KR20040095225A - 태그용 직물 안테나 - Google Patents

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KR20040095225A
KR20040095225A KR10-2004-7012974A KR20047012974A KR20040095225A KR 20040095225 A KR20040095225 A KR 20040095225A KR 20047012974 A KR20047012974 A KR 20047012974A KR 20040095225 A KR20040095225 A KR 20040095225A
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fabric antenna
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KR10-2004-7012974A
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클리브 알. 반헤에르덴
게오르그 마르마로포울로스
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은 직물 안테나(50)를 구비하는 RFID 트랜스폰더(200)를 제공하는 방법 및 시스템에 관한 것이다. 상기 시스템은, 하우징(30)을 구비하는 무선주파수(RF) 트랜스폰더, 상기 하우징 내에 수용된 RF 회로(5), 및 상기 RF 회로에 연결된 직물 안테나를 포함한다. 무선주파수(RF) 트랜스폰더 제조 방법은, RF 회로를 하우징 내에 수용시키는 단계와, 직물 안테나를 형성하는 단계, 및 상기 RF 회로에 상기 직물 안테나를 연결시키는 단계를 포함한다.

Description

태그용 직물 안테나{FABRIC ANTENNA FOR TAGS}
RFID 시스템은 예컨대 보안 액세스, 판매 자동화, 재고 조절, 직원 식별, 및 제조 자동화를 포함하는 넓은 응용 범위에서 유용하다. RFID 시스템은 일반적으로, 반도체 메모리와 안테나를 구비하는 RFID 트랜스폰더(이후로는 RF 태그), 및 무선 통신 링크를 통해 상기 RF 태그에 조회하기 위한 송신기-수신기 유닛을 포함하는 RFID 질문자를 포함한다. RF 태그는 질문하는 신호를 검출하고 질문자에게 인코딩된 응답 신호를 송신한다. RF 태그는 능동형(active) 또는 수동형(passive)일 수 있다. 능동형 RF 태그는 능동형 RF 태그의 관련 전자장치들을 동작시키기 위한 내장 배터리 소스를 포함하는 반면, 수동형 RF 태그는 내장 전원을 가지지 않는다.
RFID 시스템에 의해 제공되는 일 장점은, 질문자로부터 멀리 떨어진 거리에서도 RF 태그가 판독가능하다는 것이다. 다른 장점은, RF 태그는 보여지지 않을 수 있고 또한 숨겨진 장소에 있는 제품이나 사람에 부착될 수 있다는 점이다. RF 태그는 보안적인 이유, 미학적인 이유, 및 제조 비용적인 이유를 포함하지만 이에 제한되는 것은 아닌 많은 이유 때문에 숨겨질 수 있다. 이들 이유들과 다른 이유들 때문에, RF 태그는 매우 작은 폼팩터(form factor)로 구현되는 것이 바람직하다. 전자장치 제조에 있어서의 발전 덕분에, 동전 정도의 폼팩터가 가능하다. 따라서, RF 태그는 의복 태그, 제품 태그 및 의류로 구현될 수 있다.
그러나 RF 태그의 제조에 있어서의 제한 인자는 RF 태그의 빌트-인 안테나의 크기이다. RF 태그는 일반적으로 기판 상에서 형성되고 RF 태그의 전자장치 부품들에 전기적으로 연결되는 안테나를 포함한다. 이 빌트-인 안테나는 질문자 신호를 검출할 수 있도록 하며 또한 RF 태그의 미리결정된 거리(즉 "가독 영역") 내에서 RF 태그로부터 인코딩된 신호를 원격 판독할 수 있도록 한다.
본 기술분야의 기술자에게는 여러가지 안테나 구성, 예컨대 다이폴 안테나(dipole antenna)와 같은 구성이 알려져 있다. 다이폴 안테나는 일반적으로, RF 태그의 동작 주파수의 대략 반파장()의 물리적인 길이를 가져야만 한다. 이런 타입의 안테나 길이가 RF 태그의 동작 주파수에 대해 짧을 수 있으나(예컨대 7 cm 길이), 이 길이는 많은 원하는 RF 태그 폼팩터보다는 여전히 더 크다.
