KR20230014917A - RFID Reader with a function of removing the area incapable of short-range communication using the residual signal reduction technique - Google Patents

RFID Reader with a function of removing the area incapable of short-range communication using the residual signal reduction technique Download PDF

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KR20230014917A
KR20230014917A KR1020210095808A KR20210095808A KR20230014917A KR 20230014917 A KR20230014917 A KR 20230014917A KR 1020210095808 A KR1020210095808 A KR 1020210095808A KR 20210095808 A KR20210095808 A KR 20210095808A KR 20230014917 A KR20230014917 A KR 20230014917A
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Abstract

The present invention relates to a technology which minimizes an area where short-range communication is unavailable with an RFID tag, which is an area where communication is unavailable at a close range to an antenna that increases as a transmission output of the antenna is amplified to expand a maximum communication area of an RFID reader, such that a wider effective communication distance with the RFID tag is ensured in response to the transmission output of the RFID reader. The RFID reader with a function of removing a short-range communication unavailable area using a residual signal reduction technique according to the present invention is an RFID reader which amplifies an input signal to a certain level, wirelessly transmits the input signal to an RFID tag, and receives a wireless signal output from the RFID tag. The RFID reader comprises: an LC circuit which amplifies a signal applied from the outside to a certain level; and a residual signal reduction circuit which has one end connected between an inductor and capacitor of the LC circuit and the other end connected to the ground, selectively turns on/off an operation according to the control signal applied from the outside, and turns on in a "0" signal transmission section that maintains a "LOW" state for more than a certain period of time to the RFID tag, to lower the amplified signal remaining on the LC circuit to a ground level.

Description

잔류신호 저감 기법을 사용한 근거리 통신 불능 영역 제거 기능을 갖는 RFID 리더 {RFID Reader with a function of removing the area incapable of short-range communication using the residual signal reduction technique}RFID reader with a function of removing the area incapable of short-range communication using the residual signal reduction technique {RFID Reader with a function of removing the area incapable of short-range communication using the residual signal reduction technique}

본 발명은 RFID 리더의 최대 통신 영역을 확장하기 위해서 안테나의 송신 출력을 증폭시킴에 따라 안테나와 가까운 거리에서의 통신 불능 영역도 같이 커지는 RFID 태그와의 근거리 통신 불가 영역을 최소화함으로써, RFID 리더의 송신 출력에 대응하여 RFID 태그와의 유효 통신거리를 보다 넓게 확보할 수 있도록 해 주는 기술에 관한 것이다. The present invention amplifies the transmit power of the antenna to expand the maximum communication area of the RFID reader, thereby minimizing the area in which communication is impossible with the RFID tag, which also increases the area in which communication is impossible in a short distance from the antenna. The present invention relates to a technology enabling a wider effective communication distance with an RFID tag in response to an output.

일반적으로 무선주파수인식(RFID, Radio Frequency IDentification)은 최소형 IC 칩에 고유한 식별정보를 입력하고 무선주파수(RF)를 이용하여 이 칩이 부착된 물체나 동물 등을 인식, 추적, 관리할 수 있는 기술을 말한다. 이러한 RFID 시스템은 고유한 식별정보가 입력되고 물체나 동물 등에 부착되는 RFID 태그(Tag 또는 Transponder)와, 이 RFID 태그가 가지고 있는 식별정보를 비접촉식으로 읽거나 또는 쓰기 위한 RFID 리더(Reader 또는 Interrogator)로 이루어진다. 그리고 상기 RFID 리더에는 컴퓨터 등 정보처리장치가 연결되어 RFID 태그로부터 수집된 데이터를 처리한다.In general, radio frequency identification (RFID) is a technology that inputs unique identification information into the smallest IC chip and uses radio frequency (RF) to recognize, track, and manage objects or animals to which the chip is attached. say technology This RFID system consists of an RFID tag (tag or transponder) attached to an object or animal, into which unique identification information is entered, and an RFID reader (reader or interrogator) that reads or writes the identification information possessed by the RFID tag in a non-contact manner. It is done. An information processing device such as a computer is connected to the RFID reader to process data collected from the RFID tag.

특히, 자체적으로 전원을 갖지 않는 수동형 RFID 태그(Passive RFID tag)는 인식거리가 1m이하로 짧기 때문에 125kHz의 LFID(Low-Frequency Identification) 및 13.56MHz의 HFID(High-Frequency Identification)가 근거리용 RFID 시스템에 주로 사용되고 있다. 이러한 근거리용 RFID 시스템은 RFID 리더의 권선 코일(안테나)에 의하여 전원 및 신호를 송신하고 RFID 태그는 RFID 리더의 코일(안테나)에 흐르는 교류 전류의 자계에 의한 자계결합(magnetic coupling) 방식에 의하여 전력 및 신호를 수신한다. 따라서 수동형 RFID 태그를 사용하는 종래의 저주파 RFID 시스템은 RFID 태그의 인식거리가 짧기 때문에 출입관리 및 교통카드 등에 사용된다.In particular, since the passive RFID tag, which does not have its own power source, has a short recognition distance of less than 1m, 125kHz LFID (Low-Frequency Identification) and 13.56MHz HFID (High-Frequency Identification) are short-distance RFID systems is mainly used in This short-distance RFID system transmits power and signals by the winding coil (antenna) of the RFID reader, and the RFID tag transmits power by the magnetic coupling method by the magnetic field of the alternating current flowing in the coil (antenna) of the RFID reader. and receive a signal. Therefore, the conventional low-frequency RFID system using a passive RFID tag is used for access management and transportation cards because the RFID tag has a short recognition distance.

