KR20070090510A - Ｒｆｉｄ리더 - Google Patents

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KR20070090510A
KR20070090510A KR1020060020306A KR20060020306A KR20070090510A KR 20070090510 A KR20070090510 A KR 20070090510A KR 1020060020306 A KR1020060020306 A KR 1020060020306A KR 20060020306 A KR20060020306 A KR 20060020306A KR 20070090510 A KR20070090510 A KR 20070090510A
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 발명은 RFID리더의 안테나 및 안테나와 연결되는 송수신 분리단에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 수신처리부 및 송신처리부를 포함하는 RFID리더는 RFID신호를 송수신하는 안테나부; 다수개의 포트를 구비하여 상기 안테나부, 상기 수신처리부 및 송신처리부를 연결하고, 상기 포트들 중에서 특정 포트로 입력되는 신호는 격리시키는 방향성 신호전달특성을 가진 결합기를 포함한다. 또한, 상기 안테나부는 상기 RFID신호를 좌측원형편파 형태로 송수신하는 제1안테나; 및 상기 RFID신호를 우측원형편파 형태로 송수신하는 제2안테나를 포함하고, 패치형 안테나 또는 브랜치 라인형 결합기로 구비된다. 또한, 본 발명에 의한 RFID리더에는 상기 송신처리부와 연결되는 상기 결합기의 포트에, 신호의 유입을 억제하는 격리기가 구비된다.
본 발명에 의한 RFID리더에 의하면, 단가가 저렴한 기본 소자를 이용하여 송수신 신호를 분리하는 결합기를 용이하게 구현할 수 있으므로 생산 단가를 낮출 수 있고, 생산 공정을 단순화할 수 있는 효과가 있다. 또한, 원형 편파를 이용하여 태그의 위상을 보상할 수 있고, 인식률을 높여 송수신 품질을 향상시킬수 있으며, 송신단과 수신단의 격리도를 높여 송수신기의 신호 선택도를 향상시킴으로써 송수신기의 통신 에러를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

ＲＦＩＤ리더{Radio Frequency IDentification reader}
도 1은 종래의 서큘레이터가 구비된 RFID 리더의 구성 요소를 개략적으로 도시한 회로 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 RFID리더의 구성 요소를 개략적으로 도시한 블록도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 RFID리더의 결합기가 각 구성부와 연결되는 형태를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 RFID리더의 결합기가 송신신호를 처리하는 경우 각 포트별로 입출력되는 신호 사이의 전력 레벨 차이를 측정한 그래프.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 RFID리더의 결합기가 수신신호를 처리하는 경우 각 포트별로 입출력되는 신호 사이의 전력 레벨 차이를 측정한 그래프.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 RFID리더의 제1안테나 및 제2안테나가 배치되는 형태를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 RFID리더의 제1안테나 및 제2안테나에 의하여 송출되는 좌측선형편파 및 우측선형편파의 진행 형태를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 RFID리더의 제1안테나 및 제2안테나에 의하여 송출되는 신호의 방사 패턴을 측정한 그래프.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
100: RFID리더 110: 제1안테나
120: 제2안테나 122: 패치
125: 비아홀 126: 안테나판
127: 유전체판 128: 접지판
130: 브랜치 라인 결합기 P1: 제1포트
P2: 제2포트 P3: 제3포트
P4: 제4포트 140: 격리기
150: 송신처리부 160: 수신처리부
170: 제어부
본 발명은 RFID 리더에 관한 것으로서, RFID리더의 안테나 및 안테나와 연결되는 송수신 분리단에 관한 것이다.
현재, 유비쿼터스(ubiquitous) 네트워크 기술이 많은 이들의 주목을 받고 있는데, 유비쿼터스 네트워크 기술이란 시간과 장소에 구애됨이 없이 다양한 네트워크에 자연스럽게 접속할 수 있도록 하는 기술을 의미한다.
상기 유비쿼터스 네트워크 기술은 텔리메틱스 통신, 근거리 무선 통신, 이동통신 등의 통신 기술을 이용하여 다양한 방식으로 구현가능하며, 이를 이용하면 자 동차, 가정, 공공장소 등의 공간에서 자연스러운 접속 환경이 제공된다.
이러한 유비쿼터스 네트워크 기술의 차세대 기술로서 RFID 기술을 들 수 있으며, 그 중에서 상거래에 도입된 RFID 기술이 대표적이다.
