KR20100080814A - 확장형 ｒｆｉｄ 태그 - Google Patents

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KR20100080814A
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미첼 에이 월드너
데이비드 피 에릭슨
제임스 피 맥기
스와가타 알 배너지
로버트 에이 사이나티
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

본 발명은 확장형 무선 주파수 식별(RFID) 태그에 관한 것이다. 확장형 RFID 태그는 기판의 제1 표면에 부착된 다이폴 안테나를 갖는 극초단파(UHF) RFID 태그를 포함한다. 확장형 RFID 태그는 동작 중에 다이폴 안테나와의 전자기적 결합을 위해 다이폴 안테나의 적어도 일부분과 중첩하고 UHF RFID 태그에 부착된 안테나 연장부를 추가로 포함한다. 확장형 RFID 태그는 다이폴 안테나를 안테나 연장부로부터 전기적으로 절연시키기 위해 다이폴 안테나와 안테나 연장부 사이에 배치된 절연체를 추가로 포함한다.

Description

확장형 ＲＦＩＤ 태그{EXTENDED RFID TAG}
본 발명은 무선 주파수 식별 시스템의 사용에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 무선 주파수 식별 시스템에서 사용하기 위한 무선 주파수 식별 태그에 관한 것이다.
무선 주파수 식별(Radio-Frequency Identification, RFID) 기술이 운송, 제조, 폐기물 관리, 우편 추적, 항공 수하물 자동분류 및 고속도로 통행료 관리를 비롯한 사실상 모든 산업에서 널리 사용되어 왔다. 전형적인 RFID 시스템은 RFID 태그, 안테나를 갖는 RFID 판독기, 및 연산 장치를 포함한다. RFID 판독기는 에너지 또는 정보를 태그에 제공할 수 있는 송신기와, 식별자 및 기타 정보를 태그로부터 수신하는 수신기를 포함한다.
송신기는 안테나를 통해 RF 신호를 출력하여, 태그가 정보를 전달하는 RF 신호를 반송할 수 있게 하는 전자기장(electromagnetic field)을 생성한다. 송신기는 변조된 출력 신호로 안테나를 구동하기 위해 증폭기를 사용한다. 종래의 태그는 내부 전원을 포함하는"능동" 태그("active"tag)이거나, 전자기장에 의해 에너지를 받는 "수동" 태그("passive" tag)일 수 있다. 일단 에너지를 공급받으면, 태그는 RFID 판독기가 하나 이상의 태그로부터 정보를 수신할 수 있게 하는 미리 정해진 프로토콜을 사용하여 통신을 한다. 연산 장치는, RFID 판독기로부터 정보를 수신하고 데이터베이스의 갱신 또는 경보의 발생과 같은 어떤 동작을 수행함으로써, 정보 관리 시스템으로서 역할을 한다. 더욱이, 연산 장치는 송신기를 통해 태그 내에 데이터를 프로그래밍하는 메커니즘으로서 역할을 한다.
일반적으로, 태그로부터 수신된 정보는 특정 응용에 특유한 것이지만, 종종 태그가 고정되어 있는 아이템 - 이는 제조된 아이템(item), 차량, 동물 또는 사람, 또는 사실상 임의의 다른 실체적인 물품일 수 있음 - 에 대한 식별자를 제공한다. 부가의 데이터가 또한 물품에 대해 제공될 수 있다. 태그는 제조 프로세스 동안에, 예를 들어 제조 동안 자동차 섀시의 페인트 색상 또는 기타 유용한 정보를 나타내기 위해 사용될 수 있다.
대체로, 본 발명은 RFID 시스템에서 사용하기 위한 확장형 RFID 태그(extended RFID tag)에 관한 것이다. 확장형 RFID 태그는, 예를 들어 하나 이상의 "스마트" 보관 영역("smart" storage area)을 포함하는 RFID 시스템에서 이용될 수 있다. 스마트 보관 영역이란 보관 영역 내에 배치된 아이템(예를 들어, 문서 또는 파일)을 추적하여 찾아내는 데 도움을 주기 위해 RFID 인식(RFID interrogation) 능력을 갖추고 있는 지정된 보관 영역을 말한다. 스마트 보관 영역의 RFID 인식 능력은 각각의 보관 영역에 보관되어 있는 아이템과 연관된 확장형 RFID 태그를 판독할 수 있다. 스마트 보관 영역의 예로는 선반 유닛, 캐비닛, 수직 파일 분리대(vertical file separator), 스마트 카트, 데스크톱 판독기, 또는 유사한 장소를 포함한다.
확장형 RFID 태그는 RFID 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 확장형 태그는, 표준 UHF RFID 태그에서의 다이폴 안테나의 원거리장(far field)(즉, 방사장(radiating field)) 동작 주파수를 상당히 변경시키지 않고, 근거리장(near field)(즉, 프린지장(fringing field) 또는 바운드장(bound field)) 내에서의 표준 UHF RFID 태그의 수신 영역을 증가시킬 수 있다. 다시 말하면, 확장형 RFID 태그는 다이폴 안테나가 새로운 동작 주파수에 재동조되거나 재평형될 필요 없이 표준 UHF RFID 태그의 수신을 증가시킬 수 있다.
확장형 RFID 태그는 또한 확장형 RFID 태그와 스마트 선반의 안테나 구조체 간의 증가된 거리에서 RFID 통신을 가능하게 해줄 수 있으며, 그에 따라 보관 영역 내에서의 아이템의 배치 및 배향의 변동은 물론 아이템에 대한 태그의 배치 및 배향의 변동에 관한 허용오차(tolerance)를 향상시킨다. 다른 예로서, 본 명세서에 기술된 확장형 RFID 태그의 사용은 RFID 시스템이 절감된 전력 소모로 구현되게 할 수 있다. 예를 들어, 확장형 RFID 태그에 의해 제공되는 증가된 전자기 결합은, RFID 시스템의 성능을 열화시키지 않고, 송신기에 의해 생성되는 전자기장의 세기가 감소되게 할 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명은 확장형 무선 주파수 식별(RFID) 태그에 관한 것이다. 확장형 RFID 태그는 기판의 제1 표면에 부착된 다이폴 안테나를 갖는 극초단파(UHF) RFID 태그를 포함한다. 확장형 RFID 태그는 동작 중에 다이폴 안테나와의 전자기적 결합을 위해 다이폴 안테나의 적어도 일부분과 중첩하고 UHF RFID 태그에 부착된 안테나 연장부를 추가로 포함한다. 확장형 RFID 태그는 다이폴 안테나를 안테나 연장부로부터 전기적으로 절연시키기 위해 다이폴 안테나와 안테나 연장부 사이에 배치된 절연체를 추가로 포함한다.
다른 실시예에서, 본 발명은 무선 주파수 식별(RFID) 시스템에 관한 것이다. RFID 시스템은 아이템을 보관하기 위한 보관 영역을 포함한다. RFID 시스템은 아이템에 적용된 확장형 무선 주파수 식별(RFID) 태그를 추가로 포함한다. RFID 시스템은 전자기장을 생성하기 위해 보관 영역에 근접해 있는 송신기를 추가로 포함한다. RFID 시스템은 확장형 RFID 태그로부터 후방산란된 전자기 신호를 수신하기 위해 송신기에 결합된 판독기를 추가로 포함한다. 확장형 RFID 태그는 기판의 제1 표면에 부착된 다이폴 안테나를 갖는 극초단파(UHF) RFID 태그를 포함한다. 확장형 RFID 태그는 동작 중에 다이폴 안테나와의 전자기적 결합을 위해 다이폴 안테나의 적어도 일부분과 중첩하고 UHF RFID 태그에 부착된 안테나 연장부를 추가로 포함한다. 확장형 RFID 태그는 다이폴 안테나를 안테나 연장부로부터 전기적으로 절연시키기 위해 다이폴 안테나와 안테나 연장부 사이에 배치된 절연체를 추가로 포함한다.
다른 실시예에서, 본 발명은 방법에 관한 것이다. 본 방법은 집적 회로 및 집적 회로에 결합된 2개의 방사체(radiator)가 구비된 다이폴 안테나를 갖는 극초단파(UHF) 무선 주파수 식별(RFID) 태그를 선택하는 단계를 포함한다. 본 방법은 UHF RFID 태그의 방사체들 중 하나의 길이를 초과하는 길이를 갖는 안테나 연장부를 선택하는 단계를 추가로 포함한다. 본 방법은 다이폴 안테나의 방사체들 중 하나의 일부분과 중첩하도록 안테나 연장부를 UHF RFID 태그에 적용시키는 단계를 추가로 포함하고, 여기서 안테나 연장부 및 UHF RFID 태그는 함께 확장형 RFID 태그를 형성한다.
다수의 가까이 이격된 아이템이 존재하는 RFID 시스템에서, 주변 태그의 연장부로 에너지를 전파시키는 것을 돕기 위해 확장형 태그의 금속 연장부들 사이의 결합을 이용하는 것이 유익할 수 있다. 이러한 방식으로, 확장형 RFID 태그의 사용은, 확장형 태그의 원거리장 동작 주파수를 사실상 변화시키지 않고, 위치 변동이 일어날 때 아이템들 간의 결합을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시예의 상세 사항이 첨부된 도면과 하기의 설명에서 설명된다. 본 발명의 다른 특징, 목적 및 이점들은 설명 및 도면 그리고 특허청구범위로부터 명백해질 것이다.
도 1은 문서 및 파일 관리를 위해 사용되는 예시적인 무선 주파수 식별(RFID) 시스템을 나타낸 블록도.
도 2는 내장된 신호 라인 구조체를 포함하는 파일 선반으로서 구현된 예시적인 스마트 보관 영역을 나타낸 블록도.
도 3은 문서 또는 파일과 연관된 태그에 대한 RFID 판독기의 신호 라인 구조체의 예시적인 배향을 나타낸 사시도.
도 4는 스마트 보관 영역에 포함될 수 있는 예시적인 신호 라인 구조체를 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명에 따른, 복수의 확장형 RFID 태그를 이용하는 예시적인 RFID 시스템을 나타낸 사시도.
도 6은 본 발명에 따른, 도 5에 도시된 확장형 RFID 태그들 중 하나를 나타내는 평면 블록도.
