KR20120058529A - 개선된 고주파수 안테나 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 RFID를 위한 확장된 판독 범위를 갖는 안테나를 개시하며, 동작 주파수 및 판독 범위를 설정하는 동조 회로(101)와; 사이즈가 커스터마이징될 수 있으며, 원하는 판독 범위 성능을 따르도록 회로에 의해 정렬되는 안테나와; 제 1 단자가 상기 동조 회로(101)에 연결되고, 제 2 단자가 고주파수 판독기(106)에 연결된 커넥터(105)에 의해 컴퓨터(107)에 연결되는 동축 케이블(103)과; 하우징과; 그리고 정보를 판독 및 디스플레이하는 어플리케이션 소프트웨어를 포함한다.

Description

개선된 고주파수 안테나{AN IMPROVED HIGH FREQUENCY ANTENNA}
본 발명은 무선 주파수에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 무선 주파수 식별(RFID) 구현을 위한 확장된 판독 범위를 갖는 개선된 안테나에 관한 것이다.
RFID는 이론적으로 바코드 식별과 유사한 기술이다. RFID의 경우, 전자계스펙트럼의 무선 주파수 부분에서의 전자기 결합은 신호들을 전송하는데 이용된다. 전형적으로, RFID 시스템은 안테나 또는 코일과, 디코더를 갖는 송수신기 및 고유 정보가 전자적으로 프로그램된 트랜스폰더 혹은 RF 태그로 구성된다.
안테나는 상기 태그를 작동시켜 이 태그에 데이터를 읽어드리거나 기입하기 위해 무선 신호들을 방출한다. 안테나들은 태그와 송수신기 사이의 통로(conduits)이며, 이 송수신기는 시스템의 데이터 취득 및 통신을 제어한다. 다양한 형상 및 사이즈의 안테나들이 이용가능한 바, 이들은 사람들로부터 태그 데이터를 수신하도록 도어 프레임에 내장되거나 또는 쇼핑몰의 특별히 설계된 보도에 설치될 수 있다. 안테나에 의해 생성된 전자기필드는 복수의 태그들이 계속적으로 예견될 때, 지속적으로 존재할 수 있다. RFID 태그들은 광범위한 형상 및 사이즈로 될 수 있다. 피부에 삽입되는 동물 추적용 태그들은 직경이 연필심 크기이고 길이가 1/2 인치로 소형으로 될 수 있다.
모든 타입의 RFID 시스템의 큰 장점은 비접촉(Non-Contact), NIOS (Non-Line-Of-Sight)방식의 기술이다. 태그들은 바코드들 혹은 기타 광학적으로 판독하는 기술이 쓸모없어지는 눈, 안개, 페인트 및 기타 가시적으로 및 환경적으로 난제인 조건들과 같은 그러한 다양한 물체들을 통해서도 판독을 행할 수 있다. 능동(active) RFID 시스템의 판독/기입 성능은 재고 혹은 유지보수(maintenance) 추적과 같은 그러한 인터렉티브 어플리케이션들에 큰 장점을 갖는다. 비록 (바코드에 비하여) 비용이 비싼 기술이기는 하나, RFID는 달리 가능하지 못했던 광범위한 자동 데이터 수집 및 식별 어플리케이션들에 필수불가결하게 되고 있다.
그러나, 상업적으로 이용가능한 RFID 시스템들은 판독범위 특성이 제한되고 안테나 사이즈가 고정적이다. 이러한 타입의 구현은 RFID의 사용을 제한하며 따라서 본 기술의 잠재성을 극대화하지 못하고 있다. 이들 단점들을 해결하기 위해 개선된 판독 범위 특성 및 카스터마이징 가능한 안테나 사이즈를 갖는 RFID 구현을 제공하는 것이 매우 요망된다.
