KR20070083953A

KR20070083953A - 개선된 알에프아이디 태그

Info

Publication number: KR20070083953A
Application number: KR1020077010108A
Authority: KR
Inventors: 폴 에프. 딕슨; 마이클 피. 카펜터; 메리 엠 오스워드; 데이비드 에이. 깁스
Original assignee: 에머슨 앤드 커밍 마이크로웨어 프로덕츠, 인코포레이티드
Priority date: 2004-10-04
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2007-08-24
Also published as: DE602005025378D1; ATE492010T1; JP2008516336A; CN101036171B; CN101036171A; KR100933278B1

Abstract

금속 기판 및 액체를 담는데 사용되는 기판과 관련한 초고주파 RFID 태그의 사용을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 간략하게, 단독으로 혹은 유전성 아이솔레이터 재료과 함께 사용되는, 복소수 투자율을 가지는 재료로 구성되는 RFID 아이솔레이터가 RFID 태그와 기판 사이에 배치된다. 한편, 적어도 두개의 별개의 유전율을 가지는 재료가 RFID 태그와 기판 사이에 배치되어, 기판과의 인터페이스에서는 고유전율이 되고, RFID 태그와의 인터페이스에서는 저유전율이 된다. 이 재료는 유전율 증감을 가지는 단일 재료일 수도 있고, 혹은, 균일하지만 다른 유전율을 가지는 두 개 이상의 분리된 층이 서로 적층된 것일 수도 있다.

Description

개선된 알에프아이디 태그{IMPROVED RFID TAGS}

전파 식별(RFID) 태그는 재고 제어와 보안과 같은 다양한 어플리케이션에 사용된다. 바코드 추적 시스템과 달리, 이러한 좀더 지능적인 RFID 시스템의 장점은, RFID 시스템은 물품에 대해 특정 정보를 저장할 수 있고, 가시선(line of sight) 또는 특정한 방향을 요구하지 않고 태그에 대한 정보를 읽을 수 있다는 것이다. 이것은 RFID 시스템이 대개 자동화될 수 있어서, 손으로 스캐닝해야 할 필요를 감소시킨다는 것을 의미한다.

이러한 RFID 태그는 물품 또는 카드보드 상자와 같은 컨테이너(container)의 표면이나 내부에 통상 위치한다. RFID 태그는 RFID 기지국과 결합하여 동작한다. 기지국은 전자기파 출력을 공급하는데, 이는 캐리어 주파수로서 작용한다. 이후 특정 정보를 전송하는 캐리어 주파수를 변조하는데 데이터가 사용된다. RFID 시스템은 통상적으로 저주파 대역(일반적으로 100 MHz 미만), 또는 고주파 대역(100 MHz 이상)의 어느 쪽에서든 작동한다. 많은 어플리케이션에서, 이러한 고주파 대역은 800 및 1000 MHz(UHF 밴드로 정의됨) 사이이고, 915 MHz는 미국에서 현재 사용되는 가장 일반적인 고주파수이다. 대부분의 RFID 시스템은 이 주파수 근처를 중심으로 하는 주파수 호핑(hopping)을 사용하는데, 전체 주파수 대역은 약 902 내지 928 MHz이다. 미국에서 RFID 태그에 이용되는 두번째 고주파수는 2450 MHz이다. 현재, 유럽 표준은 869 MHz를 사용하고 일본 표준은 953 MHz를 사용한다.

많은 RFID 태그는 정보를 저장할 수 있는 집적 회로를 포함한다. RFID 태그의 특정 실행에 의해, 집적 회로는 저장된 정보를 나중에 새로운 정보로 대체할 수 있다. 기지국이 데이터를 요청할 때, 집적 회로가 그 요청에 응답하여 저장하고 있는 정보를 제공한다. 정보 재작성이 허용되는 이러한 RFID 태그에서, 집적 회로는 기지국으로부터 새로운 데이터를 수신하면 기존의 정보를 덮어쓴다(overwrite).

집적 회로 이외에, RFID 태그는 안테나를 포함한다. 안테나는 기지국으로부터 생성된 전자기파를 수신하고 동일 주파수를 통해 데이터를 전송하는데 필요하다. 안테나의 구조는 다양할 수 있으며, 평면 코일, 패치, 마이크로스트립 안테나, 스트립라인 안테나 및 다이폴을 포함한다.

이들 RFID 태그의 일부는 자체적으로 전원이 공급된다. 즉, 배터리와 같은 내부 전원 공급원을 포함한다. 다른 RFID 태그는 필드에서 전원이 공급된다. 후자와 같은 태그는 필요한 전압을 공급하기 위해 기지국에 의해 송신된 입사 RF 에너지를 이용한다. RF 에너지는 AC 신호로서 태그 안테나에 의해 수신되고, 정류되어 DC 전압을 형성하여, 집적 회로의 전원을 공급하는데 사용된다.

이들 집적 회로는 최소 전압 요구량을 가지는데, 그 이하에서는 집적 회로는 작동하지 않고 태그는 읽힐 수 없다. 정류된 DC 전압은 수신된 전자기파의 신호 강도의 함수이다. 예를 들면, 기지국에 근접한 RFID 태그는 더 많은 에너지를 수신하므로, 기지국으로부터 물리적으로 멀리 떨어진 RFID 태그와 대조적으로, 집적 회로 에 충분한 전압을 공급할 수 있다. RFID 태그가 읽힐 수 있는 기지국과 RFID 태그와의 최대 거리는 리드 거리(read distance)로서 알려져 있다. 명백하게, 리드 거리가 멀수록 거의 모든 RFID 어플리케이션에 유용하다.

고주파 대역에서 작동하는 RFID 태그의 하나의 이점은 저주파수에서 작동하는 태그보다 훨씬 먼 리드 거리를 가질 수 있다는 것이다. 915 MHz 주파수 대역을 사용하는 RFID 태그는 대체적으로 10 피트를 초과하는 리드 거리를 가진다. 반면, 저주파수(HF 밴드의 일부인, 13.56HMz와 같은) 태그는 2 피트 이상의 리드 거리는 거의 얻을 수 없다.

이러한 차이가 나는 하나의 이유는 HF와 UHF 주파수에서의 에너지 전송 메커니즘의 차이에서 기인한다. 상술한 바와 같이, UHF 주파수에서 전 안테나에 전위차를 발생시키는 것은 전파하는 신호의 전기장이다. 반대로, 13.56 MHz의 HF 주파수 대역에서 작동하는 수동 RFID 태그 시스템은 트랜스폰더 태그와 리더를 결합하기 위해 자기 유도를 이용한다. HF 태그 마이크로칩에 전압을 부여하고 활성화하는데 요구되는 전력은 리더에 의해 생성되는 진동 자기장으로부터 얻어진다.

불행하게도, 고주파수 RFID 태그는 금속 기판 또는 함수량이 많은(with high water content) 기판에 아주 근접한 경우에는 읽혀질 수 없다. 따라서, 금속 컨테이너 또는 소프트 드링크를 담은 병에 부착된 RFID 태그는 어떤 거리에서도 읽혀질 수 없다.

산업적인 실험은, 태그와 물품 기판 사이에 충분한 에어 갭(air gap)이 있다면, 이러한 RFID 태그는 다시 한 번 읽힐 수 있다는 것을 보여준다. 이와 같이 요 구되는 에어 갭은 일반적으로 적어도 1/4 인치 이상이다. 이러한 갭을 생성하기 위해 물품 기판으로부터 태그를 "스탠드오프(stand off)"하도록 하는 여러 가지 디자인이 개발되었다. 그러나, 스탠드오프 태그는 대부분의 상업적인 어플리케이션에서 비실용적이다. 태그와 물품 사이의 거리는 태그를 일반적으로 사용할 때 제거되거나(dislodge) 손상될 가능성을 증가시킨다.

에어 갭이 유전성 절연체로서 작용한다는 것을 알아차리고는, 태그 제작자는 태그와 물품 기판 사이에 얇은 층의 유전율 k의 유전성 절연 재료를 배치함으로써 스탠드오프 문제를 해결하고자 하였다. 미국특허 제6,329,915호는 이 이슈를 처리하기 위해 고유전율의 동종 재료를 사용하는 것을 개시하고 있다. 그러나, 다양한 k 값을 가지는 동종 재료가 시도되었으나 거의 성공하지 못하였다.

따라서, 이들 기판에 RFID 태그를 사용하도록 하는 시스템 및 방법이 고주파수 RFID 태그의 사용을 위한 중대한 진전을 나타낼 것이다.

본 발명은 종래 기술의 단점을 해결한다. 특히, 본 발명은 기판, 특히 금속 기판 및 액체를 담는데 사용되는 기판과 관련하여 고주파수 RFID 태그를 사용하는 시스템 및 방법을 제공한다. 간략하게, 단독으로 또는 유전성 아이솔레이터(isolator) 재료와 함께 사용되는, 복소수 투자율을 가지는 재료로 구성되는 RFID 아이솔레이터가 RFID 태그와 기판 사이에 배치된다. 한편, 적어도 두개의 별개의 유전율을 가지는 재료가 RFID 태그와 기판 사이에 배치되어, 기판과의 인터페이스에서는 고유전율이 되고, RFID 태그와의 인터페이스에서는 저유전율이 된다. 이 재료는 유전율 증감(gradient)을 가지는 단일 재료일 수 있으며, 또는, 각각은 균일하지만 다른 유전율을 가지는, 두개 이상의 분리된 층이 적층된 것일 수 있다. 이 재료는 종래 기술의 유전성 아이솔레이터를 사용할 때 금속 기판에서 많은 태그가 읽혀질 수 없는 것을 극복한다. 다른 경우, 이 재료는 종래 기술의 유전성 아이솔레이터로는 한정된 리드 거리를 가지는 태그의 리드 거리를 개선한다.