도 7a 및 도 7b는 도 6에 도시된 확장형 RFID 태그의 2개의 상이한 실시예를 나타내는 개략 평면도.
도 8a 및 도 8b는 도 7a 및 도 7b에 도시된 확장형 RFID 태그를 각각 나타내는 개략 단면도.
도 9는 예시적인 확장형 RFID 태그의 동작을 시뮬레이션하기 위해 모델링되었던 테스트 환경의 사시도.
도 10은 표준의 수정되지 않은 UHF RFID 태그에 대해 모델링된 한 세트의 풀아웃 프로파일(pullout profile)을 나타낸 그래프.
도 11은 본 발명에 따른, 예시적인 확장형 RFID 태그(60)를 모델링할 때에 결정되는 한 세트의 풀아웃 프로파일을 나타낸 그래프.
도 12는 본 발명에 따른, 제2의 예시적인 확장형 RFID 태그(60)를 모델링할 때에 결정되는 다른 세트의 풀아웃 프로파일을 나타낸 그래프.
도 13은 본 발명에 따른, 표준의 수정되지 않은 UHF RFID 태그 대 확장형 RFID 태그의 전기적 특성을 나타낸 s-파라미터 스미스 도표(s-parameter smith chart).
도 14는 본 발명에 따른 다른 예시적인 RFID 시스템의 사시도.
도 1은 문서 및 파일 관리를 위한 예시적인 무선 주파수 식별(RFID) 시스템(10)을 나타낸 블록도이다. 사무실을 종이 없는 환경 - 종이 문서가 이들 문서의 전자 버전으로 완전히 대체됨 - 으로 변화시키는 데 어느 정도 관심이 있음에도 불구하고, 많은 업계에서는 계속하여 종이 문서에 크게 의존하고 있다. 예로는 법률 사무소, 정부 기관, 그리고 사업, 범죄 및 의료 기록을 보관하는 시설을 포함한다. 이들 파일은 다수의 "스마트 보관 영역"(12), 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이, 개가식 선반(12A), 캐비닛(12B), 수직 파일 분리대(12C), 스마트 카트(12D), 데스크톱 판독기(12E), 또는 유사한 장소에 배치될 수 있다.
이러한 방식으로, 스마트 보관 영역(12)은, 하나의 파일 룸이 아니라, 조직 내의 다수의 장소에 제공될 수 있다. 예를 들어, 스마트 보관 영역(12)은 특정의 장소, 예를 들어 일람표 부착 선반(docketing shelf)과 연관될 수 있으며, 따라서 "전용" 선반이라고 할 수 있거나 전용 선반으로 간주될 수 있다. 또한, 이하에서 기술하는 바와 같이, 스마트 보관 영역(12)은, 파일들이 중앙 파일 룸에 위치해 있을 때뿐만 아니라 분산된 장소들에 위치해 있을 때에도 파일들이 추적될 수 있게 하기 위해, 예를 들어 병원 또는 의원, 법률 사무소, 회계 사무소, 증권 회사 또는 은행에서 개별 사무실 또는 기타 영역 근처에 위치될 수 있다.
"스마트 보관 영역"이라는 용어는 본 명세서에서 일반적으로 보관 영역 내에 배치된 아이템들을 추적하여 찾아내는 데 도움을 주기 위해 RFID 인식 능력을 갖추고 있는 보관 영역을 말하는 데 사용된다. 특히, 스마트 보관 영역(12)의 RFID 인식 능력은 각각의 보관 영역에 보관되어 있는 아이템들과 연관된 확장형 RFID 태그들을 판독할 수 있다. 다시 말하면, RFID 태그들은 관심대상의 아이템들과 연관되거나 그에 적용될 수 있다. 태그는, 적어도 실질적으로 인지할 수 없게 되어 검출 및 위조를 방지하는 데 도움을 줄 수 있도록, 심지어 아이템 또는 아이템의 포장 내에 내장될 수 있다. 이에 따라, 파일 폴더, 문서, 책, 등에서와 같이 아이템의 제조 동안에 RFID 태그를 아이템 내에 삽입하거나 RFID 태그를 아이템에 적용하는 것과 같이 RFID 태그로 아이템을 "소스-마킹(source-mark)"할 수 있다.
RFID 태그 또는 라벨은 "태그-잇(Tag-it)"이라는 명칭으로 미국 텍사스주 달라스 소재의 텍사스 인스트루먼츠(Texas Instruments)를 비롯한 다양한 제조업자에 의해 제조된다. RFID 태그는 전형적으로 일정량의 메모리를 갖는 집적 회로를 포함하고 있으며, 메모리의 한 부분이 일정 정보를 태그에 기입하는 데 사용될 수 있고 메모리의 다른 부분은 부가의 정보를 태그에 저장하는 데 사용될 수 있다. 집적 회로는 소스로부터 RF 에너지를 수신하고 또한 당업계에 공지된 방식으로 RF 에너지를 후방산란시키는 안테나에 작동식으로 연결된다. 이러한 후방산란된 RF 에너지는 RFID 태그 및 이와 연관된 아이템에 관한 정보를 획득하기 위해 파일 추적 시스템(14) 내의, 통상 판독기라고 하는, 인식기(interrogator)에 의해 수신될 수 있는 신호를 제공하는 것이다.
RFID 시스템(10)은 산업, 과학, 의료적(ISM) 응용에서 종종 사용되는 900 ㎒ 내지 3.0 ㎓ 사이와 같은 전자기 스펙트럼의 극초단파(UHF) 범위 내에서 동작할 수 있다. 그러나, RFID 응용에 다른 주파수들이 사용될 수 있으며, 본 발명은 이들로 제한되지 않는다. 다른 예로서, RFID 시스템은 13.56 ㎒의 더 낮은 주파수에서 동작할 수 있으며, +/- 7㎑의 허용 주파수 변동을 갖는다.
스마트 보관 영역(12)의 RFID 인식기 또는 판독기 패드는, 예를 들어 위치 정보를 취합하기 위한 관계형 데이터베이스 관리 시스템(RDBMS)의 하나 이상의 데이터베이스 내에, 중앙 데이터 저장소를 제공하는 파일 추적 시스템(14)으로 정보를 전달한다. 예시적인 정보는 특정 아이템에 대한 위치 정보 또는 RFDI 칩으로부터 판독된 정보를 포함한다. 예를 들어, RFID 시스템(10)은 의료 파일을 추적할 수 있고, 정보는 환자 식별자, 파일 식별자, 상태, 의사 정보, 사례 정보, 등을 포함할 수 있다. 파일 추적 시스템(14)은, 다양한 장소에 있는 사람들이 그들 아이템에 대한 데이터에 액세스할 수 있도록, 네트워크화되거나 하나 이상의 컴퓨터에 다른 방식으로 결합될 수 있다.
정보의 수집 및 취합은 다수의 목적을 위해 유용할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 파일 또는 일군의 책과 같은 특정 아이템 또는 일군의 아이템의 위치를 요청할 수 있다. 파일 추적 시스템(14)은 데이터 저장소로부터 파일 위치 정보를 검색하고 아이템이 보관 영역들 중 하나의 보관 영역 내에서 위치했던 마지막 장소를 사용자에게 보고할 수 있다. 선택적으로, 시스템은 아이템이 데이터베이스에서 나타낸 장소에 있는 것을 확인하기 위해 아이템의 현재 위치를 재폴링하거나 다른 방식으로 재획득할 수 있다.
다른 예로서, 파일 추적 시스템(14)은 아이템이 일정 장소에 배치되어 사용할 준비가 되어 있을 때 사용자에게 통지할 수 있다. 예를 들어, 대리인은 파일이 검토할 준비가 되어 있고 최근까지 자신의 책상에 놓여 있다는 것을 통지 받을 수 있다. 자연스럽게도, 파일 추적 시스템(14)은 법정 또는 법원에 보관되어 판사, 서기, 등의 법원 직원에 의해 사용되는 법률 파일에 적용될 수 있다. 유사하게, 환자 파일이 지정된 영역에 위치해 있는 경우, 의료 전문가는 파일(및 어쩌면 파일과 관련된 사람)이 검토될 준비가 되어 있다는 것을 (아마도 휴대 전화기나 호출기를 통해 또는 이메일에 의해) 통지 받을 수 있다.
파일이 추가의 처리를 기다리면서 일정 장소에 위치해 있었다는 사실이 파일 추적 시스템(14)에 의해 그 아이템의 위치의 이력의 일부로서 기록될 수 있다. 일정한 사람이 작업하기로 되어 있는 소정 선반 또는 다른 보관 장소에 위치하는 소정 파일이 (어쩌면) 그룹 또는 조직 내의 누군가에 의한 작업을 기다리는 많은 일군의 파일을 포함하는 보관실과 상이하다는 것에 유의하여야 한다. 달리 말하면, 일정한 사람에 대한 소정 파일을 갖는 소정 선반은 그 사람에 특정적인 반면, 그룹의 모든 구성원에 대한 모든 파일을 보관하는 일반 파일 룸은 아무에게도 특정적이지 않다.
더욱이, RFID 시스템(10)에 의해 수집되는 정보가, 예를 들어 프로세스에서의 사이클 시간, 파일을 담당하는 한 명 이상의 사람들의 효율성, 및 프로세스의 효율성을 추적하는 데 유용할 수 있다. 이러한 정보는 또한, 정보가 소프트웨어 시스템 내에 유지되는 경우, 일종의 장소 아카이브(location archive)를 제공할 수 있다.
시스템(10)의 스마트 보관 영역들(12)의 일부는 파일들을 인식하기 위해, 예를 들어 보관 영역들(12) 각각에 어느 파일들이 위치하는지를 판정하는 데 도움을 주기 위해 전파 도파관(propagating wave guide)을 제공하는 하나 이상의 신호 라인 구조체를 갖출 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 신호 라인 구조체가 파일들과 연관된 RFID 태그들과 통신하기 위한 전자기장을 생성하도록 개가식 선반(12A)의 선반 유닛 내에 배치된다. 유사하게, 신호 라인 구조체가 캐비닛(12B), 수직 파일 분리대(12C), 스마트 카트(12D), 데스크톱 판독기(12E), 등 내에 위치할 수 있다. 기존의 선반이 신호 라인 구조체를 포함하도록 개조될 수 있거나, 신호 라인 구조체가 선반 내에 내장되어 선반을 갖는 유닛으로서 구매될 수 있다. 다른 예로서, 신호 라인 구조체가 스마트 보관 영역(12)의 프레임 또는 하우징(예를 들어, 배면 패널) 내에 내장될 수 있다.