이때, RFID 리더가 RFID 태그를 인식하기 위해 RFID 태그는 RFID 리더가 보낸 신호를 이상 없이 수신하여야 하고, RFID 리더도 또한 RFID 태그의 응답 신호를 이상 없이 수신하여야 한다. At this time, in order for the RFID reader to recognize the RFID tag, the RFID tag must receive the signal sent by the RFID reader without any problems, and the RFID reader must also receive the response signal from the RFID tag without problems.

그리고, RFID 리더가 동일한 경우, RFID 리더의 RFID 태그에 대한 인식거리는 RFID 리더로부터 출력되는 송신 신호의 크기에 주로 영향을 받는다.Also, when the RFID reader is the same, the recognition distance of the RFID reader for the RFID tag is mainly influenced by the magnitude of the transmission signal output from the RFID reader.

최근에는 RFID 시스템의 활용 분야가 점차 확대되면서, RFID 리더와 RFID 태그 간의 인식 거리가 보다 확장되는 것이 요구되고 있으며, 이를 위해 RFID 리더의 송신 출력을 보다 크게 증폭시켜 출력하는 방법이 제시되고 있다.Recently, as the field of application of the RFID system is gradually expanding, it is required to further expand the recognition distance between the RFID reader and the RFID tag.

그러나 RFID 리더의 송신 출력을 증폭시키는 경우 RFID 태그와의 통신 최대 거리는 늘어나지만 근거리 영역에서 통신이 불가한 영역이 생기게 된다.However, when the transmission output of the RFID reader is amplified, the maximum communication distance with the RFID tag is increased, but there is an area in which communication is impossible in a short distance area.

도1은 종래 RFID 통신시스템의 송수신 신호 파형을 측정한 도면으로, RFID 리더에서 일정 레벨 이상으로 송신 신호를 출력하는 때의 RFID 리더와 RFID 태그간 거리별 송수신 신호 파형이 예시되어 있다. 1 is a diagram measuring transmission/reception signal waveforms of a conventional RFID communication system, and shows transmission/reception signal waveforms for each distance between an RFID reader and an RFID tag when the RFID reader outputs a transmission signal at a certain level or higher.

도1 (A)는 RFID 리더 안테나와 RFID 태그간 거리가 70mm인 경우의 송수신 신호 파형이고, 도1 (B)는 RFID 리더 안테나와 RFID 태그간 거리가 10mm인 경우의 송수신 신호 파형으로, S1 은 RFID 리더의 입력 신호 파형이고, S2는 RFID 리더에서 증폭된 신호 파형이며, S3는 RFID 태그의 수신 신호 파형이고, S4는 RFID 태그에서 복조된 신호 파형으로, RFID 리더에서 입력 신호 "1011"에 대한 변조신호를 무선 출력하고, RFID 태그에서 수신된 무선신호를 "0100"으로 복조하는 과정이 예시되어 있다. Fig. 1 (A) is a transmission/reception signal waveform when the distance between the RFID reader antenna and the RFID tag is 70 mm, and Fig. 1 (B) is a transmission and reception signal waveform when the distance between the RFID reader antenna and the RFID tag is 10 mm. S2 is the input signal waveform of the RFID reader, S2 is the signal waveform amplified by the RFID reader, S3 is the received signal waveform of the RFID tag, and S4 is the signal waveform demodulated by the RFID tag. A process of wirelessly outputting a modulated signal and demodulating a wireless signal received from an RFID tag into “0100” is exemplified.

도1을 참조하면, RFID 리더에서 입력 신호(S1)를 증폭하여 출력한 경우(S2), RFID 리더 안테나와 RFID 태그간 거리가 70mm인 통신 환경(A)에서는 "S4"에서 입력 신호(S1) "0" 에 해당하는 구간의 "HIGH"시간(T1)이 기 설정된 유효여부 판단 시간 이상으로 "1"로 정상 복조되지만, RFID 리더 안테나와 RFID 태그간 거리가 10mm인 통신 환경(B)에서는 "S4"에서 해당 구간의 "HIGH"시간(T2)이 기 설정된 유효여부 판단 시간 미만으로 "0"로 복조되는 오류가 발생된다.Referring to FIG. 1, when the RFID reader amplifies and outputs the input signal (S1) (S2), in the communication environment (A) where the distance between the RFID reader antenna and the RFID tag is 70 mm, the input signal (S1) is generated at “S4” Although the "HIGH" time (T1) of the section corresponding to "0" is normally demodulated to "1" over the preset validity judgment time, in the communication environment (B) where the distance between the RFID reader antenna and the RFID tag is 10 mm, " In S4", an error in which the "HIGH" time (T2) of the corresponding section is demodulated to "0" occurs when the preset validity determination time is less than.

즉, 일정 레벨 이상의 증폭 조건에서, RFID 리더에서 RFID 태그로 전송할 신호 레벨이 "0"인 구간에 대해 RFID 리더와 RFID 태그간 거리가 일정 거리 이상인 경우에는 RFID 태그에서 정상 복조가 이루어지지만, RFID 리더와 RFID 태그간 거리가 일정 거리 미만인 근거리 영역에서는 이에 대한 복조 에러가 발생한다.That is, under the amplification condition of a certain level or higher, when the distance between the RFID reader and the RFID tag is greater than a certain distance for the section where the signal level to be transmitted from the RFID reader to the RFID tag is "0", the RFID tag performs normal demodulation, but the RFID reader A demodulation error for this occurs in a short-range area where the distance between the RFID tag and the RFID tag is less than a certain distance.