도1a는 본 발명과 관련하여 테스트한 제1안테나의 도면이다.

도1b는 제1안테나의 리드 범위 특성을 나타내는 그래프이다.

도2a는 본 발명과 관련하여 테스트한 제2안테나의 도면이다.

도2b는 제2안테나의 리드 범위 특성을 나타내는 그래프이다.

도3a는 본 발명과 관련하여 테스트한 제3안테나의 도면이다.

도3b는 제3안테나의 리드 범위 특성을 나타내는 그래프이다.

도4a는 본 발명과 관련하여 테스트한 제4안테나의 도면이다.

도4b는 제4안테나의 리드 범위 특성을 나타내는 그래프이다.

도5a는 본 발명과 관련하여 테스트한 제5안테나의 도면이다.

도6은 본 발명의 제1실시예를 나타낸다.

도7은 본 발명의 제2실시예를 나타낸다.

도8은 본 발명의 제3실시예를 나타낸다.

수동 UHF RFID 태그 안테나는 자유공간 내 또는 골진(corrugated) 카드보드 또는 팔레트(pallet) 목재 등과 같은 저유전성 재료 표면에서의 사용에 대해 최적화된다. UHF RFID 태그가 금속성 기판에 인접해 있을 때, 태그 안테나의 임피던스는 변화한다. 태그의 IC 회로에 RFID 리더에 의해 전송된 전파의 효율적인 전력 전송을 위해, 안테나는 자유공간에서 IC 회로의 임피던스로 평활한 임피던스 변환을 제공해야 한다. 안테나 디자인은 일반적으로 안테나가 인접할 기판이 1(unity)의 투자율을 가진다고 가정한다. 1이 아닌 투자율을 가지는 기판에서, 아이솔레이터 재료에서의 기생 인덕턴스가 금속 기판의 기생 커패시턴스를 오프셋하는데 사용될 수 있으므로, 태그 아이솔레이션(isolation)을 향상시킨다. 한편, 적어도 두개의 별개의 유전율을 가지는 재료가 금속 기판으로부터 태그를 더 잘 격리(isolate)하기 위해 사용될 수 있다.

도6은 본 발명의 제1실시예를 나타낸다. RFID 태그(100)는 특별히 고안되거나, 또는 Intermec Techologies Corporation, Symbol Technologies(구 Matrics Inc.), Alien Technology, Philips Semiconductor, 및 Texas Instruments와 같은 다수의 회사에서 구입할 수 있다. 바람직한 실시예에서, RFID 태그는 800 및 1000 MHz 사이의 주파수 대역에서 작동하며, 가장 바람직하게는 중심 주파수는 869 MHz, 915 MHz 및 953 MHz이다. 이 RFID 태그는 배터리와 같은 전원을 포함하는 것으로서 자체적으로 전원이 공급될 수 있다. 한편, RFID 태그는 필드에서 전원이 공급될 수 있는데, 기지국으로부터 전송된 전자기파의 에너지를 획득하여 그 에너지를 DC 전압으로 바꿈으로써 내부 전력을 생성한다.

물품(article)(110)은 태그되는(to be tagged) 물체(object)이다. 상술한 바 와 같이, 금속 기판을 포함하거나 액체를 담도록 구성된 물품은 리드 거리에 관하여 문제가 있다. 다양한 테스트에서, 태그가 금속 기판에 부착되면 읽힐 수 없었다. RFID 태그(100)와 금속 기판 간에 상호작용이 있다는 것을 감안하여, 다수의 디자인은 두 성분 사이에 공기층을 도입하도록 결합된 스탠드오프를 가진다. 이것은 RFID 태그의 리드 거리를 향상시키지만, RFID 태그가 제거되거나 손상될 가능성으로 인해 상업적으로 비실용적이다. 에어 갭의 효과를 시뮬레이트(simulate)하기 위해, 다수의 제조사들은 고유전율을 가진 얇은 층의 재료(120)를 배치하였다. 그러나, 고유전율을 가진 재료를 삽입하여, 금속으로부터 태그를 절연하려고 하였으나, 거의 성공하지 못하였다.

예상외로, 본 발명자들은 물품(110)과 RFID 태그(100)가 유전율 증감(gradient)을 가지는 재료(120)에 의해 분리되어, 재료와 물품(110) 간의 인터페이서에서의 유전율이 재료와 RFID 태그(100) 간의 인터페이스에서의 유전율보다 더 높을 때 좋은 결과가 발생한다는 것을 알아내었다. 그러나, 이러한 증감은 고유전율이 RFID 태그(100)와 면할 때에는 효과가 없었다. 재료(120)는 3M사의 실리콘/아크릴 더블 코팅 필름 테잎(double coated film tape) 9731과 같이, 재료(120)를 RFID 태그(100)와 물품(110)에 접착하는 것을 용이하게 하기 위하여, 접착제가 붙어 있는 하나 또는 두개의 외면(surface)을 가질 수 있다.

일반적으로, 사용되는 재료(120)는 엘라스토머(elastomer), 플라스틱 또는 세라믹일 수 있다. 재료는 원하는 유전율을 얻기 위해 이산화티탄(titanium dioxide), 질화붕소(boron nitride), 이산화규소(silicon dioxide), 알루미노규산 염(aluminosilicates), 산화마그네슘(magnesium oxide), 또는 산화알루미늄(aluminum oxides)과 같은 저손실 유전성 필터를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 재료(120)는 실리콘 엘라스토머 폴리머(silicon elastomer polymer)이다. 이산화티탄은 폴리머의 유전율을 변경하는데 사용된다. 불균일한(non-uniform) 방식으로 이산화티탄을 섞음으로써, 한면에서는 고유전율을 가지고 반대면에서는 저유전율을 가지는 재료를 생성할 수 있다. 유전성 증감을 생성하는데 사용될 수 있는 다른 방법은 혼합물을 흔드는 것이다. 일반적으로, 이산화티탄은 베이스 물질보다 큰 밀도를 가진다. 그러므로, 혼합물을 흔듦으로써, 이산화티탄은 혼합물의 바닥쪽으로 가라앉는 경향이 있으며, 그에 의해 유전성 필터의 불균일한 분포를 생성한다. 이 예에서, 바닥에 가까운 곳에서의 유전율은 꼭대기에서의 유전율보다 크다. 단일층 내에서 생성된 증감에만 이 실시예가 한정되지는 않는다. 증감은 선형(linear), 대수(logarithmic), 지수(exponential) 또는 다른 비선형 함수일 수 있다.

도7은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸다. 유전성 증감 재료는, 하나는 저유전율이고 하나는 고유전율인 두께가 다른 두개의 층을 끼워 적층함으로써 제조되었다. 상층(top layer)(220)과 하층(bottom layer)(230)은 서로 접촉하여 배치되어 있고, RFID 태그(100)와 물품(110) 사이에 배치되어, 상층(220)의 윗면이 RFID 태그(100)와 접촉하고 상층(220)의 반대면이 하층(230)과 접촉한다. 유사하게, 하층(230)의 윗면이 상층(220)과 접촉하고 하층(230)의 반대면이 물품(110)과 접촉한다. 상층(220)의 유전율은 상대적으로 낮은데, 바람직하게는 4.0 이하인 반면, 하층(230)의 유전율은 상대적으로 높은데, 바람직하게는 8에서 35의 범위이다. 바람 직한 실시예에서, 두 층의 재료는 서로 눌러붙어있다(press). 다른 실시예에서, 3M사의 실리콘/아크릴 더블 코팅 필름 테잎 9731과 같은 접착제가 두 층을 서로 부착하는데 사용될 수 있다. 본 발명은 두 층의 재료만을 사용하는 것에 한정되지는 않는다. 두개 이상의 층이 아래의 표17에 나타난 바와 같이 요구되는 유전율 증감을 생성하는데 사용될 수 있다. 이 경우, 증감은 이산(discrete) 방식일 것이다.

연속(도6에 나타난 바와 같은) 혹은 순차(step-wise)(도7에 나타난 바와 같은)의 두 타입의 증감은 모두 본 발명의 범위 내이다.

상층(220)과 하층(230)의 각각의 두께는 상층(220)과 하층(230)에 대한 적절한 구성을 결정하는데 있어 중요하다. 다음 표들은 금속 기판과 관련하여, 매트릭스사에 의해 제조된 모델 X1020 태그를 사용하여 얻은 실험 데이터를 나타낸다. 아이솔레이터가 있는 또는 아이솔레이터가 없는, 태그/금속 기판은 매트릭스사의 RDR-001 리더와 일직선으로 서스펜드(suspend)되며, 그 조합은 태그가 더 이상 읽힐 수 없으면 리더에서 제거(move away)된다. 이 거리는 리드 거리로 기록되었다. 행(column)은 하층(230)의 두께를 인치로 나타낸 것이며, 열(row)은 상층(220)의 두께를 인치로 나타낸 것이다. 표1에 포함된 값은 그 특정 구성에서 (인치로 나타낸) 기록된 리드 거리이며, 여기서 상층(220)의 유전율(k1)은 1.7이고 하층(230)의 유전율(k2)은 18이다. 예를 들어, 표1에서, 0.026 인치의 상층(220)과 0.023 인치의 하층(230)은 30 인치의 리드 거리를 야기한다. 표2는 비슷한 실험 데이터를 나타낸 것이며, 여기서 상층(220)의 유전율(k1)은 2.0이고 하층(230)의 유전율(k2)은 31.0이다. 최종적으로, 표3은 상층(220)의 유전율(k1)이 1.2이고 하층(230)의 유전 율(k2)이 31.0일 때 실험 데이터를 나타낸다.