스마트 보관 영역(12)의 각각은 RFID 태그를 인식하거나 폴링하기 위해 신호 라인 구조체 내의 신호 라인에 전원을 공급하는 신호 라인 구조체 제어 시스템을 포함할 수 있다. 폴링이 계속하여 수행되는 경우, 신호 라인 구조체 제어 시스템 내의 제어기는 순차적으로 신호 라인 구조체 내의 다수의 신호 라인들을 통한 신호들을 다중송신하는 회로를 포함할 수 있다. 신호 라인 구조체 제어 시스템은 신호 라인들이 스마트 보관 영역(12)의 부분들을 미리 정해진 순서로 인식하도록 할 수 있다. 신호 라인 구조체 제어 시스템은 신호 라인들 중 일부를 제어하도록 동작을 하는 하나 이상의 제어 노드, 즉 하위 제어기(subcontroller)를 포함할 수 있다. 주어진 제어 노드와 연관된 신호 라인의 수, 위치 및 기타 특성들이 사용자에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 선반들을 신속하게 폴링하는 것이 요망되는 경우, 더 많은 제어 노드가 시스템에 추가될 수 있다. 다른 방법은, 스마트 보관 영역(12)의 제어 노드들 또는 부분들이 사용자에 의해 지정된 순서로 폴링되도록, 사용자가 신호 라인 구조체 제어 시스템을 구성하거나 주문제작하는 것이다. 예를 들어, 스마트 보관 영역(12)의 한 부분이 일정 시간에 사용할 수 없는 경우, 그 영역에 있는 RFID 태그들이 그 시간 동안에 인식될 필요가 없다.
본 명세서에 상세히 기술되는 바와 같이, 각각의 스마트 보관 영역(12) 내에서 사용되는 신호 라인 구조체 내의 신호 라인 또는 신호 라인들이 보관 영역(12) 내의 "인식 구역(interrogation region)" 내에서 적어도 일정 세기의 전자기장을 발현시키도록 설계될 수 있다. 이는 주어진 스마트 보관 영역(12)의 인식 구역들에 걸쳐 파일 검출의 정확도를 향상시키는 것을 비롯한 하나 이상의 이유로 유리할 수 있다. 신호 라인에 의해 생성된 자기장은 스마트 보관 영역(12) 내의 아이템들과 연관된 태그들에 전원을 제공하는 데 사용될 수 있고, 각각의 태그에서 유도되는 에너지의 양은 대체로 신호 라인을 둘러싸고 있는 전자기장의 세기에 비례한다. 유리하게도, 신호 라인 구조체는 RFID 태그에 전원을 공급하기 위해 인식 기간에 걸쳐 문턱값(threshold) 크기를 초과하는 크기를 갖는 전자기장을 생성하는 데 이용될 수 있다. 다시 말하면, 신호 라인 구조체로부터 최대 몇 센티미터(인치)의 거리에서 확장형 RFID 태그와 통신하기에 충분한 인식 문턱값(예를 들어, 100 내지 115 dBμA/m)을 충족시키거나 이를 초과하는 크기를 갖는 전자기장을 생성하기 위해 신호 라인 구조체가 제어될 수 있다. 그 결과, 본 명세서에 기술된 기법들이 보관 영역(12) 내에 배치된 아이템들과 연관된 태그들 전부 또는 사실상 전부가 전원을 공급받을 수 있고 아이템들이 성공적으로 검출될 수 있는 가능성을 향상시킬 수 있다.
도 2는 도 1의 스마트 보관 영역(12A)의 예시적인 실시예를 나타낸 블록도이다. 이러한 예시적인 실시예에서, 스마트 보관 영역(12A)은 다수의 선반(16A 내지 16C)(집합적으로 "선반(16)"이라고 함)을 포함한다. 물론, 다른 실시예에서, 스마트 보관 영역(12A)은 3개보다 더 많거나 더 적은 수의 선반을 포함할 수 있다. 도 2의 예에서, 스마트 보관 영역(12A)은 신호 라인 구조체의 신호 라인(17)을 갖는 선반(16C)을 포함한다. 신호 라인(17)은 케이블(18)을 통해 RFID 판독기(19)에 전기적으로 결합될 수 있다. 케이블(18)은 RFID 판독기(19)로 그리고 그로부터 신호를 전송할 수 있는 임의의 유형의 케이블, 예를 들어 표준 RG58 동축 케이블일 수 있다. RFID 판독기(19)의 예가 캐나다 토론토 소재의 시리트 인크.(Sirit, Inc.)에 의해 판매되는 시리트 인피니티(Sirit Infinity) 510 판독기이다. RFID 태그를 포함하는 책, 폴더, 박스, 또는 기타 아이템이 선반(16C) 상에 배치될 수 있다. RFID 판독기(19)는 케이블(18)을 통해 신호 라인(17)에 전원을 공급한다. 전원이 공급될 때, 신호 라인(17)은, 이하에서 더 상세히 기술되는 바와 같이, 전자기장을 발생한다. 전자기장은 선반(16C)에 위치된 RFID 태그들에 전원을 공급한다. 전원을 공급받은 RFID 태그들은 신호 라인(17)에 의해 수신되어 케이블(18)을 통해 RFID 판독기(19)로 전기적으로 전송되는 정보를 포함하는 RF 신호를 후방산란시킬 수 있다. 예를 들어, 선반(16C) 상에 배치된 폴더에 부착된 RFID 태그는 RF 신호를 RFID 판독기(19)로 후방산란시켜 RFID 태그(및 그에 대응하여, 폴더)가 선반에 위치하고 있다는 것을 확인할 수 있다.
다른 실시예에서, 각각의 선반(16)은 신호 라인 구조체의 신호 라인(17)을 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 각각의 선반(16)은 개별적인 관련 RFID 판독기(19)를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 스마트 보관 영역(12A) 내의 다수의 선반(16)이 단일 판독기(19)에 연결되기 위해 서로 케이블로 연결될 수 있다. 이러한 실시예에서, 판독기(19)는 RFID 태그를 포함하는 폴더가 스마트 보관 영역(12A) 내의 선반들(16) 중 특정한 하나의 선반에 위치하고 있다는 것을 알려주는 확인을 수신할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 다수의 스마트 보관 영역(12)이 서로 연결될 수 있다. 예를 들어, 케이블 연결은 스마트 보관 영역(12A) 내의 선반(16C)을 스마트 보관 영역(12B) 내의 선반과 상호연결시키는 데 사용될 수 있으며, 여기서 보관 영역(12B) 내의 선반이 선반(16C)과 사실상 유사하다. 이러한 실시예에서, 하나의 판독기(19)가 보관 영역(12A, 12B) 내에 배치된 아이템들과 연관된 태그들로부터 정보를 판독하기 위해 그 아이템들을 인식할 수 있고 스마트 보관 영역(12A) 또는 스마트 보관 영역(12B) 내의 특정의 폴더의 위치를 결정할 수 있다. 예시로서 스마트 보관 영역(12A, 12B)에 관하여 기술되어 있지만, 스마트 보관 영역들(12) 중 어느 것이라도 본 명세서에 기술되는 바와 같이 보관 영역들(12) 내의 아이템들을 인식하는 데 사용되는 신호 라인 구조체의 하나 이상의 신호 라인(17)을 포함할 수 있다. 더욱이, 하나 이상의 선반(16)에 연결된 하나 이상의 RFID 판독기(19)를 사용하는 실시예가 기술되어 있다.
도 3은 스마트 보관 영역들(12) 중 하나의 보관 영역 내에 위치한 아이템(도시 생략)과 연관된 RFID 태그(22)에 대한 신호 라인 구조체(20)의 예시적인 배향을 나타낸 사시도이다. RFID 시스템(10)의 스마트 보관 영역(12)과 같은 많은 RFID 응용에서, 큰 전자기장(21)을 생성하는 것이 종종 유리하다. 이 경우에, 점선으로 나타낸 바와 같이, 전자기장은 대체로 원통형 형상의 반부를 신호 라인 구조체(20)의 상부 및 측부에 형성하도록 연장되고, 인식 구역(24)을 형성하기 위해 신호 라인 구조체의 접지 평면 아래에는 사실상 연장되어 있지 않다. 특히, 전자기장(21)은 인식 구역에 걸쳐 신뢰성 있는 통신을 제공하기 위해 인식 구역(24)의 상당 부분에 걸쳐 태그(22)에 전원을 공급하는 데 필요한 최소 인식 문턱값을 충족시키거나 이를 초과하는 크기를 갖는다. 예를 들어, 신호 라인 구조체(20)는 전자기장의 근거리장 성분을 종래의 구조에 의해 실현되는 거리(예를 들어, 신호 라인 구조체(20)로부터 대략 15 ㎜(0,59 인치) 이하)를 실질적으로 넘어서 연장시킴으로써 거리(D)에서 RFID 태그(22)와 통신을 할 수 있는 전자기장을 발생할 수 있다. 각각의 스마트 보관 영역(12)은 스마트 보관 영역에 걸쳐 태그에 전원을 공급하기 위해 인식 문턱값을 충족시키거나 이를 초과하는 전자기장을 생성할 수 있는 신호 라인 구조체의 하나 이상의 신호 라인(20)을 이용할 수 있다.
확장형 RFID 태그는, 본 명세서에 기술된 바와 같이, 태그(22)와 신호 라인 구조체 간의 전자기 결합을 증대시킴으로써 그리고 또한 태그(22)의 일부분이 태그에 전원을 공급하기 위해 인식 문턱값을 충족시키거나 이를 초과하는 전자기장을 수신할 가능성을 증가시킴으로써 스마트 보관 영역(12)에서의 아이템들의 검출 및 추적을 향상시킬 수 있다. 더욱이, 확장형 RFID 태그는 태그(22) 및 태그가 부착된 아이템 둘 모두의 배치 및 배향의 변동에 대한 RFID 시스템에서의 허용오차를 향상시킬 수 있다.
