KR100964117B1

KR100964117B1 - 안테나 시스템 및 이를 포함하는 알에프아이디 단말기

Info

Publication number: KR100964117B1
Application number: KR1020080053112A
Authority: KR
Inventors: 홍진국; 주재율; 류정기
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2008-06-05
Filing date: 2008-06-05
Publication date: 2010-06-16
Also published as: KR20090126803A

Abstract

본 발명은 편파 다이버시티 특성을 가지는 안테나 시스템에 관한 것으로, 특히, 초고주파(UHF) 대역의 근접장 신호를 이용한 다양한 종류의 RFID 태그에 효과적으로 무선 액세스를 수행할 수 있는 알에프아이디(RFID) 안테나 시스템 및 이를 포함하는 알에프아이디 단말기에 관한 것이다.

본 발명의 안테나는, 2개의 패치면들 및 이를 연결하는 2개의 급전점들을 가지는 안테나; 및 소정의 신호의 위상을 조정하여 상기 안테나로 공급하는 급전회로와 시간 구간에 따라 상기 각 급전점으로의 신호 공급 여부 및 그 위상을 다르게 결정하기 위한 타이밍 제어부를 포함하여 이루어지는 급전 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 안테나 시스템은 다양한 패턴의 전자기장을 선택적으로 형성하여, 편파 특성 변화가 심한 환경에서도 통신 채널에 대한 더욱 높은 신뢰성을 확보할 수 있는 이점이 있다.

다이버시티, 편파, RFID, 안테나, 태그

Description

안테나 시스템 및 이를 포함하는 알에프아이디 단말기{ANTENNA SYSTEM AND RFID TERMINAL USING THE SAME}

최근 들어 이동통신 시스템에서 통신 전송용량을 증가시키거나 더욱 높은 신뢰성을 확보하기 위해 다양한 전송기법이 소개되어져 왔으며 그 중에 다이버시티(Diversity) 기법은 통신의 신뢰성을 증가시키기 위해서 사용되는 방법이다. 본 발명은 다양한 다이버시티 기법들 중 편파 다이버시티의 특성을 갖는 안테나에 관한 것이다.

일반적으로, 알에프아이디(이하, 'RFID'라 한다) 기술이란 무선 주파수 신호를 이용하여 소형 반도체 칩이 내장된 태그(Tag), 라벨(Label), 카드(Card) 등에 저장된 데이터를 비접촉으로 읽어내어 대상을 식별하는 기술을 말한다.

이와 같은 RFID 기술은, 무선 주파수 신호를 이용하여 물품에 부착된 태그로부터 물품의 정보 및 주변 환경을 인식하여 각 물품의 정보를 수집, 저장, 가공 및 추적할 수 있게 함으로써, 물품에 대한 측위, 원격처리, 관리 및 물품 간 정보 교환 등 다양한 서비스의 제공을 가능하게 하고 있다.

한편, 최근의 RFID 기술은 초고주파(UHF) 대역(300MHz ~ 3GHz)을 이용한 RFID 응용분야로 점차 시장이 확대되어 가고 있다.

UHF대역의 RFID 시스템은 유효 인식거리 5m 이상의 원거리에서도 태그인식이 가능하고, 또한 50cm 미만의 근거리에서도 HF 대역에 비하여 매우 높은 인식속도와 인식율을 갖는 장점이 있다.

이와 같은 UHF 대역의 RFID 시스템에서 원거리장(Farfield)은 주로 전기장으로 형성되어 원거리에서의 태그 인식이 가능하지만 후방산란으로 동작되기 때문에 주위환경에 민감하다는 단점이 있다.

반면에, UHF 대역의 RFID 시스템에서 근접장(Nearfield)은 주로 자기장으로 형성되며 커플링에 의해 동작되므로, 물 또는 금속체 등 높은 유전율을 갖는 물질에 의한 영향이 거의 미치지 않기 때문에 RFID 리더기의 태그 인식률이 높고 또한 인식속도가 빠르다는 장점이 있다.

현재 사용되는 RFID 태그들은 사용하는 전자기장의 형태에 따라 4종류로 분 류할 수 있으며, RFID 리더기 또한 상기 태그 종류에 따라 제작된다.