아이솔레이터의 효능은 적어도 두 파라미터, 즉 아이솔레이터의 전체 두께와 각 층의 두께에 의해 영향을 받는다. 이는 표1-3의 데이터를 각각 표4-6에 나타난 바와 같이 이 파라미터를 사용하여 다시 계산함으로써 좀더 명백하게 알 수 있을 것이다. 이들 표에서, 열은 아이솔레이터의 전체 두께를 인치로 나타낸 것으로, 이는 간단하게 표1-3에서의 상층과 하층의 합이다. 행은 저유전율(태그측)인 아이솔레이터의 비율을 퍼센트로 나타낸 것으로, 이는 간단하게 전체 아이솔레이터 두께에 대한 태그측 유전율의 비율이다.

이들 표에서 나타난 바와 같이, 아이솔레이터 효율은 일반적으로 전체 아이솔레이터 두께가 증가하면 증가하지만 그 이익의 크기는 두 층의 상대적인 비율에 의존한다. 예를 들어, 표4에서 0.040-0.0599 인치 두께의 아이솔레이터는 유전율이 1.7인 층이 10-20%의 전체 두께일 때 12 인치 리드 범위가 산출된다. 이는 유전율 1.7인 층이 전체 두께의 50-60%일 때는, 30 인치 리드 범위까지 증가하였다.

성능 테스트를 위해, 태그와 금속 사이에 배치된 아이솔레이터 재료가 있는 또는 없는, 금속 기판 위에 설치된 태그는, 리더 안테나로부터 상당한 거리에 서스펜드될 때, 다중경로(multipath)가 되기 쉬우며 주위 환경으로부터 다른 RF 간섭을 받기 쉽다. 이를 해결하기 위해, RF 간섭 및 전력 감쇠를 제거하는 무반향 챔버(anechoic chamber)에서 변화하는 리드 거리를 시뮬레이트하는 테스트를 수행하는 잘 알려진 컨셉이 사용되었다.

테스트 챔버는 ¾”합판(plywood)의 48”× 48”× 49 ½”상자를 포함하도록 구성되었으며, 긴 치수가 세로 방향을 향하도록 하였다. 상자의 상면에서 중앙에 24”× 24”를 잘라 윈도우(window)가 위치하도록 하였다. 무반향 챔버 ECCOSORB® VHP-4를 만들기 위해 이 윈도우 내에 1”의 RF 투명 폴리스티렌 폼(polystyrene foam)을 탑재하고 나머지 내부 표면은 Emerson & Cuming Microwave Product, Inc. 사의 피라미드 흡수체(pyramidal absorber)로 뒤덮었다. 모든 테스트는 ThingMagic Mercury4^TM의 리더, 안테나 및 케이블로 수행하였다. 상자 내부에서, 탑 윈도우와 일직선상에, ThingMagic Mercury4 안테나가 폴리스티렌 폼 윈도우로부터 34 1/8”에 탑재된다. 읽혀질 테스트 샘플은 폴리스티렌 폼의 윗면에 놓여져서, 테스트 샘플은 리더와 35 1/8”의 거리를 두고 세로로 일직선상에 위치한다. 테스트 샘플은 세가지 요소의 "샌드위치"로 구성되어 있다. 이 샌드위치는 폴레스티렌 폼의 윗면과 접촉하는 선택된 RFID 태그, RFID 태그의 윗면 위에 위치하는 테스트 아이솔레이터, 및 아이솔레이터의 윗면 위에 위치하는 금속판으로 구성된다. 안테나 구성(configuration)은 4이며 원형 분극을 가지는 UHF 송신/수신(Transmit/Receive) 안테나와 결합되어 있다. Rush Tracking System, Inc.에 의해 공급된, 리더에게 지시하는 소프트웨어에 의해 전력 감쇠가 영향을 받는다. 감쇠는 32.5 dBm 전송 전력(안테나에서는 30.0 dBm 전력)과 관계가 있다. 리더는 태그를 20회 읽고 퍼센트 리드율(read rate)을 기록하도록 지시되는데, 이는 성공한 리드수를 리드 시도수로 나눈 것이다.

테스트 목적을 위해, 어떤 주어진 전력 감쇠에서 태그의 성공적인 리드를 판별하기 위한 임계값(critical value)으로서 최소 75%의 리드율이 설정되었다. 주어진 아이솔레이터-태그 테스트에 대해, 리더는 32.5 dBm 전송 전력에서의 리드율을 결정하였다. 만약 리드율이 0% - 74.99% 였다면, 테스트 조건은 노 리드(no read)(n)로 기록되었다. 만약 리드율이 75.00% 이상이면, 75.00% 미만의 리드율 문턱치(threshold)에 도달할 때까지 0.50 dB의 증분으로 전송 전력을 단계적으로 줄이고, 그에 상응하는 dB 감쇠를 기록하였다. 상술한 바와 같이, 테스트 장치에서 안테나 - 태그 간격은 약 35 인치였다. 따라서, 0.0 감쇠값, 즉, 32.5 dBm 전송 전력에서 성공적인 리드는, 리드 거리가 약 3 피트라는 것을 의미한다. 감쇠를 증가시키면서 태그를 성공적으로 리드하는 것을, 리드 거리의 증가시키면서 시뮬레이트했다. 감쇠를 피트로 나타내는 리드 거리로 환산하는 것은 결정되지 않았다. 감쇠는 테스트 조건 사이에 아이솔레이터 퍼포먼스를 비교하는데 사용되었다.

n값은 태그가 75%의 리드율로 3 피트의 거리에서 읽힐 수 없다는 것을 의미한다는 것은 중요하다. 이것은 그 조합이 동작불가능하다는 것을 의미하는 것이 아니라, 특정 테스트에서 이들 기준을 충족하는 데 실패했다는 것을 의미할 뿐이다. 모든 조합의 리드 거리는 동일 두께의 에어 갭의 리드 거리보다 더 나을 것이라고 예상된다.

본 발명의 향상을 더욱 보여주기 위해, 테스트를 위해 두 제조사의 태그가 랜덤으로 선택된다. 상업적으로 구할 수 있는 다이폴 타입의 태그는 Alien Technology Corporation의 "I2" 안테나 디자인, Model ALL-9250 접힌 다이폴(folded dipole)이다. 이것은 Class 1 Electronic Product Code RFID 태그이다. 본 발명의 향상을 다양화하기 위해, 테스트를 위한 태그는 랜덤하게 선택된다. 리드 거리를 시뮬레이트한, 자유공간(인접한 금속이 없음) 및 금속 기판 근처에서 태그에 대한 에어 갭 스페이서(spacer)를 변화한 것에 대한 감쇠의 함수로서의 리드율은 도1에 나타나 있다. 이 테스트 태그의 최소 75% 리드율을 가지는 자유공간에서의 리드 거리는 약 10.5 dB 감쇠이다. 금속 기판 근처에서는 0.3 - 0.4 인치 사이의 에어 갭이 최소 75% 리드율에 도달하기 위해 요구된다. 이 에어 갭으로도, 대략 3 dB 감쇠 리드 거리에서 최소 75%의 리드율을 얻을 수 있고, 이는 자유공간 리드 거리로부터 7 dB 감소한 것이다.

좀더 복잡한 안테나 디자인은 교차 다이폴 디자인인 The Symbol Technologies(구 Matrics, inc.)의 태그로서, Model X1060으로, EPC Class 0 태그이다. 안테나 디자인과, 자유공간과 금속 기판에서 에어 갭 스페이서를 변화시킨 것에 대한 리드율이 도2a 및 2b에 나타나 있다. 최소 75% 리드율을 가지는 자유공간에서의 태그의 리드 거리는 약 9.5 dB 감쇠이다. 금속 기판 위에서 읽기 위해 요구되는 에어 갭은 0.3 - 0.4 인치 사이이다. 이 에어 갭에서도, 최소 75%의 리드율이 약 1dB의 리드 거리에서 달성되며, 이는 자유공간 리드 거리와 비교할 때 8.5 dB 감소한 것이다.

2, 4, 9-10, 16, 20 및 30의 유전율 k를 포함하는 다양한 두께의 저유전성 아이솔레이터 재료 쉬트는, 포뮬레이션(formulation)에 적합하게, 이산화티탄에 적절한 실리콘 엘라스토머 프리폴리머(prepolymer) 블렌드(blend)와 경화 작용제(curing agent)를 섞고, 쉬트를 만들고, 실온 또는 상온에서 만든 쉬트를 경화함으로써 준비되었다. 이러한 실리콘 엘라스토머로 채워진 물품은 산업계에서 잘 알려져 있다. 포뮬레이션의 유전율은 특정 중량(gravity)과 관계가 있기 때문에, 유전율이 약 4 미만인 포뮬레이션은 특정 중량을 줄이기 위해, 공기와 가스, 저등(low-boiling) 유기 액체, 화학적 취입성형(blowing) 작용제, 또는 속이 빈 마이크로스피어(hollow microsphere)와 같은 작용제로 거품을 일으킨다. 표7-16은 두층 증감 아이솔레이터에 대한 본 발명을 보여주는 것으로서, 다음의 조합을 나타낸다.