도 4는 도 2의 선반(16C) 내에 포함될 수 있는 예시적인 신호 라인 구조체(36)를 나타낸 사시도이다. 선반(16C)은 기판(32) 및 신호 라인 구조체(36)를 포함한다. 신호 라인 구조체(36)는 전기 저항기일 수 있는 부하(35)를 통해 접지 평면(34)에 전기적으로 연결된 적어도 하나의 신호 라인(30)을 포함한다. 신호 라인(30)은 선반(16C)의 상부 표면(31) 상에 형성되거나 배치될 수 있고, 접지 평면(34)은 선반(16C)의 하부 표면(33) 상에 형성되거나 배치될 수 있다. 신호 라인(30) 및 접지 평면(34)은 기판(32)에 의해 분리될 수 있다. 기판(32)은 폴리스티렌 시트 또는 기타 유형의 기판 물질로 제조될 수 있다. 일 예로서, 신호 라인(30) 및 접지 평면(34)은 구리 테이프로 구성될 수 있다. 예시적인 일 실시예에서, 접지 평면(34)의 폭은 신호 라인(30)의 폭의 3배일 수 있다.
RFID 판독기(19)(도 2)는 케이블(18)을 통해 신호 라인 구조체(36)에 결합될 수 있다. 케이블(18)은 기판(32)의 측 표면(37) 상에서 커넥터(도 2에 도시되어 있지 않음)에 부착될 수 있다. 커넥터는 신호 라인(30)을 케이블(18)의 제1 전도성 부분에, 그리고 접지 평면(34)을 케이블(18)의 제2 전도성 부분에 전기적으로 연결시킬 수 있다. RFID 판독기(19)와 커넥터 간의 임피던스 부정합을 피하기 위해, RFID 판독기(19)로부터 신호 라인(30)으로 전력을 효율적으로 결합시키고 커넥터에서의 반사를 감소시키기 위해 정합 구조체가 사용될 수 있다.
다른 실시예에서, 신호 라인 구조체(36)는 신호 라인(30)과 사실상 유사한 복수의 신호 라인을 포함할 수 있다. 복수의 신호 라인을 포함하는 다른 신호 라인 구조체의 예는 전체 내용이 본 명세서에 참고로 포함되고 발명의 명칭이 "무선 주파수 식별 시스템의 신호 라인 구조체(SIGNAL LINE STRUCTURE FOR A RADIO-FREQUENCY IDENTIFICATION SYSTEM)"인 2007년 9월 27일자로 출원된 공계류 중인 출원 제_____호(대리인 문서 번호 63614US002/1004-312US01)에 기술되어 있다.
도 5는 본 발명에 따른, 복수의 확장형 RFID 태그(60A 내지 60C)(집합적으로, "확장형 RFID 태그(60)"라고 함)를 이용하는 예시적인 RFID 시스템(40)을 나타낸 사시도이다. RFID 시스템(40)은 도 1에 도시된 RFID 시스템(10)의 일부일 수 있고, 도 1 및 도 2에 도시된 것과 동일하거나 유사한 구성요소를 포함할 수 있다. 이러한 예에서, RFID 시스템(40)은 선반(16C), 판독기(19), 케이블(18), 및 폴더(42A 내지 42C)(집합적으로, "폴더(42)"라고 함)를 포함한다. 선반(16C)은 선반(16C)의 상부측에 위치한 신호 라인(17) 및 선반(16C)의 하부측에 위치한 접지 평면(도시 생략)을 포함한다. 신호 라인(17) 및 접지 평면은 함께 RFID 시스템(40) 내의 RFID 판독기(19)에 대한 송신/판독 안테나로서 기능을 할 수 있는 신호 라인 구조체(44)를 제공한다.
판독기(19)는 케이블(18)을 통해 신호 라인 구조체(44)에 작동식으로 연결될 수 있다. 판독기(19)는 도 3에 도시된 바와 같이 신호 라인 구조체(44)에 근접하여 전자기장을 생성하도록 신호 라인 구조체(44)에 지시할 수 있다. 신호 라인 구조체(44)의 "전원 공급 구역"은 전자기장이 확장형 RFID 태그(60)에 전원을 공급하기 위해 인식 문턱값을 초과하는 신호 라인 구조체(44)에 근접한 영역을 말할 수 있다. 다시 말하면, 전원 공급 구역에서의 전자기장은 전원 공급 구역 내에 위치한 확장형 RFID 태그들(60)에 전원을 공급하는 데 필요한 최소 인식 문턱값을 충족시키거나 이를 초과하는 크기를 갖는다.
케이블(18)은 판독기(19)와 신호 라인 구조체(44) 간의 통신을 제공한다. 케이블(18)의 제1 전도성 부분은 신호 라인(17)에 전기적으로 결합되고, 케이블(18)의 제2 전도성 부분은 접지 평면(도시 생략)에 전기적으로 결합된다. 케이블(18)은 또한 신호 라인 구조체(44)에 전원을 제공할 수 있다.
폴더 세트(42)는 개개의 폴더(42A, 42B, 42C)와, 폴더(42A, 42B, 42C)의 각각에 각각 적용된 확장형 RFID 태그(60A, 60B, 60C)를 포함한다. 이들 폴더(42)는 진료실에서 사용되는 의료 기록 또는 법률 사무소에서 사용되는 사건 파일과 같은 문서를 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 확장형 RFID 태그(60)는 폴더가 수직 및 직립 위치로 서 있을 때 폴더의 하부 근처에서 폴더(42)의 각각에 적용되어 있다. 이러한 구성이 유익할 수 있는데, 이는 확장형 RFID 태그(60)가 RFID 시스템(40)에서 신호 라인 구조체(44) 근방에서 신호 라인 구조체의 전원 공급 구역 내에 위치할 수 있기 때문이다. 확장형 RFID 태그(60)는 각각의 폴더(42)의 내부 또는 외부의 다양한 다른 위치에서 그리고 폴더(42)에 대해 다양한 배향으로 폴더(42)에 적용될 수 있어서, 폴더(42)가 선반(16C) 상에 보관되어 있을 때 각각의 확장형 RFID 태그(60)의 일부 부분이 신호 라인 구조체(44)의 전원 공급 구역 내에 있다.
확장형 RFID 태그가 아이템에 적용될 때, 확장형 태그와 직접 접촉하는 아이템의 부분은 태그부착 아이템(tagged item)의 "판독가능 영역(readable area)"이라고 할 수 있다. 태그부착 아이템의 판독가능 영역의 일부분이 신호 라인 구조체(44)의 전원 공급 구역 내에 있을 때, RFID 시스템(40)은 RFID 태그에 전원을 공급하여 아이템을 추적할 수 있다. 확장형 RFID 태그(60)는, 본 명세서에 기술된 바와 같이, 표준 태그의 표면적보다 더 큰 표면적을 갖도록 설계될 수 있어서, 확장형 RFID 태그가 태그부착 아이템의 더 큰 부분과 직접 접촉할 수 있게 한다. 그에 따라, 확장형 RFID 태그는 태그부착 아이템의 판독가능 영역을 향상시킬 수 있다.
확장형 RFID 태그(60)는 RFID 시스템(40) 내의 태그부착 아이템의 배치에 대해 향상된 허용오차를 제공할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 각각의 확장형 RFID 태그(60)의 큰 부분이 각각의 폴더(42)의 하부 가장자리에 평행하게 이어지도록, 확장형 RFID 태그(60)는 폴더(42) 상에서 사실상 수평 위치에 배치될 수 있다. 이러한 배향은 각각의 폴더(42)의 하부를 가로질러 큰 판독가능 영역을 발생시킨다. 이는, 폴더 각각의 판독가능 영역의 적어도 어떤 부분을 신호 라인 구조체(44)의 전원 공급 구역 내에 여전히 유지하면서, 선반(16C) 상에서의 개별 폴더(42)의 배치의 증가된 변동을 가능하게 해줄 수 있다. 모든 폴더(42)가 신호 라인(17)에 대해 정확하게 위치(예를 들어, 도 5에 도시한 바와 같이, 선반(16C)의 가장자리(46, 48)들 사이의 사실상 중간에 배치)되는 것을 요구하기보다는, 폴더 위치가 통신을 열화시키지 않고 전후로 변할 수 있다. 즉, 하나의 폴더가 선반(16C)의 가장자리(46)에 더 가깝게 배치될 수 있고, 다른 폴더가 선반(16C)의 가장자리(48)에 더 가깝게 배치될 수 있다. 이러한 경우에, 각각의 확장형 RFID 태그(60)의 일부분은 여전히 신호 라인 구조체(44)에 근접하여 신호 라인 구조체(44)의 전원 공급 구역 내에 위치하게 될 것이다. 도 5가 예시로서 하나의 태그 배향을 나타내고 있지만, 확장형 RFID 태그(60)는 폴더(42) 각각의 내부 또는 외부에서 임의의 방향으로 위치 및 배향될 수 있어서 폴더(42)의 판독가능 영역을 증가시키고 폴더 배치의 예상된 변동을 허용하여 판독가능 영역을 위치시킬 수 있다. 이러한 방식으로, 확장형 RFID 태그(60)는 폴더(42) 상에서의 확장형 RFID 태그(60)의 다양한 배치에 대해 그리고 선반(16C) 내에서의 폴더들의 배치에 대해 더 큰 허용오차를 제공할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른, 도 5에 도시된 확장형 RFID 태그(60)를 나타내는 개략 평면도이다. 확장형 RFID 태그(60)는 확장형 RFID 태그(60) 및 태그부착 아이템 둘 모두의 배치 및 배향의 변동에 대해 RFID 시스템에서의 향상된 허용오차를 제공한다. 도 6의 예에서, 확장형 RFID 태그(60)는 UHF RFID 태그(66) 및 안테나 연장부(68)(본 명세서에서 "연장부(68)"라고 함)를 포함한다. UHF RFID 태그(66)는 확장형 RFID 태그(60)가 RFID 시스템(40) 내의 신호 라인 구조체(44)와 통신을 할 수 있게 하는 RFID 기능을 포함한다. 예를 들어, UHF RFID 태그(66)는, 기판(70) 상에 형성되고 900 ㎒ 내지 3.0 ㎓와 같은 전자기 스펙트럼의 극초단파(UHF) 범위에서 동작하도록 구성된 다이폴 안테나(78) 및 RFID 전기 회로(80)를 포함한다.