또한, 더 큰 안테나의 사용은 RF 태그의 가독 영역을 확장시키기 위해 채용될 수 있다. 그러나, RF 태그 안에 더 큰 안테나를 포함시키는 것은 RF 태그 패키지의 최소 크기를 증가시키는 바람직스럽지 못한 효과를 수반한다.
따라서, RF 태그의 하우징 또는 폼팩터의 크기를 제한함으로써 RF 태그 안테나에 부과되어 있는 크기 구속을 극복할 필요성이 존재한다.
본 발명은 무선주파수식별(RFID: radio frequency identification) 트랜스폰더와 같은 무선주파수(RF) 트랜스폰더에 관한 것이며, 더 상세하게는 직물 안테나(fabric antenna)를 구비하는 RFID 트랜스폰더를 제공하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
도 1은 본 교시의 발명을 구현하기 위하여 애플리케이션이능한 RFID 시스템 환경에 있어서 종래 RF 태그를 도시하는 개략도.
도 2는 본 교시에 따라 RF 태그 및 이에 연결된 직물 안테나의 예시적인 일 실시예를 도시하는 개략도.
도 3은 본 교시에 따라 연결된 직물 안테나를 구비하며 의복의 여러 각부들에 통합되는 RF 태그의 예시적인 구현예를 도시하는 개략도.
본 교시의 일 목적은 RF 태그의 하우징에 의해 부과된 크기 제한을 극복하는 RF 태그용 안테나를 제공하려는 것이다.
본 교시의 다른 목적은 신호의 검출 및 송신을 향상시킬 수 있는 안테나를 구비하는 RF 태그를 제공하려는 것이다.
본 교시에 따라, 작은 폼팩터(SFF: small form factor)를 가지는 RF 태그를 포함하는, RF 태그는, 하우징과, 상기 하우징 내에 내장되는 RF 집적회로, 및 상기 RF 집적회로에 연결되며 상기 하우징 외부에 위치되는 직물 안테나를 포함한다. 또한 RF 태그를 제조하는 방법이 개시되는데, 여기서 상기 방법은 RF 집적회로를 하우징 내에 내장시키는 단계와, 직물 안테나(fabric antenna)를 형성시키는 단계, 및 상기 직물 안테나를 상기 RF 집적회로에 연결시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 상기 목적들과 다른 목적들, 장점들, 및 이익들은 아래의 상세한 설명과 첨부된 도면을 참조하여 이해될 것이다.
도 1을 참조하면, 본 교시의 직물 안테나를 구비하는 RF 태그에 적용가능한 예시적인 RFID 시스템(100) 환경이 도시되어 있다. 구체적으로, 도 1은 RF 태그(2) 및 RF 태그(2)에 연관된 RF 질문자(20)를 도시한다. RF 태그(2)는 예시적인 집적회로(5)를 포함한다. 예시적인 집적회로(5)는 예컨대 신호{예컨대 신호(25)}를 송신하는 RF 송신기, 신호(25)를 수신하는 RF 수신기, 및 데이터를 저장하는 메모리를 포함한다. 배터리(10)는 능동형 태그의 경우, 집적회로(5)에 전원을 공급하기 위하여 RF 태그(2) 내에 제공된다. RF 태그(2)가 수동형 태그인 경우, 배터리(10)는 RF 태그(2) 내에 포함되지 않는다. 아래의 상세한 설명에서 명확해지는 바와 같이, 본 교시는 능동형 태그 및 수동형 태그 둘 모두를 포괄하도록 확장될 수 있다. RF 태그(2)는 RF 태그(2)를 둘러싸는 하우징 내에 안테나(15)를 포함하는 RF 태그를 도시한다. 빌트-인 안테나(15)는 집적회로(5)에 연결디며, 질문자(20)로부터의/로의 신호(25)의 송신 및 수신을 각각 용이하게 한다.
