KR20080013215A - Ｒｆｉｄ 태그 - Google Patents

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KR20080013215A
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최세환
김종규
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Abstract

본 발명은 RFID 태그에 관한 것으로서, 유전체 기판 상면에 형성된 루프(Loop) 형상의 안테나와, 안테나와 상호 이격되어 형성된 제1 단자 및 제2 단자와, 안테나의 일측 단자와 제1 단자에 접착되어 있는 제1 태그 칩과, 제1 단자와 제2 단자에 접착되어 있는 제2 태그 칩과, 안테나의 타측 단자와 제2 단자를 전기적으로 연결하는 연결선을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 각각 다른 표준안을 지원하는 복수 개의 태그 칩을 하나의 RFID 태그에 장착함으로써, 하나의 태그로 다양한 기능을 구현할 수 있다.
RFID, 동작 주파수, 인식 거리, 커패시터, 인덕터

Description

ＲＦＩＤ 태그 { RFID Tag }
도 1은 종래의 RFID 태그 구조를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 RFID 태그의 일 실시예를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 RFID 태그의 등가회로의 회로도.
도 4는 본 발명의 RFID 태그의 다른 실시예를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 RFID 태그의 또 다른 실시예를 나타낸 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 유전체 기판 110 : 루프형 안테나
120 : 제1 단자 130 : 제2 단자
140 : 제1 태그 칩 150 : 제2 태그 칩
160 : 연결선
본 발명은 RFID 태그에 관한 것이다.
RFID(Radio Frequency Identification)는 무선 신호를 통해 비접촉식으로 사물에 부착된 얇은 평면 형태의 태그를 인식하여 정보를 읽어내는 기술로, 특히 최 근 주목받고 있는 유비쿼터스 컴퓨팅의 주요 개념인 고요한 상거래(Silent Commerce)를 가능하게 하는 핵심 기술이다.
강력한 무선 주파수를 발산하는 깨알만한 크기의 반도체칩에 제품의 생산, 유통, 가격 등 각종 정보를 저장하고, 이를 무선 리더기를 통해 읽어 들이는 방식이 적용된 RFID는 바코드에 비해 많은 양의 정보를 저장할 수 있으며, 인식거리 또한 1.5 ~ 27m로 매우 길고, 금속을 제외한 장애물의 투과도 가능하다.
이러한 많은 장점으로 인하여 RFID는 현재 광범위하게 활용되고 있는 바코드의 뒤를 이을 차세대 기술로 각광 받고 있으며, 그 적용분야도 물류, 유통, 보안, 출입통제 등 다양한 분야에 응용이 확대되고 있다.
RFID 시스템은 태그(Tag)와 리더(Reader)로 구성되는데, 태그를 부착한 물체가 리더의 인식 영역에 놓이게 되면, 리더는 특정한 반송 주파수(Carrier Frequency)를 가지는 RF 신호를 변조하여 태그에게 질문(Interrogation) 신호를 보내고, 태그는 리더의 질문에 응답한다.
즉, 리더는 특정 주파수를 가지는 연속적인 전자파를 변조하여 태그에게 질문 신호를 송출하고, 태그는 리더로부터 송출된 전자파를 전달받은 후, 태그 칩의 내부 메모리에 저장된 정보를 리더에게 전달하기 위하여 상기 전자파를 역산란 변조(Back-Scattering Modulation)시켜 리더에게 되돌려 보낸다.
여기서, 역산란 변조란 리더로부터 송출된 전자파를 태그가 수신한 후, 산란시켜 다시 리더로 전송할 때, 그 산란되는 전자파의 크기나 위상을 변조하여 태그의 정보를 보내는 방법이다.
도 1은 종래의 RFID 태그 구조를 나타낸 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 유전체 기판(10)에 대상물의 정보를 저장하는 태그 칩(11)이 부착되어 있고, 루프(Loop) 형상의 안테나(12)가 상기 태그 칩(11)과 연결선(13)에 의해 연결되어 있다.
여기서, 리더(미도시)가 소정의 주파수를 가지는 RF 신호를 변조하여 송출하면, 안테나(12)가 상기 송출된 신호를 수신하여 태그 칩(11)에 전달한다.
상기 태그 칩(11)에는 안테나(12)로부터 전달받은 신호를 정류하여 태그 칩(11)에 전원을 공급하는 정류회로가 포함되어 있는데, 상기 전달받은 신호로 태그 칩(11)을 활성화시켜 상기 태그 칩(11)의 내부 메모리에 저장된 정보를 상기 안테나(12)를 통하여 리더로 송신하게 된다.
