KR20010005739A - 알에프아이디 태그를 자기적으로 분리하는 장치 - Google Patents

알에프아이디 태그를 자기적으로 분리하는 장치 Download PDF

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KR20010005739A
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Abstract

공진 회로 태그(tag)(12)는 데이터를 저장하는 집적 회로(18)와 제1 로컬 필드를 발생시키고 제1 소정의 무선 주파수를 공진하는 안테나 회로(22)를 포함한다. 유도 성 코일(30)을 포함하는 제2회로는 선택적으로 제2 로컬 필드를 발생시켜, 상기 제1 및 제2 로컬 필드들의 합을 0으로 한다. 상기 제2 회로는 따라서 공진 태그(12)가 그것의 주변으로부터 선택적으로 분리되도록 허용한다.

Description

알에프아이디 태그를 자기적으로 분리하는 장치{Apparatus for magnetically decoupling an RFID tag}
식별 및/또는 도둑 방지용 품목들의 태깅(tagging)은 공지되어 있다. 예를 들어, 많은 품목들은 스캐너의 시야내에 바 코드를 통과시킴에 의해 판독된 코드화된 정보를 포함하는 상기 바 코드를 사용하여 식별된다. 많은 품목들은 또한 도둑 감지 및 방지에 사용되는 공진 태그를 포함한다. 또한 최근에, 유니크(unique) 또는 세미 유니크(semi-unique)식별 코드들을 복귀하는 수동 공진 태그들이 개발 되었다. 이런 태그들은 통상적으로 식별 코드를 기억하는 집적 회로(IC)를 포함한다. 상기“인텔리젼트”태그들은 인터로게이터(interrogator)또는 판독기의 존(zone)에서 감지된 태그에 관련된 장치 또는 사람에 대한 정보를 제공한다. 태그들은 그것들이 빠르게 또는 멀리서 인터로게이트될 수 있으므로 바람직하다. 미국 특허 제 5,446,447호(카네이(Carney) 등), 제5,430,441호(비클레이(Bickley) 등),및 제5,34 7,263호(카롤(Carroll) 등)는 상기 인텔리젼트 태그들의 세 가지 예를 기술한다.
무선 주파수 식별(RFID) 태그들 또는 카드들은 통상적으로 IC에 전기적으 로(electrically) 연결된 공진 안테나 회로를 포함한다. IC 는 본질적으로 디지털 부호화 정보를 기억하는 프로그램가능한 메모리이다. 인터로게이터(송신 안테나)는 RFID 태그의 공진 주파수에서 전자기 필드를 생성한다. 태그가 인터로게이터의 필드내에 위치될때, AC 전압은 태그의 공진 안테나 회로에서 유도되고, 상기 AC 전압은 IC에 내부 DC 전압을 공급하도록 IC에 의해 정류된다. 태그가 인터로게이터의 필드내로 움직이면, 유도된 전압은 증가한다. 내부 DC 전압이 IC의 적절한 동작을 보증하는 레벨에 도달할 때, IC는 기억된 데이터를 출력한다. 데이터를 출력하도록, IC 는 태그의 공진 주파수를 변경하는 펄스의 지속동안에 안테나 회로의 양단의 여분 캐패시터를 스위칭함에 의해 일련의 데이터 펄스들을 생성하고, 동작 주파수로부터 태그를 비동조시킨다. 즉, 태그는 그 자체를 비동조시킴에 의해 데이터 펄스들을 생성하여 태그에 의해 소비된 에너지의 양을 변경한다. 인터로게이터는 필드내의 에너지 소비를 감지하고, 상기 변경들을 데이터 펄스들로 판단한다.
비록 상기 RFID 태그들 또는 카드들이 공지되었지만, 상기 태그들의 동작과 관련된 기술적 어려움들 및 제한들이 여전히 존재한다. 인터로게이터의 인터로게이션 존 내에 다중 RFID 태그들을 판독하도록 시도하는 한가지 문제는 하나 보다 더 많은 태그가 거의동시에 인터로게이터에 의해 활성화될 수 있다는 점이다. 상기 태그들이 서로 가까이에 위치될 때, 한 태그에 의해 발생된 필드들은 다른 태그에 의해 발생된 필드들을 방해할 수 있다. 상호 인덕턴스의 이러한 문제는 상술된 것 처럼 비동조화에 의해 정보를 송신하는 RFID 태그들에 대해 특히 중요하다. 그 때문에, 유효 판독 거리는 떨어지고, 상기 변조가 공진상태인 태그(또는 공진상태에 가까운)에 의존한다는 사실에 의해 태그의 변조는 완전히 비유효하게 될 수 있다. 따라서, 다른 태그들에 의해 발생하는 상기 비동조는 기억된 정보의 판독을 불가능하게 하거나 거의 불가능하게 할 수 있다.
인텔리젼트 태그들 또는 카드들을 판독 할 때, 자주 발생하는 또 다른 문제는 예를 들어 태그가 인터로게이터의 전력 송신 안테나부근에 있을 때, 수신된 전력의 큰 변동이다. 태그가 송신 안테나에 가까이 갈 때, 수신된 전력은 증가하는데 이는 과도한 전압 또는 전력 분산, 태그 Q 에서의 감소 때문에 전술한 비동조 접근법을 사용하여 데이터를 가진 태그를 충분히 변조하지 못하는 능력으로 인한 문제들을 일으킬 수 있다. 따라서, RFID 태그들이 다른 공진 태그들 또는 카드들을 교란시키거나 영향을 주는 필드들을 발생시키는 것을 방지하는 방법이 필요하다. RFID 태그의 동작이 수신된 전력에서의 큰 변동들에 의해 악 영향받지 않도록 하는 것이 또한 필요하다. 본 발명은 이런 필요들을 충족한다.
