KR102076402B1 - 수동형 rfid 센서 태그 - Google Patents

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메트소 플로우 컨트롤 오와이
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Abstract

RFID 센서 태그에서, 오실레이터(23)의 발진 주파수 fOSC가 감지 엘리먼트(25)에 의해 감지되는 미리 결정된 변수의 값에 의존하도록 감지 엘리먼트(25)가 오실레이터(23)에 연결된다. 오실레이터(50)의 발진 주파수 fOSC는 후방 산란 변조기(24)에 필요한 변조 주파수 fMOD의 고조파의 N배이다. 주파수 분배기(51)는 발진 주파수 fOSC로부터 변조 주파수 fMOD를 생성하도록 오실레이터(50)의 출력에 배열된다. 오실레이터(50)는 모든 센서값 Cs에 대해 높은 감도가 얻어지도록 설계되고 치수화될 수 있으며, 적합한 분배 비 N을 선택함으로써 얻어진 발진 주파수 fOSC로부터 원하는 변조 주파수 fMOD가 유도된다.

Description

수동형 RFID 센서 태그
본 발명은 수동형 무선 센서, 특히 수동형 무선 주파수 식별(radio frequency identification, RFID) 센서, RFID 센서 시스템, 및 수동형 RFID 센서 태그용 RFID 판독기에 관한 것이다.
센서는 측정된 양을 판독 가능한 포맷, 통상적으로 전기적 신호로 변환하는 장치이다. 오늘날에는, 사실상 모든 측정 목적을 위해 상업적으로 이용 가능한 센서들이 존재한다. 연결성에 따라, 센서는 무선 센서와 유선 센서로 분류될 수 있다. 유선 센서는 와이어링 하니스(wiring harnesses) 또는 케이블 어셈블리(cable assemblies)에 의해 판독기 디바이스에 연결된다. 무선 센서는 센서에 어떠한 물리적 연결 없이도 판독이 가능하며, 종종 센서에 라디오 트랜시버(radio transceiver)가 장착되어 구현된다. 송신된 라디오 신호는 무선 신호를 원하는 출력으로 변환하는 수신기에 의해 해독된다. 무선 동작은, (온도나 압력과 같은) 열악한 동작 조건, 회전 부분들 또는 배선의 비용 및 복잡성으로 인해 유선 연결이 어려운 많은 분야에서 유용할 수 있다. 그러나 무선 센서는 또한, 배터리로 인해 제한된 수명, 감쇠와 간섭에 의한 제한된 판독 거리, 신호의 제어 불가능한 전파로 인한 보안 문제 및 잠재적으로 낮은 통신 속도와 같은 여러 결점이 있다. 전력 소스 및 통신 원리를 기초로, 무선 센서는 능동형(active) 센서, 반-수동형(semi-passive) 센서, 및 수동형(passive) 센서의 세 가지 범주로 분류할 수 있다.
능동형 무선 센서는 보통 라디오 트랜시버 및 트랜시버를 파워 업(power up)하는데 사용되는 온-보드(on-board) 배터리를 모두 가지고 있다. 자체적으로 전원이 있는 능동형 무선 센서는 강력한 송신기와 민감한 수신기를 사용할 수 있다. 그러나, 온-보드된 배터리는 수명을 제한하고, 크기와 무게도 증가시킨다. 보다 복잡한 회로로 인해, 능동형 센서의 가격은 수동형 센서보다 훨씬 높아질 수 있다.
반-수동형 무선 센서는 라디오 트랜시버를 포함하지는 않으나, 배터리가 장착되어 있다. 배터리는 집적 회로(IC)의 전원을 켜고, 센서가 판독기 장치와 독립적으로 작동하도록 하며, 센서의 메모리를 유지시키는 데 사용된다. 반-수동형 배터리-보조 센서는 통신을 하기 위하여 변조된 후방 산란 기술을 이용한다. 즉, 반-수동형 센서는 전송을 위해 온-보드 배터리로부터 어떠한 전력도 필요로 하지 않고, 오히려, 센서는 단지 판독기 장치로부터 방출된 전력 중 일부를 다시 반사시킨다.
능동형 및 반-수동형 센서와는 달리, 수동형 센서는 온-보드 배터리를 필요로 하지 않는다. 따라서 수동형 센서는 덜 복잡하고, 크기가 작고 저렴하며, 수명이 전원 공급 장치에 의해 제한되지도 않는다. 수동형 무선 센서의 일반적인 판독 거리는 10cm 내지 3m 사이이다. 수동형 무선 센서는 무선 주파수 식별(RFID) 태그, 전기 공진 회로 센서, 표면 탄성파(SAW), 고조파 센서 및 상호 변조 센서의 네 가지 주요 카테고리로 분류될 수 있다.