기판(70)은 UHF RFID 태그(66)의 다른 구성요소에 대한 기초와, UHF RFID 태그(66)를 폴더(42A)와 같은 아이템에 고정시키는 수단을 제공한다. 기판(70)은 사용자가 확장형 RFID 태그(60)를 아이템에 용이하게 적용할 수 있게 하는 접착제 코팅을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 기판(70)은 유전 또는 절연 특성을 갖는 물질, 예를 들어 종이 또는 폴리에스테르를 사용하여 구성될 수 있다. 절연 물질로 구성된 기판은 확장형 RFID 태그(60)에 대한 기초 및 절연체 둘 모두로서 역할을 할 수 있고, 연장부(68)와 안테나(78) 간의 전기적 절연을 제공할 수 있다.
전자기장을 수신하고 전자기장에 정보를 전송 또는 후방산란시키기 위해 안테나(78)가 제공된다. 전술한 바와 같이, 안테나(78)는 UHF RFID 태그(66)의 중심 종축을 따라 형성된 2개의 방사체(84, 86)를 갖는 다이폴 안테나일 수 있다. 안테나(78)는 전기 회로(80)에 전기적으로 연결되고 전기 회로(80)와 동일한 표면 또는 대향 표면 상에서 기판(70)의 일 면에 부착된다.
전기 회로(80)는 UHF RFID 태그(66)와 판독기(19) 간의 통신을 제어하고 또한 확장형 RFID 태그(60)가 적용되어 있는 아이템에 관련된 식별 정보 또는 기타 정보를 저장할 수 있다. 전기 회로(80)는 전형적으로 안테나(78)에 전기적으로 연결되고 기판(70)의 일 면에 부착될 수 있는 집적 회로를 포함한다.
연장부(68)는 UHF RFID 태그(66)의 구성요소에 직접 전기적으로 연결되지 않지만 그 대신에 안테나(78)에 전자기적으로 결합되는 긴 전도성 연장부이다. 다시 말하면, 연장부(68)는 연장부(68)가 안테나(78)로부터 전기적으로 절연되도록 UHF RFID 태그(66)에 부착될 수 있다. 이러한 방식으로, 연장부(68) 및 안테나(78)는 전도성 연결이 되어 있지 않으며, 예를 들어 연장부(68)와 안테나(78) 간에 직접적인 금속간 접촉 또는 갈바닉 연결(galvanic connection)이 없다. 그 결과, 판독기 안테나 또는 신호 라인 구조체 중 어느 하나에 의해 생성된 전자기장이 연장부(68)에 시변 전류를 유도할 수 있고, 연장부(68)에 유도된 시변 전류는 UHF RFID 태그(66)의 다이폴 안테나(78)에 의해 수신될 수 있는 국소화된 전자기장을 발생시킬 수 있다. 이하에서 기술하는 바와 같이, 연장부(68)는 다이폴 안테나(78)에 용량 또는 유도 결합될 수 있다.
일 실시예에서, UHF RFID 태그(66)의 기판(70)은 연장부(68)와 안테나(78) 간의 전기적 절연을 제공할 수 있다. 대안적으로, 전기적 절연을 제공하기 위해 연장부(68)와 안테나(78) 사이에 절연체가 형성될 수 있다. 연장부(68)는 임의의 전도성 또는 금속 물질로도 제조될 수 있다. 일 예로서, 연장부(68)는 구리로 제조될 수 있다. 연장부(68)는 또한 접착제 코팅도 포함할 수 있어서, 사용자가 확장형 RFID 태그(60)를 폴더(42A)와 같은 아이템에 용이하게 적용할 수 있다.
연장부(68)는, 연장부(68)의 중첩 부분(74)이 UHF RFID 태그(66) 상의 안테나(78)의 일부분과 중첩하고 연장부(68)의 비중첩 부분(76)이 UHF RFID 태그(66)로부터 외향 연장되도록 UHF RFID 태그(66)에 부착될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 연장부(68)의 중첩 부분(74)은 비대칭 확장형 RFID 태그(60)를 형성하기 위해 안테나(78)의 단일 방사체(84)와 중첩할 수 있다. 대안적으로, 중첩 부분(74)은 안테나(78)의 방사체(84, 86) 둘 모두의 적어도 일부분과 중첩할 수 있다. 도 6이 연장부 폭(53)이 방사체 폭(57)보다 큰 예를 도시하고 있지만, 다른 실시예들은, 도 7a 및 도 7b에 나타낸 바와 같이, 방사체 폭(57)보다 작거나 같은 연장부 폭(53)을 가질 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 연장부(68)는 사실상 안테나(78)의 방사체(84, 86)에 의해 형성되는 동일한 축을 따라서 UHF RFID 태그(66)로부터 외향 연장될 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 연장부는 안테나의 축에 수직으로 또는 어떤 다른 각도로 연장될 수 있다.
일부 실시예에서, 확장형 RFID 태그는, 표준 UHF RFID 태그가 이미 아이템에 적용되거나 아이템 내에 내장되어 있는 그러한 아이템에 연장부를 적용함으로써 형성될 수 있다. 추가 실시예에서, 연장부는 파일 폴더 또는 박스와 같은 아이템 내에 내장되거나 아이템 내에 포함될 수 있다. 그 다음, 사용자는 RFID 시스템에서 아이템을 이용하기 전에 UHF RFID 태그(66)를 연장부에 나중에 적용할 수 있다. 대안적으로, 제조 시에 연장부를 UHF RFID 태그 내에 포함시킴으로써 집적 RFID 태그가 형성될 수 있다.
일 예에서, 확장형 RFID 태그(60)는 이하의 치수를 가질 수 있다. 즉, 연장부 길이(51)는 약 127 ㎜(5 인치)일 수 있고, 연장부 폭(53)은 약 6.35 ㎜(0.25 인치)일 수 있다. 방사체 길이(55)는 약 46.5 ㎜(1.83 인치)일 수 있고, 방사체 폭(57)은 약 11 ㎜(0.43 인치)일 수 있다. 방사체 길이(55)는 전기 회로(80)로부터 다이폴 안테나(78)의 방사체 중 하나의 최외 지점까지의 거리를 칭할 수 있다. 중첩 구역(59)의 길이는 약 25.4 ㎜(1 인치)일 수 있다. 확장형 RFID 태그(60)의 성능을 특정의 응용에 맞도록 주문제작하기 위해 다른 길이 및 치수가 사용될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 연장부 길이(51)는 약 101.6 ㎜(4 인치)일 수 있다.
연장부(68)와 안테나(78)의 방사체(84) 간의 분리 정도는 연장부(68)가 다이폴 안테나(78)의 방사체(84)와 용량 결합되도록 충분히 작을 수 있다. 용량 결합은 하나의 도체 상의 신호가 도체들 간의 정전 용량에 의해 다른 도체로 전송되는 전자기 결합의 일 형태를 말한다. 보다 구체적으로, 연장부(68)에 인가되는 시변 전압이 연장부(68)와 안테나(78) 사이에 그리고 절연체(72)를 가로질러 시변 전기장을 생성한다. 절연체(72)를 가로지른 시변 전기장은 차례로 연장부(68)에 인가되는 시변 전압에 비례하여 안테나(78) 상에 시변 전압을 유도한다. 다시 말하면, 용량 결합은 전자기장의 전기장 성분에 의한 도체의 결합이라 할 수 있다.
연장부(68)가 안테나(78)에 전자기적으로 결합되지만 안테나(78)에 전도성으로 결합되지 않도록 연장부를 배치하는 것은 RFID 시스템에 몇몇 이점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 확장형 RFID 태그(60)의 전자기 결합된 안테나 및 연장부 구조체는 표준의 수정되지 않은 UHF RFID 태그의 독립형 다이폴 안테나보다 실질적으로 더 많은 영역을 덮고 있는 전체 전도성 영역을 제공한다. 표준 UHF RFID 태그의 전도성 영역의 이러한 증가는 또한 신호 라인 구조체(44)에 의해 발생되는 전자기장의 수신을 증가시킬 수 있다. 게다가, 확장형 RFID 태그에 의해 제공되는 근거리장의 증가된 수신은 다이폴 안테나(78)의 원거리장 동작 주파수를 상당히 변경시키지 않는다. 이에 따라, 확장형 RFID 태그(60)는 안테나(78)의 다이폴 중 하나가 연장된 경우 또는 연장부가 안테나(78)에 전도성으로 결합된 경우에 통상 일어나는 임피던스 부정합으로 인한 임의의 상당한 원거리장 손실을 겪지 않는다. 다시 말하면, 확장형 RFID 태그는 다이폴 안테나가 새로운 동작 주파수에 재동조되거나 재평형될 필요 없이 표준 UHF RFID 태그의 근거리장 수신을 증가시키기 위해 근거리장을 연장시킬 수 있다.
확장형 RFID 태그(60)의 연장부(68)는 또한, UHF RFID 태그(66)가 신호 라인(17)에 의해 제공되는 전원 공급 구역 외부에 위치하는 경우, UHF RFID 태그(66)와 판독기(19) 간의 통신을 용이하게 함으로써 RFID 시스템(40)의 성능을 향상시킬 수 있다. 게다가, 도 5에 도시된 RFID 시스템(40)과 같은, 가까이 이격된 아이템이 다수 존재하는 RFID 시스템에서, 주변 태그들의 연장부로 에너지를 전파시키는 것을 돕기 위해 확장형 태그의 금속 연장부들 사이의 결합을 이용하는 것이 유리할 수 있다. 이러한 방식으로, 확장형 RFID 태그의 사용은, 확장형 태그의 동작 주파수를 사실상 변화시키지 않고, 위치 변동이 일어날 때 아이템들 간의 결합을 증가시킬 수 있다.