일반적으로, RFID 시스템은 물품에 부착되어 세부정보가 내장된 전자태그, 상기 전자태그의 정보를 RF통신을 이용하여 읽는 RFID리더 등으로 이루어지는데, 이동통신단말기와는 달리 RFID 시스템의 송수신단에서는 송수신 주파수 대역을 분리하지 않은 채 송수신 신호를 공유하며, 베이스단에서 송수신 신호를 분리하여 처리하는 구조를 가진다.
따라서, RFID리더는 송신 대역과 수신 대역의 주파수를 구분하기 위하여 송수신 안테나를 분리하는 경우가 있는데, 이러한 경우 다수의 전자태그로부터 신호가 수신되면 오동작을 일으킬 확률이 커지며 송수신 모듈의 사이즈가 커지는 문제점이 있다.
이러한 이유로, 하나의 안테나를 공유하여 송수신 신호를 처리하는 것이 효과적이고, 안테나를 공유하기 위하여 안테나 전단에 서큘레이터와 격리기를 장착하게 된다.
서큘레이터는 보통 입출력의 구분이 없는 3개의 포트를 구비하여 방향성을 가지고 신호를 분배하는 기능을 수행하는데, 서큘레이터가 구비된 RFID 송수신기에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 종래의 서큘레이터(20)가 구비된 RFID 리더의 구성 요소를 개략적으로 도시한 회로 구성도이다.
도 1에 의하면, 종래의 RFID 송수신기는 안테나(10), 서큘레이터(20), 송신처리단(30) 및 수신처리단(40)을 포함하여 구성되며, 안테나(10)는 전술한 바와 같이 송수신 신호를 함께 수신하거나 송신하는 구조를 가진다.
상기 서큘레이터(20)의 제1포트는 안테나와 연결되고, 제2포트 및 제3포트는 각각 송신처리단(30) 및 수신처리단(40)과 연결된다.
상기 서큘레이터(20)는 어느 포트에서 전력이 입력되면, 왼쪽 혹은 오른쪽 포트중 어느 한쪽 포트에만 전력을 전달시키고 나머지 포트로는 전력을 전달시키지 않음으로써 한쪽 방향으로 신호가 회전하듯이 방향성을 갖고 전달되도록 한다.
따라서, 서큘레이터(20)는 안테나(10)를 통하여 수신되는 신호는 시계 반대 방향의 수신처리단(40)으로 전달하고, 송신처리단(30)으로부터의 송신 신호는 수신처리단(40)이 아닌 안테나(10)로 전달한다.
이러한 서큘레이터(20)는 영구자석, 메탈 그라운드, 페라이트(인입되는 전력의 공진패턴각을 변화시키는 기능을 수행함), 스트립라인으로 구성되는 페라이트 소자와 LC 소자를 이용하면 용이하게 설계할 수 있고, 삽입 손실면에서 우수한 특성을 보이는 장점이 있으나, 각각의 단자에 대한 격리도(isolation)가 떨어지고, 따라서 수신기의 선택도가 저하된다는 단점이 있다.
또한, 종래의 서큘레이터는 크기가 커지므로 소형의 RFID 리더를 제작하는 데 어려움이 따르고, 가격이 고가이므로 RFID 리더의 단가를 상승시키는 요인으로 작용되는 문제점이 있다.
일반적으로, 안테나는 종류에 따라 고유의 편파(Polarization; 전자기파의 진행방향에 대한 전계 필드(Electric field)의 극성 방향을 의미함)를 가지는데, 편파 방향이 틀어지는 경우 송수신 성능이 저하되며, 가령, 편파 방향이 직교하는 경우에는 신호 교류가 불가능하게 된다.
하나의 안테나를 이용하는 종래 RFID리더의 경우, 이러한 편파 방향의 문제로 인하여 신호 인식률이 낮아지고, 원활하게 RFID 통신이 이루어지지 못하는 상황이 종종 발생되므로 이에 대한 개선책이 요구되고 있다.
본 발명은 우수한 삽입 손실 특성을 가지며, 송신단과 수신단 사이의 격리도가 커서 송수신기의 선택도가 향상되고, 서로 영향을 주지 않는 편파 방향의 신호들을 이용하여 수신 신호의 인식률이 높아지는 RFID리더를 제공한다.