RFID는 태그와 판독기 사이에서 통신하기 위하여 라디오 파를 이용하는 식별 기술이며, 물품을 식별하는 데 사용된다. RFID는 판독기와 태그 사이에 가시선(line-of-sight)이 필요하지 않고, RFID 판독기가 한번에 수백 개의 태그를 판독할 수 있는 등 광학 바코드 식별에 비해 여러 이점이 있다. 수동형 RFID 태그는 도 1에 도시된 바와 같이 변조된 후방 산란 통신 원리를 이용한다. 태그(10)가 RFID 판독기(11)와 통신을 할 때, 수신된 신호(12)를 변조하고, 그 일부분(13)을 판독기로 다시 반사시킨다. 일반적인 수동형 태그는 애플리케이션 특정 마이크로칩에 연결된 안테나로 구성되어 있다. RFID 트랜시버 또는 판독기에 의해 무선상으로 질의될 때, RFID 태그 안테나는 RFID 판독기로부터 전력 및 RF 신호를 수신하여 이들을 칩에 제공한다. 칩은 신호를 처리하고 요청된 데이터를 다시 RFID 판독기로 보낸다. 후방 산란된 신호는 송신된 데이터에 따라 변조된다. RFID의 최고 동작 주파수와 판독 거리는 집적 회로(IC)의 정류 전력에 의하여 제한되며, 이는 각각 수 GHz 및 5-10m이다.
RFID는 주로 식별을 위해 사용된다. RFID 태그는 RFID 태그의 재사용 기능을 가능하게 하는 재기록 가능(rewritable)한 메모리를 갖추고 있으나, 이는 외부 수량을 측정하는데는 유용하지 않다. RFID는 또한, RFID 태그에 외부 센서 및 외부 센서를 판독하기 위한 디지털 로직을 장착함으로써 감지에 적합하다는 것이 입증되었다. 이러한 접근법의 장점은, 일반 감지 엘리먼트를 사용함에 따라 매우 광범위한 분야에 적합하다는 것이다. 그러나 이러한 접근법은 센서가 판독 가능하게 하기 위해 추가적으로 A/D 컨버터와 디지털 회로가 태그에 포함되어야 한다. 추가적인 전자 기기에 의해 증가된 전력 소비는 판독 범위를 상당히 감소시킨다(예를 들어, 8 비트 A/D 컨버터의 경우 5m에서 0.3m로). 추가적인 감지 엘리먼트는 전력 소비를 더욱 증가시킨다. A/D 컨버터와 추가적인 디지털 회로의 구현시 고려사항은 [1]: Chapter 9 “Smart RFID Tags”, in the book “Development and Implementation of RFID Technology”, ISBN 978-3-902613-54-7, February 2009, I-Tech, Vienna, Austria.http://www.intechopen.com/books/development_and_implementation_of_rfid_technology.에서 논의되었다.
US2013/0099897에는 RFID 판독기, RFID 칩, 및 RFID 칩에 전기적으로 커플링되고, RFID 판독기로부터 신호를 수신하고 RFID 판독기로 신호를 송신하도록 구성된 안테나가 개시되어 있다. RFID 칩에는 감지 물질(sensing material)에 대한 전기적 인터페이스가 제공된다. RFID 칩은 판독기로부터 수신된 신호를 변조하고 변조된 신호로 감지 물질을 구동하도록 구성된다. 감지 물질은 후방 산란된 변조 신호가 감지 물질의 상태에 따라 변화하는 것과 같은, 가변적인 전기 특성이 있다. 감지 물질의 성질과 관계 없이, 감지 물질은 RFID 칩으로부터의 변조된 신호와 상호 작용하고 신호를 RFID 칩으로 되돌려준다. 반환된 신호는 후방 산란 변조기를 통해 RFID 칩에서 안테나로 전달된 다음, 다시 RFID 판독기로 송신된다. 대안적으로, 감지 물질에 의해 처리된 신호는 RFID 칩의 입력 임피던스를 변조시키는 데 사용되고, RFID 칩으로부터의 신호는 안테나에 의해 RFID 판독기로 후방 산란되어 감지 물질의 상태를 결정한다.
Chen 등에 의한, Coupling Passive Sensors to UHF RFID Tags, Radio and Wireless Symposium (RWS), 2012 IEEE, 15-18 Jan. 2012, Santa Clara, 255 - 258는 새로운 태그 ASIC을 설계하지 않고도 수동형 센서 데이터를 기존의 UHF RFID 태그에 커플링 시키는 가능성을 모색하였다. 기존의 UHF RFID 시스템은 태그 안테나 위에 커플링 루프를 중첩시키고 벡터 후방 산란을 변조시킴으로써 추가 데이터를 전달하는데 사용될 수 있다. 센서 데이터를 전달하는 수동형 센서의 임피던스는 후방 산란의 진폭 및 위상값에 영향을 준다. 수동형 센서 데이터를 송신하기 위하여, 수동형 센서 커플링 모듈의 부하는 이러한 3개의 부하 사이에서 스위칭되어, 2개의 기준 임피던스 중 하나 또는 수동형 센서에 대한 연결을 제공한다. 2개의 기준 임피던스에 의해, 수동형 센서의 임피던스가 결정된다.
Guerin 등에 의한, A temperature and gas sensor integrated on a 915MHz RFID UHF tag, Wireless Information Technology and Systems (IC-WITS), 2010 IEEE International Conference, Honolulu, Aug. 28 2010-Sept. 3 2010에는 변조된 후방 산란 원리를 이용하는 수동형 무선 센서가 개시되어 있다. 변조 신호는 제어 전압 및 이에 따른 출력 주파수가 센서 값의 함수로 변하도록 구성된 전압 제어 오실레이터에 의해 생성된다.