표4-6의 경우와 마찬가지로, 표7 내지 16에서, 열은 아이솔레이터의 전체 두께를 인치로 나타낸 것이고, 행은 저유전율(태그측)인 아이솔레이터의 비율을 퍼센트로 나타낸 것이다. 각각의 셀에서의 값은 리드 거리를 dB로 기록한 것이고, 여기서 n은 최소 75% 리드율을 달성할 수 없다는 것을 의미한다. 하나 이상의 값이 셀에 나열되어 있는 경우, 그 값은 동일 아이솔레이터 샘플을 중복 실행한 것을 나타내는 것이 아니다. 오히려, 각각의 값은 약간 다른 조합의 층을 나타내는데, 전체 아이솔레이터의 두께와 유전율 조합이 그 셀에 합치하는 것이다. 아이솔레이터 재료는 k = X/ k = Y로 리퍼런스되었는데, 여기서 k = X는 태그와 면하는 층의 유전율을 가리키며, k = Y는 금속 기판과 면하는 층의 유전율을 가리킨다. 예를 들어, k = 2/ k = 30은 두 층의 아이솔레이터가 태그측은 k = 2의 유전율의 유전성 재료이고, 금속측은 k = 30의 유전성 재료인 것을 의미한다.

이들 표에서, Alien I2 태그에 대해, 표10의 k = 4의 경우를 제외하고는, 0% 및 100% 행에서 나타나는 바와 같이, 단일 유전율 아이솔레이터는 태그를 읽을 수 없게 한다. 그러나, 두층 증감 태그는 태그 가독성(readability)을 제공한다. 표7-9는 아이솔레이터의 저유전율의 태그측은 k=2로 유지하면서 아이솔레이터의 고유전율의 금속측을 변화시킬 때의 효과를 나타내고 있다. 태그는 태그측 고유전율이 k=16보다 크면 읽힐 수 있다. 이 표들은 아이솔레이터의 유전율 이외에도, 아이솔레이터의 전체 두께와 저 및 고유전율의 두께의 비율이 최적의 아이솔레이터 구성을 선택할 때 고려되어야 한다는 것을 보여주고 있다.

표7, 10, 및 11은 아이솔레이터의 고유전율 금속측을 k=30으로 유지하면서 아이솔레이터의 저유전율 태그측을 증가시킨 효과를 나타내고 있다. 아이솔레이터의 저유전율측이 k=9-10의 값에 도달하면, 태그는 더 이상 읽힐 수 없다. 다시, 전체 아이솔레이터의 두께와 아이솔레이터에서 두 유전율의 비율은 최적의 아이솔레이터의 구성을 결정하는데 중요한 요소이다. 표10의 마지막 두 열이, 100% k=4 재료를 포함하는 아이솔레이터가 읽힐 수 있고, 이때 재료의 두께는 0.100 인치보다 크다는 것을 나타내고 있다는 것은 중요하다. 이 균등한 재료에 의해 얻어진 리드율은 동일 두께의 증감층 아이솔레이터에 의해 얻어진 것과는 상당히 다르다. 그러나, 증감 아이솔레이터 역시 매우 얇은 아이솔레이터를 사용하면 태그 가독성을 제공할 수 있으므로, 단일 유전율 아이솔레이터에 대하여 효과의 향상을 제공할 수 있다.

또한, 표7-11에 적힌 한계를 정의하는 것은 주어진 안테나 디자인에 한한다. 따라서, 아이솔레이터 재료의 최적화 구성은, Symbol Technologies Model X1060 태그에 대해 표12-16에 나타낸 바와 같이, 다른 안테나 디자인에 대해서는 달라질 수 있다.

유전성 증감 아이솔레이터에 대한 이 태그 디자인의 응답은, 증감 유전성 아이솔레이터가 균일 아이솔레이터에 비해 좀더 효과적이었다는 점에서는 Alien I2 태그의 응답과 일반적으로 유사하다. 모든 케이스에서, 전체 아이솔레이터 두께, 저 및 고유전율 부분의 비율 및 저 및 고유전성 부분의 실제 유전율은 아이솔레이터의 효율성을 결정하기 위해 결합된다. 그러나, 최적 구성에서는 차이가 있는데, 이는 각각의 특유의 안테나 디자인이 다른 아이솔레이션 재료 파라미터를 요구할 수 있다는 사실을 나타낸다.

Alien I2 태그와 달리, 테스트한 저(low) k / 고(high) k의 모든 조합은 0.040-0.1799 사이의 두께를 보였고, 여기서 아이솔레이션은 태그가 읽히기에 충분했다. 또한, 아이솔레이터가 적어도 0.140 인치 두께였을 때, 유전율이 k = 9-10 미만이면 단일 유전성 재료도 태그를 격리하였다. 그러나, 아이솔레이터의 저유전율 태그측이 k=2이고 고유전율 금속측이 k=16 이상일 때, 단일 유전율 아이솔레이터의 이점과 비교하여 증감 유전율 아이솔레이터의 이점이 매우 컸고, 리드 거리가 보통 7 dB 이상이었다.

상술한 바와 같이, 태그 리드 거리를 최대화하는 아이솔레이터 전체 두께와 저 및 고유전율층의 비율은 두 안테나 디자인 간에 다르다.

태그측 유전율 k=2에서, k=2 재료의 아이솔레이터에 가장 잘 응답하는 Alien 접힌 다이폴 태그는 전체 아이솔레이터의 10-30 %인 반면, Symbol 교차 다이폴 태그는 30-60 % 범위에서 가장 잘 응답하였다. 교차 다이폴 태그는 태그/아이솔레이터/금속이 최상의 조건에서 자유공간 리드 거리를 균등하게 하였을 때, 매우 큰 리드 거리를 발생했다.

다른 유전 증감의 예로서, 적절한 유전율의 0.027-인치 두께의 쉬트를 적층하여 유전율의 대체적인 선형 대수적 증감을 기초로 한 아이솔레이터가 준비되어 있다. 데이터는 표17에 나타나 있다.

두 층 유전성 증감의 결과를 반영하면, 가장 좋은 리드 거리는 아이솔레이터의 저유전율 태그측이 전체 아이솔레이터 두께의 30-60%로 구성되었을 때 얻어진다.

도8은 본 발명의 제3실시예를 나타낸다. 전의 두 실시예가 존재하는 RFID 태그를 사용한 반면, 도8은 이러한 존재하는 RFID 태그를 필수구성의 해법(integral solution)을 생성하기 위해 본 발명과 결합한다.

집적 회로(Intergrated Circuit)(300)는 기판(320)의 윗면에 납땜 또는 접착제에 의해 접착되어 있다. 이 집적 회로는 바람직하게는 물품과 관련한 식별 정보를 포함하고 있다. 기판(320)은 일반적으로 인쇄 회로 기판으로 구성되어 있지만, 다른 기판도 가능하다. 대부분의 RFID 태그에서, 안테나(310)는 기판(320)에 직접 접착되어 있다. 많은 어플리케이션에서, 안테나(310)는 기판(320) 위에 직접 특정 크기와 위치에 선 에치(wire etches)를 인쇄하여 생성된다. 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 인쇄 회로 기판에 안테나를 임베딩하는 다양한 프로세스가 널리 알려져 있다.

재료층(330)은 기판(320)의 반대면에 접착되어 있다. 일실시예에서, 도6에 관해 기술된 유전성 증감 재료층은 직접 기판(320)의 바닥에 붙어 있다. 제2실시예에서, 도7과 연관하여 설명된 것과 유사하게, 두 재료층이 기판(320)의 바닥에 부착되어서, 저유전율의 층이 기판과 고유전율의 층 사이에 있다. 상술한 바와 같이, 둘 이상의 층이 원하는 유전율 증감을 생성하는데 사용될 수 있다. 그러나 제3실시예에서는, 프린팅과 같이 기판(320)의 바닥면에 직접 재료를 적용함으로써 유전율 증감이 생성된다.

어떠한 특정 이론에 한정되지 않고, 이 결과를 설명하기 위한 다음과 같은 가설을 제안한다.

본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 바와 같이, 고주파용 대부분의 RFID 태그 안테나는 다이폴 안테나 타입 또는 그 변형인데, 이는 다이폴이 기판 위에 쉽게 프린트되거나 에치되기 때문이다. 잘 디자인된 RFID 태그는 전력 전송을 최대화하기 위해 단말(terminal)에서 안테나 임피던스를 칩/정류기 임피던스와 정합(match)할 것이다. 안테나 성능은 기판 재료의 속성에 의존한다. 특정 유전율의 기판에 있는 다이폴은 다른 유전율을 가진 기판 위에 놓였을 때와는 다르게 작동할 것이다.

가장 단순한 다이폴은 동작 주파수에서 반파장 길이의 유전성 재료로 된 스트립(strip)이다. 이와 동일한 안테나가 고유전성 기판에 배치되면, 동작 주파수는 기판의 유전율의 값에 따라 변화할 것이다. 또한, 다이폴의 대역폭은 줄어들게 되는데, 여기서 대역폭이란 안테나가 유용하게 동작하는 파라미터를 가지는 주파수 범위로써 정의되는 것이다. 이 현상을 보여주는 방정식은, 정확한 해법은 계산적으로는 구하기 어렵기 없기 때문에, 경험적으로 이끌어 내는 경향이 있다.