본 발명은 RFID 태그(tag)에 관한 것이다.
본 발명의 양호한 실시예들에 대한 다음의 상세한 설명뿐만 아니라, 상술된 개요는 첨부된 도면들과 함께 판독 될 때, 더 잘 이해될 것이다. 본 발명을 도시하기 위해, 현재 양호한 실시예들이 도면들에서 도시된다. 그러나, 본 발명은 도시된 정확한 장치들 및 수단들로 제한받지 않음이 이해될 것이다. 도면들에 있어서:
도1은 본 발명의 제1실시예에 따른 공진 주파수 식별 장치(RFID) 및 인터로게이터의 등가 전기 회로도.
도2a는 본 발명에 따른 RFID 태그의 대안적인 실시예의 등가 전기 회로도.
도2b는 활성 상태일때의 도2a의 등가 전기회로의 도식도.
도2c는 비활성 상태일때의 도2a의 RFID 태그의 등가 전기회로 도식도.
간단히 말하면, 제1 실시예에서, 본 발명은 무선 주파수 인텔리젼트 트랜스폰더이다. 상기 트랜스폰더는 데이터를 기억하는 집적 회로와, 상기 집적회로에 전기적으로 연결된 인덕터를 포함한다. 인덕터는 제2코일에 전기적으로 연결된 제1코일을 포함한다. 공진 커패시터는 공진 커패시터와 적어도 하나의 연결 코일이 제1 소정의 공진 주파수를 가지도록, 집적 회로와 제1 및 제2 코일들의 적어도 하나에 전기적으로 연결된다. 제1 위치와 제2 위치를 가지는 스위치는 전류가 제2코일을 통해 선택적으로 흐르도록 제공된다. 스위치가 상기 제1위치에 있을 때, 상기 제1 공진 주파수 또는 그 부근에서 외부 필드에 트랜스폰더의 노출이 인덕터에 전압을 유도하고, 제1 전류가 제1 방향으로 인덕터를 통해 흐르도록하여 로컬필드를 발생시키며, 스위치가 상기 제2위치에 있을 때, 상기 제1공진 주파수 또는 그 부근에서외부 필드에 트래스폰더의 노출이 인덕터에 전압을 유도하고, 제1전류가 제1방향으로 상기 제1코일을 통해 흐르도록하여, 제1로컬 필드를 발생시키고, 제2 전류가 반대 방향인 제2 방향으로 상기 제2 코일을 통해 흐르도록하여, 제2로컬 필드를 발생시킨다. 상기 제1 및 제2 로컬 필드들의 합이 0에 가까이 간다.
제2실시예에 있어서, 본 발명은 데이터를 기억하는 집적 회로와 안테나 회로를 포함하는 무선 주파수 인텔리젼트 트랜스폰더이다. 상기 안테나 회로는 상기 집적 회로에 전력을 공급하고, 디바이스 판독기에 상기 집적 회로에 기억된 상기 데이터를 송신하도록, 상기 집적 회로에 전기적으로 연결된 소정의 공진 주파수를 가지는 공진 커패시터 및 제1 코일을 포함한다. 외부 필드에 트랜스폰더의 노출됨이 소정의 공진 주파수 부근의 주파수에서 제1 전류가 제1 방향으로 상기 안테나 회로를 통해 흐르도록하여, 상기 트랜스폰더를 그 주위와 결합하는 제1 로컬 필드를 생성한다. 상기 트랜스폰더는 제2 로컬 필드를 선택적으로 발생시켜, 상기 트랜스폰더를 그 주위로부터 선택적으로 분리하는 수단을 더 포함하는데, 여기서 상기 제1 및 제2 로컬 필드들의 합은 0에 가까이 간다.
제3실시예에 있어서, 본 발명은 데이터를 기억하는 집적 회로와, 상기 집적 회로에 전기적으로 연결된 제1 안테나 회로를 포함하는 인텔리젼트 공진 태그를 포함한다. 제1 소정의 무선 주파수에서 전자기 필드에 상기 제1 안테나 회로의 노출이 전압을 유도하고, 상기 전압이 제1 방향으로 흐르는 전류를 생성하여, 제1 로컬 필드을 생성한다. 유도 전압은 기억된 상기 데이터가 판독되며, 제2 소정의 무선 주파수에서 송신되도록 상기 집적회로에 전력을 또한 공급한다. 태그는 상기 제1 안테나 회로에 의해 발생된 상기 제1 로컬 필드를 적어도 부분적으로 제거하는 제2로컬 필드를 발생시키는 수단을 또한 포함한다.
단지 편의상 다음의 설명에서 어떤 전문용어가 사용되며, 본 발명을 제한하지 않는다. 도면들에 있어서, 같은 참조 번호들은 몇몇의 도면들에 걸쳐서 같은 구성요소들을 지시하는데 사용된다.
본 발명은 공진 RFID 태그를 네트 필드에 제공하며, 외부에서 인가된 필드에 의해 상기 태그에서 유도된 전압들에 의해 발생된 상기 태그를 통해 흐르는 전류들에 의해 발생된 상기 네트 필드는 선택적으로 0에 가까이간다. 본 발명에 따라, 태그의 안테나는 두 개의 코일 또는 인덕터들 및 스위치를 포함한다. 스위치가 하나의 위치에 있을 때, 전류들은 반대 방향들로 두 개의 인덕터를 통해 흘러, 한 개의 인덕터를 통해 흐르는 전류에 의해 발생된 필드가 나머지 다른 인덕터를 통해 흐르는 전류에 의해 발생된 필드에 의해 본질적으로 제거된다. 스위치가 다른 위치에 있을 때, 태그 회로의 구성은 변경되어, 인덕터들의 하나를 통해 제거 전류가 흐르지 못하게 하여, 제거 필드가 발생되지 않는다. 이런 식으로, 태그는 그 주위로부터 선택적으로 분리될 수 있다. 태그가 그 주위로부터 분리 될 때, 태그는 어떤 가까운 공진 태그들의 동작을 방해하는 필드들을 발생시키지 않는다.