공동으로 계류 중인 PCT/FI2013/051214는 수동형 무선 센서의 판독 거리를 급진적으로 증가시킬 수 있게 하는 수동형 무선 센서의 설계를 개시하고 있다. 변조 신호는 발진 회로의 일부로서 감지 엘리먼트를 포함하는 오실레이터에 의해 생성되며, 변조 주파수는 감지 엘리먼트의 감지 값에 의존한다. RFID 센서는 태그의 변조 주파수가 센서 정보를 전달하는 점을 제외하면, 일반적인 UHF RFID 태그와 유사한 방식으로 동작한다. ISO/IEC 18000- 6C 표준에 따르면, 태그의 변조 주파수는 통신 시작 시에 판독기 장치에 의해 설정되며, 40kHz에서 640kHz일 수 있다. 태그의 변조 주파수는 주파수 및 동작 조건에 따라 초기 설정 주파수에서 ±4...22%로 다양할 수 있다. 이를 통해, 센서 정보를 변조 주파수에 코딩할 수 있다. 이러한 유형의 RFID 센서는 발진 주파수가 측정된 양과 일치하도록 RFID 칩의 내부 오실레이터를 수정하여 구현될 수 있다. 이는 오실레이터에 유도성, 용량성, 또는 저항성 감지 엘리먼트를 로딩하여 수행될 수 있다. 이러한 원리의 이점은 센서가 낮은 kHz의 주파수에서 판독되기 때문에 MEMS 센서와 같은 제네릭(generic) 감지 엘리먼트가 사용될 수 있다는 것이다. 센서값은 에너지를 소비하는 AD 변환 없이 최소한의 수의 추가 컴포넌트로 생성될 수 있는 변조된 아날로그 신호의 주파수로 변환될 수 있다. 감지 엘리먼트는 태그의 전력 소비를 필수적으로 증가시키지 않으므로, 이러한 원리는 긴 판독 거리를 제공한다. 센서 회로는 또한, 안테나로부터 완전히 절연되어 있어, 안테나 근접 효과(proximity effect)에 민감하지 않다. 이러한 개념은 기존의 RFID 시스템과 잠재적으로 호환될 수 있으며, 많은 감지 엘리먼트는 디지털 방식으로 제어되는 스위치를 갖는 하나의 RFID 태그에 통합될 수 있다. 감지 엘리먼트는 발진 주파수가 한번에 단 하나의 엘리먼트에 의해 영향을 받도록 배열될 수 있다.
이러한 유형의 RFID 센서는 감지된 특성의 작은 변화라도 변조 주파수를 많이 변화시켜 그 변화가 검출될 수 있도록 RFID 센서를 충분히 민감하게 만들 수 있는 것이 중요하다. 감지 엘리먼트의 전기적 특성은 종종 주어지며, 발진 주파수는 일반적으로 주파수 규정, 표준, 또는 판독기 하드웨어에 의해 제한된다. 따라서, 발진이 정확한 주파수에서 얻어지고 감도가 원하는 수준이 되도록 오실레이터 컴포넌트의 값이 선택되거나 조정되어야 한다. 이는 오실레이터의 크기, 손실, 전력 소비를 증가시킬 수 있는 큰 컴포넌트를 필요로 할 수 있으며, 모든 유형의 감지 엘리먼트에 대해 실용적인 작업이 아닐 수 있다. 설계는 각각의 유형의 감지 엘리먼트에 대해 개별적으로 수행되어야 한다.
본 발명의 일 양상은 센서 감도를 향상시키는 RFID 센서의 오실레이터이다.
본 발명의 일 양상은 첨부된 독립항에 따른 수동형 무선 주파수 식별(RFID) 트랜스폰더(transponder)이다. 본 발명의 바람직한 실시예는 종속항에 개시되어 있다.
본 발명의 일 양상은 수동형 무선 트랜스폰더로서,
무선 주파수 식별(RFID) 특성을 제공하기 위해 후방 산란 원리로 통신하는 안테나, 정류기, 및 변조기;
변조기에 대한 변조 주파수를 제공하는 오실레이터;
오실레이터의 발진 주파수가 감지 엘리먼트에 의해 감지되는 미리 결정된 변수의 값에 의존하도록 오실레이터에 연결되는 감지 엘리먼트를 포함하고,
상기 발진 주파수는 변조 주파수의 고조파의 N배인 수동형 무선 트랜스폰더이다.
일 실시예에서, 주파수 분배기는 발진 주파수로부터 변조 주파수를 생성하도록 배열된다.
일 실시예에서, 감지 엘리먼트는 용량성 감지 엘리먼트, 저항성 감지 엘리먼트, 또는 유도성 감지 엘리먼트를 포함한다.
일 실시예에서, 주파수 분배기는 아날로그 주파수 분배기 또는 디지털 주파수 분배기를 포함한다.
일 실시예에서, 주파수 분배기의 분배 비 N은 제어 가능하거나 프로그래밍 가능하다.
일 실시예에서, 트랜스폰더의 제어 유닛은 주파수 분배기를 제어하거나 프로그래밍하도록 배열된다.
일 실시예에서, 감지 엘리먼트는 2개 이상의 변조 주파수에서 판독되거나 질의될 수 있고, 주파수 분배기의 분배 비 N은 특정 감지 엘리먼트를 판독하거나 질의하기 위한 판독기 또는 인터로게이터(interrogator)에 의해 선택된 변조 주파수에 따라 변경되도록 구성된다.
