KR101166598B1 - 결합 ｅａｓ／ｒｆｉｄ 라벨 또는 태그 - Google Patents

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센소매틱 일렉트로닉스, 엘엘씨
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Abstract

보안 태그(security tag)는 정의된 표면 영역을 가지는 EAS 컴포넌트 및 정의된 표면 영역을 가지는 RFID 컴포넌트를 포함한다. EAS 컴포넌트 표면 영역은 RFID 컴포넌트 표면 영역을 적어도 부분적으로 겹치도록 구성된다. RFID 컴포넌트는 제 1 표면을 적어도 부분적으로는 겹치는 안테나를 포함한다. 두께를 가지는 실질적으로 평면인 스페이서는 EAS 및 RFID 컴포넌트들의 정의된 표면 영역 사이에서 적어도 부분적으로 배치된다. 스페이서의 두께는 RFID 판독기 및 RFID 컴포넌트 사이의 인식거리(read range)를 결정한다. RFID 판독기는 RFID 컴포넌트가 인식거리 내에 있을 때 RFID 컴포넌트를 활성화시킬 수 있다. 안테나는 복소 임피던스(complex impedance)를 가지며, EAS 컴포넌트는 안테나의 임피던스 정합 회로망의 일부분을 형성한다.

Description

결합 ＥＡＳ／ＲＦＩＤ 라벨 또는 태그{COMBINATION EAS AND RFID LABEL OR TAG}
본 원은 35 U.S.C.§119 규정에 따라서, 2004년 11월 15일에 출원된 "Combo EAS/RFID Label or Tag"라는 명칭의 미국 임시 출원 제 60/628,303 호의 우선권을 주장하며, 이의 전체 내용이 여기서 참조로서 통합된다.
본 개시물은 통제 영역에서 권한 없는 물품 이동의 예방 또는 방지를 위한 전자식 물품 감시(electronic article surveillance, EAS) 라벨 또는 태그에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 개시물은 새로운 무선 주파수 식별(Radio Frequency Identification, RFID) 라벨 또는 태그 및 물품에 특이적인 데이터를 기록하기 위해 RFID 라벨 또는 태그와 결합되는 EAS 라벨 또는 태그에 관한 것이다.
전자식 물품 감시(EAS) 시스템은 일반적으로 통제 영역에서 권한 없는 물품 이동을 예방하거나 방지하기 위한 것으로 본 기술분야에 알려져 있다. 통상적인 EAS 시스템에서, EAS 표식(태그 또는 라벨)은 소매점과 같은 통제 영역의 출입구에 위치하여 전자장과 상호작용하도록 설계된다. 이러한 EAS 표식은 보호되어야 할 물품에 부착된다. 만약 EAS 태그를 전자장 또는 "검사대(interrogation zone)" 안으로 가져간다면, 태그의 존재가 발견되고, 경보를 발생시킨다는 등의 적절한 행동이 취해진다. 권한 없는 물품 이동을 위해, EAS 태그를 비활성화시키거나, 제거하거나, 또는 EAS 시스템에 의한 발각을 피하기 위해서 전자장을 우회하여 물품을 통과시킬 수 있다.
EAS 시스템은 상점에서 물품의 권한 없는 이동 및 도난을 막기 위해 물품을 감시하기 위한 목적으로, 전형적으로 재사용가능한 EAS 태그나 일회용 EAS 태그 또는 라벨을 사용한다. 고객이 상점을 나가기 전에, 보통은 재사용가능한 EAS 태그를 상품으로부터 제거한다. 일회용 태그 또는 라벨은 접착제로 포장 용기에 부착하거나 포장 용기 안에 넣는다. 이러한 태그는 일반적으로 상품과 함께 잔존하며, 고객에 의해 상점에서 옮겨지기 전에 비활성화되어야만 한다. 비활성화 장치(deactivation device)는 EAS 태그가 비활성화되기에 충분한 크기의 자기장을 생성하기 위해 전류가 인가된 코일을 사용할 수 있다. 비활성화된 코일은 EAS 시스템의 출력 에너지(incident energy)에 더 이상 반응하지 않으며, 따라서 경보는 동작하지 않는다.
EAS 태그를 포함하는 물품이 체크-인되거나 통제 영역으로 반환되는 상황에서, EAS 태그는 다시 한 번 도난 방지를 위해서 활성화되거나 재부착되어야만 한다. 제조 시 또는 유통 시에 EAS 태그를 물품에 적용하는 소스 태깅(source tagging)의 유리함으로 인해, EAS 태그가 물품에서 제거되는 것보다는 비활성화되고 다시 활성화될 수 있는 것이 일반적으로 바람직하다. 게다가, EAS 태그가 활성화를 유지하여, 우연히 이러한 시스템이 동작 중인 다른 통제 영역에서 EAS 시스템과 상호작용할 수 있기 때문에, 검사대를 우회하여 물품을 통과시키는 것은 다른 문제들을 낳는다.
무선 주파수 식별(RFID) 시스템도 역시 일반적으로 본 기술분야에 알려져 있으며, 재고 관리, 전자식 출입 관리, 보안 시스템, 및 유로 도로에서의 차의 자동 인식과 같은 많은 적용분야에서 사용될 수 있다. RFID 시스템은 전형적으로 RFID 판독기와 RFID 장치를 포함한다. RFID 판독기는 RFID 장치에 무선 전송 신호를 전송할 수 있다. RFID 장치는 RFID 장치가 저장하고 있는 정보를 인코딩한 데이터 신호와 함께 전송 신호에 응답할 수 있다.
소매업 분야에서 RFID 및 EAS 기능들을 결합하기 위한 시장의 수요가 빠르게 나타나고 있다. 도난 방지용 EAS를 현재 보유하고 있는 많은 소매점은, 재고 관리를 위해 바코드 정보에 의존하고 있다. RFID는 바코드보다도 더 빠르고 상세한 재고 관리를 제공한다. 소매점은 이미 재사용가능한 하드 태그(hard tag)를 위해 상당한 금액을 지불하고 있다. EAS 하드 태그에 RFID 기술을 부가하는 것은 재고 관리뿐만 아니라 손실 방지에 있어 향상된 생산성으로 인해서 부가될 비용을 쉽게 지불하도록 할 수 있을 것이다.
독립적인 EAS 태그 또는 라벨과 독립적인 RFID 태그 또는 라벨의 특징들을 결합한 하나의 태그 또는 라벨을 제공하는 것이, 본 개시물의 목적이다.
보다 구체적으로는, 본 발명은 정의된 표면 영역을 가지는 EAS 컴포넌트와 정의된 표면 영역을 가지는 RFID 컴포넌트를 포함하는 보안 태그에 관한 것이다. EAS 컴포넌트의 정의된 표면 영역은 RFID 컴포넌트의 정의된 표면 영역과 적어도 부분적으로 겹치도록 구성되어 있다.
RFID 컴포넌트는 안테나를 포함하며, 안테나는 EAS 컴포넌트의 정의된 영역을 적어도 부분적으로 겹칠 수 있다. 두께가 있는 실질적으로 평면의 스페이서(substantially planar spacer)는 EAS 컴포넌트의 정의된 표면 영역 및 RFID 컴포넌트의 정의된 표면 영역 사이에서 적어도 부분적으로 배치되어 있다. 스페이서의 두께는 RFID 판독기와 RFID 컴포넌트 사이의 인식거리(read range)를 결정하며, RFID 판독기는 RFID 컴포넌트가 인식거리 안에 있을 때, RFID 컴포넌트를 활성화시킬 수 있다. 안테나와 RFID 컴포넌트는 안테나의 임피던스 정합 회로망의 일부분을 형성할 수 있다. 안테나 임피던스는 EAS 컴포넌트의 로딩 효과(loading effect)들을 포함할 수 있다. RFID 컴포넌트는 안테나와 주문형 반도체(application-specific integrated circuit, ASIC)를 포함할 수 있다. ASIC는 복소 임피던스(complex impedance)를 가질 수 있다. ASIC의 복소 임피던스는, EAS 컴포넌트의 로딩 효과들을 포함하는, 연결된 안테나의 복소 켤레 임피던스와 정합될 수 있다. RFID 컴포넌트의 베이스 부분(base portion)용 물질은, (a) 원지(base paper), (b) 폴리에틸렌, (c) 폴리에스테르, (d) 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 및 (e) 폴리에테르이미드(PEI)로 구성되는 그룹으로부터 선택될 수 있다. 베이스 부분 물질은 약 3.3의 유전상수와 약 0.01보다 적은 손실 탄젠트(loss tangent)를 가지는 플라스틱일 수 있다. 스페이서 물질은 (a) 저 손실, 저 유전 물질, 및 (b) 공기로 구성되는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
또한, 본 발명은 EAS 컴포넌트와 RFID 컴포넌트의 결합을 동작하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 RFID 컴포넌트에 연결된 안테나의 임피던스를 변화시키기 위해, EAS 컴포넌트와 겹쳐지도록 RFID 컴포넌트를 이동시키는 단계를 포함한다. 안테나의 임피던스는 EAS 컴포넌트의 로딩 효과들을 포함한다. 안테나는 안테나 컨덕터(conductor)를 포함할 수 있고, 안테나는 적어도 하나의 세그먼트 포인트(segment point)는 적어도 두 개의 안테나 세그먼트의 길이를 기초로 안테나의 동작 주파수에 상응하도록, 안테나 컨덕터를 적어도 두 세그먼트(segment)들로 분할하고, 분할되는 안테나 컨덕터를 컨덕터의 잔여 부분과 절연시킴으로써 동조된다.
본 방법은 EAS 컴포넌트와 RFID 컴포넌트 사이에, 두께를 가지는 스페이서를 갖는, EAS 컴포넌트와 RFID 컴포넌트의 결합을 더 포함할 수 있으며, 이 방법은 스페이서의 두께를 변화시키는 단계를 포함할 수 있다. 스페이서의 두께를 변화시키는 단계는, RFID 판독기와 RFID 컴포넌트 사이의 인식거리를 변하게 할 수 있으며, 여기서 RFID 판독기는 RFID 컴포넌트가 인식거리 안에 있을 때 RFID 컴포넌트를 활성화할 수 있다.
실시예로 언급된 본 내용은 명세서의 종결 부분에서 명백히 주장되고 특별하게 지적된다. 그러나 이의 목적, 특징, 및 이점 외에도, 구성과 동작 방법에 관한 본 실시예들은, 후술하는 실시예를 참조로 본 개시물에 첨부한 도면과 함께 읽을 때 가장 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 개시물의 일 실시예에 따른 EAS/RFID 결합 보안 태그를 도시한다.
도 2a는 본 개시물의 일 실시예에 따른 EAS/RFID 결합 보안 태그에 대한 샘플 테스트 데이터의 일 부분을 도시한다.
도 2b는 본 개시물의 일 실시예에 따른 EAS/RFID 결합 보안 태그에 대한 샘플 테스트 데이터의 다른 부분을 도시한다.