태그 안테나는 자유공간 또는 골진 카드보드, 팔레트 목재 등의 저유전성 재료에서의 사용에 대해 최적화된다. RFID 태그가 금속 기판 가까이에 있을 때 태그 안테나의 임피던스는 변화한다. 금속의 효과는 안테나의 임피던스를 변화시키는 것이다. 이는 안테나와 칩 사이의 전자기적 정합에 영향을 준다. 안테나의 최적 주파수는 (낮은 주파수로) 옮겨질 것이고, 안테나의 대역폭이 감소할 것이다. RFID 리더는 FCC 규제를 따르기 위해 중심 주파수 주위에서 '주파수 호핑' 즉 주파수의 지속적인 변화를 사용하기 때문에 대역폭은 중요하다. 안테나 대역폭의 감소는 리드 거리에 영향을 주고, 이에 기초하여 그 순간의 주파수가 사용된다. 또, 미래의 기준은 RFID 시스템이 특별한 적응 주파수가 없이 모든 적용할 수 있는 주파수에서 동작할 수 있기를 요구할 것이라고 생각되는데, 869 MHz 내지 953 MHz의 전체 대역폭에 걸친 작동이 필요할 것이라고 생각된다. 태그가 금속에 가까이 갈수록, 이 부정합은 더 커진다. 어떤 거리에서, 칩의 문턱치 전압에 도달하지 못하고 태그는 읽힐 수 없을 것이다. 태그가 읽기를 멈추는 거리는 태그 안테나, 칩/정류기 및 리더에 따라 결정된다.

유전성 증감이 있는 재료를 가지는 본 발명은, 두가지 중요한 기능을 수행할 것으로 믿어진다. 첫째, 태그와의 인터페이스에서 재료는 기판 또는 태그 안테나의 성질에 두드러지게 영향을 미치지 않도록, 충분히 저유전율을 가진다. 따라서 태그 안테나는 주파수와 대역폭 성능을 유지할 수 있다. 두번째, 금속(또는 물이 많이 포함된) 기판은 충분히 고유전율이어서 물품 기판으로부터 태그를 아이솔레이트하여, 안테나 임피던스의 변형을 적게 한다.

다른 RFID 태그는 다른 안테나 디자인을 사용하기 때문에, RFID 태그를 금속 기판으로부터 절연하는데 사용된 유전성 증감 재료는 태그 안테나, 칩 및 리더에 따라 결정된다. 각각의 RFID 태그는 안테나 타입과 성능, 칩 타입, 리더 프로토콜 등에 따라 다르다.

따라서 각각의 태그 타입에 대해 재료를 최적화하기 위해 유전율 증감의 파라미터를 변화시킬 필요가 있을 것으로 기대된다. 그러나 유전성 증감 아이솔레이터의 원칙은 고주파수 RFID 태그에도 공통일 것으로 기대된다.

둘 이상의 다른 유전율 재료의 사용이 다양한 안테나 디자인에 대해 리드 거리를 향상시키지만, 그 이상의 향상도 가능하다.

RFID 태그 아이솔레이터에 대한 복소수의 투자율을 이끌어내는 영향을 간파하기 위해, 배킹(backing) 재료를 가지는 이상적인 태그 안테나의 컴퓨터 시뮬레이션이 수행되었다. 10-j60 옴(여기서 j는 -1의 제곱근임)의 복소수 임피던스를 가진 IC 회로가 있는 태그를 가정할 때, 안테나 단말(terminal)에서의 최적 임피던스는 켤레 복소수, 증 10+60j 옴이다. Sonnet Software, Inc. 사의 전자기 분석 모델링 소프트웨어, 버전 10.51을 사용하면, 금속 기판에 탑재된, 선택된 전자기 파라미터와 두께의 배킹 재료로 이루어진 4.4 인치 교차 다이폴 RFID 태그 안테나의 단말에서의 임피던스가 만들어진다. 공기, 유전성 및 유전성 플러스 자기성 배킹 재료에 대한 전형적인 결과가 표18에 나타나 있다.

시뮬레이션은 복소수 투자율을 아이솔레이터에 부가하는 것이 실수 및 허수의 단말 임피던스를 매우 증가시켜서 IC 회로 임피던스의 그것에 접근할 수 있다는 것을 보여준다. 또한, 이 효과는 아이솔레이터의 두께에 매우 의존한다.

도1a 내지 도5a에 나타난 바와 같이, 다양한 안테나 디자인과 IC 회로를 가지는 다양한 RFID 태그는 현재 상업적으로 제공된다. 리더로부터 태그로의 충분한 에너지 전송을 위한 임피던스 정합 요구를 충족하기 위해서, RFID 아이솔레이터 특성은 유효해야(available) 한다. 전자기성 아이솔레이터는 RFID 태그가 최적으로 금속 기판에서 읽히도록 하기 위해 필요한 아이솔레이터 임피던스 특성을 얻을 때 부가적인 허용범위(latitude)를 제공한다. 다음의 예들은 전자기성 RFID 아이솔레이터 재료의 장점을 보여준다.

전자기성 아이솔레이터 재료는 플라스틱 또는 엘라스토머와 같은 바인더(binder)로 강자성의(ferromagnetic)의 재료를 섞고 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려전 기술을 이용하여 얇은 쉬트를 형성함으로써 준비된다. 이 목적에 적합한 일반적인 강자성 파우더는 철, 니켈, 코발트 및 그들의 다양한 합금과 페라이트(ferrite)이다. 다양한 전자기적 특성을 가지는 아이솔레이터가 실리콘 엘라스토머 프리폴리머와 경화 작용제와 함께 카르보닐 철(carbonyl iron)을 섞어서, 쉬트를 만들고, 실온 또는 상온에서 만든 쉬트를 경화함으로써 준비되었다. 먼저 설명한 바와 같이, 실리콘 엘라스토머로 "채워진" 물품은 산업계에서 잘 알려져 있다. 세가지 샘플 전자기성 재료가 이 기술을 사용하여 준비되었다. 915MHz에서 이 예시의 아이솔레이터 포뮬레이션의 측정된 전자기적 특성은 표19에 나타나 있다.

본 발명을 더 잘 나타내기 위해, 다양한 전자기적 특성 및 쉬트 두께의 전자기성 아이솔레이터 쉬트가, 선택된 쉬트 재료를 적층하여 준비되었다. 동종의 전자기성 재료로 된 아이솔레이터와 유전성 및 전자기성 재료가 결합된 아이솔레이터가 준비되었다. 아이솔레이터는 RFID 태그와 금속 기판 사이에 배치되어 있고, 태그 가독성과 리드 거리가 측정되었다.

안테나 디자인의 범위를 나타내는 상업적으로 구할 수 있는 RFID 태그를 평가하였다. 각각의 태그 스타일의 랜덤 샘플을 테스트를 위해 선택하였다. 판매자 이름 및 모델 넘버와 함께, 태그가 표20에 나열되어 있고, 그 디자인 및 리드 범위 특성은 도1-5에 나타나 있다.

동일한 무반향 테스트 챔버를 사용하여 테스트를 수행하였고 테스트 방법은 상술하였다. 위의 케이스와 같이, 어떠한 주어진 전력 감쇠에서 태그의 성공적인 리드를 판정하기 위한 임계값으로서 최소 75% 리드율을 정하였다(Symbol Trident 태그 테스트 제외).

다음 테스트에서, 두층의 증감이 사용되는데, 아이솔레이터 재료는 kX/Y로 언급될 것이다. 여기서 kX는 태그에 면하는 층의 유전율을 가리키고 Y는 표19로부터의 전자기성 포뮬레이션 또는 금속 기판에 면하는 층의 유전율이다. 예를 들어, k2/A는 두 층의 아이솔레이터에서 태그측은 k = 2 유전율의 유전성 재료이고, 금속측은 파라미터 ε=10-j0.2와 μ=2.7-j0.4를 가지는 전자기성 포뮬레이션 A인 것을 의미한다. k2/k16으로 명시된 아이솔레이터는 태그측은 유전율이 k = 2인 유전성 재료이고 금속측은 유전율이 k = 16인 유전송 재료인 두층의 아이솔레이터를 의미한다.

도18에 나타난, Sonnet 컴퓨터 시뮬레이션은, 아이솔레이터에 상당한 투자율을 포함하는 것, 즉, 유전율은 동일하지만 투자율은 1인 재료 대신에 투자율이 1보다 큰 전자기성 재료로 대체하는 것은, 아이솔레이터의 효능을 제공할 수 있다고 제안한다. 동일한 전체 아이솔레이터 두께와 층 비율을 가지는 k2/k16 및 k2/B의 두 증감 아이솔레이터가 준비되어 있다. 표19에 나타난 바와 같이, 아이솔레이터 포뮬레이션 B는 유전율 16과 투자율 5.0-j1.8을 가진다. 표21에 나타난 테스트 결과는, 향상된 아이솔레이터 효능을 보여준다.