RF 태그(2)와 함께 사용하기에 적절한 질문자(20)는, 예컨대 RF 태그(2)로의/로부터의 신호(25) 송신 및 수신을 위한 트랜시버, 신호(25)를 처리하는 신호처리기, 데이터를 저장하는 메모리, 전원 공급기, 및 안테나를 포함한다. 본 기술분야의 지식을 가진 자라면 질문자(20)가 다양한 방식으로, 즉 개별적인 부품들을 이용하거나 또는 하나의 단일 칩과 같은 하나의 집적회로를 이용하여 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
무선 통신 링크를 통해 RF 태그(2)를 조회하기 위하여 질문자(20)에 의해 송신된 신호(25)는 FR 태그(2)에 의해 검출되고, 상기 신호(25)와 관련한 RF 태그(2)로부터의 응답을 개시시킨다. 따라서, 안테나(15)에서 질문자(20)에 의해 송신된 신호(25)는 RF 태그(2)로부터 응답을 끌어내기에 충분히 강해야만 한다. 많은 인자들이 RF 태그(2)의 검출 성능에 영향을 끼치는데, 이런 인자들에는 예컨대 RF 태그(2)와 질문자(20) 사이의 거리, 안테나(15)의 편파, 신호(25)의 편파, {안테나(15)를 포함하는}RF 태그(2)의 배향, 및 RF 태그(2)와 질문자(20) 사이의 중간 매체가 포함된다. 이들 인자들은 예에 불과하며, RF 태그(2)의 검출 성능에 영향을 끼치는 인자 전부라고 의도되지도 않으며 그렇게 간주되지도 않아야 한다.
안테나(15)의, 크기, 형태 및 라우팅(routing)을 포함하는, 구성은, RF 태그(2)의 검출 성능에 대해 유리한 효과를 가할 수 있다. 예컨대, 안테나(15)의 크기 및/또는 배향을 증가시키는 것은, RF 태그와 질문자(20)가 떨어져 있을 수 있으나 여전히 서로 확실하게 통신할 수 있는 가독 영역 또는 가독 거리를 증가시킨다는 긍정적인 결과를 수반할 수 있다. 그러나 최적 검출을 위해 빌트-인 안테나(15)의 크기를 증가시키는 것은 RF 태그(2)의 패키징이 작은 폼팩터라는 것을 거스르는 것이다. RF 태그 패키징(즉, 하우징)의 크기는 또한 빌트-인 안테나(15)의 형상과 라우팅에 대해 제한을 가할 수 있다.
위에서 논의된 바와 같이, 많은 응용예에서 가능한한 작은 폼팩터로 RF 태그(2)를 패키징하는 것이 크게 바람직하기 때문에, 작은 폼팩터를 가지는 것과 RF 태그(2) 내에 수용되고 빌트-인된 안테나(15)의 크기를 증가시킴으로써 가독 영역을 증가시키는 것은 경합하는 목적들이다. 결과적으로, 시스템 목적들을 달성하는데에 있어 시스템(100) 내에서 절충이 이루어져야만 할 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 교시에 따른 능동형 RF 태그(200)가 도시되어 있다. 본 교시의 일 양상에 있어서, RF 태그(200)은 RF 태그(200)의 하우징(30) 외부에 위치하는 직물 안테나(50)를 포함한다. 하우징(30)은 예컨대 집적회로(5)와 배터리(10)를 둘러쌀 수 있다. RF 태그(200)의 집적회로(5)와 배터리(10)의 기능적인 동작은 위의 RF 태그(2)에 대한 논의를 참조함으로써 이해될 수 있다.
본 발명의 일 양상에 있어서, 직물 안테나(50)는 플렉서블 직물 안테나이다. 직물 안테나(50)는 의복의 내부 및/또는 외부 표면(예컨대 직물)에 부착되거나 및/또는 의복의 솔기 안에 감춰질 수 있다. 직물 안테나(50)는 직물 표면 상에 배치된 플렉서블 도전성 물질, 의목의 직물에 짜여져 들어간 복수의 도전성 실, 또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다. 직물 안테나(50)를 구현하는데 사용하기 위한 예시적인 직물은, 예컨대 ShieldexTM과 같은, 구리, 은, 또는 니켈의 층으로 도금된 나일론 직조물(woven nylon)이다. 직물 안테나(50)는 도전성, 절연성, 및 유전성 물질로된 층들을 사용하여 구현될 수 있다.
직물 안테나(50)는 RF 통신에 적합한 모든 안테나, 예컨대 다이폴, 패치(patch), 접힌 다이폴(folded dipole) 및 편파 안테나(polarizing antenna)을 포함하지만 이에 국한되는 것이 아니라는 것을, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다. 직물 안테나(50)는 도전성의 직조된 물질의 스트립 형태일 수 있다.