도 3a는 본 개시물의 일 실시예에 따라서 자기장 커플링을 사용하는 RFID 시스템을 도시한다.
도 3b는 본 개시물의 일 실시예에 따라서 전기장 커플링을 사용하는 RFID 시스템을 도시한다.
도 4는 본 개시물의 일 실시예에 따른 보안 태그의 분해 사시도를 도시한다.
도 5는 도 4의 보안 태그의 상면도이다.
도 6은 본 개시물의 대체 실시예에 따라서 세그먼트 포인트들을 가지는 안테나를 포함하는 보안 태그의 상면도이다.
도 7은 본 개시물의 일 실시예에 따른 블록 흐름도이다.
도 8a는 RFID 라벨에 인접한 단일 평면 상의 EAS 라벨에 대한 종래 기술의 구성을 도시한다.
도 8b는 간극만큼 떨어진 RFID 라벨과 단일 평면 상의 EAS 라벨에 대한 종래 기술의 구성을 도시한다.
도 8c는 EAS 컴포넌트의 아래에 직접 장착된 RFID를 가지는 결합 EAS 컴포넌트에 대한 본 개시물의 실시예를 도시한다.
도 8d는 RFID 컴포넌트 인서트(insert)를 가지는 결합 EAS 컴포넌트 보안 태그의 일부분에 대한 본 개시물의 실시예를 도시한다.
도 8e는 도 8D의 본 개시물의 실시예에 대한 정면도이다.
도 8f는 RFID 컴포넌트 인서트를 가지는 결합 EAS 컴포넌트 보안 태그의 일부분에 대한 본 개시물의 실시예를 도시한다.
도 8g는 도 8F의 본 개시물의 실시예에 대한 정면도이다.
"COMBINATION EAS AND RFID LABEL OR TAG WITH CONTROLLABLE READ RANGE"라는 명칭으로 공동으로, 동시 출원된 R. Copeland의 PCT 출원 제 [Attorney Docket No.F-TP-00071] 호는 전체가 여기서 참조로서 통합된다.
본 발명은 후술할 상세한 설명과 발명의 특정 실시예에 관한 첨부 도면으로부터 더욱 완벽하게 이해될 수 있을 것이나, 이는 설명을 하기 위한 목적일 뿐, 본 발명을 특정 실시예로 한정하려는 것은 아니다.
본 발명을 포함하는 결합 EAS/RFID 태그에 관해 많은 가능한 실시예들의 완벽한 이해를 돕기 위해서, 수많은 특정 세부사항들이 본 개시물에서 설명될 수도 있다. 그러나 이러한 특정 세부사항들 없이도 실시예들이 수행될 수 있다는 것은, 본 기술의 당업자에게 이해될 수 있을 것이다. 다른 경우에서, 실시예들이 불분명하지 않도록, 잘 알려진 방법, 과정, 컴포넌트 및 회로들을 상세하게 설명하지는 않았다. 본 개시물에 개시되는 특정 구조적 기능적 세부사항들은 대표적일 수 있으며, 실시예들의 범위를 필수적으로 한정하지 않는다는 것으로 생각될 수 있다.
일부 실시예들은 이들의 파생어(derivative)에 따라 "결합된(coupled)"과 "연결된(connected)"이라는 표현을 사용하여 설명될 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예들은, 둘 이상의 엘리먼트가 서로 직접적으로 물리적 또는 전기적인 접촉을 하고 있음을 나타내기 위해서, "연결된(connected)"라는 단어를 사용하여 설명될 수 있다. 다른 예를 들면, 일부 실시예들은, 둘 이상의 엘리먼트들이 직접적으로 물리적 또는 전기적인 접촉을 하고 있음을 나타내기 위해서, "결합된(coupled)"라는 단어를 사용하여 설명될 수 있다. 그러나, "결합된(coupled)"라는 단어는, 둘 이상의 엘리먼트들이 서로 직접적으로 접촉하고 있지는 않지만, 여전히 서로 같이 동작하거나 상호작용한다는 것을 의미할 수 있다. 본 개시물에서 개시된 실시예들은 이러한 문맥에 의해 필수적으로 제한되는 것은 아니다.
명세서에서 "일 실시예(one embodiment)" 또는 "실시예(an embodiment)"이라는 어떠한 언급도, 실시예에 관련되어 설명된 특정 특징, 구조, 또는 특성들이 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다는 것을 알아야만 한다. 명세서에서 다양한 위치에서 사용된 "일 실시예에서(in one embodiment)"라는 구의 표현은 모두 동일한 실시예를 필수적으로 언급하는 것은 아니다.
이제 본 발명의 상세한 내용으로 넘어가면, 결합 EAS/RFID 라벨(또는 태그)이 사용될 수 있는 한 방법은, RFID와 관련된 컴포넌트들을 EAS와 관련된 컴포넌트들과 함께 모두 삽입하여, 이들을 함께 패키지에 포함시키는 것이다. 그러나, EAS 기능 및/또는 RFID 기능 중 어떤 것의 성능에 영향을 줄 수 있는, 일부 전기적인 또는 전기-기계적인 상호작용의 요소들이 있을 수 있다. RFID 라벨을 EAS 라벨의 맨 위에 놓는 것은 가장 편리한 방법이지만, RFID 라벨에 대한 실질적인 비-동조 및 신호 손실을 야기할 수도 있다. 예를 들면, 통상적인 RFID 장치에서, RFID 라벨의 성능은, RFID 장치용 주문형 반도체(ASIC)/리드 프레임 어셈블리(lead frame assembly)가 기판에 장착된, RFID의 유효 임피던스와 임피던스 정합에 일반적으로 매우 민감하다. 본 장치의 RFID 부분의 일부 가능한 실시예에 대한 보다 상세한 설명은 이하에서 더 자세히 논의된다. RFID 라벨 주변의 다른 물체들은, 유효 임피던스 또는 RFID 라벨을 판독하데 사용되는 전자기 에너지 흡수에 영향을 줄 수 있다.
일부 현존하는 2450㎒ EAS/RFID 통합 라벨은, RFID 라벨과 EAS 라벨이 겹쳐져 배치된 구성을 사용하였다. 이것은 특정 어플리케이션에서의 RFID 라벨 탐지에 있어서 일정 정도의 퇴보를 나타낼 수도 있다. 끝과 끝을 연결한 정도의 겹침 또는 약간의 겹침이 이러한 시스템에서 가장 잘 동작한다고 할지라도, 이 경우 태그의 크기는 급격히 커지는 경향이 있다. 또한, 나란한 구성은 불규칙한 RFID 탐지 패턴을 나타내는 것으로 알려져 있다. 시장에서 결합 EAS/RFID 태그를 성공적으로 구현할 수 있는 디자인들은 많이 존재하지는 않는다. 태그가 붙여진 아이템에서 EAS와 RFID를 결합하여 사용하는 대부분의 어플리케이션들은, 떨어져 장착된, 분리된 EAS와 RFID를 사용하므로, 분리하여 장착된다면 이들 하나가 차지하게 되는 면적과 비교할 때, 태그가 붙여진 아이템 상에서 상당한 공간을 차지한다.
이러한 문제의 해결하기 위해서, RFID 라벨을 위한 임피던스 정합 회로망의 일부로서 결합 태그의 EAS 라벨 부분을 사용하고자 한다. 예를 들면, RFID 라벨을 EAS 라벨에 더욱 가까이 위치시킬수록, RFID 라벨 안테나 임피던스는 EAS 라벨에 의해 영향을 받거나 조절된다. RFID 라벨 임피던스 정합을 달성하기 위해서, RFID 안테나 구조는, 임피던스에 미치는 EAS 라벨의 어떤 야기되는 전기적 효과도 고려하여, 스스로 설계될 수 있다. 예를 들면, RFID 안테나는 높은 용량성 임피던스를 갖도록 구성될 수 있으며, 소자(예를 들면, 위에서 언급된 것과 같이 ASIC/리드 프레임 어셈블리)용 논리 칩의 임피던스와 크게 부정합 될 수도 있다. RFID 라벨이 EAS 라벨이 가깝게 위치될수록(예를 들면, 바로 아래), RFID 안테나의 임피던스는 ASIC 임피던스와 거의 정합하게 된다.
도 1은 일반적으로 EAS 컴포넌트(1)와 RFID 컴포넌트(2)를 도시한다. EAS 컴포넌트(1)는 EAS 라벨 또는 태그이다. EAS는, 예를 들어, 플라스틱 또는 일부 다른 물질로 된 하우징 내에 포함된, 바이어스 자석(bias magnet)과 함께 자기 공진기(magnetic resonator)를, 그러나 이에 한정되지는 않으며, 포함할 수 있다. 본 개시물에 상세히 개시되지 않은 다른 EAS 라벨 또는 태그도 EAS 컴포넌트(1)의 기능을 수행할 수도 있다. RFID 컴포넌트(2)는 RFID 라벨 또는 태그이다. RFID 컴포넌트(2)는, 도 1의 논의 목적에 따라, 예를 들면, 후술할 도 3에서 가장 잘 도시되듯이, 안테나에 부착된 ASIC 기반의 RFID 논리 회로 또는 프로세싱 칩과 함께 기판 물질에 장착된 안테나를, 그러나 이에 한정되지는 않으며, 포함할 수 있다. 본 개시물에 상세히 개시되지 않은 다른 RFID 라벨 또는 태그도 RFID 컴포넌트(2)의 기능을 수행 할 수도 있다. 하나의 특별히 유용한 실시예에서는, 시스템의 RFID 부분, 즉, RFID 컴포넌트(2)는 868㎒ 및/또는 915㎒ ISM 밴드에서 동작한다. 그러나, 본 기술분야의 당업자들은, 본 발명이 이것으로 제한되지 않으며, 다른 유용한 주파수에서도 사용될 수 있음을 쉽게 알 것이다.
EAS 컴포넌트(1)와 RFID 컴포넌트(2)가, 도 1의 "P1" 위치에 도시된 것과 같이, 서로 인접하게 위치되었을 때, EAS 컴포넌트는 RFID 컴포넌트(2)의 안테나 임피던스에 적은 영향만을 끼친다. 그러나, "P2", "P3", 및 "P4" 위치와 같이, RFID 컴포넌트(2)가 EAS 컴포넌트(1) 아래에 위치될수록, 즉, 빗금 쳐진 영역(3)으로 도시된 겹쳐진 부분이 넓어질수록, RFID 안테나 임피던스는 점진적으로 크게 영향받는다.
보다 구체적으로, RFID 컴포넌트(2)의 라벨 위치(P1 내지 P4)는, P1의 경우에는 EAS 컴포넌트(1)와 RFID 컴포넌트(2)가 서로 인접하게 배치되며, P2의 경우에는 RFID 컴포넌트(2)가 EAS 컴포넌트(1) 아래에 1/4만큼 겹쳐서 배치되며, P3의 경우에는 RFID 컴포넌트(2)가 EAS 컴포넌트(1) 아래에 1/2만큼 겹쳐서 배치되며, P4의 경우에는 RFID 컴포넌트(2)가 EAS 컴포넌트(1)의 바로 아래에 배치되도록 구성되었다.