일 실시예에서, 트랜스폰더는 발진 주파수가 한번에 단 하나의 감지 엘리먼트에 의해 영향을 받도록 배열된 복수의 감지 엘리먼트를 포함한다.
일 실시예에서, 트랜스폰더는 셀렉터(selector)를 포함하거나, 디지털 방식으로 제어되는 스위치가 제공되어 한번에 복수의 감지 엘리먼트 중 하나를 오실레이터에 연결한다.
일 실시예에서, 오실레이터는 RC 오실레이터, 링 오실레이터, LC 오실레이터, RLC 오실레이터, 및 MEMS 오실레이터 중 하나를 포함한다.
일 실시예에서, 오실레이터는 높은 감도가 얻어지도록 고조파 발진 주파수에서 동작하도록 설계 및 치수화(dimension)되고, 원하는 변조 주파수가 분배 비 N(여기서, N은 정수)에 의해 고조파 발진 주파수로부터 유도된다.
일 실시예에서, 변조 주파수는 대략 40-640kHz의 범위 내에 있고, 바람직하게는 640kHz, 320kHz, 256kHz, 160kHz, 및 40kHz의 그룹으로부터 선택된다.
일 실시예에서, N은 10 이상의 정수이다.
일 실시예에서, 발진 주파수는 적어도 5MHz이고, 바람직하게는 적어도 10MHz이다.
다음으로 본 발명은 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 의해 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 1a는 RFID 시스템에서 후방 산란 통신 원리를 나타낸다.
도 1b는 센서로부터의 후방 산란된 신호 내의 측대역(sideband) 또는 부반송파(subcarrier) fCW - fOSC 및 fCW + fOSC를 나타낸다.
도 2는 RFID 태그의 예시를 나타내는 간소화된 회로도이다.
도 3은 용량성 감지 엘리먼트가 로딩된 Collpitts 오실레이터의 간소화된 전기 등가 회로를 나타낸다.
도 4는 센서 커패시턴스 Cs의 함수로서 저주파 오실레이터에 대한 달성 가능한 감도를 나타낸다.
도 5는 예시적인 실시예에 따른 고조파 오실레이터(harmonic oscillator) 및 주파수 분배기를 갖는 RFID 센서 태그의 일례를 나타내는 간소화된 회로도이다.
도 6은 센서 커패시턴스 Cs의 함수로서 예시적인 실시예에 따른 고조파 오실레이터에 대한 달성 가능한 감도를 저주파 오실레이터와 비교하여 나타내는 그래프이다.
도 1a를 참조하면, RFID 시스템은 일반적으로 2개의 기본 컴포넌트, 즉 식별될 대상 또는 측정 포인트 상에 위치하는 RFID 트랜스폰더 또는 태그(10); RFID 태그의 질의를 수행하는 RFID 인터로게이터 또는 판독기(11)를 포함한다. 수동형 RFID 시스템에서, RFID 판독기(11)는 태그(10)가 판독기의 질의 신호의 변조를 수행하기 위해 필수적인 전력을 태그(10)에 공급한다. RFID 센서 태그의 경우, RFID 센서 태그가 동작하고 데이터를 전송하기 위한 전력 소스 및 매체를 제공하는 것 이외에, RFID 판독기(11)는 대부분의 경우 캐리어 신호의 변조로서 실행되는 데이터 전송을 태그(10)를 향해 수행할 수 있다.
도 2는 무선 주파수 식별(RFID) 태그 구조의 예시를 나타내는 기능 블록도이다. 설명의 편의상, 본 발명의 예시적인 실시예는 안테나(21), 정류기(22), 오실레이터(23), 변조기(24), 및 감지 엘리먼트(25)의 주요 부분에 대해서만 설명한다. 설명된 예시에서, 정류기(22)와 변조기(24)는 다이오드 D1과 같은 동일한 소자이다. 안테나(21)는 통상의 기술자에게 잘 알려진 적절한 정합 회로로 정류기(22)에 매칭된다. 또한, 안테나(21)와 정류기(22) 사이의 고역 통과 필터(27), 정류기(21)의 DC 출력과 저주파 오실레이터(23)의 입력 사이의 저역 통과 필터(28), 그리고 오실레이터(23)의 출력과 변조기(24)의 입력 사이의 대역 통과 필터가 존재할 수 있다. 질의 명령 처리, 충돌 방지 프로토콜 실행, 데이터 무결성 검사 수행, 메모리 판독-기록 동작 실행, 및 출력 제어와 데이터 흐름 수행 등의 원하는 기능을 제공하도록 구성될 수 있는 로직 부분 또는 디지털 제어 모듈(26) 또한 존재할 수 있다. 로직 구현은 일반적으로 정의된 표준과 특정 관련 프로토콜을 따른다. 또한, 메모리 스토리지가 제공될 수 있다. 사용자의 필요에 따라, 읽기/쓰기 기능이 모두 구현되는 경우에 비-휘발성 메모리 스토리지가 필요할 수 있다.