본 발명의 제 1 목적은 확장된 판독 범위 성능을 갖는 고 주파수 안테나를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 2 목적은 사이즈 및 형상을 커스터마이징할 수 있는 안테나를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 원하는 구현에 따라 동작 주파수를 설정할 수 있는 동조 회로(tuning circuit)를 사용함으로써 확장된 판독 범위 성능을 갖는 고주파수 안테나가 제공된다.
본 발명의 또 하나의 양상에 따르면, 원하는 판독 범위 성능을 따르도록 안테나 회로를 배열함으로써 커스터마이징할 수 있는 사이즈 및 형상을 갖는 안테나가 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파수 안테나의 구현을 보인 개략선도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파수 안테나의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 고주파수 안테나는 동조회로(101), 안테나(102), 가변길이를 갖는 동축 케이블(103), 플라스틱 케이스(104) 및 웅성(male)의 BNC 커넥터(105)를 포함하며, 상기 BNC 컨넥터(105)는 안테나(102)로부터 정보를 얻어 컴퓨터에 설치된 어플리케이션 소프트웨어에 정보를 전송하는 중간 디바이스로서 역할을 하는 고주파수(HF) 판독기(106)에 연결된다. 컴퓨터와 HF 판독기 사이의 연결은 RS232를 통해 이루어진다.
동조 회로(101)는 RFID의 동작들을 위한 원하는 주파수를 설정하는데 이용된다. 이 동작 주파수는 본 발명의 성공적인 구현에 중요하며, RF 태그가 또한, 회로 보드 혹은 안테나(102)로 하여금 RF 태그로부터 정보를 판독할 수 있게 하는 동일한 주파수에서 동작하게 된다. 본 발명은 50 ohm의 임피던스, 13.56 MHz의 주파수에서 동작하지만은 오로지 이 주파수로만 한정되는 것은 아니다. 이 주파수는 여러 가지 서로 다른 구현들을 위해 동조(tune)될 수 있다.
도 1에서, 동조 회로(101)는 회로에 의해, 구리 테이프로 만들어진 안테나(102)의 루프에 연결된다. 안테나(102)는 RF 태그로부터 정보를 판독하고 이 정보를 동축 케이블(103)을 이용하여 고주파수 판독기(106)를 통해 어플리케이션 소프트웨어에 중계(relay)하도록 RFID 태그들을 작동시킨다. 어플리케이션 소프트웨어는 RF 태그로부터 정보를 디스플레이하고, RF 태그에 정보를 기입하고, 보안 조치(security measures)를 인에이블/디스에이블 할 수 있다. 본 발명에 사용되는 안테나(102)는 구리로 만들어진 안테나 루프와, 그리고 가변 커패시터, 저항, 고속 스위칭 다이오드와 같은 그러한 기타 고정 소자들을 포함한다.
13.56 MHz의 회로 보드 혹은 안테나(102)의 공진 동조(resonance tuning)은 대략 100pF의 운모(mica) 커패시터를 이용하여 달성된다. 상기 고정 소자들은 값의 범위가 10nF 내지 60nF 범위에서 가변하는 커패시터들을 포함하며, 이 커패시터들 모두는 안테나(102)의 동조가 가능하도록 병렬로 연결된다. 커패시터 레그들(legs)이 솔러링될 수 있도록 변형되어 있다. 40KΩ, 2Watt의 후막 저항이 안테나(102)의 Q인자(factor)를 조정한다. Q인자는 일반적으로, 안테나(102)의 출력을 측정하는데 이용된다. 스위칭 다이오드는 주파수 대역들을 스위칭하는데 이용된다.
안테나(102)는 플라스틱 케이스(104)를 따르도록 고유하게 성형되어, 베이스(base)로부터 최고 30cm까지의 의 큰 판독 반경을 허용한다. 안테나(102)는 여러 사이즈 및 여러 판독 반경에 맞도록 커스터마이징 될 수 있는바, 이는 본 발명의 신규한 특징들 중에 속한다.