아이솔레이터에 전자기층을 포함하였을 때 가능한 향상을 나타내는 것이 표22 - 25에 더 표시되어 있다. 표22 및 23은 두층 아이솔레이터를 비교하는데, 여기서 금속측이 유전율 16의 유전성 재료가거나, 또는 유전율 16과, 특히 포뮬레이션 B를 따르는 1보다 큰 투자율을 가지는 전자기성 재료가다. 표22 및 23는 Alien I2 태그에 대하여 태그측 층과 아이솔레이터의 전체 두께인, 아이솔레이터 두께의 비율의 함수로써 리드 거리를 상세히 기록하고 있다. 표24 및 25는 Symbol X1060 태그에 대한 데이터를 보여주고 있으며, 금속측 아이솔레이터 층이 유전율 9-10의 유전성 재료 또는 유전율 10과 투자율이 1보다 큰, 특히 포뮬레이션 A인 전자기성 재료인 것을 비교한 것이다.

Alien I2 태그에 관하여, 표22에 나타난 순수 유전성 아이솔레이터(k2/k16)가 모든 테스트 환경에서 태그 가독성을 제공하는 것에 실패한 것을 유의하라. 그러나, 어떤 테스트 파라미터 하에서는, 전자기성 금속측 층(k2/B)가 있는 아이솔레이터는 표23에 나타난 바와 같이 태그가 읽히도록 할 수 있다. 표23의 0% 행에 대해 언급하면, 전자기성 재료가 적어도 0.140-0.1599 인치 두께일 때, 단일 균질 층으로서 태그를 아이솔레이트한다. 반대로, 균질 유전층은 표22의 0% 행에서 기록된 바와 같이, 아이솔레이션을 제공하지 않는다. 리드 거리는 유전성-전자기성이 결합된 아이솔레이터를 사용할 때 최대화되며, 여기서 바람직하게는 아이솔레이터의 50%와 70% 사이가 저유전율 재료이다. 이 예는 이 태그 디자인의 유전성 아이솔레이터에 대해서는, 단일 균질 재료 또는 유전성 재료를 결합 것 만큼, 전자기성 아이솔레이터도 향상된 것임을 보여준다. 또한, 아이솔레이터 성능을 결정할때 아이솔레이터 두께와 증감 재료의 비율의 중요성은 다시한번 명백해진다.

Symbol X1060 태그에 대해서, 유전성 증감 아이솔레이터와 유전성-전자기성 아이솔레이터는 모두 0.1799 인치의 두께에서 아이솔레이션을 제공한다. 그러나, k2/A 아이솔레이터는 0.060-0.0799 인치와 같은 작은 두께에서 아이솔레이션을 제공하는데, 이는 어떠한 경우에서는 유리할 수 있다. k2/k9-10 아이솔레이터는 이 태그의 전체 두께의 약 30-70%의 k2 층 비율에서 최적화되고, k2/A 아이솔레이터는 약 50-90%의 k2층 비율에서 최적화된다.

표26, 27 및 28은 세층의 아이솔레이터를 비교하였는데, 여기서 금속측은 전자기성 재료, 포뮬레이션 A로 구성되고, 태그측은 k2(표26), k4(표27) 또는 k10(표28)인 유전성 재료이다. 태그는 Alien사의 "M" 태그이다. 포뮬레이션A의 전자기성 재료는 표23으로 위에서 설명한 바와 같이, 포뮬레이션B의 경우와 마찬가지로, 이 태그에 단일 층으로서 아이솔레이션을 제공한다. 그러나, 이 경우에는, 리드 거리가 상당히 향상된다. 아이솔레이터는 0.040-0.0599 인치만큼 작은 두께에서 적절히 효과적이고, 0.100-0.1199 인치 두께에서 상당히 더 효과적이다.

이들 표들은 또한 태그 안테나 정합 요구에서 전자기 특성과 증감 재료의 전체 두께 및 비율의 상호 의존성을 보여준다. 두가지 부가적인 비교가 수행되었다. 표29 및 30은 k=4 재료과 포뮬레이션A 및 B의 결합 결과를 보여준다. 표31 및 32는 k=10 유전성 재료가 포뮬레이션A 및 B와 결합한 결과를 보여준다.

표26 내지 32는 동시에 다른 아이솔레이터 전자기 파라미터가 선택될때 태그의 효율적인 아이솔레이션을 위해 요구되는 파라미터의 균형을 보여준다. 태그측 유전율이 매우 낮을 때, 즉 k=2-4일 때, 증감은 저 아이솔레이터 전체 두께에서 균질의 전자기성 아이솔레이터에 비해 우수하다. 효율적인 증감 아이솔레이터 이행은 태그측 유전층이 전체 두께의 1-30% 일때 일어난다. 태그측 유전율을 k = 10까지 올리면 효율적인 증감 아이솔레이터를 보여주지만, 효율성의 위치(locus)는 전체 아이솔레이터 두께의 10-50%로 옮겨진다.

안테나 정합 요구의 재균형은 태그측 증감 층의 조정에만 한정되지 않는다. 표29는 아이솔레이터 k4/A를 나타내고, 표30은 k4/B 아이솔레이터를 나타낸다. 금속측 증감층이 전자기 재료 A에서 B로 변화할 때, 이는 유전율과 투자율의 증감을 야기하고, 효율적인 아이솔레이터 이행의 위치는 태그측 유전층 비율이 1-30%에서 20-50%로 옮겨진다.

아이솔레이터 파라미터를 균형시키는 임계는 표31에 나타나고, 여기서 아이솔레이터 k10/A는 k10/C 아이솔레이터를 가지는 표32와 비교된다. 금속측 증감층 유전율과 투자율이 전자기 재료 C의 레벨까지 증가함에 따라, Alien "M" 태그를 아이솔레이트하는 능력은 없어진다. 전자기성 재료 특성의 범위에 걸쳐 세심하게 연구하지 않으면, 증감 아이솔레이터가 동작하지 않는 잘못된 결과가 발생할 수 있다.

Symbol Technologies Trident 태그가 현재 리더에 의해 리더에 제공되는 ThingMagic4 소프트웨어에 의해 낮은 리드율로 읽혀지는 것을 발견하였다. 이 효과는 도4b의 자유공간 및 에어 갭 리드 거리 그래프에서 알 수 있다. 자유공간에서 최대 리드율은 단지 약 10%이다. 금속 기판이 있으면, 태그는 에어 갭 스탠드오프가 0.4-0.5 인치가 될 때까지 읽힐 수 없다. 그러나, 0.5 인치 에어 갭 스탠드오프에서 리드율은 30%로, 자유공간에서보다 높다. 이러한 발견에 기초하여, 다른 모든 태그 테스트에 대해 적용한 75% 값과는 반대로, 어떤 주어진 전력 감쇠에서 이 태그의 성공적인 리드를 판단하는 임계값으로서 25%의 리드율을 설정하였다.

표33 및 34는 k2/C 및 k4/C 전자기성 증감 아이솔레이터에 의한 이 태그의 효율적인 아이솔레이션을 각각 보여준다. 유전성 재료 또는 전자기성 재료의 균일의 단일층 아이솔레이터는 적절한 아이솔레이션을 제공하였다. 그러나, 유전성-전자기성 증감 아이솔레이터는 상당히 큰 리드 범위 성능을 제공하였다. 또, 리드 범위는 에어 갭 스탠드오프 실행에 비해 상당히 우수했다.

도 5의 응용된 무선 인식(Applied Wireless Identification) APL-1216 태그는 리드 범위 성능 실험에 사용된 테스트 챔버로는 읽히지 않았다. 가능한 이유는 태스트 챔버의 최소 리드 범위가 약 3피트이고 태그의 자유공간 리드 범위가 그 거리보다 작은 것이다. 이 발견을 무시하면, 전자기성 아이솔레이터는 유효하게 테스트된다. 놀랍게도, 표35에 나타난 바와 같이, 이 태그에 대한 적절한 리드 거리를 제공하는 아이솔레이터 파라미터가 발견되었다. 적절한 아이솔레이터의 선택은 실제로 이 테스트에서 태그의 리드 범위 성능을 향상시킨다.

단일 층으로서의 전자기성 복합 재료로 구성된 향상된 아이솔레이터 또는 유전성 복합 재료로 된 증감 아이솔레이터 이외에, 증감 전자기성 아이솔레이터가 사용될 수 있다. 그 이상의 전자기성 아이솔레이터 재료는 포뮬레이션에 적합하게, 강자성의 카르보닐 철, 니켈-아연 페라이트 또는 마그네타이트(magnetite)를 실리콘 엘라스토머 프리폴리머 및 경화 작용제와 섞고, 쉬트를 생성하고, 생성한 쉬트를 실온 또는 상온에서 경화함으로써 준비되었다. 915 MHz에서 측정된 이들 아이솔레이터 포뮬레이션의 전자기성 특성이 표36에 주어진다.

태그측 층으로서 표36의 각각의 재료를 사용하고 금속측 층으로서 포뮬레이션 A를 사용한 두층 아이솔레이터는 Alien M 태그와 금속 기판 사이에 배치되고, 리드 거리를 측정하였다. 결과는 표37에 주어진다.

이 태그에 대해서, 태그측 투자율이 금속측 투자율보다 작은 전자기성 아이솔레이터는, 태그측 층 비율이 전체 아이솔레이터 두께의 1-20% 사이일 때 리드 거리에서 향상이 있었다.