이는 일반적으로 RFID 리더에서 LC 공진회로를 통해 입력 신호를 증폭하여 RFID 태그측으로 전송하게 되는데, "0" 신호를 전송할 때 RFID 리더에 잔류하는 증폭 신호가 근거리에 위치한 RFID 태그측으로 전달되어 발생되는 것이다. This generally amplifies an input signal through an LC resonance circuit in an RFID reader and transmits it to the RFID tag side. When a “0” signal is transmitted, the amplified signal remaining in the RFID reader is transmitted to the RFID tag side located in a short distance.

따라서, 종래 RFID 통신 시스템은 RFID 리더와 RFID 태그간 통신 최대거리를 확장하기 위해 RFID 리더에서 신호 출력 레벨을 증가시키더라도, RFID 리더에서 출력되는 송신 출력 레벨에 대응되게 근거리 영역에서 RFID 태그와 통신이 불가한 영역이 생성되어 RFID 태그와의 통신 최소거리도 함께 커지기 때문에, 결과적으로 RFID 리더와 RFID 태그간의 유효 통신거리를 단축시키는 문제가 있다.Therefore, in the conventional RFID communication system, even if the signal output level is increased from the RFID reader in order to extend the maximum communication distance between the RFID reader and the RFID tag, communication with the RFID tag in the short-distance area corresponds to the transmission power level output from the RFID reader. Since an impossible area is created and the minimum distance for communication with the RFID tag is also increased, as a result, there is a problem of shortening the effective communication distance between the RFID reader and the RFID tag.

실제, 반도체 공장에서 사용하는 RFID 시스템의 경우 리더 안테나와 태그간의 거리가 장비에 따라 모두 다르게 설치되고 있으며, 어떤 장비는 이 거리가 긴 장비도 있으며, 어떤 장비는 이 거리가 수mm 이내로 근접되는 경우가 있다.In fact, in the case of RFID systems used in semiconductor factories, the distance between the reader antenna and the tag is installed differently depending on the equipment. there is

이에, 종래 RFID 무선통신시스템에서는 리더 안테나와 태그간 인식 거리를 늘리면 근접 영역에서 인식을 할 수 없고, 근접 영역에서의 인식 안정성을 높이면 최대 인식 거리가 줄어들어 다양한 설치 환경에서 대응하기 어려운 문제가 있다.Therefore, in the conventional RFID wireless communication system, if the recognition distance between the reader antenna and the tag is increased, recognition cannot be performed in the proximity area, and if recognition stability in the proximity area is increased, the maximum recognition distance is reduced, making it difficult to respond in various installation environments.

1. 한국등록특허 제10-1068308호 (명칭 : ＲＦＩＤ 장치)1. Korean Patent Registration No. 10-1068308 (Name: RFI Device)

이에, 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로, RFID 리더에서 RFID 태그로 전송하는 신호가 "0"인 구간에서는 RFID 리더에 잔류하는 증폭 신호를 그라운드 레벨로 다운시켜 근거리 영역에서 RFID 태그로 오전송되는 신호를 최소화함으로써, RFID 리더의“0”인 구간 잔류 신호 증폭에 의해 발생되는 근거리에서의 복조 오류를 개선하여 RFID 리더의 출력을 증폭하는 것에 대응하여 유효 통신거리를 확장시킬 수 있도록 해주는 통신거리 확장기능을 갖는 RFID 리더를 제공함에 그 기술적 목적이 있다. Therefore, the present invention was created in view of the above circumstances, and in a section where the signal transmitted from the RFID reader to the RFID tag is "0", the amplified signal remaining in the RFID reader is lowered to the ground level to transmit the amplified signal to the RFID tag in the short range. By minimizing the mistransmitted signal, it is possible to extend the effective communication distance in response to amplifying the output of the RFID reader by improving the demodulation error in the short distance caused by the residual signal amplification of the “0” section of the RFID reader. The technical purpose is to provide an RFID reader having a communication distance extension function.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 입력 신호를 일정 레벨로 증폭하여 RFID 태그로 무선 전송하고, RFID 태그로부터 출력되는 무선 신호를 수신하는 RFID 리더에 있어서, 외부로부터 인가되는 신호를 일정 레벨로 증폭하는 LC 회로와, LC 회로의 인덕터와 캐패시터 사이에 일단이 연결되고 타단이 그라운드와 연결되면서, 외부로부터 인가되는 제어신호에 따라 선택적으로 동작 온/오프(ON/OFF)되되, RFID 태그측으로 일정 시간 이상 "LOW" 상태를 유지하는 "0"신호 전송 구간에서 동작 온(ON)되어, 상기 LC 회로상에 잔류하는 증폭신호를 그라운드 레벨로 다운시키는 잔류신호 저감 회로를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 잔류신호 저감 기법을 사용한 근거리 통신 불능 영역 제거 기능을 갖는 RFID 리더가 제공된다.According to one aspect of the present invention for achieving the above object, in an RFID reader that amplifies an input signal to a certain level, wirelessly transmits it to an RFID tag, and receives a radio signal output from the RFID tag, the signal applied from the outside With one end connected between the LC circuit that amplifies to a certain level and the inductor and capacitor of the LC circuit and the other end connected to the ground, the operation is selectively turned on/off according to the control signal applied from the outside, but the RFID It is turned on in the “0” signal transmission period that maintains the “LOW” state for a certain time or longer to the tag side, and a residual signal reduction circuit that lowers the amplified signal remaining on the LC circuit to the ground level is configured. An RFID reader having a function of removing a short-distance communication inability area using a residual signal reduction technique is provided.