예를 들어, 도 2a와 2b는, EAS 컴포넌트(1)와 RFID 컴포넌트(2)를 포함하는 샘플 보안 태그에 대한, 915㎒ ISM 밴드 주파수에서의 RFID 안테나 임피던스의 실수부와 허수부분을 테스트한 결과를 도시한다.
도 2a에서 도시된 것과 같이, 중심 주파수 915㎒에서, RFID 라벨(2)이 P1의 위치에서 P4의 위치로 이동함에 따라, 실수부 임피던스(R)는 R1＝약 6Ω에서부터 R4＝약 13Ω까지 변한다. 실수부 임피던스(R)의 상기 식별가능한 증가는 EAS 라벨 물질에 의한 유효 손실 증가를 나타낸다. 이와 유사하게, RFID 라벨(2)이 P1의 위치에서 P4의 위치로 이동함에 따라, 허수부 임피던스(Z)는 Z1＝－125Ω에서부터 Z4＝＋195Ω까지 변한다. 그러므로 허수부 임피던스(Z)는 다소간 커패시터 성질에서 인덕터 성질로 변한다.
RFID 컴포넌트(2)는 안테나 임피던스가 ASIC 장치의 복소 켤레의 근사치가 되도록 설계될 수 있다. 이는 예를 들어 915㎒와 같은 목표 주파수(target frequency)에서 공진을 야기한다. ASIC RFID 장치의 임피던스에 대한 통상적인 테스트 결과는, 본 예에서 사용된 리드 프레임을 이용한 스위스 제네바에 위치한 ST 마이크로일렉트로닉스에서 만든 칩에 대해서는 5－ｊ140Ω이며, 본 예에서 사용된 리드 프레임을 이용한 네덜란드 암스테르담에 위치한 Koninklikje 필립스 일렉트로닉스 N.V.에서 만든 칩에 대해서는 20－ｊ270Ω이다. 목표 주파수에서 공진을 달성하기 위해서는, RFID 라벨 안테나의 허수부 임피던스(Z)가 상기 두 RFID 장치에 대해서 ＋ｊ140Ω 내지 ＋ｊ270Ω의 범위 내일 것이 필요하다.
그러므로, 결합 EAS/RFID 보안 태그는 정합하기 위해 EAS 컴포넌트의 임피던스를 이용하여 설계될 수 있다. 자유 공간에서, RFID 컴포넌트 안테나는 음의 허수부 임피던스를 가지도록 설계될 수 있으며, EAS 컴포넌트의 바로 아래, 위, 또는 근처에 위치될 때에는 바람직한 양의 허수부 임피던스를 가질 수 있다. 본 명세서에 의해 알 수 있는 것과 같이, 이러한 구성은, 예를 들면, 다양한 형태의 점착성 자기 변형 라벨(adhesive magnetostrictive label) 및 EAS 하드 태그, 즉, 플로리다 보카 라톤(Boca Raton)에 위치한 타이코 파이어 앤 시큐리티, 엘엘씨(Tyco Fire and Security, LLC)의 일 부(division)인 센소매틱 코퍼레이션(Sensormatic Corporation)에서 생산한 슈퍼태그?(SuperTag?)와 같은, 어떠한 형태의 EAS 태그 또는 라벨에서도 사용될 수 있다. 이 형태의 EAS 장치가 본 특정 예시로 제한되지 않는다.
예를 들면, RFID 컴포넌트는 반도체 집적회로(IC) 및 동조식(tunable) 안테나를 포함할 수 있다. 동조식 안테나는 안테나의 길이를 조절함으로써 희망하는 동작 주파수로 동조 될 수 있다. 실시예들이 초고주파수(UHF) 스펙트럼에서 특히 유용할 수 있을지라도, 동작 주파수 범위는 변할 수 있다. 어플리케이션과 안테나가 이용 가능한 면적 크기에 따라, 안테나는, 예를 들어 868㎒ 내지 950㎒와 같이, 수 백 ㎒ 이상의 범위 내에서 동조 될 수 있다. 일 실시예에서, 예를 들면, 동조식 안테나는 RFID 동작 주파수, 즉, 유럽에서 사용되는 868㎒ 밴드, 미국에서 사용되는 915㎒ ISM 밴드, 일본에 대해서는 950㎒ 밴드, 내에서 동작하도록 동조 될 수 있다. 이러한 동작 주파수들은 오직 예시의 방법으로 제공된 것이며, 본 실시예가 본 문맥 내로 제한되지 않는다는 것을 다시 한 번 알아야만 한다.
일 실시예에서, 예를 들면, 동조식 안테나는 RFID 어플리케이션 또는 EAS 어플리케이션을 위해 유용한 내향 나선형 패턴(inwardly spiral pattern)과 같은 전용 안테나 구조를 가질 수 있다. 내향 나선형 패턴은 반대로 원점으로 향해진 안테나 트레이스(antenna trace)를 포함할 수 있다. 이는 전통적인 반파 다이폴 안테나와 기능상 유사하지만, 전체 크기에 있어서는 더욱 작은 안테나이다. 예를 들면, 915㎒에서 전통적인 반파 다이폴 안테나의 크기는 약 16.4㎝일 것이다. 반대 로, 일부 실시예들은, 915㎒에서 약 3.81㎝의 상대적으로 짧은 길이를 갖음에도 전통적인 반파 다이폴 안테나와 동일한 성능을 제공한다. 게다가, 안테나 트레이스의 종단은 희망하는 동작 주파수로 안테나를 동조하도록 조절될 수 있다. 안테나 트레이스의 종단이 안테나 주변에서 안쪽으로 되어있기 때문에, 동조는 안테나의 구조를 변경함 없이 수행될 수 있다.
도 3a는 본 발명의 하나의 특히 유용한 실시예에 따른 제 1 시스템을 도시한다. 도 3a는 30㎒ 이하의 주파수로 간주되는, 고주파(HF) 밴드 내에서 동작 주파수를 가지는 RFID 컴포넌트(2)를 사용하여 동작하도록 구성한 RFID 시스템(100)을 도시한다. 상기 주파수 범위에서, 전자장의 주요 성분은 자기장이다. 그러나, RFID 시스템(100)은 주어진 구현을 위해 희망하는 RF 스펙트럼의 다른 부분을 사용하는 RFID 컴포넌트(2)를 작동하도록 구성될 수도 있다. 실시예들은 이 문맥 내로 제한되지 않는다. 예시의 방식으로 도시된 것으로서, RFID 컴포넌트(2)는 EAS 컴포넌트(1)와 부분적으로 겹친다.
RFID 시스템(100)은 다수의 노드를 포함할 수 있다. 본 개시물에서 사용되는 "노드"라는 용어는, 정보를 나타내는 신호를 처리할 수 있는, 시스템, 엘리먼트, 모듈, 컴포넌트, 보드 또는 디바이스를 나타낼 수 있다. 신호 형태는, 예를 들면 그러나 제한되지는 않게, 사실상 전기, 광, 청각 및/또는 화학 형태일 수 있다. 도 3a가 한정된 수의 노드를 도시한다는 있지만, 어떠한 개수의 노드라도 RFID 시스템(100)에서 사용될 수 있다고 인식될 수 있다. 실시예는 본 문맥 내로 제한되지 않는다.
우선 도 4를 참조하면, 도 4는 본 발명의 하나의 특히 유용한 실시예에 따른 보안 태그(200)에 대한 측면을 도시한다. RFID 컴포넌트(2)는, 일반적으로 기판(202)의 대향 면에 위치하는, 제 1 표면 또는 표면 영역(202a)과 제 2 표면 또는 표면 영역(202b)을 가지는 베이스 부분 또는 기판(202)을 포함한다. 안테나(204)는 기판(202) 위에 배치된다. 안테나(204)는, 일반적으로 안테나(204)의 대향 면에 위치하는, 제 1 표면 또는 표면 영역(204a)과 제 2 표면 또는 표면 영역(204b)을 갖는다. 리드 프레임(206)은 안테나(204) 위에 배치되며, 주문형 반도체(ASIC;208)는 리드 프레임(206) 위에 배치된다. 제 1 및 제 2 표면 또는 표면 영역(202a 및 202b, 204a 및 204b)은 RFID 컴포넌트(2)의 정의된 표면 영역이다.
보안 태그(200)는 RFID 컴포넌트(2) 위에 배치된 실질적 평면 커버링(covering) 물질 또는 스페이서(210) 및 스페이서(210) 위에 배치된 EAS 컴포넌트(1)를 포함한다. 스페이서(210)는 이의 대향 면에 배치된 표면 또는 표면 영역(210A 및 210B)을 갖는다.
EAS 컴포넌트(1)는, 일반적으로 EAS 컴포넌트(1)의 대향 면에 위치하는, 제 1 표면 또는 표면 영역(1a) 및 제 2 표면 또는 표면 영역(1b)을 갖는다. 제 1 및 제 2 표면 또는 표면 영역(1a 및 1b)은 EAS 컴포넌트(1)의 정의된 표면 또는 표면 영역이다.
참고적으로, 보안 태그(200)는 EAS 컴포넌트(1)의 바로 아래에, 즉, 도 1의 P4 위치에, 배치된 것과 같이 도시된다. 보안 태그(200)는 오직 예시적인 방법으로써 P4 위치로 도시된 것이며, 도 1에 관해서 전술한 것과 같이, EAS 라벨(1)에 대해 어떠한 위치라도 배치될 수 있다. 보안 태그(200)는 EAS 라벨(1)과 완전히 독립적으로 또는 이와 관련하여 이용될 수도 있다. 실시예는 본 문맥 내로 제한되지 않는다.
보다 구체적으로, 보안 태그(200)는 정의된 표면 영역(1a 및 1b) 중 하나를 가지는 EAS 컴포넌트(1) 및 정의된 표면 또는 표면 영역(202a, 202b, 204a 및 204b) 중 하나를 가지는 RFID 컴포넌트(2)를 포함한다. EAS 컴포넌트(1)의 정의된 표면 또는 표면 영역(1a 및 1b) 중 적어도 하나는, RFID 컴포넌트(2)의 정의된 표면 또는 표면 영역(202a, 202b, 204a 및 204b) 중 적어도 하나와 적어도 부분적으로 겹치도록 구성된다. RFID 컴포넌트(2)는, EAS 컴포넌트(1)의 정의된 표면 또는 표면 영역(1a 및 1b) 중 적어도 하나와 적어도 부분적으로 겹치는 안테나(204)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, RFID 컴포넌트(2)의 정의된 표면 또는 표면 영역은 표면 또는 표면 영역(202a 및 202b) 중 하나이다.
실질적으로 평면의 스페이서(210)는 두께 "t"를 가지며, EAS 컴포넌트(1)의 정의된 표면 또는 표면 영역(1a 및 1b) 중 적어도 하나와 RFID 컴포넌트(2)의 정의된 표면 또는 표면 영역(202a, 202b, 204a 및 204b) 중 적어도 하나 사이에 적어도 부분적으로 배치된다.