지금 도1에 대해 언급하면, 본 발명에 따른 인터로게이터 또는 판독기(10) 및 공진 주파수 식별 장치(RFID) 또는 트랜스폰더(12)의 등가 전기회로도가 도시된다. 인터로게이터(10)는 전자기 필드를 발생하도록 송신 안테나 또는 코일(16)에 전기적으로 연결된 적어도 하나의 전압 소스(14)를 포함한다.
인터로게이터(10) 및 트랜스폰더(12)는 유도성 결합에 의해 통신한다. 유도 성 결합에 의해 공진 태그 또는 트랜스폰더와 통신하는 인터로게이터들은 상기 기술에 잘 알려져 있다. 예를 들어, 인터로게이터들은 미국 특허 제3,752,960호, 제3,816,708호, 제 4,580,041호, 및 왈톤(Walton)에 의해 발행된 모든 것에서 기술되며, 이 모두가 본 명세서에서 참조로 참고된다. 따라서, 인터로게이터(10)는 상세하게 도시되거나 기술되지 않는다. 인터로게이터(10)는 트랜스폰더(12)의 공진 주파수 또는 그 부근에서 전자기 필드를 발생시킨다고 하자. 트랜스폰더(12)가 전자기 필드내에 있도록 인터로게이터(10)에 충분히 가까이 있을 때, 전압은 트랜스폰더(12)내에 유도된다. 트랜스폰더(12)가 인터로게이터(12)에 의해 생성된 필드내로 움직일 때, 소망된 목적에 따라, 트랜스폰더(12)에 전력을 공급하며, 장치가 동작하도록 허용하기 충분한 전압 레벨에 도달할 때 까지, 유도된 전압은 증가한다. 이는 아래에 더 상세히 기술될 것이다. 인터로게이터(10)는 한 쌍의 스마트 페디스털(pedestal)(도시되지 않음), 핸드-헬드(hand-held) RFID 스캐너(도시되지 않음)로 또는 몇몇 다른 방식에 의해 물리적으로 실현될 수 있다.
인터로게이터(10)에 의해 발생된 인터로게이션 신호는 양호하게 주기적 또는 펄스 신호에 반대인 통상적인 연속 신호이다. 인터로게이션 존은 트랜스폰더(12)에 전력을 공급하기 충분한 인텔리젼트 트랜스폰더(12)에서 유도된 전압의 전자기 필드내의 영역이다. 따라서, 인터로게이션 존의 크기는 전자기 필드의 세기에 의해 규정된다. 인터로게이터(10)는 인터로게이션 존 내에 위치한 다수의 트랜스 폰더들(12)(및 그들과 연관된 장치들)로부터의 송신들을 감지할 수 있다.
인텔리젼트 장치들 또는 트랜스폰더들은 통상적으로 공지되고, 넓은 여러 가지 사용들에 있어 응용가능하다. 미국 특허 제5,430,441호는 인터로게이션 신호에 응답한 디지털 암호 신호를 송신하는 트랜스폰딩 태그(transponding tag)를 기술한다. 상기 기술된 태그는 다수의 유전층 및 도전층으로부터 구성된 단단한 기판을 포함하고, 그 기판내의 홀내부에 완전히 삽입된 집적 회로 및 도전 박 트레이 스들(conductive foil traces)에 본드된(bonded) 탭(tab)을 포함한다. 본 발명의 트랜스폰더(12)는 집적 회로(IC)(18)에 전기적으로 연결된 안테나 회로(20)를 포함하다. 양호하게, 상기 안테나 회로(20)는 인터로게이터(10)의 무선 주파수에 대응하는 소정의 무선 주파수(RF)에서 공진하는 공진 회로를 포함하며, 이는 이후에 더 상세히 설명될 것이다.
안테나 회로(20)는 하나 또는 그보다 많은 용량성 구성요소들에 전기적으로 연결된 하나 또는 그보다 많은 유도성 구성요소들을 포함할 수 있다. 한 양호한 실시예에서, 상기 안테나 회로(20)는 직렬 루프내의 용량성 구성요소 또는 공진 커패시터(24)와 전기적으로 연결된 단일 유도성 구성요소, 인덕터, 또는 코일(22)의 결합에 의해 형성된다. 상기 기술의 통상의 숙련된 자들에게 잘 알려있으므로, 안테나 회로(20)의 동작 주파수는 인덕터(22) 및 공진 회로(24)의 값들에 의존한다. 인덕터(22)의 크기와 커패시터(24)의 값은 안테나 회로(20)의 소망된 공진 주파수에 기초하여 결정된다. 본 발명의 한 실시예에 있어서, 트랜스폰더(12)는 13.56 MHZ에서 동작하도록 구성된다. 비록, 트랜스폰더(12)가 약 13.56 MHZ에서 공진함이 바람직하지만, 상기 트랜스폰더(12)는 다른 주파수들과 공진하도록 구성될 수 있고, 상기 트랜스폰더(12)의 정확한 공진 주파수는 본 발명에서 제한받지 않는다. 따라서, 상기 안테나 회로(20)는 13.56 MHZ 이외의 무선 주파수들 및, 실제로 마이크로파 주파수들과 같은 다른 주파수들에서 동작할 수 있음이 상기 기술의 통상의 숙련된자들에게 명백하게 된다.