이러한 RFID 태그는 125/134㎑, 13.56㎒, 433㎒, 900㎒, 2.45㎓ 등 사용 주파수에 따라 분류할 수 있으며, 사용 주파수에 따라 태그의 인식 거리 및 응용 분야가 달라진다.
특히 사용 주파수 대역이 13.56㎒인 RFID 태그의 경우, ISO 15963과 ISO 14443의 두가지 표준안을 가지는데, 각 표준안에 따라 태그의 인식 거리 및 응용 분야가 다르다.
즉, ISO 15963의 경우, 수 ㎝에서 1m 까지의 인식 거리를 가지며, 소/중용량의 중속 통신에 사용된다.
그리고, 응용 분야의 경우 물건에 부착하는 형태로는 전시회 시스템, 도서관 시스템, 렌탈 관리 등에 사용되며, 사람이 지참하는 형태로는 간이 입/출입, 선/후불 카드 등에 사용된다.
한편, ISO 14443의 경우, 태그의 인식 거리는 수 ㎝의 짧은 거리를 가지며, 대용량의 고속 통신에 사용되고, 응용 분야로는 사람이 지참하는 형태인 출입 통제, 주차 관리, 전화 카드 등에 사용된다.
이와 같이, 13.56㎒를 사용 주파수 대역으로 하는 RFID 태그는 각 표준안에 따라 응용 분야가 다른데, 이 경우 응용 분야에 따라 그에 해당하는 표준안을 따르는 태그 칩을 별도로 사용하여야 하는 불편이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 하나의 태그에 각각 다른 표준안을 지원하는 복수 개의 태그 칩을 장착하여 다기능 용도로 사용할 수 있는 RFID 태그를 제공하는데 있다.
본 발명의 RFID 태그의 바람직한 일 실시예는, 유전체 기판 상면에 형성된 루프(Loop) 형상의 안테나와, 상기 안테나와 상호 이격되어 형성된 제1 단자 및 제2 단자와, 상기 안테나의 일측 단자와 상기 제1 단자에 접착되어 있는 제1 태그 칩과, 상기 제1 단자와 상기 제2 단자에 접착되어 있는 제2 태그 칩과, 상기 안테나의 타측 단자와 상기 제2 단자를 전기적으로 연결하는 연결선을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 RFID 태그의 바람직한 다른 실시예는, 유전체 기판 상면에 형성된 루프(Loop) 형상의 안테나와, 상기 안테나와 상호 이격되어 형성된 제1 단자와, 상기 안테나의 일측 단자와 상기 제1 단자에 상호 이격되어 접착된 제1 태그 칩 및 제2 태그 칩과, 상기 안테나의 타측 단자와 상기 제1 단자를 전기적으로 연결하는 연결선을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 RFID 태그에 대해 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 RFID 태그의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
이에 도시된 바와 같이, 유전체 기판(100) 상면에 루프(Loop) 형상의 안테나(110)가 형성되어 있고, 상기 안테나(100)와 상호 이격되어 제1 단자(120) 및 제2 단자(130)가 형성되어 있고, 상기 안테나(110)의 일측 단자와 상기 제1 단자(120)에 제1 태그 칩(140)이 접착되어 있고, 상기 제1 단자(120)와 상기 제2 단자(130)에 제2 태그 칩(150)이 접착되어 있으며, 상기 안테나(100)의 타측 단자와 상기 제2 단자(130)는 연결선(160)에 의해 전기적으로 연결되어 있다.
여기서, 상기 제1 태그 칩(140)은 ISO 15963 표준안을 지원하는 태그 칩이고, 상기 제2 태그 칩(150)은 ISO 14443의 표준안을 지원하는 태그 칩이다.
상기 제1 태그 칩(140) 및 제2 태그 칩(150) 중 어느 하나의 태그 칩이 동작하면, 다른 태그 칩은 동작하지 않고 일종의 커패시터로 작용하게 된다.
예를 들어, 상기 제1 태그 칩(140)이 교통 카드용으로 사용되고, 상기 제2 태그 칩(150)이 출입 통제용으로 사용된다고 할 때, 버스나 지하철을 이용하는 경우에는 상기 제1 태그 칩(140)이 동작하게 되고 상기 제2 태그 칩(150)은 동작하지 않으며 일종의 커패시터로 작용한다.
