KR20070056819A

KR20070056819A - Rfid system

Info

Publication number: KR20070056819A
Application number: KR1020050115928A
Authority: KR
Inventors: 박준석; 오하령; 성영락
Original assignee: 주식회사 유컴테크놀러지
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2005-11-30
Publication date: 2007-06-04
Also published as: KR100751559B1

Abstract

An RFID system is provided to minimize power consumption needed for communication between a tag and a reader, and improve a spectrum mask with reduction spurious in proportion to radiation power by differently setting the gain of power amplifier according to preamble/command data transmission and continuous RF wave transmission. A gain controller(215) supplies a low level gain to a power amplifier for the preamble/command data transmission and supplies a high level gain to the power amplifier for the continuous RF wave transmission. A digital processor(100) variably outputs amplitude of a modulated signal according to the preamble/command data transmission and the continuous RF wave transmission.

Description

Radio Frequency Recognition System {RFID SYSTEM}

도 1은 종래 기술에 따른 RFID 시스템의 기본적인 구성을 보여주는 구성도이다.1 is a block diagram showing the basic configuration of an RFID system according to the prior art.

도 2는 도 1의 RFID 시스템의 기본적인 작용을 보여주는 구성도이다.2 is a block diagram showing the basic operation of the RFID system of FIG.

도 3은 도 1에 도시된 리더의 상세한 구성을 보인 도이다.3 is a diagram illustrating a detailed configuration of the leader illustrated in FIG. 1.

도 4는 본 발명에 따른 RFID 시스템의 구성을 보인 도이다.4 is a diagram showing the configuration of an RFID system according to the present invention.

도 5는 도 4에 도시된 게인 제어부의 구성을 상세하게 보인 도이다.5 is a diagram illustrating in detail the configuration of the gain control unit illustrated in FIG. 4.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

215 : 게인 제어부215: gain control unit

R1-R5 : 저항R1-R5: resistance

TR1 : 트랜지스터TR1: Transistor

본 발명은 무선주파수를 이용하여 비접촉식으로 RFID 태그의 식별정보를 판독하거나 기록하는 무선주파수인식(RFID, Radio Frequency IDentification) 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 리더의 RF 신호 전송 시 소비 전력을 최소로 줄일 수 있게 되고, 방사 전력에 비례하는 스퓨어리스를 줄여 결과적으로 스팩트럼 마스크가 개선될 수 있도록 한 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a radio frequency identification (RFID) system for reading or recording identification information of an RFID tag in a non-contact manner using radio frequency, and more particularly, to minimize power consumption when transmitting a reader RF signal. It is possible to reduce, and to reduce the spurs proportional to the radiated power, and consequently the spectrum mask can be improved.

일반적으로 무선주파수인식(RFID, Radio Frequency IDentification)은 최소형 IC 칩에 고유한 식별정보를 입력하고 무선주파수(RF)를 이용하여 이 칩이 부착된 물체나 동물 등을 인식·추적·관리할 수 있는 기술을 말한다. 이러한 RFID 시스템은 고유한 식별정보가 입력되고 물체나 동물 등에 부착되는 RFID 태그(Tag 또는 Transponder)와, 이 태그가 가지고 있는 식별정보를 비접촉식으로 읽거나 또는 쓰기 위한 리더(Reader 또는 Interrogator)로 이루어진다. 그리고 상기 리더에는 컴퓨터 등 정보처리장치가 연결되어 태그로부터 수집된 데이터를 처리한다.In general, Radio Frequency IDentification (RFID) inputs identification information unique to the smallest IC chip and uses RF to recognize, track, and manage the object or animal to which the chip is attached. Says technology. Such an RFID system is composed of an RFID tag (Tag or Transponder) to which unique identification information is input and attached to an object or animal, and a reader (Reader or Interrogator) to read or write the identification information of the tag without contact. An information processing apparatus such as a computer is connected to the reader to process data collected from a tag.

도 1은 종래 기술에 따른 RFID 시스템의 기본적인 구성을 보여주는 도이다. 도시된 바와 같이, 태그(5)는 자체적으로 전원을 갖지 않는 수동형 태그로서, 소형 반도체 IC 칩과 안테나로 이루어지고, 상기 IC 칩에는 RF회로, 로직 및 메모리가 내장되어 있다. 이러한 태그(5)는 다양한 크기와 형태를 갖는다. 그리고 리더(1)는 특정 주파수대역의 RF신호를 태그(5)로 전송하는 전송부와 태그(5)에서 보내주는 신호를 수신하는 수신부 및 이를 송수신하기 위한 안테나를 포함하여 구성된다.1 is a view showing the basic configuration of an RFID system according to the prior art. As shown, the tag 5 is a passive tag which does not have a power supply by itself, and is composed of a small semiconductor IC chip and an antenna, in which an RF circuit, logic, and memory are embedded. These tags 5 have various sizes and shapes. The reader 1 includes a transmitter for transmitting an RF signal of a specific frequency band to the tag 5, a receiver for receiving a signal transmitted from the tag 5, and an antenna for transmitting and receiving the signal.