또한, 상기 잔류신호 저감 회로는 순방향 다이오드와 FET가 순차 연결되되, 상기 순방향 다이오드의 애노드는 상기 LC 회로의 인덕터와 캐패시터 사이에 연결되고, 순방향 다이오드의 캐소드는 FET의 드레인에 연결되며, FET의 소스는 그라운드에 연결되어 FET 게이트로 인가되는 신호 레벨에 의해 FET가 동작 온(ON)됨으로써, 순방향 다이오드를 통해 LC 회로상에 잔류하는 증폭 신호를 그라운드 레벨로 다운시키는 것을 특징으로 하는 잔류신호 저감 기법을 사용한 근거리 통신 불능 영역 제거 기능을 갖는 RFID 리더가 제공된다.In addition, in the residual signal reduction circuit, a forward diode and a FET are sequentially connected, the anode of the forward diode is connected between the inductor and the capacitor of the LC circuit, the cathode of the forward diode is connected to the drain of the FET, and the source of the FET is connected to the ground and the FET is turned on by the signal level applied to the FET gate, thereby reducing the amplified signal remaining on the LC circuit to the ground level through a forward diode Residual signal reduction technique characterized in that An RFID reader having a function of removing a used short-distance communication disabled area is provided.

또한, 전원과 그라운드 사이에 순차 연결되면서, 입력신호의 레벨에 따라 상보적으로 동작 온/오프되는 제1 FET와 제2 FET가 추가로 구비되고, 상기 LC 회로의 일단은 제1 FET와 제2 FET 사이의 공통 드레인에 연결되면서, 타단은 제2 FET의 소스에 연결되어 그라운드와 연결되며, 제2 FET는 입력 신호의 레벨이 "LOW"인 때에 동작 오프(OFF)되는 것을 특징으로 하는 잔류신호 저감 기법을 사용한 근거리 통신 불능 영역 제거 기능을 갖는 RFID 리더가 제공된다.In addition, while sequentially connected between the power supply and the ground, a first FET and a second FET are additionally provided, which are operated on / off in a complementary manner according to the level of the input signal, and one end of the LC circuit is the first FET and the second FET. While connected to the common drain between the FETs, the other end is connected to the source of the second FET and connected to the ground, and the second FET is turned off when the level of the input signal is "LOW" Residual signal, characterized in that it is turned off An RFID reader having a function of removing a short-distance communication inability area using a reduction technique is provided.

본 발명에 의하면, RFID 리더에서 RFID 태그로 전송하는 신호가 "0"인 구간에서는 RFID 리더에 잔류하는 증폭 신호를 그라운드 레벨로 다운시켜 RFID 태그로 전송되는 신호를 최소화함으로써, RFID 리더의 신호 증폭에 의해 발생되는 근거리에서의 복조 오류를 제거할 수 있다.According to the present invention, in a section where the signal transmitted from the RFID reader to the RFID tag is "0", the amplified signal remaining in the RFID reader is reduced to the ground level to minimize the signal transmitted to the RFID tag, thereby improving signal amplification of the RFID reader. demodulation errors at a short distance caused by

이에 따라, RFID 리더 안테나의 송신 출력에 대응하여 RFID 태그와의 최대 통신거리는 물론, 최소 통신거리도 안정적으로 확보하여 종래에 비해 RFID 통신 거리를 확장할 수 있다. Accordingly, the RFID communication distance can be extended compared to the prior art by stably securing the maximum communication distance as well as the minimum communication distance with the RFID tag in response to the transmission output of the RFID reader antenna.

도1은 종래 RFID 통신시스템의 송수신 신호 측정 파형을 도시한 도면.
도2는 본 발명에 따른 잔류신호 저감 기법을 사용한 근거리 통신 불능 영역 제거 기능을 갖는 RFID 리더를 구비한 RFID 무선통신시스템 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도3은 도2에 도시된 RFID 통신 시스템에서의 송수신 신호 측정 파형을 도시한 도면.
도4는 종래 RFID 리더를 구비한 RFID 무선통신시스템의 통신 영역 측정 그래프.
도5는 본 발명에 따른 RFID 리더를 구비한 RFID 무선통신시스템의 통신 영역 측정 그래프. 1 is a diagram showing a transmission/reception signal measurement waveform of a conventional RFID communication system.
Figure 2 is a diagram schematically showing the configuration of an RFID wireless communication system equipped with an RFID reader having a function of removing a short-range communication disabled area using a residual signal reduction technique according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing measured waveforms of transmission/reception signals in the RFID communication system shown in FIG. 2;
4 is a communication area measurement graph of an RFID wireless communication system equipped with a conventional RFID reader.
5 is a communication area measurement graph of an RFID wireless communication system equipped with an RFID reader according to the present invention.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면 중 동일한 구성 요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 한편, 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that like elements in the drawings are indicated by like reference numerals wherever possible. On the other hand, prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventors use the concept of terms to explain their invention in the best way. Based on the principle that it can be properly defined, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical spirit of the present invention. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical ideas of the present invention, so various alternatives can be made at the time of this application. It should be understood that there may be equivalents and variations.

도2는 본 발명에 따른 잔류신호 저감 기법을 사용한 근거리 통신 불능 영역 제거 기능을 갖는 RFID 리더를 구비한 RFID 무선통신시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.Figure 2 is a diagram schematically showing the configuration of an RFID wireless communication system equipped with an RFID reader having a function of removing a short-range communication disabled area using a residual signal reduction technique according to the present invention.