수직편파 전자기장을 이용하는 RFID 태그로서 Vpol RFID 태그, 수평편파 전자기장을 이용하는 RFID 태그로서 Hpol RFID 태그, 좌측으로 회전하는 원형편파 전자기장을 이용하는 RFID 태그로서 LHCP RFID 태그, 우측으로 회전하는 원형편파 전자기장을 이용하는 RFID 태그로서 RHCP RFID 태그로 분류할 수 있다.

도 1은 선형 편파 태그인 Vpol RFID 태그 및 Hpol RFID 태그에 대한 무선 액세스를 수행하기 위한 종래기술에 의한 선형 편파 RFID 안테나를 도시하고 있으며, 도 2는 원형 편파 태그인 LHCP RFID 태그 및 RHCP RFID 태그에 대한 무선 액세스를 수행하기 위한 종래기술에 의한 원형 편파 RFID 안테나를 도시하고 있다.

도 1의 도시한 선형 편파 RFID 안테나의 경우 수직 수평 편파에 모두 대응할 수 있도록 십자형의 스트립 라인을 구비하고 있다. 도 1의 기술은 슬롯 안테나/다이폴 안테나, 패치 안테나에 RF 스위치 기능을 갖는 소자를 부착하여 스위칭 함으로써 편파 특성을 변화시킴으로써, Vpol RFID 태그 및 Hpol RFID 태그에 대한 무선 액세스를 수행한다.

도 2에 도시한 원형 편파 RFID 안테나의 경우 스위치(410)를 이용하여 루프 안테나(402)에 의한 원형 편파의 방향을 결정하여 LHCP RFID 태그 또는 RHCP RFID 태그에 대한 무선 액세스를 수행한다.

그러나, 종래기술의 경우 이러한 편파특성은 RFID 어플리케이션에 따라, 멀티 패쓰(Multi path)에 페이딩 효과, 다양한 태그 안테나의 구조에 의한 편파 특성 의 변화가 많은 환경에서는 송수신기 간에 신뢰성이 저하될 수 있다.

또한, 설령 원형 편파나 선형 편파 중 어느 한 집합에 대해서는 하나의 안테나를 안정적으로 이용할 수 있다고 하여도, 4종류의 모든 RFID 태그들을 감지하기 위해서는 적어도 2개 이상의 RFID 안테나 또는 RFID 리더기가 소요되는 문제점이 잔존한다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 다양한 종류의 RFID 태그들을 효과적으로 무선 액세스할 수 있는 RFID 안테나 시스템 및 RFID 단말기를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 편파 특성의 변화가 빈번한 환경에서 신뢰성을 확보할 수 있는 안테나 시스템을 제공함에 있다.

본 발명은 편파 특성의 변화가 많은 환경에서 사용될 수 있도록 시분할적으로 가변적인 편파 다이버시티 특성을 갖는 안테나를 제안한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 안테나는, 2개의 패치면들 및 이를 연결하는 2개의 급전점들을 가지는 안테나; 및 소정의 신호의 위상을 조정하여 상기 안테나로 공급하는 급전회로와 시간 구간에 따라 상기 각 급전점으로의 신호 공급 여부 및 그 위상을 다르게 결정하기 위한 타이밍 제어부를 포함하여 이루어지는 급전 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 2개의 패치면들은, 서로 평행으로 오버랩되며, 상기 2개의 급전점들은, 상기 2개의 패치면들을 수직으로 연결하는 라인 형태일 수 있다.

삭제

바람직하게 상기 2개의 급전점들은, 상기 2개의 패치면 중 작은 패치면 상에서 그 중심점과 상기 각 급전점이 이루는 2개의 선분은 서로 직교하도록 위치될 수 있다.

바람직하게 상기 급전 모듈은, 상기 시간 구간에 따라, 반복적으로 상기 2개의 급전점들 중 선택된 하나에만 급전 신호를 공급하거나, 상기 급전점들에 90˚의 위상차로 급전 신호를 공급하도록 구현될 수 있다.