도 2는 종래 기술에 따른 RFID 시스템의 기본적인 작용을 보여주는 구성도이다. 이에 도시된 바와 같이, 리더(1)는 고주파 캐리어신호와 소정의 질문신호를 포함하는 소정 주파수대역의 RF신호를 전송한다. 상기 RF신호에 의해 형성되는 리더(1)의 전자기장 내에 태그(5)가 위치되면, 상기 태그(5)는 IC 칩을 동작시키는데 필요한 동작전원을 리더(1)의 고주파 캐리어신호로부터 공급 받는다. 즉, 리더(1) 에서 전송되는 고주파 캐리어신호는 태그의 안테나에 교류를 발생시키고 발생된 교류는 정류된 후 IC 칩을 위한 전기에너지로 사용되는 것이다. 또한 상기 태그(5)는 수신된 RF신호를 변조하고 이를 근거로 태그(5)에 저장된 데이터를 반사 변조하여 응답신호로서 리더(1)로 전송한다. 이와 같이 종래의 RFID 시스템은 리더(1)와 태그(5) 사이에 정보전송은 물론 수동형 태그를 활성화시키기 위한 전력전송이 함께 수행된다.2 is a block diagram showing the basic operation of the RFID system according to the prior art. As shown therein, the reader 1 transmits an RF signal of a predetermined frequency band including a high frequency carrier signal and a predetermined question signal. When the tag 5 is located in the electromagnetic field of the reader 1 formed by the RF signal, the tag 5 receives the operating power required to operate the IC chip from the high frequency carrier signal of the reader 1. That is, the high frequency carrier signal transmitted from the reader 1 generates AC in the antenna of the tag, and the generated AC is rectified and used as electric energy for the IC chip. In addition, the tag 5 modulates the received RF signal and reflects the data stored in the tag 5 based on the received RF signal, and transmits the response signal to the reader 1 as a response signal. As described above, the conventional RFID system performs information transmission between the reader 1 and the tag 5 as well as power transmission for activating a passive tag.

일반적으로 자체적으로 전원을 갖지 않는 수동형 태그(Passive tag)는 인식거리가 1m이하로 짧기 때문에 저주파(125kHz, 12.56MHz)의 근거리용 RFID 시스템이 주로 사용되고 있다. 이들 근거리용 RFID 시스템은 리더의 다 권선 코일에 의하여 전원 및 신호를 송신하고 태그는 리더의 코일에 흐르는 교류 전류의 자계에 의한 자계결합(magnetic coupling) 방식에 의하여 전원 에너지 생성 및 신호를 수신한다. 따라서 수동형 태그를 사용하는 종래의 저주파 RFID 시스템은 태그의 인식거리가 짧기 때문에 출입관리 및 교통카드 등 한정된 목적으로 사용되었다. In general, a passive tag that does not have its own power source has a shorter recognition distance of less than 1 m. Therefore, a low frequency (125 kHz, 12.56 MHz) short range RFID system is mainly used. These near field RFID systems transmit power and signals by the multi-wound coils of the reader, and the tags receive power energy generation and signals by a magnetic coupling scheme by magnetic field of alternating current flowing through the coils of the reader. Therefore, the conventional low frequency RFID system using the passive tag has been used for limited purposes such as access control and traffic cards because the recognition distance of the tag is short.

한편, 읽기/쓰기가 가능하고 센서가 결합되어 이력관리 및 환경 정보 감지가 가능하며 인식거리가 긴 능동형 태그(Active tag)는 전력 소모가 크기 때문에 자체적으로 배터리가 내장되어야 한다. 따라서 이러한 능동형 태그는 소형화가 어렵고 가격이 고가이며 전원 수명에 따라 사용 기간이 제한받는 단점이 있다. On the other hand, it is possible to read / write, combine the sensor to detect the history management and environmental information, and active tag with a long recognition distance has a high power consumption, so the battery must be built in itself. Therefore, these active tags are difficult to miniaturize, are expensive, and their service life is limited by power supply life.

최근에는 UHF(860∼960MHz,2.4GHz) 대역에서 전자기파와 반사 변조(Backscattered Modulation) 방식을 이용한 수동형 RFID 기술의 표준화가 진행되고 있다. 이에 따라 수동형 태그(Passive tag)의 인식거리가 5m 이상으로 늘어날 것으 로 전망된다. 또한 이론적으로 리더의 송신출력을 크게 하고 태그의 안테나를 크게 하면 태그와 리더 간의 통신거리는 더욱 늘릴 수 있다. Recently, standardization of passive RFID technology using electromagnetic waves and reflection modulation (Backscattered Modulation) in the UHF (860 to 960 MHz, 2.4 GHz) band is progressing. Accordingly, the recognition distance of passive tags is expected to increase to more than 5m. Theoretically, if the reader's transmit power is increased and the tag's antenna is increased, the communication distance between the tag and the reader can be further increased.

더욱이 앞으로는 RFID는 태그가, 리더의 요구에 따라 단순히 식별(ID)정보만을 전달하는 수동형에서 센싱 기능이 추가되어 주변의 환경정보(온도, 습도, 오염정보, 균열정보 등)까지 스스로 탐지(Sensor)하여 능동적으로 네트워크에 전달하는 유비쿼터스센서(u센서)로 발전할 것으로 전망된다. 또한 유비쿼터스 센서 네트워크(USN; Ubiquitous Sensor Network)는 길거리의 전신주나 보도, 빌딩의 벽이나 바닥 등 사물뿐만 아니라 동물에게 초소형 태그를 부착하고(Ubiquitous), 곳곳에 설치된 무선리더나 사용자가 휴대하고 있는 이동형 무선리더를 이용하여 정보를 실시간으로 수집하고 수집된 정보를 네트워크(Network)로 전달하는 것이다. Furthermore, in the future, RFID tag will detect the environmental information (temperature, humidity, pollution information, crack information, etc.) of the surrounding environment by adding the sensing function from the passive type that simply transmits the identification (ID) information according to the reader's request. It is expected to develop into a ubiquitous sensor (u sensor) that actively delivers to the network. In addition, the Ubiquitous Sensor Network (USN) attaches micro tags to not only objects such as street poles, sidewalks, walls and floors of buildings, but also animals, and is used by wireless readers or users installed everywhere. It collects information in real time using a wireless reader and delivers the collected information to a network.

따라서 유비쿼터스 센서 네트워크(USN)를 구축하기 위해서는 선행적으로 저가격, 고기능, 초소형인 태그의 개발이 요구된다. 이러한 USN에 적합한 태그(u센서)는 어느 곳이나 설치할 수 있을 정도로 저가인 동시에 소형이며, 감지 기능이 결합되고 많은 양의 정보를 처리할 수 있어야 하므로 고기능화 되어야 하고 인식거리가 충분히 길어야 한다. Therefore, in order to build a ubiquitous sensor network (USN), development of low-cost, high-performance, ultra-small tags is required. The tag suitable for this USN (u-sensor) should be highly functional and have a long recognition distance because it is inexpensive and small enough to be installed anywhere, combined with a sensing function, and capable of processing a large amount of information.