저항기(26)는 전력 손실들에 의한 인덕터(22)의 등가 직렬 저항을 나타내는 제1 인덕터(22)와 직렬로 연결됨이 도시된다. 게다가, 안테나 회로(20)가 단일 유도성 구성요소(22) 및 단일 커패시터(24)를 포함할지라도, 다수의 인덕터 및 커패시터 구성요소들은 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 다수의 구성요소의 공진 회로들은“전자 보안 시스템용 능동적/비능동적 보안 태그”로 명칭된 미국 특허 제5,103,210호에서 기술된 바와 같은 전자 보안 및 감시 기술에서 알려져 있고, 이는 본 명세서에서 참조로 참고된다. 비록 양호한 안테나가 기술될 지라도, IC(18)에서 어떤 에너지 결합용 수단이 사용 될 수 있다는 이런 설명은 상기 기술의 통상의 숙련된 자들에게 명백하게 된다.
본 발명에 따라, 안테나 회로(20)가 결코 비활성화되지 않는다는 점에서, 본 발명은 공진 태그의 공진 회로를 비활성화하기 위한 스위치를 포함하는 상기 공지진 비활성화 장치들과는 다르다. 오히려, 상기 회로(20)는 여전히 공진하나, 상기 제1 인덕터(22)에 의해 생성된 필드가 제2 인덕터에 의해 생성된 오프셋팅(off setting) 필드에 의해 유효하게 제거되며, 이는 아래에 상세히 기술될 것이다.
양호하게, 데이터를 기억하도록 제공된 IC(18)는 인터로게이터(10)에 의해 안테나 회로(20)에서 유도된 전압에 의해 전력공급된 수동 장치이다. 즉, 전자기 필드내에 있도록 트랜스폰더(12)가 인터로게이터(10)에 충분히 가까이 있을 때, 인덕터(22)에서 유도된 전압은 IC(18)의 ANT 입력에서 IC(18)에 전력을 공급한다. IC(18)는 내부 DC 전압 소스를 제공하도록 ANT 입력에서 유도된 AC 전압을 내부에서 정류한다. 내부 DC 전압이 IC(18)의 적절한 동작을 보증하는 레벨에 도달할 때, IC(18)는 IC(18)의 MOD 출력에서 프로그램가능한 메모리에 기억된 디지털 값을 출력하는 동작을 한다.
IC(18)에 기억된 데이터를 판독기(도시되지 않음)에 송신하는 하나의 방법은 IC(18)의 MOD 출력 및 안테나 회로(20)에 연결된 변조 커패시터(28)를 사용하는 것이다. 이 방법에 따라서, MOD 출력의 데이터 출력 펄스들은 기억된 데이터에 따라 회로(20)의 전체 커패시턴스를 변경하도록 접지 연결들을 행하고 차단함에 의해 안테나 회로(20)의 안쪽 및 바깥쪽에서 변조 커패시터(28)를 절환하여, 교대로 회로(20)의 공진 주파수를 변경하고, 제1 소정의 공진 주파수로부터 소정의 더 높은 주파수로 상기 공진 주파수를 비동조시킨다. 따라서, 트랜스폰더(12)의 데이터 펄스들은 간단한 단일 주파수 응답 신호를 되돌리는 안테나 회로(20)대신에, 안테나 회로(20)가 사전프로그램된 정보의 패킷을 포함하는 신호를 되돌리도록, 공진 안테나 회로(20)를 동조 및 비동조시킴에 의해 생성된다. 물론, 상기 기술에 통상의 숙련된 자들에 의해 이해될 것이므로, 다른 적당한 변조 수단은 본 발명에 사용될 수있다. 또한, 판독기에 데이터를 송신하는 이런 수단이 적절히 동작하더라도, 본 발명은 기억된 데이터를 판독기에 송신하는 다른 수단을 사용하며, 이는 아래에 더 상세히 기술될 것이다.
정보(데이터 펄스들)의 패킷은 인터로게이터(10)와 통상적으로 연관된 수신 회로(도시되지 않음)에 의해 수신되고 처리된다. 즉, 수신 회로는 IC(18)로부터 출력된 디지털 데이터 값을 결정하도록 인터로게이터(10)의 전자기 필드내의 에너지 소비에 있어 변경들을 감지한다. 필요하다면, 데이터는 트랜스폰더(12)에 연관된 장치 또는 사람에 대한 식별 또는 다른 정보를 제공하도록, 연관된 인터로게 이터(10) 또는 회로에 의해 해독된다. 안테나 회로(20)에서 유도된 전압에 의해 전력 공급된 수동 IC(18)를 사용하는 것은 현재 양호하다. 그러나, 전지(battery)와 같이 IC(18)에 전력을 공급하는 다른 수단이 본 발명의 범위내에 존재한다.
IC(18)는 종래의 방법에서 전력 복귀(power return) 또는 GND 출력 및 IC(1 8)(즉, IC에 기억된 디지털 값을 기억하거나 바꿈에 의해)를 프로그래밍하도록 사용되는 하나 또는 그보다 많은 부가적인 입력들(도시되지 않음)을 또한 포함할 수 있다. 현재 양호한 실시예에 있어서, IC (18)는 128 비트들인 비휘발성 메모리를 포함한다. 물론, IC(18)가 더 큰 또는 더 작은 기억 용량을 가질 수 있음이 상기 기술의 통상의 숙련된 자들에게 명백하게 된다.
제1 소정의 공진 주파수 또는 그 부근에서의 주파수에서, 인터로게이터(10)에 의해 발생된 필드와 같은 외부 필드에서, 트랜스폰더(12)의 노출됨이 안테나 회로(20)에서 전압을 유도하여, 제1 전류(I1)가 제1방향으로 회로(20)를 통해 흐르도록 하며, 이는 화살표(I1)에 의해 지시된다. 회로(20)를 통한 전류(I1)의 흐름은 제1 로컬 전자기 필드를 생성한다. Kdrv:res는 인터로게이터 코일(16) 및 상기 제1 인덕터(22)사이에 자기 결합 계수를 나타낸다.