현재 많은 제조사로부터의 다수의 RFID 디자인이 시장에 존재하고 그 리스트는 RFID에 대한 관심이 증가함에 따라 확장되고 있다. 여기서의 표로부터 확실하게, 각각의 태그는 간섭하는 기판으로부터 아이솔레이트하기 위해 필요한 임피던스 요구를 정합하기 위해 특별하게 포뮬레이션화된 아이솔레이터를 요구한다. 이것은 다른 제조사로부터의 태그에 뿐만 아니라, 주어진 제조사로부터의 다양한 태그 디자인에도 적용된다. 예를 들면, Symbol X1060 태그는 표25에 나타난 것과 같이 k2/A 아이솔레이터를 사용하여 판독될 수 있지만, 반면 Symbol Trident 태그는 이 아이솔레이터 프로프일로는 판독될 수 없고 표34에 나타난 바와 같이 k4/C 아이솔레이터를 사용하여 판독될 수 있다. 안테나 디자인이 각 제조사들에 전용되고 산업적 규격 디자인이 존재하지 않는 것처럼, 주어진 RFID 태그에 적합한 아이솔레이터를 확인하는 것은 연역적으로 불가능하다. 다음의 실험 전략은 적절한 아이솔레이터 선택을 제공할 수 있다.

위 그래프의 대부분에서 가장 좋은 성능을 보이는 조합은 산재하지(scattered) 않는다. 그보다는, 최적 동작의 "클러스터(cluster)"가 있다. 이러한 클러스터는 전형적으로 유사한 두께와 고유전 재료에 대한 저유전 재료의 비율을 가진다. 이러한 현상은 적절한 아이솔레이터 조합을 제공하는 전략을 개발하는데 이용될 수 있다.

원하는 아이솔레이터 정보를 결정하는 것은 두 단계의 프로세스인데; 우선 주어진 태그 디자인을 잘 아이솔레이트할 수 있는 가능한 아이솔레이터 포뮬레이션의 서브셋(subset)을 결정하고, 태그의 특정 용법(usage)을 가장 잘 충족하는 포뮬레이션을 고른다. 여기 리드 거리 표에 나와 있는 바와 같이 전체 아이솔레이터 두께에 대한 전체 아이솔레이터 두께의 다양한 유전성 및/또는 전자기성 성분의 상대적 비율의 격자(grid) 위에 영역을 위치시키는, 스크린 실험(screening experiment)가 먼저 요구된다. 두층 아이솔레이터 시리즈(series)가 준비되어 있는데, 여기서 태그측 층은 저손실, 저유전성 재료로 구성되며, 그 유전율은 2-4이고, 물체측(article-side) 층은 고유전율 재료, k=20-30 또는 투자율이 5-10인 전자기성 재료로 구성되어 있다. 전자기성 물체측 층이 더 선호된다. 아이솔레이터는 0.120-0.0-140 인치의 두께로 제조되고, 전체 두께에 대한 태그측 비율은 약 10% 증감으로 0%부터 100%까지 미친다. 리드 거리 테스트는 이러한 아이솔레이터 시리즈로 수행된다. 가능한 아이솔레이터의 선택에 제한 또는 특정이 있는 다른 초기 스크린 시리즈도 물론 사용될 수 있다. 결정적인 요소는 포뮬레이션의 스크린이 충분이 넓어서 후보 포뮬레이션(candidate formaulations)의 발견이 상대적으로 알맞다(likely)는 것이다.

가독성을 허용하기 위해 태그의 충분한 아이솔레이션을 제공하는 적어도 하나의 아이솔레이터 포뮬레이션이 발견되면, 실험적인 태스크는 시장의 수요를 만족하는 포뮬레이션을 결정하게 된다. 이 시장 수요는 주어진 리드 거리, 가장 낮은 비용의 아이솔레이터, 또는 다른 기준을 충복시킬 수 있는 최소 리드 거리, 가장 얇은 아이솔레이터와 같은 고려사항을 포함할 수 있다. 따라서 최종적인 아이솔레이터 포뮬레이션은, 첫번째 스크린 실험에서 시장 수요를 가장 잘 충족하는 적절한 포뮬레이션에 적합한 검색 절차에 의해 발견된 태그 가독성 지역의 상세한 조사(examination)를 포함한다.

만약 태그 가독성을 허용하는 어떠한 아이솔레이터 포뮬레이션도 발견되지 않았다면, 다음 가장 효과적인 스크린은 전체 아이솔레이터 두께를 증가시켜서 전체 아이솔레이터의 0%에서 100%까지의 범위의 태그측 층으로 제작된 아이솔레이터로 다른 일련의 실험을 수행하는 것이다. 어떤 아이솔레이터 두께가 선택되어도, 만약 RFID 태그에 대한 에어 갭 리드 거리가 0.240-0.0260 인치보다 크다면, 태그 두께는 0.240-0.0260 인치인 것이 바람직하다. 두번째 스크린 두께는 아이솔레이터 효율에 대한 실패한 결과를 피하기 위해서 태그의 에어 갭 리드 거리보다 작아야 한다. 가독성을 허용하는 지역의 포뮬레이션이 발견되면, 앞선 단락에서 설명한 바와 같이 시장 수요를 충족하기에 가장 적절한 포뮬레이션을 결정한다.

실용적인 아이솔레이터 포뮬레이션이 발견되지 않으면, 다음은 아이솔레이터의 유전성 및/또는 전자기성 특성을 바꾸는 것이다. 먼저 유전성/전자기성 특성을 증가시키고 감소시켜 물체측 합성의 비율을 바꾸는 것이 좀더 유리한 것으로 일반적으로 알려져 있다. 전과 같이 일련의 특성으로 스크린하는 것과 두번째 스크린과 같은 큰 동일한 두께가 바람직하다. 무한한 다양한 안테나 디자인이 있을 수 있기 때문에, 포뮬레이터(formulator)에 대해 이용가능한 소재(raw material)로 얻을 수 있는 유전성 및/또는 전자기성 특성의 범위, 오직 유전성 및 전자기성 소재의 유한한 범위로 성공을 제한될 수 있다.

상술한 방법은 안테나 디자인이 미리 존재하는 것을 가정하였고, 그 안테나와 함께 사용하기 위한 최적의 아이솔레이터의 결합을 결정하는 프로세스를 생성하였다. 그러나, 한편, 아이솔레이터 조합은 비용, 두께 또는 다른 요소에 기초하여 먼저 선택될 수 있다. 이러한 경우에, 그 후의 노력은 그 특정 아이솔레이터와 함께 사용하기 위한 적절한 안테나 디자인을 창작하는 쪽으로 향할 것이다.

Claims

무선 주파수를 통해 물품에 대한 식별 정보를 전송하기 위한, 인식(identification) 시스템으로서,

전압이 인가되면 무선 주파수를 통해 상기 식별 정보를 전송하기 위한 RFID 태그;

상반되는 제1 및 제2면과 제1유전율을 가지고, 상기 제1면은 상기 물폼과 접촉하는 제1층;

상반되는 제1 및 제2면과 제2유전율을 가지는 제2층으로, 상기 제2층의 제2면은 상기 RFID 태그와 접촉하는 제2층을 포함하고, 상기 제1 및 상기 제2유전율은 동일하지 않은, 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1유전율은 상기 제2유전율보다 큰, 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1층은 이산화티탄을 포함하는, 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제2층은 이산화티탄을 포함하는, 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제2층의 상기 제1면은 상기 제1층의 제2면과 접촉하는, 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1층은 1보다 큰 투자율을 갖는, 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1유전율은 약 9 내지 약 30인, 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제2유전율은 약 2 내지 약 10인, 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제2유전율보다 크고 상기 제유전율보다 작은 값인 제3유전율을 가지는 제3층을 더 포함하고, 상기 제3층은 상기 제1층의 상기 제2면과 상기 제2층의 상기 제1면 사이에 배치되는, 시스템.
무선 주파수를 통해 물품에 대한 식별 정보를 전송하기 위한, 인식 시스템으로서,

전압이 인가되면 무선 주파수를 통해 상기 식별 정보를 전송하기 위한 RFID 태그; 및

상반되는 제1 및 제2면, 유전율 및 1보다 큰 투자율을 가지는 제1면을 포함하고, 상기 제1층은 상기 물품과 상기 RFID 태그의 사이에 배치되는, 시스템.
제10항에 있어서, 상기 제1층은 카르보닐 철, 니켈-아연 페라이트 또는 마그네타이트로 구성되는, 시스템.
제10항에 있어서, 상기 투자율은 약 1.5 내지 약 7인, 시스템.
제10항에 있어서, 상기 유전율은 약 4 내지 약 32인, 시스템.
제10항에 있어서, 상기 제1층의 상기 제1면은 상기 물품과 접촉하고, 상기 제1층의 상기 제2면은 상기 RFDI 태그와 접촉하는, 시스템.
제10항에 있어서, 상반되는 제1 및 제2면을 가지고, 상기 제2층과 상기 RFID 태그 사이에 배치되는 제2층을 더 포함하는, 시스템.
제15항에 있어서, 상기 제2층은 약 1.5 내지 약 10인 유전율을 가지는, 시스템.
제15항에 있어서, 상기 제2층은 1보다 큰 투자율을 가지는, 시스템.
제17항에 있어서, 상기 제2층은 상기 제1층의 투자율보다 작은 투자율을 가지는, 시스템.
제15항에 있어서, 상기 제1층의 상기 제1면은 상기 물품과 접촉하고, 상기 제1층의 상기 제2면은 상기 제2층의 상기 제1면과 접촉하고, 상기 제2층의 상기 제2면은 상기 RFDI 태그와 접촉하는, 시스템.
무선 주파수를 통해 물품에 대한 식별 정보를 전송하기 위한, 인식 시스템으로서,