도 3은 도 1에 도시된 리더(1)의 구조를 보다 구체적으로 보여주는 도이다. 이에 도시된 바와 같이, RFID 시스템의 리더(1)는, 상기 리더(1)는 수신 또는 송신되는 신호를 처리하는 디지털 처리부(11)와, 상기 디지털 처리부의 변조 신호를 RF 용 안테나(ANT)를 통해 태그(20)로 공급하는 순방향 신호 처리부(13)와, 상기 태그(20)로부터 공급되는 RF 신호를 수신하여 상기 디지털 처리부(11)로 공급하는 역방 향 신호 처리부(15)를 포함한다.3 is a view showing in more detail the structure of the reader 1 shown in FIG. As shown therein, the reader 1 of the RFID system includes a digital processor 11 for processing a received or transmitted signal, and an RF antenna ANT for modulating the digital signal of the digital processor. It includes a forward signal processor 13 for supplying to the tag 20 through the reverse direction, and a reverse signal processor 15 for receiving the RF signal supplied from the tag 20 to the digital processing unit (11).

여기서, 상기 순방향 신호 처리부(13)는 상기 디지털 처리부(11)의 데이터가 변조된 변조 신호(I 신호 및 Q 신호)를 소정의 반송파와 혼합하여 RF 신호를 출력하는 제1 주파수 합성부(13a)와, 상기 제1 주파수 합성부(13a)의 출력 신호를 안테나를 통해 전송하기 위한 입력 전력을 부가한 후 소정 레벨로 증폭한 후 커플러(13c) 및 RF 용 안테나(ANT)를 통해 태그(50)로 전송하는 송신부(13b)를 포함하여 구성되어 있다.Here, the forward signal processing unit 13 mixes a modulated signal (I signal and Q signal) modulated with data of the digital processing unit 11 with a predetermined carrier and outputs an RF signal. And, after adding the input power for transmitting the output signal of the first frequency synthesizer 13a through the antenna and amplified to a predetermined level, the tag 50 through the coupler 13c and the RF antenna (ANT) It comprises a transmission unit 13b for transmitting to.

또한, 상기 역방향 신호 처리부(15)는, RF용 안테나(ANT)를 통해 수신된 태그(50)의 응답 신호(f1)를 수신하여 소정 레벨로 증폭시키는 수신부(15a)와, 상기 제1 주파수 합성부(13a)의 출력 주파수와 동일한 주파수 채널을 통해 수신된 상기 태그(50)의 RF 신호를 복조하여 복조 신호(I 신호 및 Q 신호)를 상기 디지털 처리부(11)로 공급하는 제2 주파수 합성부(15b)를 포함하여 구성되어 있다. In addition, the reverse signal processor 15 receives a response signal f1 of the tag 50 received through the RF antenna ANT and amplifies the signal to a predetermined level, and the first frequency synthesizer. A second frequency synthesizer for demodulating the RF signal of the tag 50 received through the same frequency channel as the output frequency of the unit 13a and supplying demodulated signals (I and Q signals) to the digital processing unit 11; It comprises the 15b.

그리고 상기 질문신호를 포함하는 RF신호(f1)는 RF용 안테나(ANT)를 통해 태그(50)의 수신 및 송신된다. The RF signal f1 including the question signal is received and transmitted through the tag 50 through the RF antenna ANT.

즉, 상기 디지털 처리부(11)의 변조 신호는 상기 순방향 신호 처리부(13)의 제1 주파수 합성부(13a)에 공급되어 소정 반송파와 혼합되어 RF 신호를 출력한다. 이 RF 신호는 송신부(15)를 의거하여 소정 레벨로 증폭된 후 RF 용 안테나(ANT)를 통해 태그(50)로 공급된다. 상기 디지털 처리부(11)로부터 공급되는 RF 신호는 프리앰블(Preamble)-커멘드(command)-연속파(CW: Continue Wave)가 반복적으로 태그(50)로 전송된다. 여기서, 상기 프리앰블 및 명령 데이터가 전송될 때 필요한 전력 은 태그가 backscattering 하지 않으므로 데이터가 포함되지 않은 고주파 성분의 연속파(CW)가 전송될 때의 전력보다 작다. 그러나, 일반적인 RFID 시스템의 송신부(15)는 프리앰블 및 명령 데이터가 전송될 때 전력과 고주파 성분의 연속파가 전송될 때 입력 전력이 동일한 값으로 부가된 후 증폭되어 태그(50)로 전송된다. 따라서, 상기 송신부(15)의 증폭 게인은 고주파 성분의 연속파가 전송될 때 전력에 맞추어 설계되므로, 리더의 프리앰블 및 명령 데이터의 전송 시 소비 전력이 증가하고 결과적으로 필요 이상으로 스팩트럼 마스크가 저하되는 문제점이 있었다. 따라서, 상기 송신부(15)의 게인을 데이터 전송용 전력과 연속파 전송용 전력을 다르게 설정하기 위해 상기 송신부(15)의 게인을 조절할 수 있는 별도의 장치가 필요하였다. That is, the modulated signal of the digital processor 11 is supplied to the first frequency synthesizer 13a of the forward signal processor 13 and mixed with a predetermined carrier to output an RF signal. The RF signal is amplified to a predetermined level based on the transmitter 15 and then supplied to the tag 50 through the RF antenna ANT. In the RF signal supplied from the digital processor 11, a preamble-command-continuous wave (CW) is repeatedly transmitted to the tag 50. Here, the power required when the preamble and the command data is transmitted is less than the power when the continuous wave (CW) of a high frequency component that does not contain data is transmitted because the tag does not backscattering. However, when the preamble and the command data are transmitted, the transmitter 15 of the general RFID system transmits the amplified and transmitted to the tag 50 after the input power is added to the same value when the continuous wave of the power and the high frequency component is transmitted. Therefore, since the amplification gain of the transmitter 15 is designed according to the power when the continuous wave of the high frequency component is transmitted, the power consumption is increased when the preamble and the command data of the reader are transmitted, and as a result, the spectrum mask is lowered more than necessary. There was this. Therefore, a separate device capable of adjusting the gain of the transmitter 15 is required to set the gain of the transmitter 15 differently from the power for data transmission and the power for continuous wave transmission.

