KR20070074018A

KR20070074018A - 노이즈와 간섭을 줄이는 ｒｆｉｄ 리더기

Info

Publication number: KR20070074018A
Application number: KR1020060001553A
Authority: KR
Inventors: 이훈구
Original assignee: (주)블루버드 소프트
Priority date: 2006-01-06
Filing date: 2006-01-06
Publication date: 2007-07-12

Abstract

노이즈와 간섭을 줄이는 RFID 리더기가 개시된다. 본 발명의 RFID 리더기는 한 개의 안테나로 송수신을 같이 사용하는 RFID 시스템에서 노이즈와 간섭을 줄이는 RFID 리더기에 관한 것으로, 송수신 겸용 안테나, 상기 송수신 겸용 안테나를 통해 수신되는 RF 수신 신호를 수신하여 복조하는 RF 수신회로, 및 송신 신호를 변조하여 상기 송수신 겸용 안테나로 출력하는 RF 송신 회로를 구비한다. 상기 RF 수신 회로는 그 출력 신호의 전압 레벨을 소정의 클램프 전압 레벨로 제한하는 클램프 회로를 구비한다. 클램프 회로는 입력 노드와 출력 노드 사이에 접속되는 트랜지스터, 및 상기 출력 노드와 상기 소정의 클램프 전압이 공급되는 노드 사이에 접속되는 다이오드를 구비한다. 본 발명에 의하면, 한 개의 안테나로 송수신을 같이 사용하는 RFID 시스템에서 송신 전력의 누설 전력을 차단하여 노이즈와 간섭을 줄이는 효과가 있다. 이로 인하여, RFID 시스템의 오동작 가능성이 줄어들며 성능이 향상된다.

Description

노이즈와 간섭을 줄이는 ＲＦＩＤ 리더기{RFID Reader for reducing noise and interference}

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 리더기와 무선 단말기 간의 관계를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 리더기의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 3은 도 2에 도시된 클램핑 회로의 일 예를 나타내는 회로도이다.

도 4는 도 3에 도시된 클램핑 회로의 출력 신호의 전압 레벨을 나타내는 그래프이다.

본 발명은 RFID 시스템에 관한 것으로, 특히, 한 개의 안테나로 송수신을 같이 사용하는 RFID 시스템에서 노이즈와 간섭을 줄이는 RFID 리더기에 관한 것이다.

RFID 시스템은 리더, 안테나, 전자 태그 등으로 구성된다. 전자 태그는 정보 를 저장하는 초소형 IC 칩으로서 카드나 물품 등에 부착된다. 리더는 전자태그에 저장된 정보를 읽거나 정보를 저장하는 역할을 하며, 안테나는 정의된 주파수와 프로토콜로 전자태그에 저장된 데이터를 교환한다.

그런데, 한 개의 안테나로 송수신을 같이 사용하는 RFID 시스템에서는, 송신신호의 누설 전력이 노이즈원으로 작용하여 RFID 리더의 수신부의 감도를 저하시키는 문제가 발생한다. 수신부의 감도가 저하되면, 전자 태그를 인식할 수 있는 거리가 감소한다.

따라서, 본 발명의 기술적 과제는 한 개의 안테나로 송수신을 같이 사용하는 RFID 시스템에서 송신 전력의 누설 전력을 차단하여 노이즈와 간섭을 줄이는 RFID 리더기를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 측면에 따른 RFID 리더기는, 송수신 겸용 안테나; 상기 송수신 겸용 안테나를 통해 수신되는 RF 수신 신호를 수신하여 복조하는 RF 수신회로; 및 송신 신호를 변조하여 상기 송수신 겸용 안테나로 출력하는 RF 송신 회로를 구비한다. 상기 RF 수신 회로는 그 출력 신호의 전압 레벨을 소정의 클램프 전압 레벨로 제한하는 클램프 회로를 구비한다.

바람직한 실시예에서, 상기 RFID 리더기는 상기 RF 송신 회로의 출력 신호를 상시 송수신 겸용 안테나로 전달하고, 상기 송수신 겸용 안테나를 통해 수신되는 RF 수신 신호를 상기 RF 수신회로로 전달하는 송수신 분리 소자를 더 구비하고, 상 기 클램프 회로는 상기 송수신 분리 소자에 접속되어, 상기 송수신 분리 소자의 출력 신호를 상기 소정의 클램프 전압 레벨로 제한하는 것을 특징으로 한다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1a에 도시된 바와 같이, RFID 리더기(10)가 독립적인 형태로 구현되어, 무선 단말기(20)와 케이블(40) 등으로 연결될 수 있다. RFID 리더기(10)는 카드, 물건 등의 물품(30)에 부착된 RFID 태그(31) 신호를 읽어 들여, RFID 태그(31)에 저장된 정보를 판독한다.