본 발명에 의한 RFID리더는 수신처리부 및 송신처리부를 포함하는 것으로서, RFID신호를 송수신하는 안테나부; 다수개의 포트를 구비하여 상기 안테나부, 상기 수신처리부 및 송신처리부를 연결하고, 상기 포트들 중에서 특정 포트로 입력되는 신호는 격리시키는 방향성 신호전달특성을 가진 결합기를 포함한다.
또한, 본 발명에 의한 RFID리더의 상기 안테나부는 상기 RFID신호를 좌측원형편파 형태로 송수신하는 제1안테나; 및 상기 RFID신호를 우측원형편파 형태로 송수신하는 제2안테나를 포함한다.
또한, 본 발명에 의한 RFID리더의 상기 안테나부는 패치형 안테나 또는 브랜치 라인형 결합기로 구비된다.
또한, 본 발명에 의한 RFID리더에는 상기 송신처리부와 연결되는 상기 결합기의 포트에, 신호의 유입을 억제하는 격리기가 구비된다.
또한, 본 발명에 의한 RFID리더의 상기 결합기는 4개의 포트를 구비하여 제1포트 및 제4포트는 상기 안테나부와 연결되고, 제2포트는 상기 송신처리부와 연결되며, 제3포트는 상기 수신처리부와 연결되고, 상기 안테나부로부터 수신된 신호는 제3포트를 통하여 상기 수신처리부로 전달되고, 상기 송신처리부로부터 전달된 송신 신호는 제2포트를 통하여 상기 안테나부로 전달된다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 RFID리더에 대하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 RFID리더(100)의 구성 요소를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2에 의하면, 본 발명의 실시예에 따른 RFID리더(100)는 제1안테나(110), 제2안테나(120), 결합기(130), 격리기(140), 송신처리부(150), 수신처리부(160), 제어부(170) 및 근거리 무선 네트워크부(180)를 포함하여 이루어지는데, 제1안테나(110)와 제2안테나(120)는 RFID 신호를 원형편파 형태로 송수신한다.
본 발명의 실시예에서, 제1안테나(110)는 좌측원형편파(LHCP; Left Hand Circular Polarization)를 발생시키고, 제2안테나(120)는 우측원형편파(RHCP; Right Hand Circular Ploarization)를 발생시킨다.
이렇게 제1안테나(110)와 제2안테나(120)를 통하여 두가지의 원형편파가 송출되는 경우 두 신호는 상호 영향을 주지 않으면서 빔 패턴을 형성하고, 따라서 하 나의 신호만으로 통신을 하는 경우보다 신호 인식률을 높일 수 있다.
보통, RFID 신호로는 태그와 리더가 능동 방식으로 동작하는 경우, 400MHz ~ 900MHz의 주파수 대역을 가지는 UHF 신호가 사용되고, 수동 방식으로 동작하는 경우에는 UHF(800MHz ~ 900MHz, 국가별 할당 주파수) 신호가 사용된다.
결합기(130)는 4개의 포트를 구비하여 포트들 중에서 특정 포트로 입력되는 신호는 격리제거시키는 방향성 신호전달특성을 가지는 소자로서, 상기 제1안테나(110), 제2안테나(120), 수신처리부(160) 및 송신처리부(150)를 연결시킨다.
상기 격리기(140)는 결합기(130)를 통하여 신호가 분배되는 과정에서 수신신호가 송신처리부(150) 측으로 누설되는 것을 차단한다.
본 발명의 실시예에서, 제1안테나(110)와 제2안테나(120)는 패치형 안테나로 구비되어 원형편파 방향을 가지는 신호를 송신하거나 수신하고, 상기 결합기(130)는 브랜치 라인형 결합기로 구비되는 것으로 하는데, 상기 안테나(110, 120), 결합기(130), 격리기(140)의 연결 구성 및 동작에 대해서는 도 3 및 도 6을 참조하여 후술하기로 한다.
상기 송신처리부(150)와 수신처리부(160)는 각각 발룬회로부, 믹서(Mixer)부, 필터부, 증폭부를 포함하여 이루어지는데, 송신처리부(150)와 수신처리부(160)의 구성 요소는 본 발명의 기술적 사상과 크게 연관성이 없으므로 도시되지 않았으며, 송신처리부(150)와 수신처리부(160)의 구성 요소는 송신신호와 수신신호를 처리하는 점이 다르나 그 구성 및 동작이 유사하므로, 수신처리부(160)의 예를 들어 간단히 살펴보기로 한다.