전술한 바와 같이, 수동형 RFID 태그는 통신을 위해 변조된 후방 산란 원리를 이용한다. 태그가 판독기(11)로부터 전송된 무선 주파수(RF) 반송파(CW) 신호로 조명(illuminate)될 때, 태그는 수신된 신호를 변조하고, 그 일부를 판독기에 다시 반사시킨다. RFID 센서(10)는 판독기(11)로부터 전송된 무선 주파수(RF) 반송파(CW) 신호를 사용하여 작동된다. 먼저, RF 신호는 정류기(22)에 의해 DC 전압 VDC로 변환된다. 정류된 전압 VDC는 오실레이터(23)를 파워업하여, 출력에서 저주파 정현파 신호 fOSC를 생성한다. 마지막으로, 발진 신호 fOSC는 후방 산란 원리를 실현하기 위해 후방 산란 변조기(24)에 공급된다. 변조기(24)는 신호를 변조하고 안테나(21)로 되돌아가는 신호는 안테나와 정류기(22)/변조기(24) 사이의 매칭에 의존한다. 결과적으로, 도 1b에 나타낸 바와 같이, 센서로부터 후방 산란된 신호에 측대역 또는 부반송파 fCW - fOSC 및 fCW + fOSC가 존재한다. fCW 및 fOSC는 각각 반송파 주파수와 발진 주파수를 나타낸다. 측대역 또는 부반송파는 반송파 fCW로부터 발진 주파수 fOSC만큼 오프셋(offset) 된다. 발진 주파수 fOSC는 후방 산란 변조 주파수 또는 부반송파 주파수라고도 지칭될 수 있다.
오실레이터(23)의 주파수는 감지된 값에 의존한다. 이를 통해 RFID의 정교한 기능과 AD 변환 없이 외부 수량의 측정을 가능하게 할 수 있다. 예시적인 실시예에서, (예를 들면, 도 2에서 감지 엘리먼트(25)에 의해 나타낸 바와 같이) 감지 엘리먼트는 오실레이터로부터의 변조 주파수 출력은 감지된 값에 의존하도록 태그 오실레이터의 발진 회로의 기본적인 부분이 되도록 구성된다. 즉, 감지된 양의 값의 범위는 발진 주파수 범위에 매핑된다. 이를 통해, 임의의 전력을 소비하는 실질적인 여분의 컴포넌트 없이 외부 수량을 측정할 수 있고, 판독 거리를 감소시키지 않고 외부 수량을 측정할 수 있다. 이러한 개념은 기존의 RFID 태그와 호환된다. 적용 가능한 오실레이터의 예시는 RC 오실레이터, 링 오실레이터, LC 오실레이터, RLC 오실레이터, 또는 MEMS(microelectro-mechanical systems), SAW(surface acoustic wave), 및 BAW(bulk acoustic wave) 공진기에 기초한 오실레이터와 같이,임의의 다른 공진 기반의 오실레이터를 포함할 수 있다. RC 오실레이터의 이점은 예를 들면, 높은 전력 소비를 가지고, 이에 따라 LC 오실레이터 또는 RLC 오실레이터와 비교하여 판독 거리가 감소될 수 있지만 집적될 수 있다는 점이다. 도 2에서, 예시적인 오실레이터(23)는 Collpitts 오실레이터로서 구현된다.
이러한 유형의 RFID 센서에서, 센서값의 작은 변화라도 변조 주파수를 크게 변화시켜 그 변화가 검출될 수 있도록, 센서를 충분히 민감하게 만들 수 있는 것이 중요하다.
용량성 감지 엘리먼트(25)에 대한 오실레이터의 주파수 감도를 연구하기 위해 도 3에 나타낸 Collpitts 오실레이터의 간소화된 전기 등가 회로를 사용한다. 오실레이터(23)는 커패시터 C1과 평행한 용량성 감지 엘리먼트 Cs로 로딩된다. 간소화를 위해, 이 분석에서는 손실은 무시된다.
도 3에 나타낸 오실레이터의 발진 주파수 f0는 다음과 같이 주어진다.
Figure 112017130568779-pct00001
센서 커패시턴스의 상대적인 변화에 대한 회로의 상대적인 접선(tangential) 주파수 감도는 다음과 같이 주어진다.
Figure 112017130568779-pct00002
가장 높은 감도는 -0.5이며, 이는 커패시터 C1의 커패시턴스 값이 C1=0이고, 커패시터 C2의 커패스턴스 값이 C2→ ∞일 때 얻어진다. 이는 감지 엘리먼트(25)가 그 값을 1% 변경하면, 주파수 변화는 절대값에서 0.5% 이하라는 것을 의미한다.
그러나, 발진 주파수 f0은 일반적으로 주파수 규정, 표준, 또는 판독기 하드웨어에 의해 제한된다. 또한, 센서 캐패시턴스 Cs가 종종 주어진다. 이러한 상황에서, 인덕터 L, 커패시터 C1, 및 커패시터 C2의 값이 원하는 감도에 따라 조정될 수 있다. 인덕터는 종종 커패시터에 비해 상대적으로 높은 손실을 갖는 컴포넌트이므로, 인덕터 L은 오실레이터(23)의 손실과 전력 소비를 증가시키지 않도록 적절하게 선택되어야 한다.
인덕터는 종종 저항과 인덕터가 직렬로 연결된 전기 등가 회로로 모델링되며, 이러한 2개의 직렬 컴포넌트는 커패시터와 병렬로 연결된다. 이러한 전기 등가 회로의 경우, Q 팩터(quality factor)는 자기-공진 주파수(self-resonance frequency, SRF)를 √3으로 나눈 지점에서 피크(peak)인 것을 알 수 있다. 따라서, 발진 주파수 f0가 설정되면, SRF가 대략 √3 f0인 인덕터가 선택되어야 한다. 마지막으로, 커패시턴스 C1과 C2는 발진이 정확한 주파수에서 얻어지고 감도가 가능한 높도록 선택되어야 한다.