이제, 확장형 RFID 태그(60)의 일부분이 신호 라인 구조체(44)의 전원 공급 구역 내에 위치되는 경우에 확장형 RFID 태그(60)의 동작이 설명될 것이다. 판독기(19)가 신호 라인 구조체(44)를 통해 전자기장을 생성할 때, 연장부가 전기적으로 안테나의 일부인 것처럼 동작하기 때문에 안테나(78)는 신호 라인 구조체(44)로부터 직접 전자기 에너지의 일부분을 수신할 수 있다. 안테나(78)는 또한 연장부(68)와의 전자기 또는 용량 결합을 통해 연장부(68)로부터 전자기 에너지의 일부분을 수신할 수 있다. 즉, 신호 라인 구조체(44)에 의해 생성된 전자기장은 연장부(68) 내에 전류를 유도하고, 이어서 연장부가 전기적으로 안테나의 일부로서 동작하도록 연장부로 하여금 안테나(78)에 근접하여 작은 전자기장을 방사하게 한다. 연장부(68)에 의해 방사되는 전자기장은 차례로 UHF RFID 태그(66)에 의해 감지될 수 있다.
충분한 양의 에너지가 안테나(78)에 의해 수신될 때, 전기 회로(80)는 "켜"질 수 있고 데이터를 전자기장 상에 변조함으로써 식별자 또는 기타 정보를 포함하는 신호를 다시 신호 라인 구조체(44)로 전송하거나 후방산란하기 시작할 수 있다. 전기 회로(80)는 공지된 다양한 변조 방식들에 따라 안테나(78)에서의 전류 흐름을 조정함으로써 데이터를 전자기장 상에 변조할 수 있다. 판독기(19)가 신호 라인(17)으로부터 변조된 전자기장을 수신할 때, 판독기는 데이터를 복조하고 식별자 및 기타 정보를 최종 사용자에게 제공할 수 있다.
보안 특징부를 갖는 확장형 RFID 태그가 전자기 보안 시스템에서 또한 사용될 수 있는 재료 연장부(68)에 포함시킴으로써 제조될 수 있다. 일 예에서, 연장부(68)는 쓰리엠 태틀 테이프(3M Tattle Tape™)와 같은 전자식 물품 도난방지(electronic article surveillance, EAS) 시스템에서 사용되는 자기 보안 테이프로 제조될 수 있다. 전자기 보안 시스템과 호환되는 연장부(68)를 포함하도록 확장형 RFID 태그를 제조함으로써, 확장형 RFID 태그가 추적 장치 및 보안 장치 둘 모두로서 기능을 할 수 있다. 예를 들어, 도서관은 도서관 책을 보관 및 추적하기 위해 하나 이상의 스마트 선반 RFID 시스템을 사용할 수 있고, 또한 대출 이전에 도서관 책의 반출을 방지하기 위해 전자기 보안 시스템을 사용할 수 있다. 보안 특징부를 갖는 단일 확장형 RFID 태그를 반입 도서관 책에 적용함으로써 스마트 선반 RFID 시스템이 도서관 책을 추적할 수 있게 되고, 또한 전자기 보안 시스템이 대출 이전에 도서관 책의 반출을 방지할 수 있게 된다. 보안 특징부를 갖는 확장형 RFID 태그를 사용하면 각각의 도서관 책에 대해 개별적인 추적 태그 및 보안 태그를 구매할 필요 없이 추적 시스템 및 보안 시스템 둘 모두를 구현할 수 있게 함으로써 도서관에 상당한 비용 절감을 제공할 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 도 6에 도시된 확장형 RFID 태그(60)의 2개의 상이한 실시예(62A, 62B)를 나타내는 개략 평면도이다. 도 7a는 연장부(68A)가 중첩 부분(74A) 및 비중첩 부분(76A)을 형성하도록 안테나(78A)의 방사체(84A) 상에 중첩되어 있는 확장형 RFID 태그(62A)를 나타낸다. 중첩 부분(74A)은 방사체(84A)의 상당 부분을 덮고 있을 수 있다. 확장형 RFID 태그(62A)는 연장부(68A)와 안테나(78A) 사이에 직접적인 전기적 절연을 제공하기 위해 연장부(68A)와 방사체(84A) 사이에 형성된 절연체(도시 생략)를 포함할 수 있다. 도 7b는 연장부(68B)가 중첩 부분(도시 생략) 및 비중첩 부분(76B)을 형성하도록 안테나(78B)에 대향하는 UHF RFID 태그(66B)의 일 면에 부착되어 있는 확장형 RFID 태그(62B)를 나타낸다. 연장부(68B)의 중첩 부분은 UHF RFID 태그(66B) 후방으로 도 7b의 화살표(89)로 나타낸 위치까지 연장될 수 있다.
도 8a는 도 7a의 라인(88A)을 따라 취해진 확장형 RFID 태그(62A)를 나타내는 단면 블록도이다. 확장형 RFID 태그(62A)는 기판(70A), 안테나(78A), 절연체(72A) 및 연장부(68A)를 포함한다. 도 8a에 나타낸 바와 같이, 안테나(78A) 및 연장부(68A)는 기판(70A)의 동일 면에 위치된다. 안테나(78A)는 기판(70A)의 일 면에 부착되고, 절연체(72A)는 연장부(68A)와 안테나(78A) 사이에 직접적인 전기적 절연(즉, 직접적인 물리적 전기 연결이 없음)을 제공하기 위해 연장부(68A)와 안테나(78A) 사이에 형성된다. 연장부(68A)와 안테나(78A) 사이에 용량 결합을 제공하기 위해, 연장부 및 안테나는 절연체(72A)의 높이에 대응할 수 있는 작은 거리(61)만큼 분리될 수 있다. 일 예에서, 거리(61)는 102 내지 127 마이크로미터(4 내지 5 밀(0.004 내지 0.005 인치))일 수 있다.
도 8b는 도 7b의 라인(88B)을 통해 취해진 확장형 RFID 태그(62B)를 나타내는 단면 블록도이다. 확장형 RFID 태그(62B)는 기판(70B), 안테나(78B) 및 연장부(68B)를 포함한다. 도 8b에 나타낸 바와 같이, 안테나(78B) 및 연장부(68B)는 기판(70B)의 대향 면들에 부착된다. 안테나(78B)는 기판(78B)의 제1 면에 부착되고, 연장부(68B)는 기판(70B)의 제1 면에 대향하는 제2 면에 부착된다. 본 실시예에서, 연장부(68B)와 안테나(78B) 사이에 절연체를 형성하기 위해 유전 특성을 갖는 재료가 기판(70B)에 포함된다. 연장부(68B)와 안테나(78B) 사이에 용량 결합을 제공하기 위해, 도체들이 기판(70B)의 높이에 대응할 수 있는 작은 거리(63)만큼 분리될 수 있다. 일 예에서, 거리(63)는 102 내지 127 마이크로미터(4 내지 5 밀)일 수 있다.
기존의 UHF RFID 태그(66B)가 확장형 RFID 태그(62B)를 제조하는 데 사용될 수 있다. 일 예로서, UHF RFID 태그(66B)는 유피엠 라플라택 컴퍼니(UPM Raflatac Company)에 의해 제조된 라프섹(Rafsec™) 태그일 수 있다. 기존의 UHF RFID 태그(66B)가 유전 특성을 갖는 기판(70B)을 가질 때, 확장형 RFID 태그(62B)는 연장부(68B)를 UHF RFID 태그(66B)의 기판(70B)의 배면 상에 직접 부착 또는 적용함으로써 제조될 수 있다. 예를 들어, 확장형 RFID 태그(62B)를 형성하기 위해 구리 테이프가 라프섹 태그의 배면에 적용될 수 있다. 확장형 RFID 태그(62B)에 대해 원하는 판독가능 구역을 제공하기 위해 구리 테이프는 약 6.35 ㎜(0.25 인치) 폭이거나 어떤 다른 폭일 수 있다.
도 9는 예시적인 확장형 RFID 태그(60)의 동작을 시뮬레이션하기 위해 모델링되었던 테스트 환경(90)의 사시도이다. 확장형 RFID 태그(60), 선반(92) 및 신호 라인(94)의 사용을 시뮬레이션하기 위해 테스트 환경(90)이 모델링되었다. 도 9에 도시되어 있지는 않지만, 확장형 RFID 태그(60)는 UHF RFID 태그(66)의 일부로서 기판(70)(도 6)을 포함할 수 있다. 도 9는 안테나(78)의 중심이 z-축(96) 상에서 신호 라인(94) 바로 위에 있도록 안테나(78)를 배치한 배치 시나리오를 나타낸다. 도 5에 대해 앞서 언급한 바와 같이, 안테나(78)가 신호 라인(94) 상에 중심이 되도록 확장형 RFID 태그(60)를 갖는 아이템이 항상 선반 상에 배치될 수 있는 것은 아니다. 이는 확장형 RFID 태그(60)가 부착되는 아이템 상에서의 확장형 RFID 태그(60)의 위치 및 배향의 변동 및 선반(92) 상에서의 아이템의 위치 및 배치의 변동으로 인한 것일 수 있다.
모델링 동안에, 연장부가 설치된 다양한 UHF RFID 태그의 "풀아웃" 성능을 계산하였다. 특정 구성의 "풀아웃" 거리는 x-축(98)을 따라 측정된 바와 같이 신호 라인(94)과 안테나(78)의 중심 사이의 거리를 말한다. 태그의 풀아웃 성능은 태그의 풀아웃 거리의 함수인 태그의 통신 능력을 말한다. 도 9에 도시한 바와 같이, 안테나(78)가 신호 라인(94) 상에 중심을 두고 있을 때, 확장형 RFID 태그는 0 ㎜(0 인치)의 풀아웃을 갖는다. 확장형 RFID 태그(60)가 x-축(98)을 따라 양의 방향으로 이동될 때, 풀아웃 거리의 양은 증가한다. 유사하게, 확장형 RFID 태그(60)가 x-축(98)을 따라 음의 방향으로 이동될 때, 풀아웃의 양은 감소한다(즉, 더 음으로 된다). 안테나(78)가 신호 라인(94)의 인식 구역 내에 있는 경우, 신호 라인(94)에 의해 생성된 전자기 방사에 응답하여 안테나(78)의 단자들을 가로질러 전압 강하가 유도될 수 있다. 한 세트의 풀아웃 거리에 대해 안테나(78)를 가로지른 전압 강하를 모델링함으로써 풀아웃 프로파일이 획득될 수 있다.