상기 발룬회로부는 결합기(130)와 연결되고, 결합기(130)로부터 경로가 분리되어 전달된 수신 신호를 I신호 및 Q신호로 분리시킨다. 여기서, "발룬(Balun)"이란 "Balance-Unbalance"의 줄임말로서, Balanced Signal 을 Unbalanced Signal로(또는 그 역으로) 변환해주는 회로를 의미한다.
상기 발룬회로부는 출력단이 믹서부와 연결되는데, 같은 전송 대역을 사용하는 I신호와 Q신호가 존재하는 경우 한측을 GND로 만들고 다른 측으로 신호를 몰아(일종의 신호 변환임) I신호 또는 Q신호를 분리시키게 된다.
상기 믹서부는 발룬회로부와 연결되며, 분리된 I신호 및 Q신호에 소정의 위상차를 가지는 신호(가령, 코사인, 사인 신호)를 곱산하여, I신호 및 Q신호에 위상차를 만든다.
또한, 상기 필터부는 위상차가 생긴 I신호 및 Q신호를 주파수 필터링하여, 해당 주파수 대역 중에서 소정 대역 이하의 주파수 신호만을 추출함으로써 신호 처리의 효율성을 높인다.
상기 필터부와 연결되는 증폭부는 I신호와 Q신호를 베이스밴드 주파수 신호에서 디지털 신호로 변환(A/D 변환)가능하도록 소정 수준의 크기로 증폭시킨다.
상기 제어부(170)는 통신프로토콜을 구비하여 태그와의 RF통신을 제어하고, 태그의 위치를 파악하기 위하여 주기적으로 정보요청신호를 송출하며, 태그로부터 수신된 태그식별정보의 코드를 분석하는데, 이때 데이터 포맷을 변환하고, 필요한 정보를 추출하기 위하여 필터링 처리한다.
여기서, 상기 제어부(170)는 FPGA(Field Programmable Gate Array)회로나 DSP(Digital Signal Processing)회로 형태로 구현될 수 있다.
상기 FPGA회로는 칩의 생산 공정을 벗어나 RFID리더(100)의 기능을 구현하는 경우 필요에 따라 프로그래밍을 추가할 수 있는 게이트 배열 회로(논리 집적 회로)를 의미하며, 게이트 어레이와 PLD(Programmable Logic Devices)의 특성이 구현되어 있다.
또한, 상기 DSP (Digital Signal Processing)회로는 아날로그 신호를 A/D(Analog/Digital)변환하여 얻어진 디지털 데이터에 대수적인 연산을 처리하고 필터링이나 스펙트럼분석 등의 신호처리를 한다. DSP회로는 고속 연산성과 컴팩트화를 추구한 전용 프로세서이며, 소프트웨어만을 교체함으로써 시스템을 업그레이드할 수 있는 장점이 있다.
그리고, 본 발명에 의한 RFID리더(100)는 태그로부터 수신한 데이터를 무선 네트워크를 통하여 보다 먼 거리에 위치된 다른 단말기(가령, 중앙 서버와 같은 단말기)로 전송할 수 있는데, 상기 근거리 무선 네트워크부(180)는 일종의 무선랜 카드로서 무선접속장치(200)와 무선통신 채널을 설정하고, 제어부(170)로부터 분석된 태그식별정보 및 상기 리더식별정보를 전달받아 무선접속장치(200)로 전송한다.
상기 무선접속장치(200)는 무선통신(무선랜) 장비를 의미하는 것으로, 대표적으로 AP(Access Point)를 들 수 있다. AP는 라이센스가 필요없는 2.4GHz 주파수대의 ISM(Indutrial, Scientific and Medical) 밴드 영역을 사용하여 수 Mbps 내지 십수 Mbps 속도의 네트워크를 구성할 수 있는 무선통신 장비이며, 무선랜 카드를 구비한 이동통신단말기와 접속하여 통신 채널을 제공한다.
이러한 AP는 DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum)방식의 고속 802.11표준을 따르고 있는데, 그 이유는 2Mbps 속도를 지원하는 기존의 AP 및 11Mbps 속도를 지원하는 최신의 AP가 상호 공존하면서 쉽게 고속의 11Mbps 환경으로 이전할 수 있고, 여러 제품간의 상호 호환성이 있기 때문이다.