도2를 참조하면, 본 발명에 따른 잔류신호 저감 기법을 사용한 근거리 통신 불능 영역 제거 기능을 갖는 RFID 리더를 구비한 RFID 무선통신시스템은, RFID 리더(100)와 RFID 태그(200)가 기 설정된 일정 거리 내에 위치하여 자기 결합으로 전력과 신호를 송수신한다.Referring to FIG. 2, in an RFID wireless communication system having an RFID reader having a function of removing a short-distance communication disabled area using a residual signal reduction technique according to the present invention, an RFID reader 100 and an RFID tag 200 are arranged according to a predetermined schedule. It is located within the distance and transmits and receives power and signals through magnetic coupling.

RFID 리더(100)는 입력신호를 일정 레벨 증폭하여 RFID 태그(200)로 무선 전송하고, RFID 태그(200)로부터 출력되는 신호를 수신한다. The RFID reader 100 amplifies an input signal to a certain level, wirelessly transmits it to the RFID tag 200, and receives a signal output from the RFID tag 200.

이러한 RFID 리더(100)는 제1 인덕터(L1)와 제1 캐패시터(C1)가 직렬 연결되는 구조의 LC 회로를 통해 제어수단(미도시)으로부터 입력되는 신호를 일정 레벨 증폭하여 출력하되, RFID 태그(200)로 "LOW" 상태를 일정 시간 이상 유지하는 "0"신호 전송 구간에서는 잔류신호 저감 회로(110)를 통해 LC 회로상에 잔류하는 증폭신호를 그라운드 레벨로 다운시키도록 구성된다. 이때, 제1 인덕터(L1)는 입력신호를 무선 출력하는 리더 안테나 기능을 수행한다.The RFID reader 100 amplifies and outputs a signal input from a control means (not shown) to a certain level through an LC circuit having a structure in which a first inductor (L1) and a first capacitor (C1) are connected in series, but the RFID tag In the "0" signal transmission period in which the "LOW" state is maintained for a certain period of time or longer in (200), the amplified signal remaining on the LC circuit is reduced to the ground level through the residual signal reducing circuit 110. At this time, the first inductor (L1) performs the function of a reader antenna to wirelessly output the input signal.

즉, 본 발명에 따른 RFID 리더(100)는 RFID 태그(200)로 "0"신호를 전송시키는 구간에서 LC 회로상에 잔류하는 증폭신호를 그라운드 레벨로 다운시킴으로써, 근거리에 위치하는 RFID 태그(200)로 전송되는 잔류신호를 최소화한다. That is, the RFID reader 100 according to the present invention lowers the amplified signal remaining on the LC circuit to the ground level in the section in which the "0" signal is transmitted to the RFID tag 200, so that the RFID tag 200 located at a short distance ) minimizes the residual signal transmitted to

한편, 도2에서 RFID 태그(200)는 RFID 리더(100) 즉, RFID 리더 안테나(L1)로부터 수신한 신호를 복조하고, 복조 결과에 따라 기 정의된 정보를 RFID 리더 안테나로 무선 전송한다.Meanwhile, in FIG. 2, the RFID tag 200 demodulates the signal received from the RFID reader 100, that is, the RFID reader antenna L1, and wirelessly transmits predetermined information according to the demodulation result to the RFID reader antenna.

이러한 RFID 태그(200)는 제2 인덕터(L2)와 제2 캐패시터(C2)가 병렬 연결되는 구조의 LC회로를 통해 RFID 리더 안테나(L1)로부터 전송되는 신호를 수신하고, 수신된 신호를 복조기(210)를 통해 복조한다.The RFID tag 200 receives a signal transmitted from the RFID reader antenna L1 through an LC circuit having a structure in which a second inductor L2 and a second capacitor C2 are connected in parallel, and transmits the received signal to a demodulator ( 210) to demodulate.

이하에서는 본 발명에 따른 RFID 리더(100)에 대해 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, the RFID reader 100 according to the present invention will be described in detail.

RFID 리더(100)는 전원(VDD)과 그라운드 사이에 순차 연결되면서, 입력신호의 레벨에 따라 상보적으로 동작 온/오프되는 제1 FET(F1)와 제2 FET(F2)를 구비한다. 이때, 제1 FET(F1)는 입력신호가 "LOW" 인 때에 온(ON)되고, 제2 FET(F2)는 입력신호가 "HIGH"인 때에 온(ON)된다. The RFID reader 100 includes a first FET (F1) and a second FET (F2) that are sequentially connected between a power source (V DD ) and a ground and are turned on/off in a complementary fashion according to the level of an input signal. At this time, the first FET (F1) is turned on when the input signal is "LOW", and the second FET (F2) is turned on when the input signal is "HIGH".

그리고, 제1 FET(F1)와 제2 FET(F2)의 공통 드레인과 그라운드 사이에 LC회로가 연결된다.An LC circuit is connected between the common drain of the first FET (F1) and the second FET (F2) and the ground.

LC 회로는 제1 인덕터(L1)와 제1 캐패시터(C1)가 직렬 연결되어 입력되는 신호를 일정 레벨 증폭하여 출력한다. 이때, 제1 인덕터(L1)는 RFID 태그(200)와 자기 결합하는 코일로 이루어지고, 코일의 권선수와 제1 캐패시터(C1)의 용량은 증폭되는 공진 주파수에 대응되게 설정된다.In the LC circuit, a first inductor (L1) and a first capacitor (C1) are connected in series to amplify an input signal to a predetermined level and output the amplified signal. At this time, the first inductor L1 is composed of a coil that is magnetically coupled to the RFID tag 200, and the number of windings of the coil and the capacitance of the first capacitor C1 are set to correspond to the resonant frequency to be amplified.