본 발명은 이러한 종래 기술에 따른 RFID 시스템이 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 주된 목적은 프리앰블 및 명령 데이터 전송 시 전력 증폭기의 게인과 고주파 성분의 연속파의 전송 시 전력 증폭도의 게인을 다르게 설정함으로써, 리더와 태그 간의 통신 시 소비 전력을 최소로 줄일 수 있게 되고, 방사 전력에 비례하는 스퓨어리스를 줄여 결과적으로 스팩트럼 마스크가 개선할 수 있도록 한 무선주파수인식 시스템을 제공하는 것이다. The present invention has been made to solve the problems of the RFID system according to the prior art, and a main object of the present invention is to obtain the gain of the power amplifier during the transmission of the preamble and the command data and the gain of the power amplification during the transmission of the continuous wave of the high frequency component. By setting it differently, it is possible to minimize the power consumption during communication between the reader and the tag, and to provide a radio frequency identification system that can reduce the spurious in proportion to the radiated power and consequently improve the spectrum mask.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 무선주파수인식 시스템은, In order to achieve the above object of the present invention, the radio frequency identification system according to the present invention,

디지털 처리부를 통해 변조된 RF 신호를 소정 레벨로 증폭시켜 태그로 공급하는 송신부를 포함하는 무선주파수인식(RFID) 시스템에 있어서,In a radio frequency identification (RFID) system comprising a transmitter for amplifying a modulated RF signal through a digital processing unit to a predetermined level and supplying it to a tag,

프리앰블 및 명령 데이터의 전송 시 전력 증폭부의 게인을 로우 레벨로 상기 전력 증폭부에 공급하고, 고주파 성분의 연속파 전송 시 상기 전력 증폭부의 게인을 하이 레벨로 상기 전력 증폭부로 공급하기 위한 게인 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.A gain control unit for supplying gain of the power amplifier to the power amplifier at a low level when the preamble and the command data are transmitted, and supplying the gain of the power amplifier to the power amplifier at the high level during continuous wave transmission of a high frequency component; It is characterized by.

상기 게인 조절부는, The gain control unit,

상기 디지털 처리부의 제1 제어 신호에 따라 분배시키는 제1 저항 및 제2 저항과,First and second resistors distributed according to the first control signal of the digital processor;

상기 제1 저항 및 제2 저항의 출력 신호의 레벨과 제3 저항을 통해 바이패스된 상기 디지털 처리부의 제2 제어 신호의 레벨에 따라 스위칭 동작하는 트랜지스터와,A transistor configured to switch according to a level of an output signal of the first and second resistors and a level of a second control signal of the digital processing unit bypassed through a third resistor;

상기 트랜지스터의 스위칭 상태에 따라 상기 디지털 처리부의 제2 제어 신호의 레벨을 가변시켜 상기 전력 증폭부의 증폭도를 결정하는 제4 저항 및 제5 저항으로 구비된다.The fourth resistor and the fifth resistor are configured to determine the amplification degree of the power amplifier by varying the level of the second control signal of the digital processor according to the switching state of the transistor.

상기 트랜지스터는 고주파 성분의 연속파의 전송 시 상기 제3 저항을 통과한 디지털 처리부의 제어 신호의 레벨과 상기 제1 저항 및 제2 저항의 분배 신호의 레벨에 따라 오프 상태로 스위칭하며, 프리앰블 및 명령 데이터 전송 시 상기 제3 저항을 통과한 디지털 처리부의 제어 신호의 레벨과 상기 제1 저항 및 제2 저항의 분배 신호의 레벨에 따라 온 상태로 스위칭하는 것을 특징으로 한다.The transistor is switched off according to the level of the control signal of the digital processing unit passing through the third resistor and the level of the distribution signal of the first and second resistors when the continuous wave of the high frequency component is transmitted, and the preamble and command data The electronic device may switch to an ON state according to a level of a control signal of the digital processor passing through the third resistor and a level of a distribution signal of the first and second resistors.

상기 트랜지스터가 오프 상태인 경우 제3 저항 내지 제5 저항의 저항치에 통해 결정된 증폭도를 가지는 상기 디지털 처리부의 제2 제어 신호가 상기 전력 증폭기로 공급되도록 구비하는 것을 특징으로 한다.And when the transistor is in an off state, the second control signal having the amplification degree determined by the resistance values of the third to fifth resistors is supplied to the power amplifier.

또한, 상기 트랜지스터가 온 상태인 경우 상기 디지털 처리부의 제2 제어신호의 공급이 차단되어 상기 전력 증폭기의 게인이 0인 것을 특징으로 한다. In addition, when the transistor is in the on state, the supply of the second control signal of the digital processing unit is cut off, and the gain of the power amplifier is 0.

본 발명의 다른 관점에 따른 무선주파수인식 시스템은,Radio frequency identification system according to another aspect of the present invention,

리더와 태그 간의 통신하는 무선주파수인식 시스템에 있어서,In the radio frequency recognition system that communicates between the reader and the tag,

프리앰블 및 명령 데이터의 전송 시의 변조 신호의 크기와 고주파 성분의 연속파 전송 시 변조 신호의 크기를 가변시켜 출력하는 디지털 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a digital processing unit for varying and outputting the size of the modulated signal during the transmission of the preamble and the command data and the size of the modulated signal during the continuous wave transmission of the high frequency component.