상기 무선접속장치(200)는 이와 같이 RFID리더(100)와 무선통신 채널을 통하여 연결되고, 중앙 서버에 내장되거나 또는 유/무선 네트워크를 통하여 중앙 서버와 연결될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 RFID리더(100)의 결합기(130)가 각 구성부와 연결되는 형태를 도시한 도면이다.
상기 결합기(130)는 4개의 포트를 구비하여 제1안테나(110)와 제2안테나(120)로 수신되는 신호는 수신처리부(160)로 전달하고, 송신처리부(150)로부터 전달되는 신호는 제1안테나(110)와 제2안테나(120)로 전달함으로써(즉, 방향성을 가지고 신호를 전달함으로써) 일종의 서큘레이터로서 동작한다.
상기 결합기(130)는 브랜치 라인(Branch line)형 결합기(Coupler)로 구현되는데, 브랜치 라인형 결합기(130)는 두 개의 전송 선로를 두개의 브랜치 라인으로 연결한 형태로서 직접 커플링(Direct coupling) 방식을 이용한 결합이고, 마이크로스트립 라인으로 구현될 수 있다.
브랜치 라인형 결합기(130)는 사각 형태로서, 각 포트 사이는 1/4λ 길이이며, 90°의 위상차를 가지고, 송수신 신호 사이에 약 25dB 내지 35dB의 격리도를 가지며, 안테나로의 송신시 약 -3dB의 삽입손실을 가진다.
브랜치 라인형 결합기(130)의 제1포트(P1)는 제1안테나(110)와 연결되고, 제4포트(P4)는 제2안테나(120)와 연결된다. 그리고, 제2포트(P2)는 격리기(140)와 연결되고, 제3포트(P3)는 수신처리부(160)와 연결된다.
가령, 제1안테나(110) 또는 제2안테나(120)를 통하여 신호가 수신되면, 수신 신호는 제1포트(P1)와 제4포트(P4)를 통하여 인력되고, 위상차를 두어 제2포트(P2)와 제3포트(P3)로 전달된다.
제2포트(P2)로 전달되는 수신 신호는 상기 결합기(130)에 의하여 1차 차단되고, 1차 차단되지 못한 잔존 수신 신호는 상기 격리기(140)에 의하여 2차 차단된다. 따라서, 상기 안테나(110, 120)를 통하여 수신된 대부분의 수신 신호는 제3포트(P3)를 통하여 수신처리부(160)로 전달된다.
그리고, 송신처리부(150)로부터 송신 신호가 전달되는 경우, 송신 신호는 제2포트(P2)에 입력되고, 위상차를 두어 제1포트(P1), 제3포트(P3)와 제4포트(P4)로 분배된다.
이때, 제1포트(P1)와 제4포트(P4)로 출력되는 신호는 제1안테나(110)와 제2안테나(120)로 전달됨으로써 전파신호로 변환되어 송출되고, 제3포트(P3)를 통하여 출력되는 신호는 상기 결합기(130)에 의하여 차단되어 수신처리부(160)로 전달되므로, 수신신호의 왜곡이 최소화된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 RFID리더(100)의 결합기(130)가 송신신호를 처리하는 경우 각 포트별로 인입출되는 신호 사이의 전력 레벨 차이를 측정한 그래프이다.
도 4의 그래프를 살펴보면, 총 4개의 파형이 측정되어 있는데, 우선 a3 파형은 송신신호가 제2포트(P2)로 입력되고 제1포트(P1)를 통하여 안테나(110)로 출력되는 경우를 나타낸 것이고, a4 파형은 송신신호가 제2포트(P2)로 입력되어 제4포트(P1)를 통하여 안테나(110, 120)로 출력되는 경우를 측정한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 RFID리더(100)가 약 900 MHz 대역의 주파수 신호를 처리한다고 가정한 경우, 상기 제2포트의 전력이 33dBm이고, 상기 결합기(130)에 의한 삽입손실이 -3dB이므로 상기 제1포트 또는 제4포트로 출력되는 전력은 약 30dBm이 된다. 이러한 손실은 통신에 영향을 줄 정도는 아니다.
또한, a2 파형은 송신신호가 제2포트(P2)로 입력되어 제3포트(P3)의 수신처리부(160)로 수신된 경우, 즉 격리도를 나타낸 것인데, 본 발명에 따른 RFID리더(100)가 약 900 MHz 대역의 주파수 신호를 처리하고 상기 격리도가 30dB일 경우 상기 제2포트(P2)의 전력이 33dBm이므로 상기 제3포트(P3)로 출력되는 전력은 3dBm으로 상기 수신처리부(160)에서 충분히 감당할 수 있게 되어 송신신호에 의한 수신신호의 왜곡이 거의 없게된다.
a2 파형은 송신신호가 제1포트(P1) 및 제4포트(P4)에서 반사된 경우를 나타낸 그래프이다.