또한, LC 회로와 그라운드 사이에는 잔류신호 저감 회로(110)가 연결된다.In addition, a residual signal reduction circuit 110 is connected between the LC circuit and the ground.

잔류신호 저감 회로(110)는 일단이 제1 인덕터(L1)와 제1 캐패시터(C1) 사이에 연결되고 타단이 그라운드와 연결된다.The residual signal reduction circuit 110 has one end connected between the first inductor L1 and the first capacitor C1 and the other end connected to the ground.

그리고, 잔류신호 저감 회로(110)는 외부로부터 인가되는 제어신호에 따라 선택적으로 동작 온/오프(ON/OFF)되되, RFID 태그(200)로 "0"신호를 전송하는 구간에서 동작 온(ON)되어 상기 LC 회로상에 잔류하는 증폭신호를 그라운드 레벨로 다운시킨다.In addition, the residual signal reduction circuit 110 is selectively turned on/off according to the control signal applied from the outside, but the operation is turned on (ON) in a section transmitting a “0” signal to the RFID tag 200. ) to lower the amplified signal remaining on the LC circuit to the ground level.

이러한 잔류신호 저감 회로(110)는 순방향 다이오드(D)와 제3 FET(F3)가 순차로 직렬 연결되어 구성된다. The residual signal reducing circuit 110 is configured by sequentially connecting a forward diode D and a third FET F3 in series.

이때, 순방향 다이오드(D)의 애노드는 상기 LC 회로의 제1 인덕터(L1)와 제1 캐패시터(C1) 사이에 연결되고, 순방향 다이오드(D)의 캐소드는 제3 FET(F3)의 드레인에 연결되며, 제3 FET(F3)의 소스는 그라운드와 연결된다.At this time, the anode of the forward diode (D) is connected between the first inductor (L1) and the first capacitor (C1) of the LC circuit, and the cathode of the forward diode (D) is connected to the drain of the third FET (F3) And the source of the third FET (F3) is connected to the ground.

그리고, 잔류신호 저감 회로(110)는 제3 FET(F3)의 게이트로 인가되는 신호 레벨에 의해 동작 온(ON)되며, 제3 FET(F3)가 동작 온(ON)되면 순방향 다이오드(D)를 통해 LC 회로상에 잔류하는 증폭 신호가 유입되어 그라운드를 통해 방전됨으로써, RFID 태그(200)로 전송되는 신호 레벨을 신속하게 그라운드 레벨로 다운시킨다.And, the residual signal reduction circuit 110 is turned on by the signal level applied to the gate of the third FET (F3), and when the third FET (F3) is turned on, the forward diode (D) The amplified signal remaining on the LC circuit is introduced through and discharged through the ground, thereby rapidly lowering the signal level transmitted to the RFID tag 200 to the ground level.

즉, RFID 리더(100)를 제어하는 제어수단(미도시)은 RFID 리더(100)로 인가되는 입력신호가 일정 시간 동안 "LOW"상태가 지속되는 "0"신호 전송구간 동안 제3 FET(F3)의 게이트로 하이레벨 신호(HIGH)를 인가하여 제3 FET(F3)를 온(ON)상태로 설정한다. That is, the control unit (not shown) for controlling the RFID reader 100 operates the third FET (F3 ) to the gate of the third FET (F3) by applying a high level signal (HIGH) to set the on (ON) state.

이에 따라 LC 회로상에 잔류하는 증폭 신호가 순방향 다이오드(D) 및 제3 FET(F3)를 통해 그라운드로 흐르게 되어, RFID 태그(200)로 "0" 신호를 전송하는 구간에서 RFID 태그(200)로 전송되는 증폭 신호가 보다 빠르게 "0" 상태로 수렴하게 되고, 이로 인해 RFID 태그(200)에서 "0" 신호 복조시 해당 구간에서 "HIGH"상태로 유지되는 시간이 길어져 입력신호 "0"을 "1"로 안정적으로 복조할 수 있게 된다. Accordingly, the amplified signal remaining on the LC circuit flows to the ground through the forward diode (D) and the third FET (F3), and the RFID tag 200 in the section transmitting the "0" signal to the RFID tag 200 The amplified signal transmitted to converges to the "0" state more quickly, and as a result, when the RFID tag 200 demodulates the "0" signal, the time to maintain the "HIGH" state in the corresponding section becomes longer, thereby generating the input signal "0". It is possible to stably demodulate with "1".

도3은 본 발명에 따른 잔류신호 저감 기법을 사용한 근거리 통신 불능 영역 제거 기능을 갖는 RFID 리더(100)에서 도1과 동일한 조건으로 입력신호를 증폭하여 출력하는 경우의 송수신 신호 파형으로, RFID 리더(100)의 송신 출력은 RFID 태그 인식거리가 100mm 이상인 조건을 만족하도록 설정된다.3 is a transmit/receive signal waveform in the case of amplifying and outputting an input signal under the same conditions as in FIG. The transmission output of 100) is set to satisfy the condition that the RFID tag recognition distance is 100 mm or more.

도3 (A)는 RFID 리더 안테나(L1)와 RFID 태그(200)간 거리가 70mm인 경우의 송수신 신호 파형이고, 도3 (B)는 RFID 리더 안테나(L1)와 RFID 태그(200)가 거리가 10mm인 경우의 송수신 신호 파형이다.Fig. 3 (A) is a transmission/reception signal waveform when the distance between the RFID reader antenna (L1) and the RFID tag 200 is 70 mm, and Fig. 3 (B) shows the distance between the RFID reader antenna (L1) and the RFID tag 200. It is a transmit/receive signal waveform when is 10 mm.