도 3은 본 발명의 RFID 태그의 등가회로의 회로도이다.
이에 도시된 바와 같이, 커패시터(C1)과 커패시터(C2)가 직렬로 연결되어 있고, 상기 커패시터(C1) 및 커패시터(C2)와 인덕터(L1)가 병렬로 연결되어 있다.
여기서, 상기 인덕터(L1)는 루프 형상의 안테나(110)의 인덕턴스를 나타내고, 상기 커패시터(C1)는 제1 태그 칩(140)의 내부 커패시턴스를 나타내며, 상기 커패시터(C2)는 제2 태그 칩(150)의 내부 커패시턴스를 나타낸다.
일반적으로, RFID 태그의 공진 주파수는 태그 칩 내부의 커패시턴스와 안테나의 인덕턴스 값에 의해 결정된다.
즉, RFID 태그에 있어서 공진 주파수는 다음 수학식으로 나타낼 수 있다.
Figure 112006056492253-PAT00001
여기서, f0는 RFID 태그에 있어서 공진 주파수를 말하고, L은 안테나의 인덕턴스를 말하며, C는 태그 칩의 커패시턴스를 말한다.
예를 들어, 필립스(Philips)사에서 나온 태그 칩의 경우 약 23.5 ㎊의 내부 커패시턴스를 갖는다. 상기 태그 칩을 가지고 13.56㎒ 에서 동작하는 RFID 태그를 제작하려면, 안테나의 인덕턴스는 약 5 ~ 6 uH 정도의 크기를 가져야 한다.
이때, 상기 안테나의 인덕턴스의 크기는 루프의 전체 크기, 길이, 폭 등에 의해 달라지며, 이러한 파라미터들을 적절히 조절하여 약 5 ~ 6 uH 크기를 갖는 안테나를 제작할 수 있다.
본 발명의 RFID 태그에 있어서 공진 주파수는 다음식에 의해 정해진다.
Figure 112006056492253-PAT00002
여기서, L은 안테나의 인덕턴스를 말하며, CT는 태그 칩으로 인한 전체 커패시턴스를 말한다. 즉, CT = C1C2/(C1+C2)이다.
본 발명의 RFID 태그에서는 복수 개의 태그 칩을 장착하기 때문에, 기존의 하나의 태그 칩을 사용한 경우에 비하여 전체 커패시턴스가 증가 또는 감소하게 된다.
즉, 상기 제1 태그 칩(140) 및 제2 태그 칩(150)이 직렬로 연결되는 경우, 앞에서 살펴본 바와 같이 전체 커패시턴스 CT = C1C2/(C1+C2) 값을 갖게 되어 하나의 태그 칩을 사용하는 경우보다 커패시턴스가 감소하게 된다.
그리고, 상기 제1 태그 칩(140) 및 제2 태그 칩(150)을 병렬로 연결하는 경우, 전체 커패시턴스 CT = (C1+C2) 값을 갖게 되어 하나의 태그 칩을 사용하는 경우보다 커패시턴스가 증가하게 된다.
상기 커패시턴스가 증가하면 RFID 태그의 공진 주파수가 동작 주파수보다 낮아지게 되고, 상기 커패시턴스가 감소하면 공진 주파수가 동작 주파수보다 높아져 태그가 동작하지 않게 된다.
여기서, 복수 개의 태그 칩을 장착하여 생기는 공진 주파수의 이동을 안테나의 인덕턴스로 보상하여 줌으로써, 변동된 공진 주파수를 태그의 동작 주파수로 맞추어준다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 태그 칩(140)과 제2 태그 칩(150)이 직렬로 연결되어 전체 커패시턴스가 감소한 경우, 안테나의 인덕턴스를 증가시켜 이를 보상시켜 주는데, 안테나의 인덕턴스를 증가시키기 위해 안테나의 루프의 감긴 횟수를 증가시켜 준다.
한편, 안테나의 루프의 감긴 횟수를 증가시켜 주면, RFID 태그의 인식 거리가 늘어나는데, 상기 안테나의 루프의 감긴 횟수가 증가되면 루프 내에서 유도되는 전압의 세기가 커지게 되기 때문이다.
이는 패러데이 법칙(Faraday's Law)에 의한 것인데, 이를 수학식 3에서 나타내었다.