상기 제1포트(P1) 및 제4포트(P4)의 반사도는 대략 20dB 내지 30dB인데, 상기 반사된 신호는 대부분 상기 결합기(130)에서 처리되거나, 안테나로 다시 송신되므로 송신 신호에 영향을 주지 않게 된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 RFID리더(100)의 결합기(130)가 수신신호를 처리하는 경우 각 포트별로 입출력되는 신호 사이의 전력 레벨 차이를 측정한 그래프이다.
도 5의 그래프를 살펴보면, 도 4와 마찬가지로 총 4개의 파형이 측정되어 있는데, 우선 b3 파형은 수신신호가 제1포트(P1)로 반사된 dB수치를 측정한 경우이고, b4 파형은 수신신호가 제4포트(P4)에서 반사되는 전력을 측정한 경우이다.
이때의 반사 신호는 안테나(110, 120) 단에서 상쇄되므로 수신처리부(160)로 입력되는 신호에 간섭을 주지 않으며 따라서 신호 처리에 영향을 주지 않게 된다.
b1 파형은 수신신호가 제1포트(P1) 또는 제4포트(P4)로 입력되어 제3포트(P3)를 통하여 수신처리부(160)로 출력되는 경우의 dB 수치를 측정한 것이다.
상기 도 4에서 전술한 바와 같이, 상기 결합기(130)에 의해 약 -3dB 감쇄가 발생되지만 통신에 영향을 줄 정도의 손실이 발생되는 것은 아니다.
또한, b2 파형은 수신신호가 제1포트(P1)로 입력되어 제2포트(P2)의 송신처리부(150)로 수신된 경우의 전력을 측정한 것인데, 이때의 수신신호는 격리기(140)에 의하여 차단되므로 수신신호의 왜곡에 거의 영향을 주지 못한다.
따라서, 본 발명에 의한 RFID 리더(100)는 우수한 삽입 손실 특성을 보이고, 신호 선택도를 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 상기 격리기(Isolator)(140)는 송신처리부(150)의 출력단에 연결되어 신호의 흐름 방향을 고정시킴으로써 신호 유입을 억제시키는데, 즉 송신처리부(150)로부터 안테나(110, 120)로 향하는 송신신호는 통과시키고, 안테나(110, 120)로부터 수신된 수신신호가 송신처리부(150)로 전달되는 경우 수신신호를 통과시키 지 않고 제거(termination)시키는 기능을 수행한다.
따라서, 격리기(140)는 수신신호의 유입으로 인하여 송신처리부(150)에서 혼변조 현상이 발생되고, 통신 시스템의 선형성이 저하되어 통신변조성능이 떨어지는 것을 방지한다.
또한, 상기 격리기(140)는 다수의 증폭기로 이루어지는 송신처리부(150)의 출력단에 구비되어, 높은 임피던스 수치와 낮은 반사계수(참고로, 이러한 경우 안테나(110, 120)측으로부터 반사되는 높은 임피던스의 전력에 의하여 송신처리부(150)의 소자가 손상될 수 있다)를 가지는 송신처리부(150)의 출력 임피던스를 매칭시키는 역할을 함으로써 전력을 안정화시킨다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 RFID리더(100)의 제1안테나(110) 및 제2안테나(120)가 배치되는 형태를 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 RFID리더(100)의 제1안테나(110) 및 제2안테나(120)에 의하여 송출되는 좌측선형편파 및 우측선형편파의 진행 형태를 도시한 도면이며, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 RFID리더(100)의 제1안테나(110) 및 제2안테나(120)에 의하여 송출되는 신호의 방사 패턴을 측정한 그래프이다.
도 6에 도시된 것처럼, 제1안테나(110)와 제2안테나(120)는 전자소자들이 실장되는 기판(C) 상에 세워진 형상으로서 서로 중심부가 수직을 이루어 교차되도록 고정된다(참고로, 기판(C)의 아래면에 부품들이 실장됨).
상기 안테나(110, 120)들은 패치형 안테나로서 패치(122), 안테나판(126), 유전체판(127) 및 접지판(128)으로 구성된다.