도 4에 제한된 개수의 엘리먼트가 도시되어 있지만, 보안 태그(200)에 대해 더 많은 또는 더 적은 개수의 엘리먼트들이 사용될 수도 있다고 인식될 수 있다. 예를 들면, 보안 태그(200)를 감시될 물체에 부착하는데 도움을 주기 위한 점착성 의 박리 라이너(release liner)가 보안 태그(200)에 부가될 수 있다. 본 기술분야의 당업자들은, 반도체 IC(208)가 리드 프레임(206) 없이도 안테나(204)와 직접 결합될 수 있다는 것을 알고 있을 것이다.
이제 다시 도 3a로 돌아오면, RFID 시스템(100)은 RFID 판독기(102)와 보안 태그(200)를 포함할 수 있다. 보안 태그(200)는 RFID 판독기(102)로부터 거리(d1)만큼 물리적으로 떨어져 있다. 도 4에 관하여 후술하게 될 것과 같이, 보안 태그(200)는 EAS 컴포넌트, 즉, EAS 라벨 또는 태그를 포함한다는 점에서 종래기술과는 다른, RFID 보안 태그, 태그 또는 라벨이다. RFID 컴포넌트(2)는 공진 회로(112)를 포함한다. 공진 회로(112)는 ASIC(208)의 단자(T1 및 T2)의 양 단에 있는 공진 커패시터(C2)와 인덕터 코일(L2)을 포함한다. ASIC(208)의 커패시턴스는 일반적으로 C2와 비교할 때 무시할 수 있다. 만약 안테나, 즉, 인덕터 코일(112)을 적절한 주파수로 동조할 수 있도록, 공진 회로(112)에 부가적인 커패시턴스를 부가하는 것이 필요하다면, 커패시터(C2)를 인덕터 코일(L2)에 병렬로 연결해서, 공진 회로(112)가 양단에 유도 전압(Vi)이 형성될 수 있는 단자(T1 및 T2)를 가진 병렬 공진 회로가 된다. 도 4에 대하여 후술하게 될 것과 같이, 단자(T1 및 T2)는 RFID 컴포넌트(2)의 다른 부분에 연결된다. 부가적으로, 인덕터 코일 또는 안테나(L2)의 인덕턴스 값은 EAS 라벨 또는 태그가 나타내는 인덕턴스를 포함한다.
RFID 판독기(102)는, RFID 판독기(102)의 안테나로 기능하는 인덕터(L1)를 가지는 동조 회로(108)를 포함할 수 있다. 만약 인덕터 코일 또는 안테나(L1)의 적절한 동조가 가능하도록, 동조 회로(tuned circuit;108)에 부가적인 커패시턴스를 부가할 필요가 있다면, 커패시터(C1)를 인덕터 코일 또는 안테나(L1)에 직렬로 연결한다. RFID 판독기(102)는 동조 회로(108)의 양단에 펄스파(pulsed wave) 또는 연속파(CW) RF 전력을 생성하도록 구성되며, 동조 회로는 교류 전류 작용(alternating current action)에 의해 RFID 컴포넌트(2)의 병렬 공진 회로 안테나(112)과 전자기적으로 결합된다. RFID 컴포넌트(2)로부터의 상호 결합 전자기 전력은 자기장(114)을 통해서 RFID 판독기(102)에 연결된다.
RFID 컴포넌트(2)는, 자기장(114)의 결합 CW RF 전자기 전력의 일부분을, RFID 컴포넌트(2)를 위해 RFID 동작들을 수행하는데 사용되는 반도체 IC의 논리 회로에 의해 사용되는 직류(direct current) 신호 전력으로 변환하는, 전력 변환 회로이다.
RFID 컴포넌트(2)도 역시, RFID 정보를 저장하는 메모리를 포함하고, 호출 신호(interrogation signal;104)에 응답하여 저장된 정보를 전달하는, RFID 보안 태그 일 수도 있다. RFID 정보는 RFID 컴포넌트(2)가 사용하는 메모리에 저장될 수 있는 어떠한 형태의 정보도 포함할 수 있다. RFID 정보의 예는 고유 태그 식별자, 고유 시스템 식별자, 관리되는 물체용 식별자 등을 포함한다. RFID 정보의 형태와 크기는 본 문맥 내로 제한되지 않는다.
또한, RFID 컴포넌트(2)는 수동 RFID 보안 태그일 수도 있다. 수동 RFID 보안 태그는 외부 전원을 사용하지 않고, 전원을 대신하여 호출 신호(104)를 사용한다. 식별 지역(detection zone;Z1)은 인덕터(L1)를 일반적으로 원점으로 하여 반지름(R1)을 가지는 일반적인 구면에 의해 결정되는 가상의 공간으로서 정의된다. 만약 거리(d1)가 인식거리(R1)와 같거나 작은 경우에, RFID 판독기(102)는 RFID 컴포넌트(2)가 활성화하는데 필요한 임계 전압(VT)을 단자(T1 및 T2)에 유도하는 방식으로, 반지름(R1)은 식별 거리 또는 인식거리(R1)를 정의한다. 인식거리(R1)는, 다른 요소들 중에는, 동조 회로(208)로부터의 자기장(114)과 전자기장(EM field) 방사 세기에 의해 결정된다. 그러므로, 전자기장 방사(114)의 세기는 인식거리(R1)를 결정한다.
RFID 컴포넌트(2)는, 호출 신호(104)를 포함하는 입력 RF 전송 신호를 정류한 결과로 생성된 직류 전압에 의해 활성화될 수 있다. 일단 RFID 컴포넌트(2)가 활성화되면, 다음으로, 응답신호(110)를 통해서 메모리 레지스터에 저장된 정보를 전송한다.
일반적인 고주파수(HF) 동작에서, RFID 시스템(100)의 공진 회로(112)가 RFID 판독기(102)의 동조 회로(108)에 접근했을 때, 교류(AC) 전압(Vi)은 RFID 컴포넌트(2)의 병렬 공진 회로(112)의 단자(T1 및 T2) 양단에 유도된다. 공진 회로(112) 양단의 AC 전압(Vi)은 정류기(rectifier)에 의해 직류(DC) 전압으로 정류되며, 정류된 전압의 크기가 임계 값(VT)에 도달하면, RFID 컴포넌트(2)는 활성화된다. 정류기는 전술한 주문형 반도체(ASIC;208)이다. 일단 활성화되면, RFID 컴포넌트(2)는 응답신호(110)를 생성하기 위해서 RFID 판독기(102)의 호출 신호(104)를 변조하여, 메모리 레지스터에 저장된 데이터를 전송한다. 다음으로, RFID 장치(106)는 RFID 판독기(102)에 응답신호(110)를 전송한다. RFID 판독기(102)는 응답신호(110)를 수신하고, 이를 RFID 컴포넌트(2)로부터의 정보 데이터 표현인 식별된 직렬 데이터 워드 비트스트림(word bitstream)으로 변환한다.
도 3a에서 도시된 것과 같은 RFID 시스템(100)은, RFID 판독기(102)가 자기장(114)을 통해 RFID 컴포넌트(2)에 유도적으로(inductively) 결합하기 때문에, 고주파수(HF) RFID 시스템으로 인식될 수 있다. HF 어플리케이션에서, 안테나(204)는 인덕턴스 코일(L2)로 이루어진 것과 같이, 전형적으로 인덕턴스 코일형 안테나이다.
도 3b는 RFID 판독기(152)가 전기장(E)을 통해 거리(d2)만큼 떨어져 있는 RFID 장치, 태그 또는 라벨(156)에 결합된, 초고주파수(UHF) RFID 시스템(150)을 도시한다. UHF에서 사용되는 주파수 밴드는 약 300㎒ 내지 약 3㎓의 범위로 본 개시물에서 간주된다. UHF 범위는 특히 868㎒ 밴드, 915㎒ 밴드, 및 950㎒ 밴드 내의 주파수를 포함한다.
UHF 어플리케이션에 관해서, RFID 컴포넌트(2)의 안테나(204)는 전형적으로 UHF 개방-종단형(open-ended) 다이폴 안테나를 포함하며, 반면에 RFID 판독기(152)는 전형적으로 패치 안테나(patch antenna)를 포함한다. 판독기(152)로부터 동축 피드 라인(feed line)은 패치 안테나에 연결된다. UHF 안테나는 단일 반파 다이폴 안테나 또는 패치 안테나 일 수 있다. 많은 일반적인 설계는 공기가 차 있는 캐비티 백트 패치 안테나(air filled cavity backed patch antenna)를 사용하며, 이는 선형으로 극화될(linearly polarized) 수도 있고, 환형으로 극화될(circularly polarized) 수도 있다. 전자장 벡터(E1과 E2)는 환형으로 극화된 경우에 대해 동일한 크기로 회전한다. 선형으로 극화된 안테나는, 임의의 RFID 라벨 원점으로 적당할 수 있는, 임의의 직교 원점(orthogonal orientation)에서 더 큰 크기의 전기장을 가질 수 있다.
그러므로, UHF 어플리케이션에서는 RFID 컴포넌트(2)의 안테나(204)는 개방-종단형 다이폴 안테나를 포함하는 반면에, HF 어플리케이션에서는 통상적인 인덕터(L2)이다.
일반적으로, UHF 범위에서 동작할 때, RFID 컴포넌트(2)가 RFID 판독기(152)의 패치 안테나에 의해 전송된 주파수와 동조할 수 있도록, 개방-종단형 다이폴 안테나(204)와 병렬로 연결된 C2와 같은 커패시터를 포함하는 것이 필수적인 것은 아니다.
도 4로 돌아가면, 상술하였던 것과 같이, RFID 컴포넌트(2)는 안테나(204), 리드 프레임(206), 및 IC(208)를 장착하기에 적당한 어떠한 형태의 물질도 포함하는, 베이스 부분 또는 기판(202)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 기판(202)용 물질은 원지(base paper), 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에테르이미드(PEI) - 예를 들면, 코네티컷 주의 페어필드(Fairfield, Connecticut)에 위치한 제너럴 일렉트릭스 사에서 판매하는 ULTEM? 비결정질 열가소성(amorphous thermoplastic) PEI - 및/또는 다른 물질을 포함할 수 있다. 기판(202)을 위해 구현된 특정 물질은 보안 태그(200)의 RF 성능에 영향을 줄 수 있으며, 따라서, 기판(202)으로 사용하기에 적합한 기판 물질의 유전적 성질을 유전 상수와 손실 탄젠트로 특징지을 수 있다고 알려져 있다.