그리고, 도3에서 "S1" 은 RFID 리더(100)로 입력되는 신호 파형이고, "S2"는 RFID 리더(100)에서 증폭된 신호 파형이며, "S3"은 RFID 태그(200)의 수신 신호 파형이고, "S4"는 RFID 태그(200)에서 복조된 신호 파형으로, 측정위치는 도2에서 (S1), (S2), (S3),(S4)로 도시되어 있다.In FIG. 3, "S1" is a signal waveform input to the RFID reader 100, "S2" is a signal waveform amplified by the RFID reader 100, and "S3" is a received signal waveform of the RFID tag 200. , "S4" is a signal waveform demodulated by the RFID tag 200, and measurement positions are shown as (S1), (S2), (S3), and (S4) in FIG.

도3을 참조하면, RFID 리더(100)에서 입력 신호를 증폭하여 출력한 경우, RFID 리더 안테나(L1)와 RFID 태그(200)간 거리가 70mm인 통신 환경(A)에서 RFID 태그(200)의 복조신호파형(S4)이 "0" 에 해당하는 구간의 "HIGH" 유지시간(T3)과, RFID 리더 안테나(L1)와 RFID 태그(200)간 거리가 10mm인 통신 환경(B)에서 RFID 태그(200)의 복조신호파형(S4)이 "0" 에 해당하는 구간의 "HIGH" 유지시간(T4) 모두 유효여부 판단시간을 훨씬 초과하는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 3, when an input signal is amplified and output by the RFID reader 100, the distance between the RFID reader antenna L1 and the RFID tag 200 is 70 mm in a communication environment (A). The RFID tag in the communication environment (B) in which the "HIGH" holding time (T3) of the section where the demodulation signal waveform (S4) corresponds to "0" and the distance between the RFID reader antenna (L1) and the RFID tag (200) is 10 mm It can be seen that the “HIGH” holding time T4 of the section corresponding to “0” of the demodulation signal waveform S4 of (200) far exceeds the validity judgment time.

또한, 도3과 도1의 복조 파형(S4)"을 비교해 볼 때, 본 발명의 경우 종래보다 "0"신호에 대한 "HIGH" 유지시간이 2배 이상 증가함을 알 수 있다. In addition, when comparing the demodulation waveform (S4) of FIG. 3 and FIG. 1, it can be seen that in the case of the present invention, the “HIGH” holding time for the “0” signal is increased more than twice as compared to the prior art.

즉, RFID 리더(100)가 입력신호를 일정 레벨 이상으로 증폭하여 신호를 무선 출력하는 조건에서, RFID 리더 안테나(L1)와 RFID 태그(200)간 거리가 70mm 경우나 10mm 경우 모두, 입력신호 "0"에 대한 정상적인 복조 유효시간이 일정 이상 길게 유지됨으로써, RFID 리더(100)의 출력 신호 크기에 따라 최대 통신 거리에서는 물론, 근거리 영역에서도 "0" 신호 구간에 대한 복조 정확도를 향상시키게 된다. That is, under the condition that the RFID reader 100 amplifies the input signal to a certain level or more and outputs the signal wirelessly, when the distance between the RFID reader antenna L1 and the RFID tag 200 is 70 mm or 10 mm, the input signal " Since the normal demodulation effective time for 0" is maintained longer than a certain length, the demodulation accuracy for the "0" signal section is improved not only in the maximum communication distance but also in the short range according to the output signal size of the RFID reader 100.

따라서, 상기 실시예에 의하면 RFID 리더에서 일정 이상 "LOW" 상태를 유지하는 0" 신호 전송 구간에서는 잔류신호 저감 회로(110)를 구동하여 RFID 리더에 잔류하는 증폭신호를 그라운드 레벨로 다운시킴으로써, RFID 태그로 전송되는 신호를 최소화하여 근거리 영역에서도 "0"신호에 대한 복조가 정확하게 이루어지게 된다. Therefore, according to the above embodiment, in the 0 signal transmission period in which the RFID reader maintains the "LOW" state for a certain amount or more, the residual signal reducing circuit 110 is driven to lower the amplified signal remaining in the RFID reader to the ground level, thereby reducing the RFID By minimizing the signal transmitted to the tag, demodulation of the “0” signal is performed accurately even in a short distance area.

또한, 도4와 도5는 동일한 조건에서 RFID 무선통신시스템의 통신 영역 측정 그래프로, 도4는 종래 RFID 리더를 구비한 RFID 무선통신시스템의 통신 영역 측정 그래프이고, 도5는 본 발명에 따른 RFID 리더를 구비한 RFID 무선통신시스템의 통신 영역 측정 그래프이다. 4 and 5 are communication area measurement graphs of an RFID wireless communication system under the same conditions, FIG. 4 is a communication area measurement graph of an RFID wireless communication system equipped with a conventional RFID reader, and FIG. 5 is an RFID according to the present invention. This is a communication area measurement graph of an RFID wireless communication system equipped with a reader.

도4와 도5에서 "X"는 통신 불가 영역(적색 영역)이고, "Y"는 통신 가능 영역(백색 영역)으로, 도4는 RFID 리더 안테나(L1)와 RFID 태그가 일정 거리 이내인 근거리 영역에서 도5에 비해 보다 넓은 통신 불가 영역이 존재함을 알 수 있다. In FIGS. 4 and 5, "X" is a non-communicable area (red area), and "Y" is a communicable area (white area). It can be seen that there is a wider non-communicable area than in FIG. 5 in the area.