전압이 인가되면 무선 주파수를 통해 상기 식별 정보를 전송하기 위한 RFID 태그; 및

상기 물품과 접촉하는 제1면과 상기 RFID 태그와 접촉하는 상반되는 제2면을 가지는 층을 포함하고, 상기 층은 상기 제1면 및 상기 제2면 사이에 유전율 증감(gradient)을 가지는, 시스템.
제20항에 있어서, 상기 제1면에서의 상기 유전율은 상기 제2면에서의 유전율보다 큰, 시스템.
물품에 대한 식별 정보를 전송하기 위한, 무선 인식 시스템으로서,

상기 식별 정보를 담는 집적 회로와 상기 식별 정보를 전송하기 위한 안테나를 포함하는 기판;

상반되는 제1 및 제2면 및 제1유전율을 가지고, 상기 제1면은 상기 물품과 접촉하는 제1층; 및

상반되는 제1 및 제2면과 제2유전율을 가지는 제2층을 포함하고, 상기 제2층 의 상기 제2면은 상기 기판과 접촉하고 상기 제1 및 제2유전율은 동일하지 않은, 시스템.
제22항에 있어서, 상기 제1유전율을 상기 제2유전율보다 큰, 시스템.
제22항에 있어서, 상기 제1층은 이산화티탄을 포함하는, 시스템.
제22항에 있어서, 상기 제2층은 이산화티탄을 포함하는, 시스템.
제22항에 있어서, 상기 제2층의 상기 제1면은 상기 제1층의 상기 제2면과 접촉하는, 시스템.
제22항에 있어서, 상기 제1층은 1보다 큰 투자율을 갖는, 시스템.
제22항에 있어서, 상기 제1유전율은 약 9 내지 약 30인, 시스템.
제22항에 있어서, 상기 제2유전율은 약 2 내지 약 10인, 시스템.
제22항에 있어서, 상기 제2유전율보다 크고 상기 제유전율보다 작은 값인 제3유전율을 가지는 제3층을 더 포함하고, 상기 제3층은 상기 제1층의 상기 제2면과 상기 제2층의 상기 제1면 사이에 배치되는, 시스템.
제22항에 있어서, 상기 기판은 상기 집적 회로와 상기 안테나가 위치하는 제1면과 상기 제2층의 상기 제2면과 접촉하는 제2면을 더 포함하는, 시스템.
물품에 대한 식별 정보를 전송하기 위한, 무선 인식 시스템으로서,

상기 식별 정보를 담는 집적 회로와 상기 식별 정보를 전송하기 위한 안테나를 포함하는 기판;

상반되는 제1 및 제2면, 유전율 및 1보다 큰 투자율을 가지는 제2층을 포함하고, 상기 제1층은 상기 물품과 상기 RFID 태그의 사이에 배치되는, 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1층은 카르보닐 철, 니켈-아연 페라이트 또는 마그네타이트로 구성되는, 시스템.
제32항에 있어서, 상기 투자율은 약 1.5 내지 약 7인, 시스템.
제32항에 있어서, 상기 유전율은 약 4 내지 약 32인, 시스템.
제32항에 있어서, 상기 제1층의 상기 제1면은 상기 물품과 접촉하고 상기 제1층의 상기 제2면은 상기 RFID 태그와 접촉하는, 시스템.
제32항에 있어서, 상반되는 제1 및 제2면을 가지고, 상기 제1층과 상기 기판 사이에 배치되는 제2층을 더 포함하는, 시스템.
제37항에 있어서, 상기 제2층은 약 1.5 내지 약 10의 유전율을 가지는, 시스템.
제37항에 있어서, 상기 제2층은 1보다 큰 투자율을 가지는, 시스템.
제39항에 있어서, 상기 제2층은 상기 제1층의 투자율보다 작은 투자율을 가지는, 시스템.
제37항에 있어서, 상기 제1층으 상기 제1면은 상기 물품과 접촉하고, 상기 제1층의 상기 제2면은 상기 제2층의 상기 제1면과 접촉하고, 상기 제2층의 상기 제2면은 상기 기판과 접촉하는, 시스템.
물품에 대한 식별 정보를 전송하기 위한, 무선 인식 시스템으로서,

상기 식별 정보를 담는 집적 회로와 상기 식별 정보를 전송하기 위한 안테나를 포함하는 기판; 및

상반되는 제1 및 제2면을 가지고, 상기 물품과 접촉되도록 상기 기판 및 상 기 물품 사이에 배치되는 층을 포함하고, 상기 층은 상기 제1면 및 상기 제2면 사이에 유전율 증감을 가지는, 시스템.
제42항에 있어서, 상기 제1면에서의 유전율은 상기 제2면에서의 유전율보다 큰, 시스템.
제42항에 있어서, 상기 기판은 상기 집적 회로와 상기 안테나가 위치하는 제1면과 상기 층의 상기 제2면과 접촉하는 제2면을 더 포함하는, 시스템.
외면을 가지는 물품;

상기 물품의 상기 외면과 접촉하고, 상반되는 제1 및 제2면을 가지고, 제1유전율을 가지는 제1층;

상반되는 제1 및 제2면을 가지고 상기 제1유전율과 다른 제2유전율을 가지는 제2층; 및

상기 제2층과 접촉하는 RFID 태그를 포함하고, 상기 RFID 태그는 전압이 인가되면 무선 주파수를 통해 상기 물품에 대한 식별 정보를 전송하기 위한, 장치.
제45항에 있어서, 상기 제1유전율은 상기 제2유전율보다 큰, 장치.
제45항에 있어서, 상기 제1층은 이산화티탄을 포함하는, 장치.
제45항에 있어서, 상기 제2층은 이산화티탄을 포함하는, 장치.
제45항에 있어서, 상기 제2층의 상기 제1면은 상기 제1층의 상기 제2면과 접촉하는, 장치.
제45항에 있어서, 상기 제1층은 1보다 큰 투자율을 가지는, 장치.
제45항에 있어서, 상기 제1유전율은 약 9 내지 약 30인, 장치.
제45항에 있어서, 상기 제2유전율은 약 2 내지 약 10인, 장치.
제45항에 있어서, 상기 제2유전율보다 크고 상기 제1유전율보다 작은 값의 유전율을 가지는 제3층을 더 포함하고, 상기 제3층은 상기 제1층의 상기 제2면과 상기 제2층의 상기 제1면의 사이에 배치되는, 장치.
제45항에 있어서, 상기 기판은 상기 집적 회로 및 상기 안테나가 위치하는 제1면과 상기 제2층의 상기 제2면과 접촉하는 제2면을 더 포함하는, 장치.
제45항ㅇ 있어서, 상기 물품의 상기 외면은 금속을 포함하는, 장치.
제45항에 있어서, 상기 물품은 액체를 담고 있는, 장치.
외면을 가지는 물품;

전압이 인가되면 무선 주파수를 통해 상기 물품에 대한 식별 정보를 전송하기 위한 RFID 태그; 및

상반되는 제1 및 제2면, 유전율 및 1보다 큰 투자율을 가지는 제1층을 포함하고, 상기 제1층은 상기 물품과 상기 RFID 태그 사이에 배치되는, 장치.
제57항에 있어서, 상기 제1층은 카르보닐 철, 니켈-아연 페라이트 또는 마그네타이트로 구성되는, 장치.
제57항에 있어서, 상기 투자율은 약 1.5 내지 약 7인, 장치.
제57항에 있어서, 상기 유전율은 약 4 내지 약 32인, 장치.
제57항에 있어서, 상기 제1층의 상기 제1면은 상기 물품과 접촉하고 상기 제1층의 상기 제2면은 상기 RFDI 태그와 접촉하는, 장치.
제57항에 있어서, 상반되는 제1 및 제2면을 가지고, 상기 제1층과 상기 RFID 태그 사이에 배치되는 제2층을 더 포함하는, 장치.
제62항에 있어서, 상기 제2층은 약 1.5 내지 약 10의 유전율을 가지는, 장치.
제62항에 있어서, 상기 제2층은 1보다 큰 투자율을 가지는, 장치.
제64항에 있어서, 상기 제2층은 상기 제1층의 투자율보다 작은 투자율을 가지는, 장치.
제62항에 있어서, 상기 제1층의 상기 제1면은 상기 물품과 접촉하고, 상기 제1층의 상기 제2면은 상기 제2층의 상기 제1면과 접촉하고, 상기 제2층의 상기 제2면은 상기 RFID 태그와 접촉하는, 장치.
제57항에 있어서, 상기 물품은 금속을 포함하는, 장치.
제57항에 있어서, 상기 물품은 액체를 담고 있는, 장치.
외면을 가지는 물품;

상기 물품의 상기 외면과 접촉하고, 상반되는 제1 및 제2면을 가지는 제1층;

상기 층과 접촉하는 RFID 태그를 포함하고, 상기 RFID 태그는 전압이 인가되면 무선 주파수를 통해 상기 물품에 대한 식별 정보를 전송하기 위한 것이고,

상기 층은 상기 층과 상기 외면의 인터페이스에서의 유전율이 상기 층과 상기 RFID 태그의 인터페이스에서의 유전율과 다른 유전성 증감을 가지는, 장치.
제69항에 있어서, 상기 층과 상기 외면의 인터페이스에서의 상기 유전율은 상기 층과 상기 RFID 태그의 인터페이스에서의 유전율보다 큰, 장치.
제69항에 있어서, 상기 물품의 상기 외면은 금속을 포함하는, 장치.
제69항에 있어서, 상기 물품은 액체를 담고 있는, 장치.