도 10은 표준의 수정되지 않은 UHF RFID 태그에 대해 모델링된 한 세트의 풀아웃 프로파일(pullout profile)(100)을 나타낸 그래프이다. 즉, 도 10에서 모델링된 표준 태그는 도 9에 도시된 연장부(68)와 같은 연장부를 포함하지 않는다. 라인(104, 106, 108, 110)은 각각 6.35 ㎜(0.25 인치), 12.7 ㎜(0.5 인치), 19.05 ㎜(0.75 인치) 및 25.4 ㎜(1 인치)의 높이에 대한 풀아웃 프로파일을 나타낸다. 높이는 태그의 풀아웃이 0일 때 z-축(96)을 따른 UHF RFID 태그의 안테나의 중심과 신호 라인 사이의 거리이다.
실선(102)은, 다이폴을 가로질러 측정되는 바와 같이, 성공적인 RFID 통신을 위해 UHF RFID 태그 내에서 실현되는 목표 전압을 나타낸다. 일반적으로, 태그의 높이가 증가함에 따라, 실현된 전압은 감소한다. 실현된 전압이 한 세트의 풀아웃 거리에 대한 목표 전압을 초과하는 경우, 모델링된 RFID 태그는 전원을 공급받고 RFID 판독기에 의해 검출가능할 것이다. 실현된 전압이 한 세트의 풀아웃 거리에 대한 목표 전압보다 낮을 경우, RFID 태그는 RFID 판독기에 의해 검출될 수 없을지 모른다.
표준 UHF RFID 태그에 대한 풀아웃 프로파일(104, 106, 108, 110) 모두는 안테나(78)가 신호 라인(94) 위에 중심이 있을 때 강한 널(강하)(strong null (drop))을 나타낸다. 게다가, 태그가 판독될 수 없게 되기 전에 약 50.8 ㎜(2 인치)의 풀아웃 거리만이 허용될 수 있다.
도 11은 본 발명에 따른, 예시적인 확장형 RFID 태그(60)를 모델링할 때에 결정되는 한 세트의 풀아웃 프로파일(120)을 나타낸 그래프이다. 라인(124, 126, 128, 130)은 각각 6.35 ㎜(0.25 인치), 12.7 ㎜ 0.5 인치), 19.05 ㎜(0.75 인치) 및 25.4 ㎜(1 인치)의 높이에 대한 풀아웃 프로파일을 나타낸다. 확장형 RFID 태그(60)는 25.4 ㎜(1 인치)의 중첩 길이(59) 및 101.6 ㎜(4 인치)의 연장부 길이(51)(도 6)를 가졌다. 확장형 RFID 태그(60)는 표준 태그의 배면측에 적용된 6.35 ㎜(0.25 인치)의 구리 테이프로 이루어져 있었다. 실선(122)은 도 5에 도시된 RFID 시스템(40)과 같은, 확장형 RFID 태그(60)를 이용하는 전형적인 응용에 대한 목표 전압을 나타낸다. 도 11에서 알 수 있는 바와 같이, 확장형 RFID 태그(60)는 0 ㎜(0 인치)의 풀아웃 거리에서 표준 태그에 의해 발생되는 널(null)을 감소시킨다. 이에 따라, 안테나(78)가 신호 라인(94) 위에 중심이 있을 때에도, 연장부(68)는 RFID 시스템에서의 성능을 향상시킬 수 있다. 도 11은 또한 확장형 RFID 태그(60)가 대략 50.8 ㎜(2 인치)의 연속적인 판독 구역 및 그에 뒤따른 대략 50.8 ㎜(2 인치)의 비판독가능 구역을 가질 수 있다는 것을 도시한다. 50.8 ㎜(2 인치)의 비판독가능 구역 후에, 확장형 RFID 태그(60)는 101.6 ㎜(4 인치)의 풀아웃 거리와 127 ㎜(5 인치)의 풀아웃 거리 사이에 부가의 25.4 ㎜(1 인치)의 판독 구역을 가질 수 있다.
도 12는 본 발명에 따른, 제2의 예시적인 확장형 RFID 태그(60)를 모델링할 때에 결정되는 다른 세트의 풀아웃 프로파일(140)을 나타낸 그래프이다. 라인(144, 146, 148, 150, 152, 154)은 각각 25.4 ㎜(1 인치), 50.8 ㎜(2 인치), 76.2 ㎜(3 인치), 101.6 ㎜(4 인치), 127 ㎜(5 인치) 및 152.4 ㎜(6 인치)의 연장부 길이에 대한 풀아웃 프로파일을 나타낸다. 실선(142)은 도 5에 도시된 RFID 시스템(40)과 같은, 확장형 RFID 태그(60)를 이용하는 전형적인 응용에 대한 목표 전압을 나타낸다. 풀아웃 프로파일(144, 146, 148, 150, 152, 154) 각각은 25.4 ㎜(1 인치)의 중첩 길이(59) 및 6.35 ㎜(0.25 인치)의 높이를 갖는 모델링된 확장형 RFID 태그에 대한 것이었다. 확장형 RFID 태그(60)는 표준 태그의 배면측에 적용된 6.35 ㎜(0.25 인치)의 구리 테이프로 이루어져 있었다. 도 11 및 도 12의 비교는, 도 12에 라인(144)으로 나타낸 25.4 ㎜(1 인치)의 연장부를 갖는 확장형 RFID 태그가 도 11에 도시된 바와 같은 어떠한 연장부도 갖지 않는 표준 태그의 풀아웃 프로파일과 아주 유사한 풀아웃 프로파일을 제공한다는 것을 나타낸다. 게다가, 프로파일(148)은 76.2 ㎜(3 인치)의 연장부가 널을 갖지 않는 약 101.6 ㎜(4 인치)의 풀아웃을 허용한다는 것을 나타낸다.
도 13은 본 발명에 따른, 표준의 수정되지 않은 UHF RFID 태그 대 확장형 RFID 태그의 전기적 특성을 나타낸 s-파라미터 스미스 도표이다. 곡선(162)은 다양한 UHF 주파수에서 표준 UHF RFID 태그에 대한 산란 또는 임피던스 특성을 나타낸다. 곡선(164)은 다양한 UHF 주파수에서 확장형 RFID 태그(60)에 대한 산란 또는 임피던스 특성을 나타낸다. 이들 곡선은 연장부를 갖지 않는 표준 UHF RFID 태그와 확장형 RFID 태그(60) 간에 임피던스 특성의 천이를 거의 나타내지 않으며, 이는 확장형 RFID 태그(60)가 상당한 신호 열화 없이 긴 판독 구역(즉, 원거리장) 응용에서 사용될 수 있다는 것을 나타낸다.
도 14는 본 발명에 따른 다른 예시적인 RFID 시스템(180)의 사시도이다. RFID 시스템(180)은 선반(182), 신호 라인(184), 박스(186A 내지 186C)(집합적으로, "박스(186)"라고 함), UHF RFID 태그(188A 내지 188C)(집합적으로, "UHF RFID 태그(188)"라고 함), 및 연장부(190A 내지 190C)(집합적으로, "연장부(190)"이라고 함)를 포함한다. 박스(186)를 보관 및 추적하기 위해 선반(182)이 제공된다. 신호 라인(184)은 RFID 시스템(180)에 전자기장을 제공하고 UHF RFID 태그(188)로부터 후방산란된 전자기장을 수신한다. 박스(186)는 창고 내의 재고품과 같은 보관되는 다양한 아이템을 보유할 수 있다. 박스에 태그가 부착되어 박스가 RFID 시스템(180) 내에 배치될 때, 박스(186)의 판독가능 영역을 향상시키기 위해 연장부(190)가 제공된다. 연장부(190)는 6.35 ㎜(0.25 인치) 구리 스트립과 같이 확장형 RFID 태그(60)의 연장부(68)에 사용된 재료와 동일하거나 유사한 재료로 이루어질 수 있다.
일 예에서, 연장부(190)는 박스(186)의 제조 동안에 각각의 박스(186)에 포함될 수 있다. 이어서, 사용자는, 박스(186) 또는 박스 내의 아이템의 개선된 추적을 허용하기 위해, UHF RFID 태그(188A 내지 188C)를 박스(186A 내지 186C)에 각각 적용할 수 있다. 다른 예에서, 사용자는, RFID 시스템(180) 내의 아이템들의 추적을 향상시키기 위해, RFID 시스템(180)의 사용 동안에 연장부(190)를 박스(188)에 적용할 수 있다. 연장부(190)를 포함하는 박스(186)를 이용함으로써, UHF RFID 태그(188) 배치의 변동에 대한 허용오차가 향상될 수 있다. 더욱이, 선반(182) 상에서의 박스(186)의 배치의 변동에 대한 허용오차도 또한 향상될 수 있다.
도 14가 사실상 수직 방향으로 이어진 연장부(190)를 갖는 박스(186)를 나타내고 있지만, 박스(186)가 박스의 다른 면 상에 게다가 다른 방향으로 이어진 연장부(190)를 가질 수 있다는 것을 인식하여야 한다. 예를 들어, 박스(186)는 선반에 사실상 평행인 평면 상에서 박스의 하부를 가로질러 이어진 연장부를 포함할 수 있다. 더욱이, 박스(186)는 박스 각각의 다수의 상이한 면 상에 다수의 연장부를 가질 수 있으며, 여기서 특정의 박스 상의 연장부 각각은 서로 전자기적으로 또는 전도성으로 결합된다.
확장형 RFID 태그는 RFID 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 확장형 태그는, 표준 UHF RFID 태그에서의 다이폴 안테나의 원거리장 동작 주파수를 상당히 변경시키지 않고, 표준 UHF RFID 태그의 수신 영역을 증가시킬 수 있다. 다시 말하면, 확장형 RFID 태그는 다이폴 안테나가 새로운 동작 주파수에 재동조되거나 재평형될 필요 없이 표준 UHF RFID 태그의 근거리장 수신을 증가시킬 수 있다.