본 발명에 의하면, 상기 디지털 처리부의 제어 신호의 크기를 제어하여 프리앰블 및 명령 데이터의 전송 시 상기 전력 증폭기의 증폭도와 고주파 성분의 연속파 전송 시 전력 증폭기의 증폭도를 가변시킴으로서, 상기 프리앰블 및 명령 데이터의 전송 전력이 고주파 성분의 연속파 전송 전력 보다 낮게 전송되므로, 리더의 RF 신호의 전송에 대한 소비 전력을 최소로 줄일 수 있게 되고, 방사 전력에 비례하는 스퓨어리스를 줄여 결과적으로 스팩트럼 마스크가 개선될 수 있게 된다.According to the present invention, by controlling the magnitude of the control signal of the digital processing unit by varying the amplification of the power amplifier when transmitting the preamble and the command data and the amplification degree of the power amplifier when transmitting the continuous wave of the high frequency component, the transmission of the preamble and the command data Since the power is transmitted lower than the continuous wave transmission power of the high frequency component, the power consumption for the transmission of the reader's RF signal can be reduced to a minimum, and the spurlessness proportional to the radiated power can be reduced, thereby improving the spectrum mask. do.

(실시예) (Example)

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 무선주파수인식 시스템의 바람직한 실시 예를 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the radio frequency identification system according to the present invention.

먼저, 도 4는 본 발명에 따른 RFID 시스템의 일 실시 예를 보여주는 구성도이다. 본 발명의 실시 예는, 디지털 처리부(100)의 데이터가 변조된 RF신호를 송수신하는 리더(200)와, 상기 리더(200)가 송신하는 특정 주파수대역의 RF신호(f1)를 이용하여 반사 변조(Backscatterd Modulation) 방식으로 자신이 가지고 있는 정보를 상기 리더로 전송하는 태그(500)를 포함하여 구성된다. First, Figure 4 is a block diagram showing an embodiment of an RFID system according to the present invention. An embodiment of the present invention, the reader 200 for transmitting and receiving the RF signal modulated by the data of the digital processing unit 100, and the reflection modulation using the RF signal f1 of a specific frequency band transmitted by the reader 200 It comprises a tag (500) for transmitting the information it has to the reader in a (Backscatterd Modulation) method.

여기서, 상기 리더(200)는, 디지털 처리부(100)의 데이터가 변조된 변조 신호(I 신호 및 Q 신호)를 소정의 반송파와 혼합하는 제1 주파수 합성부(211)와, 상기 제1 주파수 합성부(120)의 출력 신호를 소정 레벨로 증폭한 후 커플러(213) 및 RF 용 안테나(ANT)를 통해 태그(500)로 전송하는 송신부(212)와, 상기 디지털 처리부(100)의 제어 신호(Cont2)(Conlt2)를 제공받아 프리앰블- 명령 데이터 전송 시와 고주파 성분의 연속파 전송 시 상기 송신부(212)의 게인을 가변시키는 게인 제어부(215)로 구비된 순방향 신호 처리부(100)를 포함하여 구성된다. Here, the reader 200 may include a first frequency synthesizer 211 for mixing a modulated signal (I signal and Q signal) in which data of the digital processor 100 is modulated with a predetermined carrier, and the first frequency synthesizer. Amplifying the output signal of the unit 120 to a predetermined level and then transmitting to the tag 500 through the coupler 213 and the RF antenna (ANT) and the control signal of the digital processor 100 ( And a forward signal processor 100 provided with a gain controller 215 for varying the gain of the transmitter 212 during the preamble command data transmission and the continuous wave transmission of the high frequency component. .

또한, 상기 리더(100)는 RF 용 안테나(ANT)를 통해 수신된 태그(500)의 응답 신호(f1)를 수신하여 소정 레벨로 증폭시키는 수신부(311)와, 상기 제1 주파수 합성부(211)의 출력 주파수와 동일한 주파수 채널을 통해 수신된 상기 태그(500)의 RF 신호를 복조하여 복조 신호(I 신호 및 Q 신호)를 상기 디지털 처리부(100)로 공급하는 제2 주파수 합성부(313)를 가지는 역방향 신호 처리부(200)를 포함한다.In addition, the reader 100 receives a response signal f1 of the tag 500 received through the RF antenna ANT and amplifies it to a predetermined level, and the first frequency synthesizer 211. A second frequency synthesizer 313 which demodulates an RF signal of the tag 500 received through a frequency channel equal to an output frequency of the PDP and supplies demodulated signals (I and Q signals) to the digital processing unit 100. It includes a reverse signal processor 200 having a.

즉, 상기 디지털 처리부(100)의 변조 신호는 순방향 신호 처리부(210)의 제1 주파수 합성부(211)에 공급되어 소정 반송파와 혼합되어 RF 신호를 출력한다. 이 RF 신호는 송신부(212)를 의거하여 소정 레벨로 증폭된 후 RF 용 안테나(ANT)를 통 해 태그(500)로 공급된다. 이때 상기 송신부(212)의 게인은 상기 게인 제어부(215)에 의해 프리앰프-명령 데이터 전송 시 또는 고주파 성분의 연속파 전송 여부에 따라 가변된다.That is, the modulated signal of the digital processor 100 is supplied to the first frequency synthesizer 211 of the forward signal processor 210 and mixed with a predetermined carrier to output an RF signal. The RF signal is amplified to a predetermined level based on the transmitter 212 and then supplied to the tag 500 through the RF antenna ANT. In this case, the gain of the transmitter 212 is varied depending on whether the gain control unit 215 transmits preamplifier command data or whether continuous wave transmission of high frequency components is performed.

또한, 상기 게인 제어부(215)는 상기 디지털 처리부(100)의 제어 신호(Cont2)(Conlt2)에 따라 프리엠블- 명령 데이터 전송 시와 연속파 전송 시 상기 송신부(212)의 증폭 게인을 가변시키고, 상기 게인 제어부(215)의 게인에 따라 상기 제1 주파수 합성부(211)의 출력 신호가 증폭된 후 태그(500)로 전송된다.In addition, the gain controller 215 may vary the amplification gain of the transmitter 212 during preamble-command data transmission and continuous wave transmission according to the control signals Cont2 (Conlt2) of the digital processor 100. According to the gain of the gain control unit 215, the output signal of the first frequency synthesizing unit 211 is amplified and transmitted to the tag 500.