다음의 식을 간략하게 하기 위하여, 필요한 총 커패시턴스를 다음과 같이 정의하자.
Figure 112017130568779-pct00003
Cs < Ctot 일때, 가장 높은 감도는,
Figure 112017130568779-pct00004
또한, 이는 C1 = Ctot - Cs 이고 C2 → ∞일 때 얻어진다. 마찬가지로, Cs>Ctot 일 때, 가장 높은 감도는,
Figure 112017130568779-pct00005
이고, 이는 C1=0일 때 얻어진다. 또한,
Figure 112017130568779-pct00006
유도된 식은 발진 주파수 f0을 특정 감지 엘리먼트(25)에 대하여 획득 가능한 감도와 관련시키는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 도 4는 각각 L=10mH 및 L= 3.3mH를 갖는 2개의 상이한 인덕터(Bourns에 의해 제조된 RL875S-103K-RC, 및 RL875S-332K-RC)에 대해 센서 커패시턴스 Cs의 함수로서 달성 가능한 감도를 나타낸다. 2개의 인덕터는 상이한 발진 주파수 f0, 즉 289kHz 및 577kHz를 제공한다. 인덕터 L=10mH에서 가장 높은 감도는 센서 커패시턴스 Cs가 20pF일 때, 그리고 인덕터 L=3.3mH에서 가장 높은 감도는 센서 커패시턴스 Cs가 15pF일 때에 각각 얻어진다.
ISO 18000-6C 표준은 RFID 태그가 40-640kHz의 변조 주파수 범위를 지원해야 한다고 규정한다. 이러한 분석은 변조 주파수가 대략 200-500kHz이어야 한다면 최적의 센서 커패시턴스 값은 15-20pF 이상임을 나타낸다. 그러나, 많은 MEMS 센서와 같은 많은 실용적 감지 엘리먼트들은 단지 수 pF의 커패시턴스를 제공한다. 이러한 경우, 감도는 가능한 최고의 감도의 단 1/10 정도에 불과할 수 있다. 결과적으로, 낮은 커패시턴스를 나타내는 다른 센서와 MEMS의 판독 기술을 이용하면 소소한 판독 분해능만을 달성할 수 있다.
본 발명의 양상은 센서 감도를 향상시키는 RFID 센서의 오실레이터이다. 본 발명의 양상을 구체화하는 오실레이터를 갖는 RFID 센서 태그 또는 트랜스 폰더의 예시는 도 5에 나타낸다. 도 2와 도 5에서의 동일한 참조 부호는 동일하거나 유사한 기능 및 구조를 나타낼 수 있다. 일 실시예에서, 후방 산란 변조기(24)에 대해 변조 주파수 fMOD를 제공하는 오실레이터(50)의 발진 주파수 fOSC는 원하는 변조 주파수 fMOD의 고조파의 N배이다. 감지 엘리먼트(25)는 오셀레이터(50)의 발진 주파수 fOSC가 감지 엘리먼트(25)에 의해 감지된 미리 결정된 변수의 값에 의존하도록 오실레이터(50)에 연결된다. 일 실시예에서, 주파수 분배기(51)는 오실레이터(50)의 출력에 배열되어, 변조기(24)에 대한 발진 주파수 fOSC로부터 변조 주파수 fMOD를 생성한다. 분배 비 N은 모든 센서 커패시턴스 값 Cs에 대해 가장 높은 감도가 얻어질 수 있도록 선택될 수 있다. 예를 들면, 도 6은 센서 커패시턴스 Cs의 함수로서 인덕터 RL875S-100L-RC (L=10μH)에 대한 달성 가능한 감도를 나타낸다. 이러한 예시적인 경우, 발진 주파수는 14MHz이고, 변조 주파수 fMOD는 14MHz를 정수 N으로 나눈 것이다. 예를 들면, 변조 주파수는 N=48에서 290kHz이다. 이러한 인덕터의 가장 높은 감도는 센서 커패시턴스가 8pF일 때 얻어진다. 따라서, 작은 센서 커패시턴스 값에서도 가장 높은 감도가 달성된다. 고조파 오실레이터의 사용은 사용된 발진 주파수 fOSC와 관계없이, 상이한 센서 커패시턴스 값 Cs에 대한 감도를 최대화할 수 있게 한다. 오실레이터(50)는 가장 높은 감도가 얻어지도록 설계 및 치수화될 수 있고, 적합한 분배 비 N을 선택함으로써 얻은 발진 주파수 fOSC에 의해 원하는 변조 주파수 fMOD가 유도된다.
하나의 유형의 고조파 오실레이터(50)와 용량성 감지 엘리먼트(25)가 위에서 설명되었으나, 본 발명의 원리에 따라 임의의 유형의 오실레이터가 고조파 오실레이터(50)에 대해 사용될 수 있으며, 또는 저항성 감지 엘리먼트 또는 유도성 감지 엘리먼트와 같은 임의의 유형의 감지 엘리먼트가 감지 엘리먼트(25)에 대해 사용될 수 있다.
