 다를 수 있다.
본 발명은 커플링 코일 공진기의 특성인 전자기감응공명(Electromagnetic Coupled Resonance: ECR) 기술을 사용하여 수동 RFID 태그(400)에 많은 전력을 전송하기 위한 방법을 제공하는 것이다. 이에 따라, RFID 리더기(300)에 있는 수직형 커플링 코일 공진기(222)에서 발생하는 감쇠파를 이용하여 RFID 태그(400)에 있는 수직형 커플링 코일 공진기(224)와의 공진을 통해 RFID 태그(400)로 전력을 전달하는 기법이다.
RFID 리더기(300)는 탑재된 RFID 안테나(242)에 수십Khz 내지 수십GHz까지 전력을 공급하며, RFID 안테나(242)에서 발생된 전자기파(신호 및 전력)는 탑재된 수직형 커플링 코일 공진기(222)를 통하여 근처에 있는 RFID 태그(400)에 탑재된 수직형 커플링 코일 공진기(224)와 공진 주파수가 공진되어 무선으로 전자기파를 전송하게 된다.
탑재된 수직형 커플링 코일 공진기(224)를 통해 RFID 태그(400)의 RFID 안테나(244)에 수신된 전자기파의 전력은 RFID 태그(400) 내부의 회로(IC)에 전류로 공급되고, RFID 태그(400)에서 RFID 리더기(300)로 전파를 재 송출할 때도 사용하게 된다. 이러한 방식은 수동 RFID 태그(400)에 많은 전력을 공급할 수 있어, RFID 리더기(300)에서 인식할 수 있는 수동 RFID 태그(400)의 인식거리를 크게 늘릴 수 있는 효과가 있다.
도 2의 RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기를 RFID 송수신 시스템에 적용하는 경우에도 도 4와 같은 효과를 얻을 수 있다.
즉, RFID 리더기(300)는 탑재된 루프 안테나(160)에 수십Khz~수십GHz까지 전력을 공급하며, 루프 안테나(160)에서 발생된 전자기파는 수직형 커플링 코일 공진기(140)를 통하여 근처에 있는 RFID 태그(400)에 탑재된 수직형 커플링 코일 공진기(140)와 공진이 되어 무선으로 전력을 전송하게 된다. RFID 태그(400)는 수신된 전력을 RFID 태그(400)의 내부 회로에 전류로 공급하고, 또한 RFID 리더기(300)로 전파를 재 송출할 때도 사용한다.
한편, 배터리를 가지고 있는 능동형 RFID 태그의 경우에는 본 발명을 활용하여 배터리에 전력을 공급하여 충전하는데도 사용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따라 RFID 리더기 및 RFID 태그에 적용되는 RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기(500)는, RFID 안테나(520), 수평형 커플링코일 공진기(540), 및 루프 안테나(560)를 포함하여 구성된다.
본 실시예의 RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기(500)는 기존 RFID 리더기의 리더기 안테나 및 RFID 태그의 태그 안테나를 대신하여 각각에 채용된다.
본 실시예에서 RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기(500)는, RFID 안테나(520)의 외측에 이웃하게 수평형 커플링 코일 공진기(540)가 배치된다. 이때, 수평형 커플링코일 공진기(540)의 중심부에는 루프 안테나(560)가 배치된다.
여기서 RFID 안테나(520)는 RFID 리더기 및 RFID 태그에서 신호를 전송하기 위한 안테나이고, 수평형 커플링코일 공진기(540) 및 루프 안테나(160)는 RFID 리더기 및 RFID 태그에서 순수 전력을 전송하기 위한 안테나이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따라 RFID 리더기 및 RFID 태그에 적용되는 RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기를 도시한 도면이다. 여기서, 도 6의 a)는 RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기의 정면도, 도 6의 b)는 RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기의 측면도이다.
도시된 바와 같이, RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기(600)는, 수평형 커플링코일 공진기(620), 및 RFID 안테나(640)를 포함하여 구성된다.