한편, RFID 리더기(10)는, 도 1b에 도시된 바와 같이, 무선 단말기(20) 내에 내장된 형태로 구현될 수도 있다. 무선 단말기(20)는 RFID 리더기(10)에서 판독한 정보를 소정의 무선 프로토롤에 의하여 다른 무선 단말기(20) 혹은 서버(미도시)로 전송할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 리더기(10)의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 리더기(10)는, 안테나(500), RF 회로 파트(100, 200, 300, 400) 및 디지털 신호 처리 파트(DSP, 600)를 구비한다. RF 회로 파트(100, 200, 300, 400)는 써큘레이터(400), 수신 회로(200), 송신 회로(100) 및 발진 회로(300)를 구비한다.

송신 회로(100)는 저역통과필터(150, 160), 변조기(140), 대역통과필터(130, 110), 증폭기(120) 등을 포함한다.

수신 회로(200)는 클램핑 회로(210), 대역통과필터(220), 발룬 소자(BALUN, 230), 복조기(240), 기저대역 앰프(251, 255, 261, 265) 및 저역통과 필터(253, 263)를 포함한다.

안테나(500)는 송수신 겸용 안테나로서, 본 실시예에서는 패치 안테나가 사용된다. 송신 회로(110)에서 송신되는 신호는 써큘레이터(400)에 의해 안테나(500)로 출력되고, 안테나(500)를 통하여 외부로 송신된다. 안테나(500)를 통해 수신되는 신호는 써큘레이터(400)에 의해 수신 회로(200)로 입력된다.

써큘레이터(400)는 3 단자의 신호 분기 소자이다. 제1 단자로 입력된 신호는 제2 단자로 출력되고, 제2 단자로 입력된 신호는 제3 단자로 출력된다. 따라서, 송신 회로(100)의 출력 신호인 RF 송신 신호는 안테나(500)로 출력되고, 안테나(500)를 통해 입력된 RF 수신 신호는 수신 회로(200)로 전달된다.

써큘레이터(400) 대신 다른 소자(예컨대, 듀플렉서)가 사용될 수도 있다.

클램핑 회로(210)는 써큘레이터(400)와 대역통과 필터(220) 사이에 삽입되어, 송신부의 누설전력을 차단하는 역할을 한다. 그러나, 클램핑 회로(210)는 수신 경로상의 다른 위치, 예를 들어, 복조기(240) 전단 혹은 복조기(240) 후단 등의 위치에 삽입될 수도 있다.

도 3은 도 2에 도시된 클램핑 회로(210)의 일 예를 나타내는 회로도이다.

도 3을 참조하면, 클램핑 회로(210)는, 트랜지스터(NT), 저항 소자(RO) 및 다이오드(DI)를 구비한다. 트랜지스터(NT)의 일 단자(베이스)로는 입력 신호(Vin)를 수신하고, 다른 일 단자(에미터)는 접지에 접속되며, 나머지 일 단자(콜렉터)는 출력 노드(PO)에 접속된다. 출력 노드(PO)와 소정의 전원 전압(Vcc) 노드 사이에 저항 소자(RO)가 연결되고, 출력 노드(PO)와 소정의 클램핑 전압(V_E) 노드 사이에는 다이오드(DI)가 연결된다. 클램핑 전압(V_E)은 전원 전압(Vcc) 레벨보다 낮다.

클램핑 회로(210)는 도 4에 도시된 바와 같이, 다이오드(DI)를 이용하여 출력 신호(Vout)의 전압 레벨을 클램핑 전압(V_E) 레벨로 제한한다. 따라서, 클램핑 회로의 출력 신호(Vout)의 전압 레벨은 클램핑 전압 레벨을 초과하지 못한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 클램핑 회로(210)가 없다면, 출력 전압(Vout)레벨은 L1과 같은 그래프를 가질 것이다. 그러나, 클램프 회로(210)에 의해 출력 전압의 레벨이 클램프 전압(V_E < Vcc)로 제한되기 때문에, L2와 같은 그래프를 가지며, 이로 인하여 출력 신호의 레벨 변동을 경감할 수 있다.

송신 신호는 써큘레이터(400)에 의해 수신회로(200)로 입력되는 것이 방지된다. 그러나, 송신 신호는 고 전력 신호이기 때문에, 수신 회로(200)로 누설되는 전력이 발생될 수 있다. 이러한 누설 전력은 수신 신호에 대하여 노이즈원으로 작용 하게 된다. 상술한 바와 같이, 클램프 회로(210)는 수신 회로(200)로 누설되어 입력되는 송신 신호의 레벨을 일정한 범위로 제한함으로써, 누설 신호가 노이즈원 및 간섭으로 작용하는 효과를 경감시킨다.

클램핑 회로(210)의 출력 신호는 대역통과필터(220)를 거쳐 발론 소자(230)로 입력되고, 발룬 소자(230)에 의해, 180도 위상차이를 가지는 두 개의 신호로 변환된다. 변환된 신호는 복조기(240)에 의해 기저대역 신호로 복조된다.