주파수 분배기(51)는 RF 동작에 적합한 임의의 유형의 아날로그 또는 디지털 주파수 분배기에 의해 구현될 수 있다. 주파수 분배기(51)에 적합한 다양한 디자인 설계 또는 상용 제품은 통상의 기술자에게 잘 알려져 있고 명백하다. 일 실시예에서, 주파수 분배기(51)의 분배 비 N는 제어 가능하다. 일 실시예에서, 주파수 분배기(51)는 프로그래밍 가능하다. 일 실시예에서, RFID 태그의 제어 로직(26)은 각각의 특정 감지 엘리먼트(25)에 대한 주파수 분배기(51)의 분배 비 N을 제어하거나 프로그래밍하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 감지 엘리먼트는 2개 이상의 공칭 변조 주파수에서 판독되거나 질의될 수 있다. 일 실시예에서, 주파수 분배기(51)의 분배 비 N은 특정 감지 엘리먼트를 판독하거나 질의하기 위한 판독기 또는 인터로게이터에 의해 선택된 변조 주파수에 따라 변경되도록 구성된다. 발진 주파수는 변경되지 않을 수 있다. 일 실시예에서, 주파수 분배기(51)는 프로그래밍 가능하다. 일 실시예에서, RFID 태그의 제어 로직(26)은 특정 감지 엘리먼트를 판독하거나 질의하기 위한 판독기 또는 인터로게이터에 의해 선택된 변조 주파수에 따라 특정 감지 엘리먼트(25)에 대한 주파수 분배기(51)의 분배 비 N을 제어하거나 프로그래밍하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 후방 산란 변조 주파수에서 동일한 감지 엘리먼트를 운용하는 능력으로, 특정 감지 엘리먼트가 어느 변조 주파수에 대해 조정되거나 구성되었는지를 미리 알지 못하더라도 감지 엘리먼트가 판독되거나 질의될 수 있다. 또한, 하나 이상의 선택 가능한 후방 산란 변조 주파수에서 센서 데이터를 판독기로 전송하는 능력은 필요한 경우, 판독 거리 또는 판독 속도를 최적화할 수 있도록 한다.
일 실시예에서, (둘 이상의) 복수의 감지 엘리먼트(25)는 하나의 RFID 태그(11)에 통합될 수 있다. 복수의 감지 엘리먼트(25)는 발진 주파수 fOSC가 한번에 단 하나의 감지 엘리먼트에 의해 영향을 받도록 배열될 수 있다. 일 실시예에서, 한번에 하나의 감지 엘리먼트(25)를 오실레이터(50)에 연결하도록 셀렉터가 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 한번에 하나의 감지 엘리먼트(25)를 오실레이터(50)에 연결하도록 디지털 방식으로 제어되는 스위치가 제공된다.
통상의 기술자에게는 본 발명의 개념이 다양하고 명백한 대안적인 방식으로 구현될 수 있다는 것이 자명하다. 본 발명과 그 실시예는 전술한 예시들에 제한되지 안고, 청구항의 범위 내에서 변경될 수 있다.

Claims (14)

  1. 수동형 무선 트랜스폰더(transponder)로서,
    무선 주파수 식별(radio frequency identification, RFID) 특성을 제공하기 위해 후방 산란 원리로 통신하는 변조기, 안테나, 및 정류기;
    상기 변조기에 대한 변조 주파수의 고조파의 N배(여기서, N은 정수)인 고조파 발진 주파수에서 동작하도록 구성된 오실레이터(oscillator); 및
    상기 고조파 발진 주파수의 상대적 변화가 감지된 미리 결정된 변수의 값에서의 대응하는 상대적 변화를 나타내도록 상기 오실레이터의 고조파 발진 주파수가 감지 엘리먼트(sensing element)에 의해 감지되는 상기 미리 결정된 변수의 값에 의존하도록, 상기 오실레이터에 연결되는 감지 엘리먼트를 포함하고,
    상기 변조 주파수의 상대적 변화가 감지된 상기 미리 결정된 변수의 값에서의 대응하는 상대적 변화를 나타내도록 상기 변조 주파수는 분배 비 N(여기서, N은 정수)에 의해 상기 고조파 발진 주파수로부터 유도되고,
    상기 분배 비 N은 모든 센서 커패시턴스 값에 대해 최대 감도가 얻어지도록 선택되는 수동형 무선 트랜스폰더.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 고조파 발진 주파수로부터 상기 변조 주파수를 생성하도록 배열되는 주파수 분배기를 포함하는 수동형 무선 트랜스폰더.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 감지 엘리먼트는 용량성 감지 엘리먼트, 저항성 감지 엘리먼트, 또는 유도성 감지 엘리먼트를 포함하는 수동형 무선 트랜스폰더.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 주파수 분배기는 아날로그 주파수 분배기 또는 디지털 주파수 분배기를 포함하는 수동형 무선 트랜스폰더.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 주파수 분배기의 분배 비 N은 제어 가능하거나 프로그래밍 가능한 수동형 무선 트랜스폰더.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 트랜스폰더의 제어 유닛은 상기 주파수 분배기를 제어하거나 프로그래밍하도록 구성되는 수동형 무선 트랜스폰더.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 감지 엘리먼트는 둘 이상의 변조 주파수에서 판독되거나 질의(interrogate) 될 수 있고,
    상기 주파수 분배기의 분배 비 N은 특정 상기 감지 엘리먼트를 판독하거나 질의하기 위한 판독기 또는 인터로게이터(interrogator)에 의해 선택된 상기 변조 주파수에 따라 변하도록 구성되는 수동형 무선 트랜스폰더.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 고조파 발진 주파수가 한번에 단 하나의 감지 엘리먼트에 의해 영향을 받도록 배열되는 복수의 감지 엘리먼트를 포함하는 수동형 무선 트랜스폰더.