이전에 설명되었으므로, 상기 제1 인덕터(22)를 통한 전류(I1)의 흐름에 의해 발생된 필드는 트랜스폰더(12)의 가까이에서 동작하는 다른 트랜스폰더들(12) 또는 태그들의 동작을 방해할 수 있다. 따라서 본 발명은 제2 인덕터,제거 인덕터 또는 코일(30)을 더 포함한다. 도1에 도시된 실시예에서, 제2 인덕터(30)는 제1 인덕터(22)에 전기적으로 연결된다. 그러나, 이 설명은 상기 기술에 통상의 숙련된 자들에게 명백하므로, 제2 인덕터(30)는 소망된 기능을 수행하도록 상기 제1 인덕터(22)에 전기적으로 연결될 필요가 없다. 상기 제2 인덕터(30)에 직렬연결된 저항기(32)가 도시되며, 상기 저항기는 전력 손실들에 의한 인덕터(30)의 등가 직렬 저항을 나타낸다. 스위치(34) 및 스위치 저항기(36)는 제2 인덕터(30)를 안테나 회로(20)에 연결한다. 상기 스위치 저항기(36)은 스위치(34)의 등가 직렬 저항을 나타낸다. 상기 제2 인덕터(30)는 스위치(34)가 가까이 있고, 트랜스폰더(12)가 제1 소정의 주파수 또는 그 부근에의 주파수에서 인터로게이터(10)에 의해 발생된 외부 필드에 노출되었을 때, 제1 및 제2 인덕터들(22,30)의 각각에서 전압이 유도되어, 각각 제1전류(I1)를 제1 방향으로 회로(20)를 통하여 흐르도록하며 또한 제2 전류(I2)를 상기 제1 전류(I1)의 방향에 반대인 제2방향으로 제2 인덕터(30)를 통해 흐르도록하며, 이는 화살표(I2)에 의해 지시된다. 제2 인덕터(30)를 통한 전류(I2)의 흐름은 제2 로컬 전자기 필드를 발생시킨다. Kdrv:can은 인터로게이터 코일(16) 및 제2(제거)인덕터(30)사이의 자기 결합 계수를 나타낸다. Kres:can은 제1 인덕터(22) 및 제2 인덕터(30)사이의 자기 결합 계수를 나타낸다. 통상적으로, Kdrv:res및 Kdrv:can은 0.01보다 더 작고, Kres:can은 1보다 더 작고, 0.4보다 훨씬 더 크다.
양호하게, 제1 및 제2 로컬 자기 필드들은 제1 및 제2 로컬 자기 필드들의 합이 0에 가까워지도록, 서로 상호작용한다. 즉, 인터로게이터(10)에 의해 트랜스폰더(12)에서 유도된 전압들로부터 트랜스폰더(12)내에 흐르는 전류들에 의해 발생된 네트 필드는 선택적으로 0에 가까워진다. 따라서, 트랜스폰더(12)에 가장 가까운 필드가 측정될 때, 치수는 인터로게이터(10)에 의해 발생된 필드의 치수에 가까이가며, 이는 식에 의해 표현된다.
여기서, LrI1은 제1 인덕터(22)에 의해 발생된 자기 플럭스(flux)이고, LcI2은 제2 인덕터(30)에 의해 발생된 자기 플럭스이다. Lr은 제1 인덕터(22)의 인덕턴스이고, Lc는 제2 인덕터(30)의 인덕턴스이다.
스위치(34)는 양호하게 전류가 흐르도록 허용하거나 방지하는 제2 인덕터(30)에 연결된 전자 스위치이다. 전자 스위치(34)는 전계 영향 트랜지스터 (FET)와 같은 어떤 적절한 장치일 수 있고, IC(18)로부터 분리되거나 통합될 수 있다. 선택적으로 스위치(34)는 트랜스폰더(12)에 전력이 인가되는지의 여부를 나타내는 스위치(34)의 상태가 지속되도록 메모리를 가진다. 상기 스위치(34)의 일례는 EEPROM 기억 셀에 사용되는 것과 유사하며, 게이트 전극과 연관된 전하 기억 메카니즘을 가진 FET이다.
제1실시예에 따라, 스위치(34)는 선택적으로 전류가 제2코일(30)을 통해 흐르도록 허용하는 제1 위치 및 제2 위치를 가진다. 스위치(34)가 제1위치에 있을 때, 스위치(34)는 개방되고, 트랜스폰더(12)가 인터로게이터(10)에 의해 발생된 외부 필드에 노출될 때, 제거 필드는 발생되지 않을 것이다. 스위치(34)가 제2위치에 있을 때, 스위치(34)는 폐쇄되며, 트랜스폰더(12)가 인터로게이터(10)에 의해 발생된 외부 필드에 노출될 때, 제2전류(I2)가 제2 인덕터(30)를 통해 흐르도록, 제2로컬 필드를 생성하도록 허용한다.
스위치(34)가 폐쇄될 때, 트랜스폰더(12) 회로를 분석하면, 각각(Kres:can에 의해) 결합된 Lr및Lc의부분들은 Lr및Lc를통해 흐르는 전류들(I1,I2)에 의해 Lr및Lc양단에 유도된 전압을 가지지 않는다. 각각의 전류(I1I2)로부터 결합된 부분들에서 유도된 전압들이 같으나, 부호가 반대이므로 상기 전압들은 합이 0이 된다. 따라서, Lr및 Lc의결합된 부분들이 분석의 다음 단계에서 없는 것으로 생각될 수 있다.