도 5는 도 4에 도시된 제1 주파수 합성부(211)와, 송신부(212), 및 게인 제어부(215)의 구성을 상세하게 도시된 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 상기 제1 주파수 합성부(211)는, 소정 반송파를 발진하는 제1 주파수 발생기(211a)와, 상기 디지털 처리부(100)의 출력 신호와 상기 제1 주파수 발생기(211a)의 출력 신호와 혼합하여 RF 신호로 변조시키는 혼합기(211b)를 포함한다. FIG. 5 is a diagram illustrating in detail the configuration of the first frequency synthesizer 211, the transmitter 212, and the gain controller 215 illustrated in FIG. 4. As shown in the drawing, the first frequency synthesizer 211 includes a first frequency generator 211a for oscillating a predetermined carrier, an output signal of the digital processor 100, and the first frequency generator 211a. A mixer 211b is mixed with the output signal and modulated into an RF signal.

또한, 상기 송신부(212)는, 상기 혼합기(211b)의 출력 신호의 변환 손실을 보상하기 위한 구동 증폭기(212a)와, 상기 구동 증폭기(212a)의 출력 신호를 소정 신호 전력레벨로 증폭시키는 전력 증폭기(212b)와, 상기 전력 증폭기(212b)의 출력 신호의 원하는 신호만을 통과시켜 상기 커플러(213) 및 RF 용 안테나(ANT)를 통해 태그(500)로 공급하는 대역통과필터(212c)를 포함한다.The transmitter 212 may include a drive amplifier 212a for compensating for the loss of conversion of the output signal of the mixer 211b and a power amplifier for amplifying the output signal of the drive amplifier 212a to a predetermined signal power level. 212b and a bandpass filter 212c which passes only a desired signal of the output signal of the power amplifier 212b and supplies it to the tag 500 through the coupler 213 and the RF antenna ANT. .

한편, 상기 게인 제어부(215)는 상기 디지털 처리부(100)의 제어 신호(Contl1)(Contl2)에 따라 트랜지스터가 스위칭되어 데이터 전송과 연속파 전송 시의 상기 전력 증폭기(212a)의 증폭 전력을 제어하도록 구비된다. 즉, 상기 전력 증 폭기(212b)에 공급되는 디지털 처리부(100)의 제어 신호(Contl1)(Contl2)의 레벨 크기에 따라, 상기 전력 증폭기(212a)의 게인을 다르게 설정한다.On the other hand, the gain control unit 215 is provided so that the transistor is switched in accordance with the control signal (Contl1) (Contl2) of the digital processing unit 100 to control the amplified power of the power amplifier (212a) during data transmission and continuous wave transmission do. That is, the gain of the power amplifier 212a is set differently according to the level of the control signals Contl1 and Contl2 of the digital processor 100 supplied to the power amplifier 212b.

즉, 상기 게인 제어부(215)는 상기 디지털 처리부(100)의 제1 제어 신호(Cont1)를 분배하는 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)의 분배 신호를 상기 트랜지스터(TR1)의 베이스측에 공급하고, 상기 디지털 처리부(140)의 제2 제어 신호(Cont2)를 바이패스하는 제3 저항(R3)의 출력 신호는 상기 트랜지스터(TR1)의 콜렉터측에 접속되며, 상기 트랜지스터(TR1)의 오프 상태일 때 게인을 결정하는 제4 저항(R4) 및 제5 저항(R5)이 상기 트랜지스터(R1)의 콜렉터측에 직렬로 접속된다.That is, the gain control unit 215 may distribute the distribution signals of the first resistor R1 and the second resistor R2 that distribute the first control signal Cont1 of the digital processing unit 100 to the base of the transistor TR1. The output signal of the third resistor R3, which is supplied to the side and bypasses the second control signal Cont2 of the digital processing unit 140, is connected to the collector side of the transistor TR1. The fourth resistor R4 and the fifth resistor R5 for determining the gain when is in the off state are connected in series with the collector side of the transistor R1.

상기 제4 저항(R4)의 출력측은 상기 송신부(212)의 전력 증폭기(212a)의 바이어스 측과 접속된다. 본 발명의 실시 예에서 프리앰블 및 명령 데이터의 전송 시와 고주파 성분의 연속파 전송 시 게인 조절부를 통해 전력 증폭기의 게인을 각각 다르게 설정하도록 구비되어 있으나, 상기 디지털 처리부에서 출력되는 복조 신호의 크기를 프리앰블 및 명령 데이터의 전송 시와 고주파 성분의 연속파 전송 시 각각 다르게 설정할 수도 있다.The output side of the fourth resistor R4 is connected to the bias side of the power amplifier 212a of the transmitter 212. According to an embodiment of the present invention, the gain of the power amplifier is differently set through the gain adjusting unit during the transmission of the preamble and the command data and the continuous wave transmission of the high frequency component, but the preamble and the amplitude of the demodulated signal output from the digital processor are different. It may be set differently when transmitting command data and transmitting continuous wave of high frequency components.

본 발명에 따라 상기 리더(200)는 디지털 처리부(100)의 I 신호 및 Q 신호는 순방향 신호 처리부(210)의 제1 주파수 합성부(211)에 공급된다. According to the present invention, the reader 200 is supplied with the I signal and the Q signal of the digital processor 100 to the first frequency synthesizer 211 of the forward signal processor 210.