이를 통해 본 발명은 RFID 리더 안테나(L1)와 RFID 태그의 근접 영역에서 인식 안정성을 높여 RFID 리더의 출력 세기를 키우는 것에 대응하여 유효 통신거리를 확장시키는 것이 가능함을 알 수 있다.From this, it can be seen that the present invention can increase the effective communication distance in response to the increase in the output strength of the RFID reader by increasing the recognition stability in the proximity area of the RFID reader antenna L1 and the RFID tag.

한편, 상기 실시예에 있어서는 잔류신호 저감 회로(110)가 순방향 다이오드(D)의 캐소드에 FET(F3)가 연결되는 구조가 예시되어 있으나, FET 대신 FET와 동일한 기능을 수행하는 TR(트랜지스터)를 포함한 다양한 소자로 대체하여 구현될 수 있다.On the other hand, in the above embodiment, the structure in which the FET (F3) is connected to the cathode of the forward diode (D) of the residual signal reduction circuit 110 is illustrated, but instead of the FET, a TR (transistor) performing the same function as the FET is used It can be implemented by replacing with various elements including.

100 : RFID 리더, 200 : RFID 태그,
110 : 잔류신호 저감 회로, 210 : 복조기,
F : FET, L : 인덕터(코일),
C : 캐패시터, D : 순방향 다이오드. 100: RFID reader, 200: RFID tag,
110: residual signal reduction circuit, 210: demodulator,
F: FET, L: inductor (coil),
C: capacitor, D: forward diode.

Claims (3)

입력 신호를 일정 레벨로 증폭하여 RFID 태그로 무선 전송하고, RFID 태그로부터 출력되는 무선 신호를 수신하는 RFID 리더에 있어서,
외부로부터 인가되는 신호를 일정 레벨로 증폭하는 LC 회로와,
LC 회로의 인덕터와 캐패시터 사이에 일단이 연결되고 타단이 그라운드와 연결되면서, 외부로부터 인가되는 제어신호에 따라 선택적으로 동작 온/오프(ON/OFF)되되, RFID 태그측으로 일정 시간 이상 "LOW" 상태를 유지하는 "0"신호 전송 구간에서 동작 온(ON)되어, 상기 LC 회로상에 잔류하는 증폭신호를 그라운드 레벨로 다운시키는 잔류신호 저감 회로를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 잔류신호 저감 기법을 사용한 근거리 통신 불능 영역 제거 기능을 갖는 RFID 리더.
An RFID reader that amplifies an input signal to a certain level and wirelessly transmits it to an RFID tag and receives a radio signal output from the RFID tag,
An LC circuit that amplifies a signal applied from the outside to a certain level;
With one end connected between the inductor and capacitor of the LC circuit and the other end connected to the ground, the operation is selectively turned on/off according to the control signal applied from the outside, but the RFID tag side is in the "LOW" state for a certain period of time or longer. Residual signal reduction technique characterized in that it is configured to include a residual signal reduction circuit that is turned on in the "0" signal transmission period that maintains and lowers the amplified signal remaining on the LC circuit to the ground level. An RFID reader with a function to remove the used short-distance communication dead zone.
 제1항에 있어서,
상기 잔류신호 저감 회로는 순방향 다이오드와 FET가 순차 연결되되,
상기 순방향 다이오드의 애노드는 상기 LC 회로의 인덕터와 캐패시터 사이에 연결되고, 순방향 다이오드의 캐소드는 FET의 드레인에 연결되며, FET의 소스는 그라운드에 연결되어 FET 게이트로 인가되는 신호 레벨에 의해 FET가 동작 온(ON)됨으로써, 순방향 다이오드를 통해 LC 회로상에 잔류하는 증폭 신호를 그라운드 레벨로 다운시키는 것을 특징으로 하는 잔류신호 저감 기법을 사용한 근거리 통신 불능 영역 제거 기능을 갖는 RFID 리더..
According to claim 1,
In the residual signal reduction circuit, a forward diode and a FET are sequentially connected,
The anode of the forward diode is connected between the inductor and the capacitor of the LC circuit, the cathode of the forward diode is connected to the drain of the FET, and the source of the FET is connected to the ground so that the FET is operated by the signal level applied to the FET gate By being turned on, an RFID reader having a function of removing a short-range communication disabled area using a residual signal reduction technique characterized by lowering the amplified signal remaining on the LC circuit to the ground level through a forward diode..
 제1항에 있어서,
전원과 그라운드 사이에 순차 연결되면서, 입력신호의 레벨에 따라 상보적으로 동작 온/오프되는 제1 FET와 제2 FET가 추가로 구비되고,
상기 LC 회로의 일단은 제1 FET와 제2 FET 사이의 공통 드레인에 연결되면서, 타단은 제2 FET의 소스에 연결되어 그라운드와 연결되며,
제2 FET는 입력 신호의 레벨이 "LOW"인 때에 동작 오프(OFF)되는 것을 특징으로 하는 잔류신호 저감 기법을 사용한 근거리 통신 불능 영역 제거 기능을 갖는 RFID 리더.
According to claim 1,
A first FET and a second FET are additionally provided that are sequentially connected between the power source and the ground and are operated on/off complementaryly according to the level of the input signal,
One end of the LC circuit is connected to the common drain between the first FET and the second FET, and the other end is connected to the source of the second FET and connected to the ground,
The second FET is turned off when the level of the input signal is "LOW".
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