제1인덕터(22)는 인터로게이터(10)에 의해 발생된 외부 필드로부터 유도 전압을 가지며, 상기 유도 전압은 (1-Kres:can)Lr(인덕턴스의 비결합 부분), 저항기(26) 및 공진 커패시터(24)를 포함하는 등가 직렬회로 양단에서 발생된다. (1-Kres:can)Lr의 임피던스들 및 저항기(26)는 공진 커패시터(24)의 임피던스에 비해 상대적으로 낮으므로, 이런 직렬 구성요소들의 결합 임피던스는 용량성 성분이 우세하며, 따라서 이런 직렬 회로의 전류(I1)는 약 90도 만큼 유도 전압을 리드(lead)한다. 유사하게, 제2 인덕터(30)는 인터로게이터(10)에 의해 발생된 외부 필드로부터 유도 전압을 가지며, 상기 유도 전압은(1-Kres:can)Lc, 저항기(32) 및 스위치 저항(36)을 포함하는 등가 직렬 회로양단에 발생된다. 저항기들(32,36)의 직렬 저항이 (1-Kres:can)Lc의 임피던스에 비해 상대적으로 낮으므로, 이런 직렬 구성요소들의 결합 임피던스 는 유도성 성분이 우세하며, 따라서 전류(I2)는 약 90 도 만큼 유도 전압을 지연시킨다. 결과적으로, 전류들(I1,I2)은 180 도에 가까워지는 위상 관계를 갖는다. 즉, 전류들(I1,I2)은 본질적으로 반대 방향들로 흐른다. 전류들(I1,I2)의 상대적 크기들은 제1 및 제2 인덕터들(22,30)과 Kres:can을제어함에 의해, 인덕터 코일들의 권선들의 수, 크기 및 상대적인 배치를 조절함에 의해 조절될 수 있고, 이는 상기 기술에 통상의 숙련된 자들에 의해 이해될 것이다. 물론, 전류들(I1,I2)의 상대적 크기들이 적절히 조절될 때, 상기 수학식1의 가정은 참이 된다.
이전에 설명되었으므로, 트랜스폰더(12)는 안테나 회로(20)를 동조 및 비동조시킴에 의해 IC(18)내에 기억된 데이터를 송신한다. 본 발명에 따라, 스위치(34)의 한측은 IC(18)의 MOD 출력에, 다른 측은 GND에 연결된다. 기억된 데이터가 판독기에 송신되도록 안테나 회로(20)를 동조 또는 비동조시켜, 기억된 데이터 패턴에 따라, 스위치(34)는 그후에 개방 위치 및 폐쇄 위치사이에서 움직인다. 따라서, 본 발명은 안테나 회로(20)를 동조 및 비동조시키고, 판독기에 데이터를 송신하기위해 변조 커패시터(28)대신에 스위치(34) 및 변경된 안테나 회로(20)를 사용한다.
지금 도2a에 대해 언급하면, 트랜스폰더(40)의 제2 양호한 실시예의 전기적 도식도가 도시된다. 제1 실시예와 유사하게, 트랜스폰더(40)는 IC(18), 제1 및 제2 인덕터들(22,30), 등가 저항(26), 공진 커패시터(24), 스위치(34) 및 스위치 저항 (36)을 포함한다.(등가 저항(26)은 제1 및 제2 인덕터(22,30)양쪽에 대한 것이다) 트랜스폰더(40)는 회로(20)처럼 같은 기초 원리들에 따라 동작한다. 즉, 제2 코일(32)은 제1 및 제2 인덕터들(22,30)을 통해 흐르는 전류들에 의해 발생된 로컬 필드들의 합이 0에 가까이 가도록 제거 필드를 발생시키기 위해 제공된다. 그러나, 제2 실시예에 따라, 전류는 제2 인덕터(30)를 통해 항상 흐른다. 스위치(34)가 개방되었을 때(도 2b), 트랜스폰더(40)는 제1 및 제2 인덕터들(22,30)(42로 총괄하여 도시됨), 저항기(26), 및 공진 커패시터(24)를 포함하는 직렬 회로를 포함한다. 한편, 스위치(34)가 폐쇄되었을 때(도 2c), 제1전류(I1)는 제1 인덕터(22)를 통해 흐르고, 제2전류(I2)는 제2 인덕터(30)를 통해 흐르며, 이전에 설명된 것 처럼 상기 전류들은(I1,12)은 발생된 로컬 필드들이 제거되도록 반대 방향들로 흐른다. 트랜스폰더(40)는 수학식들을 따라 움직인다.
여기서, L1은 제1 인덕터(22), L2는 제2 인덕터(30), C1은 공진 커패시터(24), R1은 직렬 저항(26), ω는 공진 주파수. 도 2b에서, 인덕터들(22,30)은 직렬이고, 따라서 단일 인덕터(42)로 나타남에 주목하자, 여기서 L = L1 + L2
만일 제2 인덕터(30)를 통해 흐르는 전류(I2)가 제1 인덕터(22)를 통해 흐르는 전류(I1)에 의해 생성된 필드와 같이 크기는 같고, 부호가 반대인 자기 필드을 생성하도록 제1 및 제2 인덕터들(22.30)의 권선들의 비가 선택되면, 그후에 트랜스폰더가 0 또는 0에 가까운 네트 필드를 생성하므로, 트랜스폰더(40)는 상기 트랜스폰더에 가까운 다른 트랜스폰더들에 과도하게 영향 주지 않는다. 이 영향은 수학식에 의해 나타낼수 있다.