본 실시예의 RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기(600)는 기존 RFID 리더기의 리더기 안테나 및 RFID 태그의 태그 안테나를 대신하여 각각에 채용된다.
본 실시예에서 RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기(600)는, 수평형 커플링코일 공진기(620)의 중앙부에 루프 안테나(640)가 배치된다.
여기서 RFID 안테나(640)는 RFID 리더기 및 RFID 태그에서 신호 및 전력을 전송하기 위한 안테나이다.
본 실시예에서 수평형 커플링 코일 공진기(620)와 RFID 안테나(640)는 0㎛이상의 간격(d2)을 두고 배치되면 본 발명의 효과를 달성할 수 있다. 바람직하게는, 수평형 커플링 코일 공진기(620)와 RFID 안테나(640)는 수㎛ 간격(d2)을 두고 전후로 배치된다. 본 실시예에 따라 RFID 리더기 및 RFID 태그에서 수평형 커플링 코일 공진기(620)는 전방에 배치되고, RFID 안테나(640)는 커플링 코일 공진기(620)의 중앙부에 수㎛ 간격을 두고 후방에 배치된다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 도 6의 RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기(600)를 적용한 RFID 송수신 시스템을 도시한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 RFID 송수신 시스템에는 도 5의 RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기(500) 및 도 6의 RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기(600) 중 어느 것이 적용되어도 무방하다. 도 7에서는 도 6의 RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기(600)가 적용된 RFID 송수신 시스템을 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, RFID 송수신 시스템은 RFID 리더기(700), 및 RFID 태그(800)를 포함하여 구성된다.
RFID 리더기(700)는 수평형 커플링 코일 공진기(622), 및 RFID 안테나(624)를 포함하여 구성된다. 수평형 커플링 코일 공진기(622)는 RFID 리더기(700)에서 전방에 배치되고, RFID 안테나(624)는 수평형 커플링 코일 공진기(622)의 중앙부 후방에 일정 간격을 두고 배치되어 RFID 리더기(700)에서 신호 및 전력을 전송한다.
RFID 태그(800)는 수평형 커플링 코일 공진기(624), 및 RFID 안테나(644)를 포함하여 구성된다. 수평형 커플링 코일 공진기(624)는 RFID 태그(800)에서 전방에 배치되고, RFID 안테나(624)는 수평형 커플링 코일 공진기(622)의 중앙부 후방에 일정 간격을 두고 배치되어 RFID 태그(800)에서 신호 및 전력을 전송한다.
이와 같이, 본 발명의 RFID 송수신 시스템은 RFID 리더기(700) 및 RFID 태그(800)에 동일한 구조의 수평형 커플링 코일 공진기(622)(624)와 RFID 안테나(642)(644)를 갖는 형태로 설계된다. 다만, 수평형 커플링 코일 공진기(622)(624)의 공진주파수를 공진시키기 위해서는, 수평형 커플링 코일 공진기(622)(624)의 크기는 다를 수 있다.
이에 따라, RFID 리더기(700)는 수십Khz 내지 수십GHz의 전력을 RFID 안테나(642)에 공급하며, RFID 안테나(642)는 공급된 전력에 기초하여 발생된 전자기파(신호 및 전력)를 공진 주파수로 수평형 커플링 코일 공진기(622)에 의해 근처에 있는 RFID 태그(800)에 탑재된 수평형 커플링 코일 공진기(624)와 공진이 되어 무선으로 전자기파를 전송하게 된다.
RFID 태그(800)는 수평형 커플링 코일 공진기(622)와 공진된 탑재된 수평형 커플링 코일 공진기(624)의 공진 주파수를 통해 RFID 안테나(644)에서 전자기파를 수신하고, 수신된 전자기파의 전력을 RFID 태그(800) 내부 회로(IC)에 전류로 공급한다. 또한, RFID 태그(800)는 수신한 전자기파의 전력을 RFID 안테나(644)가 RFID 리더기(700)로 전파를 재 송출할 때도 사용하게 된다. 이러한 방식은 수동 RFID 태그(800)에 많은 전력을 공급할 수 있어, RFID 리더기(700)에서 인식할 수 있는 수동 RFID 태그(800)의 인식거리를 크게 늘릴 수 있는 효과가 있다.