직물 안테나(50)는 하나의 의복에 분산되어 복수의 직물 안테나들로서 구현될 수 있으며, 여기서 상기 복수의 직불 안테나들의 각각은 적절한 도전체를 사용하여 다른 직물 안테나에 또는 RF 태그(200)에 연결된다. 안테나(50)는 또한 의류의 여러 각부들(예컨대, 신발, 바지의 각 다리, 및 셔츠 칼라) 내에 장착된 복수의 직물 안테나들로 구성될 수 있다. RF 태그(200)의 애플리케이션 환경은, 최적의 신호 검출 및 향상된 가독 영역을 위하여 의복 내의 직물 안테나(들)(50)의 위치를 결정하는데 있어서 하나의 인자로서 사용될 수 있다.
직물 안테나(50)는, 예컨대 도전성 실, 도전성 접착제, 및 서로 꿰매어진 인터페이싱된(즉, 접촉하는) 도전성 물질 층들을 이용하여, 다른 직물 안테나 요소들 및 RF 태그(200)에 연결될 수 있다. 직물 안테나(50)는, 동축 케이블, 마이크로 스트립, 스트립 라인, 트윈 라인, 트리-플레이트, 또는 다른 RF 태그(200)와 안테나(50)의 동작 환경에 대해 적절한 공급 라인(55)을 사용하여, RF 태그(200)에 연결될 수 있다. 마이크로 스트립, 스트립 라인, 트윈 라인, 및 트리-플레이트는 유전체에 의해 분리된 평행한 도전체 층들로 구성되는 것이 바람직하며, 동축 구현예는 동심상으로 배열되는 유전체에 의해 분리된 내부 도전체 및 외부 도전체를 포함한다. 따라서 직물 안테나(50)와 RF 태그(200) 사이의 공급 라인(55)은, 안테나(50)를 제조하기 위하여 사용된 것과 유사한 도전성 직물 층 및 절연성 직물층을 사용하여 구현될 수 있다. 이런 방식에 있어, 공급 라인(55)은 감춰지거나, 내장되거나 또는 예컨대 하나의 의복을 형성하는 직물의 일부일 수 있다.
본 명세서에서 개시되는 바와 같이, 직물 안테나(50)는 RF 태그 하우징(30)의 외부에 위치된다. 따라서, RF 태그(200)는 RF 태그의 하우징(30) 내에 수용된 빌트-인 안테나를 구비하는 종래의 RF 태그와 유사하게 만들어질 수 있다. 본 교시에 따라, RF 태그(200)의 폼팩터의 크기는 직물 안테나(50)의 구성에 의해 구속되지 않으며 그 역도 마찬가지이다. 더 나아가, RF 태그(200)의 검출 성능의 향상과 같은 동작 상의 장점들은, 안테나(50)가 RF 태그 하우징(30)의 크기에 의해 구속되지 않기 때문에, 본 교시에 따라 RF 태그(200)에 직물 안테나(50)를 연결시킴으로써 실현될 수 있다. 이렇게 하여, 직물 안테나(50)의 크기, 형상 및 라우팅은 RF 태그(200)의 최적 성능을 위해 구현될 수 있다.
본 교시의 일 양상에 따라, 직물 안테나는 플렉서블하고 유연하며, 그럼으로써 RF 태그(200)와 직물 안테나(50)가 부착되어 있는 의복의 형상에 따르는 형상으로 직물 안테나가 변형되도록 한다. 도 3을 참조하면, RF 태그와 이에 연결된 연관 직물 안테나(들)의 다수의 예가 도시되어 있다. 예컨대, RF 태그(60)는 재킷(80)의 상부 어깨 영역에 위치된다. 또 재킷(80)의 하부 소매 영역에 내장된 RF 태그(65)도 도시되어 있다. 직물 안테나(50)에 연결된 RF 태그(75)는 신발(90) 내에 위치된다. 신발(90) 내에 RF 태그(50)를 배치하는 것은, RF 질문자가 바닥(floor)에 위치하는 경우에 특히 유리할 수 있다. 바지(85) 내의 RF 태그(70)는 다중 직물 안테나 즉 직물 안테나(50) 및 직물 안테나(50')가 하나의 공통 RF 태그에 연결된 예를 도시한다.