여기서, kL1L2은 상호 인덕턴스 결합 인자, N1 및 N2는 각각 제1 및 제2 인덕터들(22,30)의 권선들의 수. 제1 실시예와 비교된 제2실시예의 이점은 공진 커패시터의 값이 제2실시예에 있어서 더 작을수 있다는 점이다.(공진 커패시터가 양쪽 인덕터들(22,30)의 양단에 연결되므로)
양호하게, 스위치(34)는 태그가“활성(active)”이 되도록 정상적으로 개방된다. 스위치(34)는 IC(18)로부터의 신호선(44)에 의해 제어될 수 있다. 신호 선(44)은 IC(18)내에 시퀀서(sequencer)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, IC(18)로부터 판독된 데이터를 송신하는 트랜스폰터(12)동작이 완료될 때, 그후에 IC(18)는 신호 선(44)을 설정하여, 트랜스폰더(12)가 그 주위로부터 분리되도록 스위치(34)을 폐쇄한다. IC(18)는 소정 기간의 시간 후에, 스위치(34)가 개방되도록, 신호의 값을 결정하기위해 사용되는 타이머를 또한 포함할 수 있다. 만일 트랜스폰더(12)가 여전히 인터로게이터(10)에 의해 발생된 외부 필드내에 존재하면, 그후에 트랜스폰더(12)는 데이터 메시지를 재송신한다. 스위치(34)를 제어하는 다른 수단은 상기 기술에 통상의 숙련된 자들에게 명백하게 된다.
이전에 설명되었으므로, 스위치(34)는 IC(18)로부터 판독기로 기억된(및 판독된) 데이터를 송신하도록 양호하게 또한 사용된다. 즉, 스위치(34)는 각각 데이터가 다른 수단에 의해 변조되는 비율들과 동일한 비율들로서가 아니라, 인터로게이터(10)에 의해 생성된 필드로부터 본질적으로 에너지를 이끌도록 턴 온 또는 턴 오프된다. 변조에 대한 이 메카니즘은 다른 변조 접근법들을 사용하며, 생성된 신호들로부터 구별되지 않는 신호를 인터로게이터(10)에 발생시킨다. 이 방법에 따라, 모든 데이터가 송신된 후에, 스위치(34)는 트랜스폰더(12)가 그 주위로부터 분리되도록 폐쇄 위치에 놓인다.
스위치(34)는 구성요소의 저항이 거의 0(스위치의 ON 저항)으로 부터 본질적으로 무한대(스위치의 OFF 저항)인 값 및 그 사이의 임의의 값으로 제어될 수 있도록, 가변 저항 구성요소를 또한 포함할 수 있다. 상기 사이 값들은 외부 필드로부터 얼마나 많은 전력을 이끌수 있는지를 결정하는 목적에 있어 유용하다. 예를 들어, 만일 저항 값이 중간 값(0 과 무한대 사이중의 하나)으로 조절되면, 트랜스폰더(12)의 부분 분리됨이 발생하며, 이는 트랜스폰더(12)가 인터로게이터(10)에 즉시 인접하는 경우에 유용하며, 인터로게이터에 의해 발생된 외부 필드들은 특히 강하다. 종래의 회로 실현에 있어서, 외부 필드로부터 이끌어진 전력은 IC(18)내에서 분산되어야 한다. 상기 기술에 통상의 숙련된 자들에게 알려져 있으므로, 이 전력은 때때로 IC를 과열하고 파괴하기 충분하게 높을 수 있다. 주위로부터 트랜스폰더(12)를 부분적으로 분리하는 이점은 트랜스폰더가 외부 필드로부터 모을수 있는 전력의 양을 감소시키며, 따라서 IC(18)의 전력 분산 필요성들을 제한한다는 점이다. 마찬가지로, 트랜스폰더(12)내에 유도될 수 있는 전압들이 최소화되며, 따라서 과도하게 큰 유도 전압들에 의한 항복 현상의 가능성이 줄어든다.
발명의 개념들에 벗어남 없이 본 발명의 상술된 실시예에서 일어날 수 있는 변경들은 상기 기술에 숙련된 자들에 의해 공지될 것이다. 따라서, 이 발명은 기술된 특정 실시예에 제한받지 않고, 첨부된 청구범위들에 의해 규정된 본 발명의 범위와 사상내에 존재하는 임의의 변경들을 커버하도록함이 이해된다.

Claims (20)

  1. 무선 주파수 인텔리젼트 트랜스폰더로서,
    데이터를 기억하는 집적 회로와,
    제2코일에 전기적으로 연결된 제1코일을 포함하는 인덕터와,
    상기 집적 회로와 상기 제 1 및 제2 코일들의 적어도 하나에 전기적으로 연결된 상기 공진 커패시터로서, 상기 공진 커패시터 및 상기 적어도 하나의 연결된 코일은 제1 소정의 공진 주파수를 가지는 상기 공진 커패시터와,
    선택적으로 전류가 상기 제2코일을 통해 흐르도록 허용하는 제1 위치와 제2 위치를 가지는 스위치를 포함하는데,
    상기 스위치가 상기 제1위치에 있을 때, 외부 필드에 트랜스폰더의 노출이 상기 제1 공진 주파수 또는 그 부근에서 인덕터상에 전압을 유도하고, 제1 전류가 제1 방향으로 인덕터를 통해 흐르도록하여 로컬필드가 발생하며,
    상기 스위치가 상기 제2위치에 있을 때, 외부 필드에 트래스폰더의 노출됨이 상기 제1공진 주파수 또는 그 부근에서 인덕터상에 전압을 유도하고, 제1전류가 제1방향으로 상기 제1코일을 통해 흐르도록하여, 제1로컬 필드를 발생시키고, 제2 전류가 반대 방향인 제2 방향으로 상기 제2 코일을 통해 흐르도록하여, 제2로컬 필드를 발생시키며, 상기 제1 및 제2 로컬 필드들의 합이 0에 가까이 가는, 무선 주파수 인텔리젼트 트랜스폰더.