안테나(102)로부터 어플리케이션 소프트웨어로의 정보 중계는 동조 회로(101)에 연결되는 동축 케이블(103)을 이용하여 수행되고, 이 정보는 주파수 판독기(106)를 통하여 컴퓨터(107)에 보내지며, 상기 동축 케이블은 BNC 커넥터(105)에서 종단된다. 가장 상업적으로 이용가능한 컴퓨터들은 회로 보드에 내장된 자성(female)의 BNC 커넥터 수신기를 구비하고 있어 본 발명의 구현을 위한 어떤 추가적인 하드웨어 비용을 요하지 않는다. 또한, 본 발명에서 이용되는 플라스틱 케이스(104)는 전체적인 내구성을 유지하면서도 무게 및 이동성에 있어서의 장점을 제공함과 아울러 안테나 및 동조 회로를 보호한다.
도 2를 참조하면, 본 발명에서의 바람직한 실시예에서 고주파수 안테나(201)는 하우징(202)에 의해 에워싸이는 정육면체 형상으로 되어있다. 동축 케이블(203)은 하우징(202) 바깥으로 연장되어, 고주파수 판독기(106)를 통해 컴퓨터(미도시)에 연결된다. 바람직하게는, 하우징(202)은 크기가 32cm x 39.5cm x 3.1cm 인 것이지만, 반드시 이것으로만 한정되는 것은 아니다.
이제 본 발명을 실시예를 토대로 설명하기로 한다.
실시예
바람직한 실시예에서, 본 발명은 도서관에서 태깅 북들(tagged books)을 추적하는데 사용될 수 있다. 이 책들은 대여를 위해 체크아웃 및 반납을 위해 체크인될 수 있다. 안테나는 한번에 많은 책들이 판독될 수 있도록 베이스로부터 약 30cm 떨어져 판독을 행할 수 있다. 이는 각각의 책의 두께에 따라 달라진다. 안테나로부터 모든 스캔된 책들은 표준 컴퓨터에서 실행되는 어플리케이션 소프트웨어를 통해 책의 정보 및 대출자들의 상세 사항들을 디스플레이한다.
안테나는 또한, RFID 태그내에서 이용가능한 도난방지 특성인 감시 시스템 즉, 상품 자동 감시 시스템(EAS)을 작동 도는 작동해제하는데 이용될 수 있다. 전형적으로, EAS 시스템들은 허락되지 않았음에도 소매상으로부터 태그가 제거되는 때를 전자적으로 탐지하는데 이용된다. 본 어플리케이션에서, 이 시스템은 책이 먼저 체크아웃 없이 도서관내를 이탈하는지(혹은 EAS가 책 대여시 디스에이블링되는 지)를 탐지할 수 있다. 만일 EAS의 인에블링과 함께 책이 도서관으로부터 벗어나 게이트 안테나를 통과하는 경우, 책이 불법자에 의해 도서관 외부로 반출되거나 혹은 무단으로 대여됨을 알리는 경보가 도서관 관리자에게 울려지게 된다.
101: 동조 회로
102: 안테나
103, 203: 동축 케이블
104: 플라스틱 케이스
105: BNC 커넥터
106: 주파수 판독기
201: 고주파수 안테나
202: 하우징

Claims (1)

  1. RFID를 위한 확장된 판독 범위를 갖는 안테나로서,
    동작 주파수 및 판독 범위를 설정하는 동조 회로(101)와:
    사이즈가 커스터마이징될 수 있으며, 원하는 판독 범위 성능을 따르도록 회로에 의해 정렬되는 안테나와;
    제 1 단자가 상기 동조 회로(101)에 연결되고, 제 2 단자가 고주파수 판독기(106)에 연결된 커넥터(105)에 의해 컴퓨터(107)에 연결되는 동축 케이블(103)과;
    하우징과; 그리고
    정보를 판독 및 디스플레이하는 어플리케이션 소프트웨어를 포함하여 구성되는 안테나.
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