일반적으로, 높은 유전 상수는 기판이 없는 자유 공간과 비교할 때, 안테나의 큰 주파수 편이를 야기할 수 있다. 안테나 패턴을 물리적인 변화를 통해서 원래의 중심 주파수로 안테나를 재-동조하는 것이 가능할 수도 있다고 할지라도, 이러한 물질을 사용할 때 더 작은 크기의 태그 또는 라벨을 만들 수 있다는 점에서, 높은 유전 상수와 낮은 유전 손실을 가지는 물질이 바람직할 것이다. "인식 거리"라는 용어는 RFID 판독기(102)와 보안 태그(200) 사이의 통신 동작 거리를 나타낼 수 있다. 본 발명이 본 문맥 내로 제한되지 않는다고 할지라도, 보안 태그(200)를 위한 인식거리의 예는 1m 내지 3m의 범위일 수도 있다. 손실 탄젠트는 유전체에 의한 RF 에너지의 흡수(absorption) 특성을 나타낼 수 있다. 흡수된 에너지는 열과 같이 손실될 수도 있으며, ASIC(208)에 의해 사용됨에 있어서 이용 불가능할 수도 있다. 손실된 에너지는 전송된 에너지의 감소와 동일한 효과를 야기할 수 있으며, 따라서 인식거리의 감소를 야기할 수 있다. 결과적으로, 이는 안테나(204)를 조절하여서는 "동조(tuned out)"될 수는 없으므로, 기판(202) 내에서 가능한 가장 낮은 손실 탄젠트를 가지는 것이 바람직할 것이다. 또한, 총 주파수 편이와 RF 손실은 기판의 두께(202)에 달려 있을 수 있다. 두께가 증가할수록, 편이와 손실 역시 증가한다.
일 실시예에서, 예를 들면, 기판(202)은 약 3.3의 유전상수와 약 0.135의 손실 탄젠트를 가지는 원지(base paper)를 사용하여 구성될 수 있다. 원지는 900㎒에서 상대적으로 손실이 많을 수도 있다. 손실이 많은 물질은 약 0.01보다 큰 유전 손실율(dielectric loss factor)을 갖는다. 일 실시예에서, 기판(202)은 약 3.3의 유전상수와 약 0.01보다 적은 손실 탄젠트를 가지는 플라스틱으로 구성될 수 있다. 본 실시예는 본 문맥 내로 제한되지 않는다.
일 실시예에서, 보안 태그(200)는 RFID 칩 또는 주문형 반도체(ASIC)("RFID 칩")과 같은 반도체 IC를 가지는 IC(208)를 포함할 수 있다. RFID 칩(208)은, 예를 들면, RF 또는 AC 전압을 DC 전압으로 변환하는 RF 또는 교류(AC) 정류기, 저장된 데이터를 RFID 판독기로 전송하는데 사용되는 변조 회로(modulation circuit), 정보를 저장하는 메모리 회로, 및 장치의 전체 기능을 제어하는 논리 회로를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, RFID 칩(208)은, I-CODE 고주파수 스마트 라벨(HSL) RFID ASIC 또는 U-CODE 초고주파수 스마트 라벨(USL) RFID ASIC - 상기 두 ASIC는 네덜란드 암스테르담에 위치한 필립스 반도체에서 만들어짐 - , 또는 XRA00 RFID 칩 - 이는 스위스 제네바에 위치한 ST 마이크로일렉트로닉스에 의해 만들어짐 - 를 사용하도록 구성될 수 있다. 그러나 본 발명은 본 문맥 내로 제한되지 않는다.
리드 프레임은 RFID 칩(208)과 같은 RFID 칩을 안테나(204)와 같은 안테나에 부착할 수 있도록 하는 작은 연결부(connection)이다. 일 실시예에서, RFID 칩(208)은 리드 프레임(206)을 통하지 않고, 직접 안테나(204)에 부착될 수 있다. 리드 프레임(206)은 또한 다이(die)를 장착한 패들(paddle) 또는 플래그(flag), 및 다수의 리드 핑거(lead finger)를 포함할 수도 있다. 다이 패들은 패키지 제작 시 다이를 기계적으로 지지하는 기능을 우선으로 한다. 리드 핑거들은 다이를 회로 소자의 외부에, 그리고 패키지에 연결시킨다. 각각의 리드 핑거의 일 종단은 전형 적으로 와이어 본드(wire bond) 또는 탭(tape automated bond)에 의해 다이의 본드 패드(bond pad)에 연결된다. 각각의 리드 핑거의 다른 종단은 기판 또는 회로 보드에 기계적으로 전기적으로 연결되는 납(lead)이다. 리드 프레임(206)은, 종종 도금, 다운세트(downset) 및 테이핑(taping)과 같은 마감(finish)이 뒤따르는, 스탬핑(stamping) 또는 에칭(etching)에 의해 시트 금속(sheet metal)으로부터 만들어질 수 있다. 일 실시예에서, 예를 들면, 리드 프레임(206)은 플로리다 보카 라톤(Boca Raton)에 위치한 타이코 파이어 앤 시큐리티, 엘엘씨(Tyco Fire and Security, LLC)의 일 부(division)인 센소매틱 코퍼레이션(Sensormatic Corporation)에서 만들어진 센소매틱 EAS 마이크로라벨™(Microlabel™) 리드 프레임을 이용하여 구현될 수 있다. 그러나 본 발명이 본 문맥 내로 제한되는 것은 아니다.
일 실시예에서, 안테나(204)는 인덕터 코일(L2), 및 필요하다면 RFID 컴포넌트(2)의 공진회로(112)의 커패시터(C2)를 포함한다. 또한, 단자(T1 및 T2)는, 유도 전압(Vi)이 임계 전압(VT)에 도달되면 RFID 컴포넌트(2)를 활성화할 수 있도록, RFID 칩(208)에 결합하여, 안테나에 포함될 수 있다.
일 실시예에서, 안테나(204)는 전형적으로 UHF 어플리케이션을 위한 RFID 컴포넌트(2)의 개방-종단형 다이폴 안테나를 포함한다. 단자(T1 및 T2)도 역시 안테나(204)에 포함될 수 있으며, 전자장(E)이 판독기(152)의 안테나를 여기(excite) 시키도록 RFID 칩(208)에 결합한다.
일 실시예에서, 보안 태그(200)도 역시 마감된 보안 태그의 맨 위에 적용될 커버링(covering) 또는 스페이서 물질(210)을 포함할 수 있다. 기판(202)의 경우에, 커버링 또는 스페이서 물질(210)도 역시 RFID 컴포넌트(2)의 RF 성능에 영향을 줄 수 있다. 예를 들면, 커버링 물질(210)은 약 3.8의 유전 상수와 약 0.115의 손실 탄젠트를 가지는 커버 스톡(cover stock) 물질을 사용하여 구현될 수 있다. 본 실시예는 본 문맥 내로 제한되지는 않는다.
보다 구체적으로, 상술하였듯이, 실질적으로 평면의 스페이서(210)는 두께 "t"를 갖는다. 두께 "t"는 일반적으로 보안 태그(200)가 결합 하드 태그일 때는 약 1㎜ 내지 2㎜이며, 보안 태그(200)가 결합 라벨일 때는 1㎜보다 상당히 작다. 전술하였듯이, 스페이서(210)는 이의 대향면에 위치한 표면 또는 표면 영역(210A 및 210B)를 갖는다. 일 실시예에서, 스페이서 표면 또는 표면 영역(210A 및 210B)은 서로 평행하다. EAS 컴포넌트(1)는 스페이서 표면 또는 표면 영역(210A 및 210B)의 적어도 하나와 적어도 부분적으로 겹친다.
RFID 인서트(insert)는 본 기술분야에서 일반적인 용어이며, 본 개시물에서, 기판(202), 안테나(204), 적용가능하다면 리드 프레임(206), 및 RFID 칩(208)을 포함하는 RFID 컴포넌트로써 정의될 수 있다. RFID 컴포넌트(2)는 스페이서 표면들(210B) 중 다른 하나와 적어도 부분적으로 겹친다. 보안 태그(200)는 RFID 인서트 또는 컴포넌트(2) 및 스페이서(210)를 포함한다.
보안 태그(200)도 역시 안테나(204)를 포함할 수 있다. 안테나(204)는, 예를 들면, 병렬 공진 LC 회로 - 여기서, L은 인덕턴스이고, C는 커패시턴스임 - 에 의해 형성될 수 있는 안테나(204) 또는 RFID 장치(106)의 안테나(112) 형태일 수 있다. 선택적으로, 안테나(204)도 역시 안테나 회로 양단의 전압이 최대화되도록 전송 신호에 동조되는 동조 안테나일 수 있다. 알 수 있듯이, 이는 안테나(204)의 인식거리를 증가시킬 것이다. 동조 회로의 정확도 정도는 트랜스미터(transmitter;102)에 의해 전송된 전송신호의 스펙트럼 폭에 관련되어 있다. 예를 들면, 미국에서는, 연방 통신 위원회(FCC)는 현재 보안 태그 스펙트럼의 밴드를 915㎒로 한다. 그러므로, 트랜스미터(102)는 약 915㎒로 호출신호(104)를 전송해야만 한다. 호출신호(104)를 수신하기 위해서, 안테나(204)는 915㎒의 신호에 정밀하게 동조되어야만 한다. 915㎒의 어플리케이션에 대해서, RFID 태그 안테나(204)는 인쇄되거나, 식각되거나 또는 도금될 수 있다.
EAS 라벨(1)은 RFID 컴포넌트(2)에 대해 일정한 부하 임피던스를 생성하거나 나타낸다. 결과적으로 RFID 라벨(200)의 안테나(204)는 임피던스 정합을 위해 EAS 라벨(1)의 상기 일정한 부하를 사용한다. 보다 구체적으로, 안테나(204)는 복소 임피던스를 가지며, EAS 컴포넌트(1)는 안테나의 임피던스 정합 회로망의 일부분을 형성한다. 그러므로, 안테나(204)의 임피던스는 EAS 컴포넌트(1)의 로딩 효과를 포함한다. 즉, EAS 컴포넌트(1)의 로딩 효과는 EAS 컴포넌트(1)의 일정한 부하 임피던스이다. EAS 컴포넌트(1)의 로딩 효과는, 일 유전 상수와 손실 탄젠트를 가지는 EAS 컴포넌트(1) 내에 포함된 일 물질을, 다른 유전 상수와 손실 탄젠트를 가지는 다른 물질로 교체하거나 바꿈으로써 변경될 수 있다.
RFID 컴포넌트 칩(208)은 등가 직렬 RC 회로로써 나타낼 수 있으며, 여기서 R은 저항, C는 커패시터를 나타낸다. 이 회로는, Zchip = Z1 - ｊZ2와 같이 복소 임피던스(Zchip)로 표현되며, 여기서 Z1과 Z2는 각각 칩(208) 임피던스의 실수부와 허수부 성분이다. RFID 장치 태그 또는 라벨 안테나(204)는, Zantenna = Z3 + ｊZ4와 같이 복소 임피던스(Zantenna)로 표현되며, 여기서 Z3과 Z4는 각각 안테나(204) 임피던스의 실수부와 허수부 성분이다. 칩(208)이 안테나(204)에 장착될 때, 칩의 복소 임피던스는, EAS 컴포넌트 또는 라벨(1)의 로딩 효과 또는 임피던스 정합 효과를 포함하는, RFID의 결합 켤레 임피던스와 정합하게 된다. 이는 RFID 칩(208)에 최대 전력 결합(maximum power coupling)을 제공하며, 따라서 매우 넓은 인식거리(R1)를 생성한다.