  2. 제1항에 있어서, 인덕터에서 유도된 상기 전압은 상기 집적 회로에 전력을 공급하도록 사용되는, 무선 주파수 인텔리젼트 트랜스폰더.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 코일 및 상기 공진 커패시터는 상기 스위치가 상기 제1위치에 있을 때 상기 제1 공진 주파수에서 공진하는, 무선 주파수 인텔리젼트 트랜스폰더.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1코일, 상기 제2코일 및 상기 공진 커패시터는 상기 스위치가 상기 제1위치에 있을 때 상기 제1 공진 주파수에서 공진하는, 무선 주파수 인텔리젼트 트랜스폰더.
  5. 제1항에 있어서, 상기 스위치는 상기 집적 회로내에 기억된 상기 데이터를 송신하는 변조 수단으로 사용되는, 무선 주파수 인텔리젼트 트랜스폰더.
  6. 제1항에 있어서, 상기 스위치는 전자 스위치를 포함하는, 무선 주파수 인텔리젼트 트랜스폰더.
  7. 제6항에 있어서, 상기 스위치는 상기 집적 회로내에 위치하는, 무선 주파수 인텔리젼트 트랜스폰더.
  8. 제6항에 있어서, 상기 스위치는 상기 제2 위치에 정상적으로 존재하는, 무선 주파수 인텔리젼트 트랜스폰더.
  9. 제1항에 있어서, 상기 스위치는 상기 제2 로컬 필드의 크기가 변동가능하도록 가변 저항 구성요소를 포함하며,
    상기 제2 로컬 필드가 상기 제1필드에 실질적으로 같지 않고 반대일 때, 상기 트랜스폰더는 그 주위로부터 통상적으로 분리되지 않는, 무선 주파수 인텔리젼트 트랜스폰더.
  10. 제9항에 있어서, 상기 스위치가 상기 제2위치에 있을 때, 상기 트랜스폰더는 그 주위로부터 부분적으로 분리되어, 상기 외부 필드로부터 모아진 전력의 양을 감소하는, 무선 주파수 인텔리젼트 트랜스폰더.
  11. 무선 주파수 인텔리젼트 트랜스폰더로서,
    데이터를 기억하는 집적 회로와,
    상기 집적 회로에 전력을 공급하고, 디바이스 판독기에 상기 집적 회로에 기억된상기 데이터를 송신하도록, 상기 집적 회로에 전기적으로 연결된 소정의 공진 주파수를 가지는 공진 커패시터 및 제1 코일을 포함하는 안테나 회로로서,
    소정의 공진 주파수 부근의 주파수에서 외부 필드에 트랜스폰더의 노출됨이 제1 전류가 제1 방향으로 상기 제1코일을 통해 흐르도록하여, 상기 트랜스폰더를 그 주위와 결합하는 제1 로컬 필드를 생성하는 상기 안테나 회로와,
    제2 로컬 필드를 선택적으로 발생시켜, 상기 트랜스폰더를 그 주위로부터 선택적으로 분리하는 수단을 포함하는데, 상기 제1 및 제2 로컬 필드들의 합이 0에 가까이 가는, 무선 주파수 인텔리젼트 트랜스폰더.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제2 로컬 필드를 발생시키는 상기 수단은 제2 코일을 포함하는, 무선 주파수 인텔리젼트 트랜스폰더.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제2 코일이 상기 제2 로컬 필드를 발생시킴을 선택적으로 방지하는 상기 제2 코일에 전기적으로 연결된 스위치를 더 포함하는, 무선 주파수 인텔리젼트 트랜스폰더.
  14. 인텔리젼트 공진 태그로서,
    데이터를 기억하는 집적 회로와,
    상기 집적 회로에 전기적으로 연결된 제1 안테나 회로로서, 제1 소정의 무선 주파수에서 전자기 필드에 상기 제1 안테나 회로의 노출이 전압을 유도하고, 상기 전압이 제1 방향으로 흐르는 전류를 생성하여, 제1 로컬 필드을 생성하고, 기억된 상기 데이터가 판독되며, 제2 소정의 무선 주파수에서 송신되도록 상기 유도 전압이 상기 집적회로에 전력을 또한 공급하는 상기 제1 안테나 회로와,
    상기 제1 안테나 회로에 의해 발생된 상기 제1 로컬 필드를 적어도 부분적으로 제거하는 제2로컬 필드를 발생시키는 수단을 포함하는, 무선 주파수 인텔리젼트 트랜스폰더.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제2 로컬 필드의 크기를 변경하여, 상기 제1 필드의 크기를 변경시키는 수단을 더 포함하는, 인텔리젼트 공진 태그.
  16. 제15항에 있어서, 상기 크기 변경 수단은 가변 저항 구성요소를 포함하는,
    인텔리젼트 공진 태그.
  17. 제14항에 있어서, 상기 제2 로컬 필드를 선택적으로 발생시켜, 선택적으로 상기 제1 로컬 필드를 적어도 부분적으로 제거하는 스위치를 더 포함하는, 인텔리젼트 공진 태그.
  18. 제14항에 있어서, 상기 제1 안테나 회로는 공진 커패시터에 전기적으로 연결된 제1 유도성 코일을 포함하는, 인텔리젼트 공진 태그.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제2 로컬 필드를 발생시키는 수단은 상기 제1유도성 코일에 전기적으로 연결된 제2 유도성 코일을 포함하는, 인텔리젼트 공진 태그.
  20. 제14항에 있어서, 상기 집적 회로는 비-휘발성 프로그램가능한 메모리를 포함하는, 인텔리젼트 공진 태그.
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