이어서 상기 제1 주파수 합성부(211)는 소정 캐리어를 발생하는 주파수 발생기(211a)의 반송파와 상기 디지털 처리부(100)의 I 신호 및 Q 신호와 혼합하여 RF 신호를 출력한다. 상기 제1 주파수 합성부(211)의 출력 신호는 송신부(212)에 공급된다. Subsequently, the first frequency synthesizer 211 outputs an RF signal by mixing the carrier of the frequency generator 211a generating a predetermined carrier with the I and Q signals of the digital processor 100. The output signal of the first frequency synthesizer 211 is supplied to the transmitter 212.

한편, 상기 디지털 처리부(100)는 상기 송신부(212)의 증폭 게인을 제어하기 위한 제1 및 제2 제어 신호(Contl1)(Contl2)를 출력하고, 이 제1 제어 신호(Contl1)는 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)에 의해 분배되고, 이 분배 신호는 트랜지스터(TR1)의 베이스측에 공급된다. 또한, 상기 제2 제어신호(Contl2)는 저항(R3)을 통해 트랜지스터(TR1)의 콜렉터측에 공급된다.Meanwhile, the digital processing unit 100 outputs first and second control signals Contl1 and Contl2 for controlling the amplification gain of the transmitter 212, and the first control signal Contl1 is a first resistor. Distributed by R1 and second resistor R2, and this distribution signal is supplied to the base side of transistor TR1. In addition, the second control signal Contl2 is supplied to the collector side of the transistor TR1 through the resistor R3.

이때 데이터 전송 시 상기 제1 제어신호(Contl1)은 고전위 레벨이고, 제2 제어 신호(Contl2)는 고 전위 레벨이므로, 트랜지스터(TR1)는 온 상태로 스위칭되므로, 상기 제2 제어신호(Contl2)는 출력되지 않는다.At this time, since the first control signal Contl1 is at the high potential level and the second control signal Contl2 is at the high potential level during data transmission, the transistor TR1 is switched on so that the second control signal Contl2 is turned on. Is not output.

즉, 상기 송신부(212)는 상기 변조된 RF 신호를 증폭시킨 후 RF용 안테나(ANT)를 통해 공기 중에 전자기파로 복사(radiation)시킨다. 상기 변조된 RF 신호는 송신부(212)의 구동 증폭기(212a)에 공급되고 상기 구동 증폭기(212a)는 상기 제1 주파수 합성부(211)의 출력 신호의 송출에 필요한 입력 전력을 주기 위해 상기 변조된 RF 신호를 증폭하고, 이 증폭된 구동 증폭기(212a)의 출력 신호는 전력 증폭기(212b)로 공급되며, 상기 전력 증폭기(212b)는 상기 구동 증폭기(212a)의 출력 신호를 상기 게인 제어부(215)의 출력 신호에 따라 결정된 증폭 게인을 기초로 증폭한 후 대역통과필터(212c)에 공급한다. 상기 대역통과필터(212c)는 전력 증폭기(212b)의 출력 신호 중 원하는 주파수 대역의 신호만을 통과시키고, 이 대역통과필터(212c)의 출력 신호는 커플러(213) 및 RF용 안테나(ANT)를 통해 도선 상의 전기적 신호 변화를 공기 중의 전자기파로 복사시킨다. 상기 다수의 태그(200) 중 전자기파의 영역 내에 위치한 태그는 이 데이터가 포함된 RF 신호를 수신한다. 이때 상 기 디지털 처리부(100)로부터 공급되는 상기 제2 제어신호(Contl2)는 상기 전력 증폭기(212b)에 공급되지 않으므로, 전력 증폭기(212b)는 로우 게인으로 동작된다.That is, the transmitter 212 amplifies the modulated RF signal and radiates the electromagnetic wave into electromagnetic waves in the air through the RF antenna ANT. The modulated RF signal is supplied to a drive amplifier 212a of the transmitter 212, and the drive amplifier 212a is modulated to give an input power for outputting an output signal of the first frequency synthesizer 211. Amplifies the RF signal, and the output signal of the amplified drive amplifier 212a is supplied to the power amplifier 212b, which supplies the output signal of the drive amplifier 212a to the gain control unit 215. After amplification based on the amplification gain determined according to the output signal of the signal is supplied to the bandpass filter (212c). The bandpass filter 212c passes only signals of a desired frequency band among the output signals of the power amplifier 212b, and the output signals of the bandpass filter 212c are passed through the coupler 213 and the RF antenna ANT. Changes in electrical signals on the leads are radiated by electromagnetic waves in the air. The tag located within the region of the electromagnetic wave among the plurality of tags 200 receives an RF signal including this data. In this case, since the second control signal Contl2 supplied from the digital processing unit 100 is not supplied to the power amplifier 212b, the power amplifier 212b operates with low gain.

한편, 상기 연속파(CW) 전송 시 상기 제1 제어신호(Contl1)은 저 전위 레벨이고, 제2 제어 신호(Contl2)는 고 전위 레벨이므로, 트랜지스터(TR1)는 오프 상태로 스위칭되므로, 상기 제2 제어신호(Contl2)는 상기 제3 저항 내지 제5 저항의 저항치로 결정된 증폭도가 결정된다. 예를 들어 제3 저항(R3)의 저항치가 2 kohm 이고, 제4 저항(R4)의 저항치가 10kohm이며, 제5 저항(R5)의 저항치가 2kohm 인 경우 상기 제2 제어신호(Contl 2)는 1/2로 감쇠된다. 따라서, 상기 제2 제어신호(Contl 2)에 따라 증폭도가 결정되는 전력 증폭기(212b)는 하이 게인으로 동작된다. On the other hand, since the first control signal Contl1 has a low potential level and the second control signal Contl2 has a high potential level when the continuous wave CW is transmitted, the transistor TR1 is switched off, and thus the second control signal Contl1 has a low potential level. The control signal Contl2 determines the amplification degree determined by the resistance values of the third to fifth resistors. For example, when the resistance of the third resistor R3 is 2 kohm, the resistance of the fourth resistor R4 is 10kohm, and the resistance of the fifth resistor R5 is 2kohm, the second control signal CONtl 2 is Attenuated to 1/2 Therefore, the power amplifier 212b whose amplification degree is determined according to the second control signal Contl 2 is operated with high gain.