일 실시예에서, 스페이서(210)의 두께 "t"는, RFID 판독기 장치(102)나 또는 RFID 판독기 장치(152)의 각각에 대하여 각각 인식거리(R1)를 변경하기 위해서, 변경될 수 있다. 보다 구체적으로, 두께 "t"는 판독기(102 또는 152)가 보안 태그(200)를 호출할 수 있는 인식거리, 즉, 보안 태그(200)와 EAS/RFID 판독기(102) 또는 EAS/RFID 판독기(152) 사이의 최대거리(R1)를 결정한다. 인식거리(R1)는 두께 "t"가 감소하는 것에 대하여 역으로 영향받는다. HF 어플리케이션에 대한 판독기(102)와 UHF 어플리케이션에 대한 판독기(152)는, RFID 컴포넌트(2)가 전용 RFID 판독기에 의해 판독되며, EAS 컴포넌트(1)는 전용 EAS 판독기에 의해 판독되는 것과 같이, 오직 EAS 컴포넌트(1) 또는 RFID 컴포넌트(2)만을 판독한다. 선택적으로, 판독기(102) 및 판독기(152)는 동일한 하드웨어에 의해 수행되기 위해 이들의 기능들이 통합되거나, 동일한 하우징 내에서 결합될 수도 있다. EAS 컴포넌트(1)의 판독과 RFID 컴포넌트(2)의 판독 사이의 바람직하지 않은 간섭은, RFID 컴포넌트에 대한 일반적인 판독 주파수의 범위와는 다른, EAS 컴포넌트에 대한 일반적인 판독 주파수들 사이의 넓은 불일치로 인해, 최소화되고 또는 예방되며, EAS 컴포넌트는 일반적으로 8.2㎑이하 범위의 주파수에서 판독되며, 반면에 RFID 컴포넌트는 일반적으로 13㎒ 이상 범위의 주파수에서 판독된다.
그러나, 보안 태그(200과 400)는 장치들과 떨어져 있기 때문에, 보안 태그(200과 400)는 보안 태그(200 또는 400)가 종속되는 특정 주파수 또는 판독기 또는 판독기들의 형태에 독립적인 EAS 기능과 RFID 기능을 제공하는 것으로 계획된다.
스페이서(210)는 매사추세츠 랜돌프(Randolph, Massachsetts)에 위치한 에멀슨 큐밍 마이크로웨이브 프로덕트 사(Emerson Cuming Microwave Products, Inc.)에서 만든 ECCOSTOCK? RH rigid foam과 같은 저손실 저 유전 물질, 또는 다른 유사한 물질을 사용하여 만들어진다. 본 발명은 본 문맥 내로 제한되지는 않는다. 상술한 물질들 중 하나로 만들어진 경우, 인식거리는 약 30.5㎝ 내지 61.0㎝(1피트 내지 2피트)이며, 이때, 스페이서(902)의 두께 "t"는 약 0.0762㎝(0.003인치)이다. 유사하게, 스페이서(210)의 두께 "t"가 적어도 1.02㎜(0.040인치)인 경우, 인식거리는 약 127㎝(5피트)이다.
일 실시예에서, 스페이서(210)는, EAS 컴포넌트(1)가 RFID 컴포넌트(2)와 직접 겹쳐질 때, 스페이서(210)는 약 0.05㎜의 두께 "t"를 가지는 박막일 수 있다.
일 실시예에서, EAS 라벨(1)이 RFID 컴포넌트(2)로부터 떨어져 기계적으로 지지되는 경우에는, 스페이서는 공기일 수도 있다.
결과적으로, 보안 태그(200)는 현저하게 낮은 공간 또는 부피와 더 낮은 비용을 가지는 결합 EAS/RFID 장치를 가능하게 함으로써, 종래 기술을 뛰어넘는 현저한 이점들을 제공한다.
일 실시예에서, 보안 태그(200)는 동작 중에 코일 안테나로부터 유도된 전압을 사용할 수 있다. 유도된 AC 전압은 DC 전압으로 정류될 수 있다. DC 전압이 일정한 수준에 도달하게 되면, RFID 컴포넌트(2)는 동작하기 시작한다. 트랜스미터(102)를 통해 전력 공급(energizing) RF 신호를 제공함에 따라서, RFID 판독기(102)는 배터리와 같은 외부 전원을 갖고 있지 않는 원격에 위치한 보안 태그(200)와 통신할 수 있다.
RFID 판독기와 RFID 컴포넌트(2) 사이의 전력 공급과 통신은 안테나(204)를 통해서 이루어지기 때문에, 안테나는 향상된 RFID 어플리케이션을 위해 동조 될 수 있다. 만약 안테나의 선형 치수(linear dimension)가 동작 주파수의 파장과 거의 동등하다면, RF 신호는 효과적으로 방사되거나 수신될 수 있다. 그러므로, HF 어플리케이션들 내의 대부분의 RFID 시스템을 위한 실질적으로 한정된 공간 내에서, 실질적인 전체 크기의 안테나를 이용하는 것은 어렵다고 증명될 수 있다. RFID 컴포넌트(2)는 주어진 동작 주파수에서 공진하도록 배열된 더 작은 LC 루프 안테나를 사용할 수 있도록 계획된다. 예를 들면, LC 루프 안테나는 나선형 코일과 커패시터를 포함할 수 있다. 나선형 코일은 전형적으로 와이어의 n-턴 또는 유전체 기판 상에 인쇄된 또는 식각된 인덕터의 n-턴에 의해 형성된다.
HF 어플리케이션에 대해서, 좋은 RFID 커플링을 달성하기 위해서, 루프 면적×턴(loop area×turns product) 및 공진 주파수는 최적화될 필요가 있다. 도 3a에서 도시된 본 발명의 일 실시예에서, 공진 주파수는, EAS 라벨(1)과 RFID 칩(208)의 임피던스 상의 영향을 포함하는 공진 회로(112)의 병렬 커패시터(C2)를 동조함으로써 성취될 수 있다.
HF 또는 UHF 어플리케이션에 있어서, 중요한 특정 주파수에 대하여, RFID 칩의 복소 임피던스는, EAS 라벨의 임피던스 상의 로딩 효과를 포함하는 안테나의 복소 켤레 임피던스에 의해 정합되어야만 한다. HF의 경우에, 공진 커패시터는 일반적으로 주파수를 동조하는데 사용된다. 이 커패시터는 RFID 칩 커패시턴스보다 일반적으로 크며, 응답을 좌우할 것이다. UHF의 경우에, RFID 칩 복소 임피던스는 동조를 위해 오직 칩 커패시턴스만을 포함한다.
본 발명에 따른 다른 실시예에서, 안테나(204)는 전체 안테나의 복서 켤레 임피던스가 희망하는 동작 주파수, 예를 들면, 915㎒에서 리드 프레임(206)과 IC(208)의 복소 임피던스가 정합하도록 설계될 수 있다. 그러나, RFID 보안 태그(200)가 감시될 물체에 위치될 때에는, 생성되는 동작 주파수가 변할 수도 있다, 즉, 각각의 물체는 안테나(204)의 RF 성능에 영향을 줄 수 있는 유전 성질을 가지는 기판 물질을 가질 수도 있다는 것이 관찰되었다. 다르게 말하자면, 기판(202)에 대해서, 물체 기판은 유전 상수, 손실 탄젠트, 및 물질 두께에 의해 결정되는 RF 손실 및 주파수 편이를 야기할 수 있다. 상이한 물체 기판의 예들은 소위 "칩 보드(chip board)"를 포함할 수 있다(즉, 아이템-레벨 상자용 물질, 골판지 상자용 물질인 골판 파이버 보드(corrugated fiber board)). 각각의 물체 기판은 보안 태그(200)에 대해 인식거리(R1)에 있어서 중대한 효과를 가질 수 있다고 생각된다.
안테나(204)는 상기 변형물(variation)을 위해 보정하도록 동조 될 수 있다. 다르게 말하면, 많은 물질들에 대한 유전 상수가 1보다 크게 때문에, 동작 주파수는 보안 태그(200)가 물체 기판에 부착되었을 때, 전형적으로 더 낮다. 원 주파수를 설치하기 위해서, 안테나(204)는 전형적으로 일부 방법에 따라 변경되며, 그렇지 않으면 식별 성능과 인식거리는 감소된다. 이와 같이, 안테나(204)는 안테나의 종단을 다듬고, 안테나 컨덕터를 위해 기여하고, 결과로서 생기는 다듬어진 안테나 시그먼트를 잘려나간 종단으로부터 절연시킴으로서, 변경될 수 있다. 다듬어진 종단은 동조 동작을 허락하도록 필수적으로 제거되어야만 하는 것은 아니다. 결과적으로, 안테나의 희망하는 동작 주파수에 대한 지속적인 동조는 보안 태그(200)가 상이한 물체에 부착되었을 때, 보안 태그(200)의 동작을 가능토록 한다. 일반적으로 보안 태그(200), 및 특정한 안테나(204)는 도 5 내지 7을 참조로 아래에서 보다 상세히 기술된다.
도 5는 특히 UHF 어플리케이션에 적당한, 본 발명에 따른 일 실시예에 따라서, 안테나를 포함하는 부분적인 보안 태그(200)의 상면을 도시한다. 보안 태그(200)는 모양에 있어서 실질적으로 직사각형인 기판(202) 상에 배치된 안테나(204)를 포함한다. 일 계획된 실시예에서, 안테나(204)는 기판(202) 상으로 라벨 안테나 패턴을 다이-커팅에 의해 기판(202) 상에 배치된다.
RFID 칩(208)은 리드 프레임(206)과 RFID 칩(208) 상의 전도성 패드의 초음파 결합에 의해 리드 프레임에 연결될 수 있다. 도 5의 특정 실시예에서, RFID 칩(208)과 리드 프레임(206)은 기판(202)의 유전 기판 물질의 기하적인 중심에 위치된다. 리드 프레임(206)의 종단들은, 안테나(204)의 포일(foil) 안테나 패턴에 기계적 전기적으로 연결된다. 커버링 물질(도시되지 않음)은 조립품을 보호하고 희망한다면 증인(indicia)을 인쇄하기 위한 표면을 제공하기 위해서, 보안 태그(200)의 전체 맨 위 표면을 덮을 수 있다. RFID 칩(208)을 안테나(204)에 결합하기 위해서, 이방성 전기전도성 열 세팅 접착제를 사용하는 것이 본 기술분야에 알려져 있다. 상기 접착제의 예는 코네티컷, 록키 힐(Rocky Hill, Connecticut)에 위치한 헨켈 록타이트 코퍼레이션(Henkel Loctite Corporation)이 만든 Loctite 383?이다. 안테나(204)도 역시 다수의 안테나 부분을 포함할 수 있다. 예를 들면, 안테나(204)는 제 1 안테나 부분(306)와 제 2 안테나 부분(308)를 포함할 수 있으며, 제 1 부분(306)은 리드 프레임(206)의 제 1 면(206A)에 연결되고, 제 2 부분(308)은 리드 프레임(206)의 제 1 면(206B)에 연결된다. 그러므로, 안테나(204)는 제 1 안테나 부분(306)과 제 2 안테나 부분(308)으로 나누어진 전체 RFID 태그 안테나이다.