Figure 112006056492253-PAT00003
여기서, V는 루프 내에서 유도되는 전압(Induced Voltage)을 나타내고, N은 루프의 감긴 횟수(Number of Turns)를 나타내며, Ψ는 자기력선속(Magnetic Flux)을 나타낸다.
이와 같이, 본 발명은 각각 다른 표준안을 지원하는 복수 개의 태그 칩을 하나의 RFID 태그에 장착함으로써, 하나의 태그로 각 표준안을 지원할 수 있어 여러 응용분야에 사용할 수 있다.
그리고, 복수 개의 태그 칩을 직렬로 연결하면 그로 인해 감소된 커패시턴스를 보상해 주기 위해 안테나의 루프의 감긴 횟수를 증가시켜야 하는데, 이는 RFID 태그의 인식 거리를 향상시켜주는 효과를 가져온다.
도 4는 본 발명의 RFID 태그의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
이에 도시된 바와 같이, 유전체 기판(200) 상면에 루프(Loop) 형상의 안테 나(210)가 형성되어 있고, 상기 안테나(200)와 상호 이격되어 제1 단자(220)가 형성되어 있고, 상기 안테나(210)의 일측 단자와 상기 제1 단자(220)에 제1 태그 칩(230)과 제2 태그 칩(240)이 상호 이격되어 접착되어 있고, 상기 안테나(210)의 타측 단자와 상기 제1 단자(220)가 연결선(250)에 의해 전기적으로 연결되어 있다.
여기서, 상기 제1 태그 칩(230)과 상기 제2 태그 칩(240)은 병렬로 연결되어 있어 전체 커패시턴스는 증가하며, 이를 보상하기 위해 안테나의 인덕턴스를 줄여야 한다.
도 5는 본 발명의 RFID 태그의 또 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
이에 도시된 바와 같이, 유전체 기판(300) 상면에 루프(Loop) 형상의 제1 안테나(310)와 제2 안테나(320)가 상호 이격되어 형성되어 있고, 제1 태그 칩(330)이 상기 제1 안테나(310)의 일측 단자(313)와 상기 제1 안테나(310)와 상호 이격되어 형성된 제1 단자(340)에 접착되어 있으며, 제2 태그 칩(350)이 상기 제1 안테나(310)의 타측 단자(316)와 상기 제2 안테나(320)의 일측 단자(323)에 접착되어 있고, 상기 제2 안테나(320)의 타측 단자(326)와 상기 제1 단자(340)는 연결선(360)에 의해 전기적으로 연결되어 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해 할 것이다.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면 각각 다른 표준안을 지원하는 복수 개의 태그 칩을 하나의 RFID 태그에 장착함으로써, 하나의 태그로 여러 다용도 기능을 구현할 수 있다.
그리고, 복수 개의 태그 칩을 직렬로 연결하면 그로 인해 감소된 커패시턴스를 보상해 주기 위해 안테나의 루프의 감긴 횟수를 증가시켜야 하는데, 이를 통해 RFID 태그의 인식 거리를 향상시킬 수 있다.

Claims (5)

  1. 유전체 기판 상면에 형성된 루프(Loop) 형상의 안테나;
    상기 안테나와 상호 이격되어 형성된 제1 단자 및 제2 단자;
    상기 안테나의 일측 단자와 상기 제1 단자에 접착되어 있는 제1 태그 칩;
    상기 제1 단자와 상기 제2 단자에 접착되어 있는 제2 태그 칩; 및
    상기 안테나의 타측 단자와 상기 제2 단자를 전기적으로 연결하는 연결선을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 RFID 태그.
  2. 유전체 기판 상면에 형성된 루프(Loop) 형상의 안테나;
    상기 안테나와 상호 이격되어 형성된 제1 단자;
    상기 안테나의 일측 단자와 상기 제1 단자에 상호 이격되어 접착된 제1 태그 칩 및 제2 태그 칩; 및
    상기 안테나의 타측 단자와 상기 제1 단자를 전기적으로 연결하는 연결선을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 RFID 태그.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 RFID 태그의 동작 주파수는 13.56 ㎒인 것을 특징으로 하는 RFID 태그.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 태그 칩은 ISO 15963 표준안을 지원하고, 상기 제2 태그 칩은 ISO 14443의 표준안을 지원하는 것을 특징으로 하는 RFID 태그.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 태그 칩 및 상기 제2 태그 칩은 상기 표준안의 응용 분야에 따라 선택적으로 동작하는 것을 특징으로 하는 RFID 태그.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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