상기 패치(122)는 복사소자(Radiator)로 기능하는 구성부로서, 비아홀(125)을 통하여 전류가 공급되면 전자기파를 방사시킨다.
상기 비아홀(125)은 기판(C) 저면에 실장된 회로로부터 공급되는 전원을 패치(122)로 공급하고 상기 접지판(128)은 패치(122)로부터 잔류되는 전류를 접지시키는데, 패치(122)와 접지판(128)의 통전로(외부에서 보이지 않음)는 상기 유전체판(127)에 실장되는 구조를 가진다.
이와 같은 안테나(110, 120)의 구조 및 배치 방법에 의하여, 도 6의 화살표가 표시하듯, 제1안테나(110)는 좌측선형편파를 송출하고, 제2안테나(120)는 우측선형편파를 송출한다.
도 7의 (a) 도면은 좌측선형편파의 진행 방향을 도시한 것이고, 도 7의 (b) 도면은 우측선형편파의 진행 방향을 도시한 것인데, 제1안테나(110)와 제2안테나(120)는 기판의 상면측(즉, 도 7의 Z 좌표축)으로 좌측선형편파 및 우측선형편파를 동시에 송출한다.
이렇게 상호 영향을 주지 않는 두개의 선형편파를 이용함으로써 하나의 주파수 대역에서 두 개 이상의 채널을 통하여 신호를 송수신할 수 있다. 이외에, 선형 편파를 이용하면, 장애물 잡음에 강하여 건물 투과성이 높고 다중반사간섭의 영향이 적은 점, 편파 손실이 적은 점 등의 효과를 볼 수 있다.
도 8에 의하면, 좌측선형편파 및 우측선형편파가 혼재하여 Z 좌표축으로 하나의 빔 영역(방사 패턴)(D)을 형성함을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시 일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 의한 RFID리더에 의하면, 단가가 저렴한 기본 소자를 이용하여 송수신 신호를 분리하는 결합기를 용이하게 구현할 수 있으므로 생산 단가를 낮출 수 있고, 생산 공정을 단순화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 원형 편파를 이용하여 태그의 위상을 보상할 수 있고, 인식률을 높여 송수신 품질을 향상시킬수 있으며, 송신단과 수신단의 격리도를 높여 송수신기의 신호 선택도를 향상시킴으로써 송수신기의 통신 에러를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 수신처리부 및 송신처리부를 포함하는 RFID리더에 있어서,
    RFID신호를 송수신하는 안테나부;
    다수개의 포트를 구비하여 상기 안테나부, 상기 수신처리부 및 송신처리부를 연결하고, 상기 포트들 중에서 특정 포트로 입력되는 신호는 격리시키는 방향성 신호전달특성을 가진 결합기를 포함하는 RFID리더.
  2. 제1항에 있어서, 상기 안테나부는
    상기 RFID신호를 좌측원형편파 형태로 송수신하는 제1안테나; 및
    상기 RFID신호를 우측원형편파 형태로 송수신하는 제2안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID리더.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 안테나부는
    패치형 안테나로 구비되는 것을 특징으로 하는 RFID리더.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 결합기는
    브랜치 라인형 결합기로 구비되는 것을 특징으로 하는 RFID리더.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 결합기는
    4개의 포트를 가지며, 4개의 포트가 이루는 구간은 1/4λ의 위상차를 가지는 것을 특징으로 하는 RFID리더.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 송신처리부와 연결되는 상기 결합기의 포트에, 신호의 유입을 억제하는 격리기가 구비되는 것을 특징으로 하는 RFID리더.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 결합기는
    25dB 내지 35dB의 격리도를 가지는 것을 특징으로 하는 RFID리더.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 결합기는
    4개의 포트를 구비하여 제1포트 및 제4포트는 상기 안테나부와 연결되고, 제2포트는 상기 송신처리부와 연결되며, 제3포트는 상기 수신처리부와 연결되고, 상기 안테나부로부터 수신된 신호는 제3포트를 통하여 상기 수신처리부로 전달되고, 상기 송신처리부로부터 전달된 송신 신호는 제2포트를 통하여 상기 안테나부로 전달되는 것을 특징으로 하는 RFID리더.
  9. 제 2항에 있어서, 상기 제1안테나 및 제2안테나는
    상호 수직하게 배치되어 각각 좌측원형편파 및 우측원형편파를 송출하는 것을 특징으로 하는 RFID리더.
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