시스템 환경, 직물 안테나(50) 의류의 각부, 및 여기의 본 교시의 다른 양상들은 본 교시의 직물 안테나를 위해 적절한 동작 상의 환경의 예들에 불과하며, 따라서 본 발명이 적절하게 구현될 수 있는 애플리케이션의 범위나 다양성을 제한하는 것이 아니라는 것을, 본 기술분야에서 지식을 가진 자라면 이해할 것이다. 따라서, 전술한 상세한 설명은 오직 여기서 본 교시의 현재의 일 구현예를 예시한 것이라는 점이 이해되어야한다. 본 발명에서 벗어나지 않고도 다양한 대안과 수정이 본 기술 분야의 지식을 가진 자에 의하여 고안될 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위 안에 포함되는 이러한 모든 대안들과 수정들 및 변형들을 포괄하도록 의도된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 무선주파수식별(RFID) 트랜스폰더와 같은 무선주파수(RF) 트랜스폰더에 이용할 수 있으며, 더 상세하게는 직물 안테나를 구비하는 RFID 트랜스폰더를 제공하는 방법 및 시스템 등에 이용할 수 있다.

Claims (11)

  1. 무선주파수(RF) 트랜스폰더(200)로서,
    트랜스폰더 하우징(30)과;
    상기 트랜스폰더 하우징 내에 내장된 RF 회로(5); 및
    상기 트랜스폰더 하우징의 외부에 위치되며 상기 RF 회로에 연결된 직물 안테나를
    포함하는, 무선주파수 트랜스폰더.
  2. 무선주파수(RF) 트랜스폰더(200)를 제조하는 방법으로서,
    트랜스폰더 하우징(30) 내에 RF 회로(5)를 내장시키는 단계와;
    상기 트랜스폰더 하우징의 외부에 직물 안테나(50)를 위치시키는 단계; 및
    상기 직물 안테나를 상기 RF 회로에 연결시키는 단계를
    포함하는, 무선주파수 트랜스폰더 제조 방법.
  3. 제 1 항에 기재된 RF 트랜스폰더 또는 제 2 항의 방법에 있어서, 상기 직물 안테나는 도전성 실, 도전성 접착제, 및 인터페이싱된 도전성 물질 층들로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 물질로 구성되는, 무선주파수 트랜스폰더 또는 그 제조 방법.
  4. 제 1 항에 기재된 RF 트랜스폰더 또는 제 2 항의 방법에 있어서, 상기 직물 안테나는 직물 표면 상에 배치된 도전성 물질을 포함하는, 무선주파수 트랜스폰더 또는 그 제조 방법.
  5. 제 1 항에 기재된 RF 트랜스폰더 또는 제 2 항의 방법에 있어서, 상기 직물 안테나는 직물 표면의 솔기 안에 감추어진 도전성 물질을 포함하는, 무선주파수 트랜스폰더 또는 그 제조 방법.
  6. 제 1 항에 기재된 RF 트랜스폰더 또는 제 2 항의 방법에 있어서, 상기 직물 안테나는 직물 표면에 짜여들어간 적어도 하나의 도전성 실을 포함하는, 무선주파수 트랜스폰더 또는 그 제조 방법.
  7. 제 1 항에 기재된 RF 트랜스폰더 또는 제 2 항의 방법에 있어서, 상기 직물 안테나는 도전성 물질, 절연성 물질, 및 유전성 물질로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 물질로 구성되는, 무선주파수 트랜스폰더 또는 그 제조 방법.
  8. 제 1 항에 기재된 RF 트랜스폰더 또는 제 2 항의 방법에 있어서, 상기 직물 안테나는 플렉서블한, 무선주파수 트랜스폰더 또는 그 제조 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 직물 안테나에서, 상기 직물 안테나의 크기, 형태또는 라우팅은, 상기 트랜스폰더 하우징에 의해 둘러싸인 영역보다 더 큰, 직물 안테나.
  10. 제 2 항에 있어서, 상기 트랜스폰더 하우징에 의해 둘러싸인 영역보더 더 큰 상기 직물 안테나의 크기, 형태, 또는 라우팅을 구성하는 단계를 더 포함하는, 무선주파수 트랜스폰더 제조 방법.
  11. 제 2 항에 있어서, 상기 직물 안테나를 형성하는 단계를 포함하는, 무선주파수 트랜스폰더 제조 방법.
KR10-2004-7012974A 2002-02-25 2003-02-25 태그용 직물 안테나 KR20040095225A (ko)

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