제 1 안테나 부분(306)은 제 1 안테나 종단(306A)과 제 2 안테나 종단(306B)을 가질 수 있다. 유사하게, 제 2 안테나 부분(308)은 제 1 안테나 종단(308A)과 제 2 안테나 종단(308B)을 가질 수 있다. 일 실시예 및 도 5에서 도시된 것과 같이, 제 1 안테나 부분(306)의 제 1 안테나 종단(306A)은 리드 프레임(206A)에 연결된다. 제 1 안테나 부분(306)은, 내향 나선형 패턴의 안쪽 루프에서 끝나도록 위치된 제 2 안테나 종단(306B)과 함께, 제 1 방향으로 RFID 칩(208)으로부터 내향 나선형 패턴을 형성하도록 기판상에 배치된다. 유사하게 제 2 안테나 부분(308)의 제 1 안테나 종단(308A)은 리드 프레임(206B)에 연결될 수 있다. 또한, 제 2 안테나 부분(308)도, 내향 나선형 패턴의 안쪽 루프에서 끝나도록 위치된 제 2 안테나 종단(308B)과 함께, 제 2 방향으로 RFID 칩(208)으로부터 내향 나선형 패턴을 형성하도록 기판상에 배치된다.
일 실시예에서, 안테나(204)의 안테나 배치는 기판의(202)의 주변을 둘레에 내향 나선형으로 가로지르도록 구성된다. 내향 나선형 안테나 패턴은 다음의 이점들을 제공할 수 있다고 생각된다.
(1) 안테나의 종단은 기판(202)의 주변 내에 잘 위치될 수 있다. 기판(202)의 주변 내에 안테나의 종단을 위치시키는 것은, 종단이 안테나(204)에 의해 사용되는 면적의 양을 변화시킴 없이 다듬어지도록 할 수 있다.
(2) 안테나(204)의 Q 팩터는 최적화 될 수 있으며, 따라서, 스페이서(210) 및 EAS 라벨(1)의 효과를 포함하는, 보안 태그(200)의 응답이, ISM 밴드 리미트에서 약 -3㏈만큼만 변한다. Q=1/(ka)3+1/(ka), (여기서 k=2π/λ이며, "a"는 안테나(204)의 특성 치수(characteristic dimension)임)의 츄-해링턴(Chu-Harrington) 제한을 사용하면, 반지름"a"의 구는 보안 태그(200)를 정확히 에워쌀 수 있다는 것을 보일 수 있다. 높은 Q 팩터를 위해서는, "ka"는 1보다 매우 작아야만 한다. 그러므로, Q를 최대화함으로써, "a"는 동작 주파수 밴드 제한 이내에서 감소하도록 최소화된다. UHF 어플리케이션에 대한 안테나(204)의 동조는, R. Copeland 및 G. M. Shafer의 "TUNNABLE ANTENNA"라는 명칭의 2004년 8월 13일에 출원한 공유의, 공동 계류중인 미국 임시 출원 제 10/917,752 호에 더욱 상세히 개시되며, 이의 전체 내용은 여기서 참조로서 통합된다.
안테나(204)는 또한 안테나 부분들이 기판(202) 상에 배치된 후에, 제 1 안테나 부분(306)의 제 1 길이와 제 2 안테나 부분(308)의 제 2 길이를 조절함으로써, 희망하는 동작 주파수로 UHF 어플리케이션을 위해 특별히 동조 될 수 있다. 예를 들면, 각각의 안테나 부분은 다수의 세그먼트 포인트에서 다수의 안테나 세그먼트들로 분할될 수 있다. 제 1 및 제 2 안테나 길이는 적어도 제 1 안테나 세그먼트를 제 2 안테나 세그먼트로부터 전기적으로 절연시킴으로써 조절될 수 있다. 안테나 길이는 안테나(204)를 위한 동작 주파수에 대응하는 각각의 세그먼트 포인트로, 다수의 세그먼트 포인트들 중 하나에서 각각의 안테나 부분을 분할함으로써 조절될 수 있다. 제 1 안테나 부분(306)과 제 2 안테나 부분(308)을 다수의 안테나 세그먼트들로 분할하는 것은 각각의 안테나 부분의 길이를 줄이는 결과를 낳으며, 따라서 안테나(204)의 총 인덕턴스를 효과적으로 변하게 한다. 안테나 세그먼트들과 안테나 포인트들은 도 6을 참조로 더욱 상세히 설명된다.
도 6은 일 실시예에 따른 세그먼트 포인트들을 가지는 안테나를 포함하는 보안 태그(400)를 도시한다. 특히, 도 6은 다수의 세그먼트 포인트(SP1, SP2, SP3 및 SP4)를 가지는 보안 테그(400)의 일부분에 대한 상면도이다. 보안 태그(200)에 관해서 도 4에서 도시된 것과 같은 유사한 방법으로, 보안 태그(400)은 WAS 컴포넌트(1), 스페이서(210) 및 RFID 컴포넌트(2)를 포함할 수 있다. 안테나(204)도 역시 안테나 부분들이 기판(202) 상에 배친된 후에, 제 1 안테나 부분(306)의 제 1 길이, 및 제 2 안테나 부분(308)의 제 2 길이를 조절함으로써 희망하는 동작 주파수로 동조 될 수 있다. 예를 들면, 각각의 안테나 부분들은 다수의 세그먼트 포인트(SP1-SP4)에서 다수의 안테나 세그먼트들로 분할될 수 있다고 생각된다. 다수의 세그먼트 포인트(SP1 내지 SP2)들은 종단 동조 위치들을 나타내며, 이는 안테나(204)가 다양한 물체에 따라 동조되기 위해서 잘려지거나 다듬어질 수 있는 부분이다. SP1은 원 자유 공간 안테나(204)의 길이가 868㎒로 동조되는 자유 공간 위치이다. SP2는 안테나 부분(306 및 308)들의 길이가 915㎒로 동조되는 자유 공간 위치이다. SP3와 SP4는 안테나 부분(306 및 308)들의 길이가 다양한 물체에 동조되는 자유 공간 위치들이다. 다양한 물체들은, 예를 들면, 그러나 이에 한정되지는 않게, 소매 및/또는 도매 상품을 포함한다.
제 1 및 제 2 안테나 길이는 적어도 제 1 안테나 세그먼트를 제 2 안테나 세그먼트로부터 전기적으로 절연시킴으로써 조절될 수 있다. 안테나 길이는 안테나(204)를 위한 동작 주파수에 대응하는 각각의 세그먼트로, 다수의 세그먼트 포인트들 중 하나에서 각각의 안테나 부분을 분할함으로써 조절될 수 있다. 상기 분할은 주어진 세그먼트 포인트(SP1 - SP4)에서 안테나 배치를 커팅하거나 펀칭(punching)하는 것과 같이 수많은 다른 방법들로 달성될 수 있다. 분할은 슬롯(slot;402, 404, 406, 408, 410, 및 412)과 같은 세그먼트 포인트에서 슬롯을 생성한다
HF 어플리케이션에 대해서, 안테나(204)는 세그먼트들의 길이를 변화시키는 것이 아니라 인덕턴스 또는 커패시턴스 파라미터들을 변화시킴으로써 동조된다는 것을 알아야만 한다.
일 실시예, 및 도 6에서 도시된 것과 같이, 각각의 세그먼트 포인트(SP1-SP4)는 안테나(204)를 위한 동작 주파수에 상응한다. 일 예에서, SP1은 보안 태그(400)가 물체에 부착되지 않고 자유 공간에 있는 경우, 약 868㎒의 동작 주파수를 위해 안테나(204)를 동조할 수 있다. SP2는 보안 태그(400)가 물체에 부착되지 않고 자유 공간에 있는 경우, 약 915㎒의 동작 주파수를 위해 안테나(204)를 동조할 수 있다. SP3는 보안 태그(400)가 VHS 카세트 하우징에 부착된 경우, 약 915㎒의 동작 주파수를 위해 안테나(204)를 동조할 수 있다. SP4는 보안 태그(400)가 칩 보드에 부착된 경우, 약 915㎒의 동작 주파수를 위해 안테나(204)를 동조할 수 있다. 올바르게 인식될 수 있듯이, 안테나(204)에 대한 세그먼트 포인트와 이에 대응하는 동작 주파수들의 수는 주어진 구현에 따라서 변경될 수 있다. 본 발명은 본 문맥 내로 제한되지 않는다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 블록 흐름도(500)를 도시한다. 상술하였듯이, 보안 태그(200)은 수많은 다른 방법들로 구성될 수 있다. 예를 들면, 1) 블록(502)에서 집적회로를 리드 프레임에 연결할 수 있으며, 2) 블록(504)에서 안테나를 기판상에 배치할 수 있으며, 3) 블록(506)에서 리드 프레임을 안테나에 연결할 수 있다.
일 특정 실시예에서, 안테나는 블록(508)에서 동작 주파수로 사용되기 위해 동조된다. 이 동조는 동작 주파수에 상응하는 세그먼트 포인트에서 다수의 안테나 세그먼트들로 안테나들 분할함으로써 안테나 길이를 조절하여 수행될 수 있다. 이 분할은 제 1 안테나 세그먼트를 제 2 안테나 세그먼트로부터 전기적으로 연결해제할 수 있으며, 따라서 안테나의 길이를 효과적으로 줄인다.
상술한 것과 같이, 내향 나선형 패턴의 전용 안테나 배치는 RFID 칩에 연결될 때, RFID 어플리케이션을 위해 유용할 수 있다. 그러나 상술하였듯이, 도 5 및 6에서 도시된 전용 안테나 배치도 역시 보안 태그(200) 및 보안 태그(400)가 제각기 EAS 컴포넌트(1)와 스페이서(210)를 포함하는 EAS 시스템을 위해서도 유용할 수 있다. 일 실시예에서, RFID 칩(208)은 전압과 전류 특성이 비선형적인 다른 비선형 수동 소자 또는 다이오드로 교체될 수 있다. 다이오드 또는 다른 수동 비선형 EAS 장치를 위한 안테나는 도 5 및 6에서 도시된 것과 동일한 배치를 가질 수 있으며, EAS 시스템을 위한 호출 신호들을 전송하는데 사용되는 트랜스미터의 동작 주파수로 안테나를 동조하기 위해 다듬어질 수 있다. RFID 시스템(100)과 유사하게, 실시예들이 868-950㎒과 같은 UHF 스펙트럼에 대해 특히 유용할 수 있더라도, 동작 주파수의 범위는 변할 수 있다. 본 발명은 본 문맥 내로 제한되지는 않는다.