따라서, 상기 변조된 RF 신호는 송신부(212)의 구동 증폭기(212a)에 공급되고 상기 구동 증폭기(212a)는 상기 제1 주파수 합성부(211)의 출력 신호의 송출에 필요한 입력 전력을 주기 위해 상기 변조된 RF 신호를 증폭하고, 이 증폭된 구동 증폭기(212a)의 출력 신호는 전력 증폭기(212b)로 공급되며, 상기 전력 증폭기(212b)는 상기 구동 증폭기(212a)의 출력 신호를 상기 게인 제어부(215)의 출력 신호에 따라 결정된 증폭 게인을 기초로 증폭한 후 대역통과필터(212c)에 공급한다. 상기 대역통과필터(212c)는 전력 증폭기(212b)의 출력 신호 중 원하는 주파수 대역의 신호만을 통과시키고, 이 대역통과필터(212c)의 출력 신호는 커플러(213) 및 RF용 안테나(ANT)를 통해 도선 상의 전기적 신호 변화를 공기 중의 전자기파로 복사시킨다. 상기 다수의 태그(200) 중 전자기파의 영역 내에 위치한 태그는 이 데이터가 포함된 RF 신호를 수신한다. 따라서, 상기 제2 제어신호(Contl 2)에 따라 증폭 도가 결정되는 전력 증폭기(212b)는 하이 게인으로 동작된다. Accordingly, the modulated RF signal is supplied to the drive amplifier 212a of the transmitter 212 and the drive amplifier 212a is configured to give an input power necessary for transmitting the output signal of the first frequency synthesizer 211. The amplified modulated RF signal is supplied, and the output signal of the amplified drive amplifier 212a is supplied to the power amplifier 212b, and the power amplifier 212b transmits the output signal of the drive amplifier 212a to the gain control unit (2). Amplified based on the amplification gain determined according to the output signal of the 215, and then supplied to the band pass filter (212c). The bandpass filter 212c passes only signals of a desired frequency band among the output signals of the power amplifier 212b, and the output signals of the bandpass filter 212c are passed through the coupler 213 and the RF antenna ANT. Changes in electrical signals on the leads are radiated by electromagnetic waves in the air. The tag located within the region of the electromagnetic wave among the plurality of tags 200 receives an RF signal including this data. Therefore, the power amplifier 212b whose amplification degree is determined according to the second control signal Contl 2 is operated with high gain.

상기 데이터 전송 시 송신부(212)의 출력 신호의 전력 크기 보다 연속파 전송 시 송신부(212)의 출력 신호의 전력 크기가 커지게 된다. 즉, 상기 데이터 전송 시는 게인 제어부(215)의 출력 신호에 따라 전력 증폭기(212b)가 로우 게인으로 동작되는데 반해 연속파 전송 시 전력 증폭기(212b)가 하이 게인으로 동작된다. 이어 상기 태그(500)로부터 공급되는 RF 신호(f1)는 수신부(311)를 통해 소정 레벨로 증폭된 후 제2 주파수 합성부(313)에 공급되고, 상기 제2 주파수 합성부(313)는 이 수신부(311)의 RF 신호를 제1 주파수 합성부(211)의 사용 주파수와 코허런트한 주파수와 혼합하여 복조 신호를 발생하고, 이 복조 신호를 디지털 처리부(100)로 제공한다..The power size of the output signal of the transmitter 212 is greater than the power size of the output signal of the transmitter 212 during data transmission. That is, the power amplifier 212b operates at a low gain according to the output signal of the gain controller 215 during data transmission, while the power amplifier 212b operates at a high gain during continuous wave transmission. Subsequently, the RF signal f1 supplied from the tag 500 is amplified to a predetermined level through the receiver 311, and then supplied to the second frequency synthesizer 313. The demodulated signal is generated by mixing the RF signal of the receiver 311 with the use frequency and the coherent frequency of the first frequency synthesizer 211, and provides the demodulated signal to the digital processor 100.

상기의 과정은 통상적인 태그의 응답 신호를 리더로 전송하는 과정과 동일하므로 그에 따른 상세한 설명은 생략한다.Since the above process is the same as the process of transmitting the response signal of the conventional tag to the reader, detailed description thereof will be omitted.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 무선주파수인식 시스템은, 프리앰블 및 명령 데이터 전송 시 전력 증폭기의 게인과 고주파 성분의 연속파의 전송 시 전력 증폭기의 게인을 각각 다르게 설정함으로써, 리더와 태그 간의 통신 시 소비 전력을 최소로 줄일 수 있게 되고, 방사 전력에 비례하는 스퓨어리스를 줄여 결과적으로 스팩트럼 마스크를 개선할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.As described above, the radio frequency identification system according to the present invention, by setting the gain of the power amplifier during the transmission of the preamble and the command data and the gain of the power amplifier when transmitting the continuous wave of the high frequency component, respectively, the consumption during communication between the reader and the tag The power can be reduced to a minimum, and the spurlessness proportional to the radiated power can be reduced, resulting in an improvement in the spectral mask.

이와 같이 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위 의해 나타내어지며, 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. As such, those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention may be embodied in other specific forms without changing to the technical spirit or essential features of the present invention. Therefore, the above-described embodiments are to be understood in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the above description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. .

Claims

In a radio frequency identification (RFID) system comprising a transmitter for amplifying a modulated RF signal through a digital processing unit to a predetermined level and supplying it to a tag,

A gain control unit for supplying gain of the power amplifier to the power amplifier at a low level when the preamble and the command data are transmitted, and supplying the gain of the power amplifier to the power amplifier at the high level during continuous wave transmission of a high frequency component; Radio frequency identification system, characterized in that.

In the radio frequency recognition system that communicates between the reader and the tag,

And a digital processing unit for varying and outputting the magnitude of the modulated signal during the transmission of the preamble and the command data and the magnitude of the modulated signal during the continuous wave transmission of the high frequency component.