복조기(240)는 제1 및 제2 수신 믹서(241, 242)를 포함한다. 발룬 소자(230)의 제1 출력 신호는 제1 수신 믹서(241)에서 국부 발진 신호와 믹싱되어 기저대역 신호로 변환된다. 발룬 소자(230)의 제2 출력 신호는 제2 수신 믹(242)서에서 90도 쉬프트된 국부 발진 신호와 믹싱되어 기저대역 신호로 변환된다. 국부 발진 신호는 발진 회로(300)에 의해 생성되는 소정 주파수의 발진 신호이다.

발진 회로(300)는 수정 발진기(310), PLL(320), VCO(330) 및 디바이더(340)를 구비한다. 수정 발진기(310)는 기준 주파수 발진 신호를 발생한다. PLL(320)은 기준 주파수 발진 신호(혹은 이 신호의 분주 신호)와 VCO(330)에서 출력되는 국부 발진 신호(혹은 이 신호의 분주 신호)를 비교하여, 양 신호가 주파수 동기 및 위상 동기를 이룰 수 있도록 제어 전압을 가변한다. VCO(330)는 제어 전압에 따라 국부 발진 신호의 주파수를 변경한다. 이러한 발진 회로(300)의 동작은 당업자에게는 널리 알려져 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략된다.

제1 수신 믹서(241)의 출력 신호는 기저대역증폭기(251), 저역통과 필터(253) 및 증폭기(255)를 거쳐 DSP 회로(600)로 입력된다. 증폭기(255)의 뒷 단에 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터(미도시)가 삽입될 수 있다. 제2 수신 믹서(242)의 출력 신호 역시 기저대역증폭기(261), 저역통과 필터(263) 및 증폭기(265)를 거쳐 DSP 회로(600)로 입력된다. 증폭기(265)의 뒷 단에 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터(미도시)가 삽입될 수 있다.

DSP 회로(600)는 수신되는 디지털 신호를 디인터리브, 디코딩 등의 디지털 신호 처리를 하여 원 데이터를 복원한다.

한편, 송신 신호는 송신 회로(100), 써큘레이터(400) 및 안테나(500)를 거쳐 외부 장치로 전송된다. 구체적으로는, DSP 회로(600)의 출력 신호는 저역통과 필터(150, 160)를 거쳐, 변조기(140)에 의해 RF 신호로 변조된다.

변조기(140)는 제1 및 제2 송신 믹서(141, 142)를 포함한다. 저역통과 필터(150)의 출력 신호는 증폭기(145a)를 거쳐 제1 송신 믹서(141)에서 국부 발진 신호와 믹싱되어 RF 신호로 변환된다. 저역통과 필터(160)의 출력 신호는 제2 송신 믹(142)서에서 90도 쉬프트된 국부 발진 신호와 믹싱되어 기저대역 신호로 변환된다. 국부 발진 신호는 발진 회로(300)에 의해 생성되는 소정 주파수의 발진 신호이다.

송신 RF 신호는 증폭기들(145e, 120) 및 대역 통과 필터(110, 130)를 거쳐, 써큘레이터(400)에 의해 안테나(500)로 출력된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 한 개의 안테나로 송수신을 같이 사용하는 RFID 시스템에서 송신 전력의 누설 전력을 차단하여 노이즈와 간섭을 줄이는 효과가 있다. 이로 인하여, RFID 시스템의 오동작 가능성이 줄어들며 성능이 향상된다.

Claims

RFID 리더기에 있어서,

송수신 겸용 안테나;

상기 송수신 겸용 안테나를 통해 수신되는 RF 수신 신호를 수신하여 복조하는 RF 수신회로; 및

송신 신호를 변조하여 상기 송수신 겸용 안테나로 출력하는 RF 송신 회로를 구비하며,

상기 RF 수신 회로는

출력 신호의 전압 레벨을 소정의 클램프 전압 레벨로 제한하는 클램프 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더기.
제 1 항에 있어서, 상기 RFID 리더기는

상기 RF 송신 회로의 출력 신호를 상시 송수신 겸용 안테나로 전달하고, 상기 송수신 겸용 안테나를 통해 수신되는 RF 수신 신호를 상기 RF 수신회로로 전달하는 송수신 분리 소자를 더 구비하고,

상기 클램프 회로는 상기 송수신 분리 소자에 접속되어, 상기 송수신 분리 소자의 출력 신호를 상기 소정의 클램프 전압 레벨로 제한하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더기.
제 1 항에 있어서, 상기 클램프 회로는

입력 노드와 출력 노드 사이에 접속되는 트랜지스터; 및

상기 출력 노드와 상기 소정의 클램프 전압이 공급되는 노드 사이에 접속되는 다이오드를 구비하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더기.