더욱이, 확장형 RFID 태그는 태그부착 아이템의 판독가능 영역을 증가시킬 수 있고, 태그 및 태그가 부착된 아이템 둘 모두의 배치 및 배향의 변동에 대한 RFID 시스템에서의 허용오차를 향상시킬 수 있다. 게다가, 확장형 RFID 태그는 또한 확장형 RFID 태그에 의해 제공되는 증가된 전자기 결합으로 인해 RFID 시스템에서의 전력 소모를 감소시킬 수 있다. 증가된 전자기 결합은, 시스템의 성능을 열화시키지 않고, 송신기에 의해 생성되는 전자기장의 세기가 감소되게 할 수 있다. 게다가, 다수의 가까이 이격된 아이템이 존재하는 RFID 시스템에서, 주변 태그의 연장부로 에너지를 전파시키는 것을 돕기 위해 확장형 태그의 금속 연장부들 사이의 결합을 이용하는 것이 유익할 수 있다. 이러한 방식으로, 확장형 RFID 태그의 사용은, 확장형 태그의 원거리장 동작 주파수를 사실상 변화시키지 않고, 위치 변동이 일어날 때 아이템들 간의 결합을 증가시킬 수 있다.
확장형 RFID 태그는 또한 핸드헬드 응용을 포함하는 RFID 시스템에서의 성능을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 창고는 복수의 박스를 포함하는 팔레트(pallet)와 같은 다수의 아이템을 포함할 수 있다. 창고 운영자는 창고를 돌아다니면서 어느 아이템이 특정의 팔레트에 있는지를 판단하기 위해 판독기로 각각의 팔레트를 "폴링" 함으로써 관심대상의 아이템이 창고에서 어디에 위치하는지 그리고 관심대상의 아이템이 어느 팔레트에 위치하는지를 추적하기 위해 핸드헬드 RFID 판독기를 사용할 수 있다. 팔레트를 폴링할 때, 핸드헬드 RFID 판독기에 의해 발생된 전자기장은 팔레트 상의 모든 아이템들과 연관된 RFID 태그에 적절히 전원을 공급하기 위해 박스 더미들을 적절히 투과하지 못할지도 모른다. 예를 들어, 다른 박스들 아래에, 사이에 또는 뒤에 위치하는 일부 박스가 RFID 판독기로부터 사실상 은폐되어 있을 수 있다. 확장형 RFID 태그는, 가장 많은 전자기 에너지를 수신하는 아이템에 의해 수신된 전자기 에너지가 동작하기에 충분한 전자기 에너지를 수신하지 못할 수 있는 은폐된 박스들의 RFID 태그에 결합될 수 있게 함으로써, RFID 판독기와 은폐된 박스 상에 위치된 RFID 태그 간의 결합을 향상시킬 수 있다. 핸드헬드 응용을 포함하는 다른 예에서, 관심대상의 태그부착 아이템이 서브어셈블리(sub assembly)와 같은 인식하기 어려운 영역에 위치될 수 있다. 확장형 RFID 태그는 인식하기 어려운 영역에서 검출 및 추적을 향상시킬 수 있는데, 이는 연장부가 관심대상의 태그부착 아이템과 RFID 판독기가 보다 용이하게 액세스할 수 있는 위치 간의 결합 경로를 제공할 수 있기 때문이다.
본 발명의 다양한 실시예들이 설명되었다. 예를 들어, RFID 태그의 배치의 변동 및 관심대상의 아이템의 배치의 변동에 대한 허용오차를 향상시키는 확장형 RFID 태그가 개시되어 있다. 그럼에도 불구하고, 이상에서 기술된 기법들에 대해 다양한 변형들이 행해질 수 있다. 이들 및 다른 실시예들은 이하의 특허청구범위의 범주 내에 속한다.

Claims (25)

  1. 기판의 제1 표면에 부착된 다이폴 안테나를 갖는 극초단파(UHF) 무선 주파수 식별(RFID) 태그와;
    동작 중에 다이폴 안테나와의 전자기적 결합을 위해 다이폴 안테나의 적어도 일부분과 중첩하고 UHF RFID 태그에 부착된 안테나 연장부와;
    다이폴 안테나를 안테나 연장부로부터 전기적으로 절연시키기 위해 다이폴 안테나와 안테나 연장부 사이에 배치된 절연체를 포함하는 확장형 RFID 태그.
  2. 제1항에 있어서, 다이폴 안테나는 UHF RFID 태그의 기판과 절연체 사이에 배치된 확장형 RFID 태그.
  3. 제1항에 있어서, UHF RFID 태그의 기판은 다이폴 안테나와 안테나 연장부 사이에 배치된 절연체인 확장형 RFID 태그.
  4. 제1항에 있어서, 안테나 연장부의 적어도 일부분이 UHF RFID 태그로부터 외향 연장된 확장형 RFID 태그.
  5. 제1항에 있어서, 다이폴 안테나는 2개의 방사체를 갖고, 안테나 연장부는 방사체들 중 하나의 적어도 절반과 중첩하는 확장형 RFID 태그.
  6. 제5항에 있어서, 안테나 연장부는 다이폴 안테나의 2개의 방사체에 의해 형성되는 축에 사실상 평행한 길이와 2개의 방사체에 의해 형성되는 축에 사실상 수직인 폭을 갖는 긴 직사각형인 확장형 RFID 태그.
  7. 제6항에 있어서, 안테나 연장부의 길이는 다이폴 안테나와 중첩하는 안테나 연장부의 일부분의 길이보다 적어도 4배 더 큰 확장형 RFID 태그.
  8. 제6항에 있어서, 안테나 연장부의 길이는 다이폴 안테나의 방사체들 중 하나의 길이보다 적어도 2배 더 큰 확장형 RFID 태그.
  9. 제6항에 있어서, 안테나 연장부의 폭은 다이폴 안테나의 폭보다 작은 확장형 RFID 태그.
  10. 제6항에 있어서, 안테나 연장부의 폭은 다이폴 안테나의 폭보다 크거나 같은 확장형 RFID 태그.
  11. 제1항에 있어서, 다이폴 안테나와 중첩하는 안테나 연장부의 일부분의 길이는 적어도 25.4 ㎜(1 인치)인 확장형 RFID 태그.
  12. 제1항에 있어서, 절연체는 동작 중에 안테나 연장부와 다이폴 안테나를 용량 결합시키기 위해 안테나 연장부와 다이폴 안테나를 127 마이크로미터(5 밀(0.005 인치)) 미만만큼 분리시키는 폭을 갖는 확장형 RFID 태그.
  13. 제1항에 있어서, 안테나 연장부는 전자식 물품 도난방지(EAS) 시스템에 대한 자기 보안 테이프를 포함하는 확장형 RFID 태그.
  14. 아이템을 보관하는 보관 영역과;
    아이템에 적용된 확장형 무선 주파수 식별(RFID) 태그와;
    전자기장을 생성하기 위해 보관 영역에 근접해 있는 송신기와;
    확장형 RFID 태그로부터 후방산란된 전자기 신호를 수신하기 위해 송신기에 결합된 판독기를 포함하고,
    확장형 RFID 태그는 기판의 제1 표면에 부착된 다이폴 안테나를 갖는 극초단파(UHF) RFID 태그와, 동작 중에 다이폴 안테나와의 전자기적 결합을 위해 다이폴 안테나의 적어도 일부분과 중첩하고 UHF RFID 태그에 부착된 안테나 연장부와, 다이폴 안테나를 안테나 연장부로부터 전기적으로 절연시키기 위해 다이폴 안테나와 안테나 연장부 사이에 배치된 절연체를 포함하는 RFID 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 보관 영역은 적어도 하나의 신호 라인을 갖는 선반을 포함하는 RFID 시스템.
  16. 집적 회로 및 집적 회로에 결합된 2개의 방사체가 구비된 다이폴 안테나를 갖는 극초단파(UHF) 무선 주파수 식별(RFID) 태그를 선택하는 단계와;
    UHF RFID 태그의 방사체들 중 하나의 길이를 초과하는 길이를 갖는 안테나 연장부를 선택하는 단계와;
    다이폴 안테나의 방사체들 중 하나의 일부분과 중첩하도록 안테나 연장부를 UHF RFID 태그에 적용시키는 단계를 포함하고, 안테나 연장부 및 UHF RFID 태그는 함께 확장형 RFID 태그를 형성하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    확장형 RFID 태그를 아이템에 적용하는 단계와;
    확장형 RFID 태그의 일부분을 RFID 시스템 내의 판독기에 근접하게 배치하는 단계와;
    판독기로부터의 전자기장을 RFID 시스템의 인식 구역 내로 전송하는 단계와;
    확장형 RFID 태그에서 전자기장을 수신하는 단계와;
    확장형 RFID 태그가 전자기장을 수신한 것에 응답하여 전자기장 상에 데이터를 변조시키는 단계와;
    판독기에서 데이터 변조된 전자기장을 수신하는 단계와;
    RFID 시스템의 인식 구역 내에 확장형 RFID 태그의 존재를 검출하는 단계를 포함하는 방법.
  18. 제16항에 있어서, 안테나 연장부는 방사체들 중 하나의 적어도 절반과 중첩하도록 적용되는 방법.
  19. 제16항에 있어서, 안테나 연장부는 긴 직사각형인 방법.
  20. 제16항에 있어서, 안테나 연장부는 다이폴 안테나와 중첩하는 안테나 연장부의 일부분의 길이를 적어도 4배만큼 초과하는 길이를 갖도록 선택되는 방법.
  21. 제16항에 있어서, 안테나 연장부는 다이폴 안테나의 방사체들 중 하나의 길이를 적어도 2배만큼 초과하는 길이를 갖도록 선택되는 방법.
  22. 제16항에 있어서, 안테나 연장부는 다이폴 안테나의 폭보다 작은 폭을 갖도록 선택되는 방법.
  23. 제16항에 있어서, 안테나 연장부는 다이폴 안테나의 폭보다 크거나 같은 폭을 갖도록 선택되는 방법.
  24. 제16항에 있어서, 안테나 연장부는 다이폴 안테나의 적어도 25.4 ㎜(1 인치)와 중첩하도록 적용되는 방법.
  25. 제16항에 있어서, 안테나 연장부는 동작 중에 안테나 연장부와 다이폴 안테나를 용량 결합시키기 위해 안테나 연장부와 다이폴 안테나를 127 마이크로미터(5 밀(0.005 인치)) 미만만큼 분리시키도록 적용되는 방법.
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