또한, 본 발명의 일부 실시예들은, 1) 희망하는 연산율(computational rate); 2) 전력 수준; 3) 내열성; 4) 프로세싱 사이클 버짓(processing cycle budget); 5) 입력 데이터 비율; 6) 출력 데이터 비율; 7) 메모리 자원; 8)데이터 버스 스피드 및 다른 성능 제한들과 같은, 팩터들의 임의의 수에 따라서 변경될 수 있는, 구조를 사용하여 구성될 수 있다고 생각된다. 예를 들면, 실시예는 범용 또 는 전용 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어를 사용하여 구성될 수 있다. 다른 예에서, 실시예는 회로, ASIC, 프로그램 가능 소자(PLD) 또는 디지털 신호 프로세서(DSP)와 같은, 전용 하드웨어로 구성될 수 있다. 또 다른 예에서, 실시예는 범용 컴퓨터 컴포넌트와 일반적인 하드웨어 컴포넌트들의 임의의 결합으로 구성될 수 있다. 실시예들은 이 문맥으로 제한되지 않는다.
도 8a내지 8D에서 도시되는, 결합 EAS 및 RFID 라벨/태그인 보안 태그(200 및 400)의 예들은, 플로리다 보카 라톤에 위치한 타이코 파이어 앤 시큐리티, 엘엘씨(Tyco Fire and Security, LLC)의 일 부(division)인 센소매틱 코퍼레이션(Sensormatic Corporation)에서 생산한 슈퍼태그?(SuperTag?)와 같은, EAS 하드 태그 및 점착성의 자기변형 라벨의 다양한 형태들을 도시한다. 도 8a는 동일 평면 상의 구성으로 RFID 라벨(806)에 인접한 EAS 라벨(804)를 도시한다. 인접한 라벨(804 및 806)의 본 구성은 종래기술에 알려져 있다. 도 8b는 도 8a의 EAS 라벨(804) 및 RFID 라벨(806)의 동일 평면 구성의 변형을 도시하며, 여기서 EAS 라벨(804)과 RFID 라벨(806)은 거리 "g"를 가지는 간격(805)으로 서로 떨어져 있다. 간격(805)에 의해 떨어져 있는 804와 806의 본 구성도 역시 종래기술에 알려져 있다.
도 8a와 8b의 구성에서, EAS 라벨(804)과 RFID 라벨(806)은 임피던스 값의 정합에 관해서 서로 독립적으로 기능한다. "g"가 증가할수록, 인식거리도 증가한다. 결과적으로 간격 "g"의 크기는 임피던스 부하를 조절한다. 그러나, 인식거리가 증가한다고 할지라도, EAS 라벨(804)과 RFID 라벨(806)이 차지하게 되는 총 면적은 필수적으로 식별될 물체 상에 더 넓은 공간 또는 면적을 차지하게 되므로, 바람직하지 못하다.
도 8C는 EAS 컴포넌트 또는 라벨(1)을 도시하는 보안 태그(200 또는 400)의 본 발명의 실시예를 도시한다. RFID 컴포넌트 또는 인서트(2)는 EAS 컴포넌트 또는 라벨(1)의 바로 아래에 장착된다. 더미 바코드(802)는 EAS 컴포넌트 또는 라벨(1)에 인쇄되며, 오직 시각적인 목적을 위함이다. 더미 바코드(802)는 EAS 또는 RFID 기능을 갖지 않는다. 종래기술과 비교할 때, (도 4에서 도시된 것과 같이) EAS 컴포넌트 또는 라벨(1)의 바로 아래에 장착된 RFID 컴포넌트 또는 인서트(2)를 가지는 결합 EAS 컴포넌트 또는 라벨 또는 태그(1)와 같은 보안 태그(200 또는 400)의 구성은 RFID 컴포넌트 또는 인서트(2)와 EAS 라벨(1) 사이에 최소한의 분리를 제공한다.
도 8D는 RFID 컴포넌트 또는 인서트(2)를 가지는 결합 EAS 컴포넌트 또는 라벨(1)을 위한 하우징의 일 부분(812)에 대하여 본 발명의 일 실시예를 도시한다. RFID 컴포넌트 또는 인서트(2)는 안테나(204)에 장착된 RFID 칩(208)을 포함하여 정의된다. 그러나, 스페이서(210) 또는 점착성 층은 보이지 않는다(도 4를 참조).
도 8E는 도 8D에 개시된 RFID 컴포넌트 또는 인서트(2)를 가지는 결합 EAS 컴포넌트 또는 라벨(1)에 대한 측면도이나, EAS 컴포넌트 또는 라벨(1)과 RFID 컴포넌트 또는 인서트(2) 사이에 배치된 스페이서(210)를 도시한다.
도 8F는 RFID 컴포넌트 또는 인서트(2)와 유사한 RFID 인서트(814)를 갖는, EAS 컴포넌트 또는 라벨(1)과 유사한 결합 EAS 라벨(816)을 위한 하우징의 일 부분(818)에 대한 본 발명의 일 실시예를 도시한다. RFID 인서트(814)는 안테나(204)에 장착된 다른 RFID 칩(820)과 같이 정의된다. 다시, 스페이서(210) 또는 점착성 층은 보이지 않는다(도 4를 참조).
도 8G는 도 8F에 개시된 RFID 인서트(814)를 가지는 결합 EAS 라벨(816)에 대한 측면도이나, EAS 라벨(816)과 RFID 인서트(814) 사이에 배치된 스페이서(210)을 도시한다.
EAS 장치 및 RFID 결합의 상기 형태들은 본 개시물에 개시된 EAS 및 RFID 장치로 제한되지 않는다.
본 실시예들의 어떤 특성들이 본 개시물에 기재된 것과 같이 도시되었으므로, 이제 많은 수정, 대체, 변경 및 등가물들은 본 기술분야의 당업자들로 하여금 발생될 것이다. 그러므로 첨부한 청구항들은 상기 모든 수정과 변경들을 본 발명의 진실한 사상 내로 포함할 수 있도록 주장되었음을 이해해야만 한다.

Claims (14)

  1. 보안 태그로서,
    정의된 표면 영역을 가지는 전자식 물품 감시(EAS) 컴포넌트; 및
    무선 주파수(RFID) 컴포넌트를 포함하며,
    상기 RFID 컴포넌트는:
    상기 EAS 컴포넌트의 특성들을 이용하여 임피던스 정합하도록 구성되는 안테나; 및
    정의된 표면 영역을 포함하고,
    상기 EAS 컴포넌트의 상기 정의된 표면 영역은 상기 RFID 컴포넌트의 상기 정의된 표면 영역과 적어도 부분적으로 겹치도록 구성되는,
    보안 태그.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 안테나는 상기 EAS 컴포넌트의 상기 정의된 표면 영역과 적어도 부분적으로 겹치는,
    보안 태그.
  3. 제 1 항에 있어서,
    두께를 가지는 평면의 스페이서는 상기 EAS 컴포넌트의 상기 정의된 표면 영역 및 상기 RFID 컴포넌트의 상기 정의된 표면 영역 사이에서 적어도 부분적으로 배치되는,
    보안 태그.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 안테나는 복소 임피던스를 가지며, 상기 EAS 컴포넌트는 상기 안테나의 임피던스 정합 회로망의 일부분을 형성하는,
    보안 태그.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 안테나 임피던스는 상기 EAS 컴포넌트의 로딩(loading) 효과들을 포함하는,
    보안 태그.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 RFID 컴포넌트는 주문형 반도체(ASIC)를 포함하고,
    상기 ASIC는 복소 임피던스를 가지는,
    보안 태그.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 ASIC의 복소 임피던스는 상기 EAS 컴포넌트의 상기 로딩 효과들을 포함하는 상기 안테나의 결합 복소 켤레 임피던스와 정합하는,
    보안 태그.
  8. 보안 태그로서,
    정의된 표면 영역을 가지는 전자식 물품 감시(EAS) 컴포넌트; 및
    무선 주파수 식별(RFID) 컴포넌트를 포함하고,
    상기 RFID 컴포넌트는:
    상기 EAS 컴포넌트의 특성들을 이용하여 임피던스 정합하도록 구성되는 안테나;
    정의된 표면 영역 ― 상기 EAS 컴포넌트의 상기 표면 영역은 상기 RFID 컴포넌트의 상기 표면 영역과 적어도 부분적으로 겹치도록 구성됨 ― ; 및
    주문형 반도체(ASIC)를 포함하며,
    상기 ASIC는 복소 임피던스를 가지며, 상기 ASIC의 복소 임피던스는 상기 EAS 컴포넌트 및 상기 안테나의 결합 복소 켤레 임피던스와 정합하도록 구성되는,
    보안 태그.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 RFID 컴포넌트는 베이스 부분을 포함하며,
    상기 베이스 부분의 물질은 (a) 원지(base paper), (b) 폴리에틸렌, (c) 폴리에스테르; (d) 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET); 및 (e) 폴리에테르이미드(PEI)로 구성되는 그룹으로부터 선택되는,
    보안 태그.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 RFID 컴포넌트는 베이스 부분을 포함하고,
    상기 베이스 부분의 물질은 3.3의 유전 상수와 0.01 미만의 손실 탄젠트를 가지는 플라스틱인,
    보안 태그.
  11. 제 3 항에 있어서,
    상기 스페이서 물질은 (a) 저 손실, 저 유전 물질; 및 (b) 공기로 구성되는 그룹으로부터 선택되는,
    보안 태그.
  12. 전자식 물품 감시(EAS) 컴포넌트 및 무선 주파수 식별(RFID) 컴포넌트의 결합을 동작하는 방법으로서,
    상기 EAS 컴포넌트와 겹쳐지도록 상기 RFID 컴포넌트를 배열하는 단계; 및
    상기 RFID 컴포넌트와 관련되는 안테나의 임피던스를 조정하기 위해 상기 EAS 컴포넌트를 이용하는 단계
    를 포함하는, EAS 컴포넌트 및 RFID 컴포넌트의 결합을 동작하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 RFID 컴포넌트에 포함되는 주문형 반도체(ASIC)의 복소 켤레 임피던스와 정합하도록, 상기 EAS 컴포넌트의 로딩 효과들을 조정하는 단계를 포함하는, 상기 안테나의 복소 임피던스를 조정하는 단계를 더 포함하는,
    EAS 컴포넌트 및 RFID 컴포넌트의 결합을 동작하는 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 안테나 상에 안테나 컨덕터를 제공하는 단계; 및
    상기 안테나 컨덕터를 적어도 두 개의 세그먼트들로 분할하고 ― 적어도 하나의 세그먼트는 상기 안테나의 동작 주파수에 대응하고, 상기 동작 주파수는 적어도 두 개의 안테나 세그먼트들의 길이에 의해 적어도 부분적으로 결정됨 ―; 그리고 상기 분할되는 안테나 컨덕터를 상기 컨덕터의 잔여 부분들과 절연함으로써, 상기 안테나를 동조시키는 단계를 더 포함하는,
    EAS 컴포넌트 및 RFID 컴포넌트의 결합을 동작하는 방법.
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