  9. 청구항 8에 있어서,
    한번에 상기 복수의 감지 엘리먼트 중 하나를 상기 오실레이터에 연결하기 위해 셀렉터(selector) 또는 디지털 방식으로 제어되는 스위치가 제공되는 수동형 무선 트랜스폰더.
  10. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 오실레이터는 RC 오실레이터, 링 오실레이터, LC 오실레이터, RLC 오실레이터, 및 MEMS 오실레이터 중 하나를 포함하는 수동형 무선 트랜스폰더.
  11. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 오실레이터는, 기준 감도보다 높은 감도가 얻어지도록 고조파 발진 주파수에서 동작하도록 컴포넌트의 값이 조정되는 수동형 무선 트랜스폰더.
  12. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 변조 주파수는 40 내지 640kHz의 범위 내에 있고, 또는 640 kHz, 320kHz, 256kHz, 160kHz, 및 40kHz의 그룹으로부터 선택되는 수동형 무선 트랜스폰더.
  13. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    N은 10 이상의 정수인 수동형 무선 트랜스폰더.
  14. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 고조파 발진 주파수는 적어도 5MHz, 또는 적어도 10MHz인 수동형 무선 트랜스폰더.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10360419B1 (en) 2018-01-15 2019-07-23 Universal City Studios Llc Interactive systems and methods with tracking devices
CN113994343A (zh) * 2019-08-02 2022-01-28 阿尔卑斯阿尔派株式会社 通信系统以及信息终端机
WO2021052340A1 (zh) * 2019-09-16 2021-03-25 电子科技大学 无源无线磁场特性感测标签及感测系统
US11522267B2 (en) 2019-10-28 2022-12-06 Battelle Energy Alliance, Llc Sensing units including a radio-frequency sensor, and related systems, devices, and methods
TWI720678B (zh) * 2019-11-06 2021-03-01 愛視購科技有限公司 識別裝置以及識別設定系統
US11277676B2 (en) * 2019-11-22 2022-03-15 Raytheon Technologies Corporation Radio frequency system sensor interface
US10998958B1 (en) 2019-11-22 2021-05-04 Raytheon Technologies Corporation Radio frequency-based repeater in a waveguide system
US10826547B1 (en) 2019-11-22 2020-11-03 Raytheon Technologies Corporation Radio frequency waveguide communication in high temperature environments
CN112097963B (zh) * 2020-08-27 2021-10-08 西安电子科技大学 一种基于无芯片射频识别标签的应力传感器
KR20230015044A (ko) 2021-07-22 2023-01-31 삼성전기주식회사 오실레이터 및 터치 센싱 장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006180507A (ja) * 2004-12-23 2006-07-06 Atmel Germany Gmbh 後方散乱型トランスポンダ
US20100013598A1 (en) 2008-07-16 2010-01-21 John Clay Greene Multi-Transceiver RFID Reader System with Centralized Control and Frequency Source

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4210870A (en) 1978-12-28 1980-07-01 Vaisala Oy Signal transmitting system
US6720866B1 (en) * 1999-03-30 2004-04-13 Microchip Technology Incorporated Radio frequency identification tag device with sensor input
DE10155251A1 (de) * 2001-11-09 2003-06-18 Siemens Ag Transpondersystem und Verfahren zur Entfernungsmessung
DE102004018558A1 (de) 2004-04-14 2005-11-10 Atmel Germany Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen von Funktionszuständen in RFID- oder Remote-Sensor-Systemen
US8013714B2 (en) 2006-03-27 2011-09-06 Baohua Qi RFID sensor using pulse processing
GB0801130D0 (en) * 2008-01-22 2008-02-27 Univ Catholique Louvain Wireless architecture for interfacing MEMS sensors at ultra low power
US8410637B2 (en) * 2009-11-30 2013-04-02 Broadcom Corporation Wireless power system with selectable control channel protocols
US9286562B2 (en) 2011-10-25 2016-03-15 Avery Dennison Corporation RFID-based devices and methods for interfacing with a sensor
US9306614B2 (en) * 2013-03-26 2016-04-05 Stmicroelectronics S.R.L. Power oscillator apparatus with transformer-based power combining for galvanically-isolated bidirectional data communication and power transfer
US9024727B1 (en) 2013-05-24 2015-05-05 Google Inc. Utilizing oscillator frequency divider settings as a temperature sensor in radio frequency applications
WO2015101695A1 (en) 2013-12-30 2015-07-09 Metso Automation Oy Passive wireless sensor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006180507A (ja) * 2004-12-23 2006-07-06 Atmel Germany Gmbh 後方散乱型トランスポンダ
US20100013598A1 (en) 2008-07-16 2010-01-21 John Clay Greene Multi-Transceiver RFID Reader System with Centralized Control and Frequency Source

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