도 5의 RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기(500)를 RFID 송수신 시스템에 적용하는 경우에도 도 8과 같은 효과를 얻을 수 있다.
즉, RFID 리더기(700)는 탑재된 루프 안테나(560)에 수십Khz~수십GHz까지 전력을 공급하며, 루프 안테나(560)에서 발생된 전자기파는 수평형 커플링 코일 공진기(540)를 통하여 근처에 있는 RFID 태그(800)에 탑재된 수평형 커플링 코일 공진기(540)와 공진 주파수가 공진되어 무선으로 전력을 전송하게 된다. RFID 태그(800)는 수신된 전력을 RFID 태그(800)의 내부 회로에 전류로 공급하고, 또한 RFID 리더기(700)로 전파를 재 송출할 때도 사용한다.
여기서도, 배터리를 가지고 있는 능동형 RFID 태그의 경우에는 본 발명을 활용하여 배터리에 전력을 공급하여 충전하는데도 사용할 수 있다.
이상에서는 본 발명에서 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 첨부하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 및 균등한 타 실시가 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부한 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
100, 200, 500, 600: RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기
120, 240, 242, 244, 520, 640, 642, 644: RFID 안테나
140, 220, 222, 224: 수직형 커플링 코일 공진기
160, 560: 루프 안테나
300, 700: RFID 리더기
400, 800: RFID 태그
540, 620, 622, 624: 수평형 커플링 코일 공진기

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 전력 전송을 위한 공진 주파수를 공진시키는 제1 커플링 코일 공진기, 및 상기 제1 커플링 코일 공진기의 중앙부에 배치되어 공진된 상기 공진 주파수를 통해 RFID 인식을 위한 신호 및 상기 전력을 전송하는 제1 RFID 안테나를 구비하는 RFID 리더기; 및
    상기 제1 커플링 코일 공진기와 상기 공진 주파수를 공진시키는 제2 커플링 코일 공진기, 및 상기 제2 커플링 코일 공진기의 중앙부에 배치되어 공진된 상기 공진 주파수를 통해 전송되는 상기 신호 및 전력을 수신하여 상기 전력을 내부 회로에 공급하고 상기 전력을 이용하여 RFID 인식정보를 상기 RFID 리더기로 전송하는 제2 RFID 안테나를 구비하는 RFID 태그;를 포함하며,
    상기 제1 커플링 코일 공진기와 상기 제1 RFID 안테나, 및 상기 제2 커플링 코일 공진기와 상기 제2 RFID 안테나는 각각 일정 간격을 두고 배치되되, 상기 제1 RFID 안테나가 상기 제1 커플링 코일 공진기의 후방에 배치되고 상기 제2 RFID 안테나가 상기 제2 커플링 코일 공진기의 후방에 배치되는 것을 특징으로 하는 RFID 송수신 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 커플링 코일 공진기 및 상기 제2 커플링 코일 공진기는, 수직형 커플링 코일 공진기 또는 수평형 커플링 코일 공진기인 것을 특징으로 하는 RFID 송수신 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. RFID 리더기 또는 RFID 태그의 RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기에 있어서,
    전력 전송을 위한 공진 주파수를 공진시키는 커플링 코일 공진기; 및
    상기 커플링 코일 공진기의 중앙부에 배치되어 공진된 상기 공진 주파수를 통해 RFID 인식을 위한 신호 및 전력을 전송 및 수신하는 RFID 안테나;를 포함하며,
    상기 커플링 코일 공진기와 상기 RFID 안테나는 일정 간격을 두고 배치되되, 상기 RFID 안테나가 상기 커플링 코일 공진기의 후방에 배치되는 것을 특징으로 하는 RFID용 무선 신호 및 전력 송수신기.
  7. 삭제
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