삭제

바람직하게 상기 안테나는, RFID 태그와 무선 액세스를 수행하기 위한 RFID 안테나일 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 RFID 단말기는, 2개의 급전점들을 가지는 RFID 안테나; 소정의 신호의 위상을 조정하여 상기 RFID 안테나로 공급하는 급전회로와 시간 구간에 따라 상기 각 급전점으로의 신호 공급 여부 및 그 위상을 다르게 결정하기 위한 타이밍 제어부를 포함하여 이루어지는 급전 모듈; 및 상기 소정의 신호를 상기 급전 모듈에 상기 신호를 전달하여, RFID 태그와 데이터 통신을 수행하는 리딩부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 RFID 안테나 시스템을 실시하면, 편파 다이버시티 효과를 갖는 안테나로 이중 급전부에 위상을 변화시켜, 원형편파(RHCP,LHCP), 선형편파(Vpol,Hpol)를 모두 구현할 수 있는 이점이 있다. 즉, 단일 RFID 안테나를 구비하면서도 다양한 종류의 RFID 태그들을 효과적으로 무선 액세스할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 안테나 시스템은 다양한 패턴의 전자기장을 선택적으로 형성하여, 편파 특성 변화가 심한 환경에서도 통신 채널에 대한 더욱 높은 신뢰성을 확보할 수 있는 이점이 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 RFID 안테나 시스템은, 본 발명의 사상을 구현하는 2개의 특징부로서 RFID 안테나와 스위칭 회로를 포함하는 급전 회로를 구비한다.

보다 구체적으로, 본 발명의 일실시예에 따른 RFID 안테나 시스템은, 편파 다이버시티 효과를 갖는 RFID 단말기용 안테나로 이중 급전 안테나의 구조를 가질 수 있으며, 2개의 급전점에 위상을 변화시켜 원형 편파(RHCP,LHCP), 선형 편파(Vpol,Hpol)를 모두 구현할 수 있는 스위칭 회로를 포함하고 있다.

도 3a, 3b 및 도 4는 본 발명의 RFID 안테나의 일실시예를 도시한다. 바람직하게 도시한 RFID 안테나는 편파 다이버시티 효과를 갖는 안테나로 이중 급전 안테나의 구조로 구현하였다.

도시한 RFID 안테나는 서로 평행으로 오버랩된 2개의 평면 도체 형상의 패치면들(120, 140)을 구비한다. 즉, 상기 평면의 수직방향으로 내려보았을 때, 2 패치면 중 하나의 패치면(140)은 다른 하나의 패치면(120)에 완전히 포함되도록 구현하는 것이 바람직하다.

또한, 2 패치면들(120, 140)을 연결하는 라인 형태의 급전점을 2개 구비한다. 이때, 상기 2 급전점들(162, 164)은 상기 2 패치면들(120, 140) 중 작은 것의 중심점에서 이격된 지점에 위치시키는데, 각 급전점과 상기 중심점을 연결한 2개의 선분은 직교하도록 구현하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 2 급전점들(162, 164)은 상기 중심점에서 동일한 거리로 이격시키는 것이 바람직하다.

RFID 안테나의 설치의 편의를 위해, 상기 2 패치면들(120, 140) 중 큰 것은 직사각형 형상을 가지고, 작은 것은 직사각형 또는 원형 형상을 가지도록 구현할 수 있다.

도시한 RFID 안테나는 본 발명의 사상에 따른 방법으로 2 급전점들(162, 164)에 인가되는 급전 신호의 위상 조절에 따라 RHCP, LHCP, Vpol, Hpol의 편파특 성을 선택적으로 발현할 수 있다. 즉, 상기 2 급전점들(162, 164)에는 동일한 급전 신호를 위상만을 다르게 시프트시킨 2개의 신호를 인가하여, RFID 안테나를 동작시킨다.

도 5a, 5b 내지 도 8a, 8b는 본 발명의 일실시예에 따른 RFID 안테나의 2 급전점에 인가되는 급전 신호들의 위상에 따라, 2 패치면 상부에 방사되는 근접 전자기장의 형태들을 보여주고 있다.

설명의 편의를 위해, 무선 액세스를 수행하려는 RFID 태그가 위치하는 영역에서 패치면을 수직으로 바라보았을 때, 상기 중심점을 중심으로 시계방향으로 회전시킬때 먼저 통과하는 급전점을 제1 급전점이라 칭하고, 다음 90˚회전후 통과하는 급전점을 제2 급전점이라 칭하겠다.

원형 편파의 경우, 2개의 패치면을 가지는 RFID 안테나의 중심점에서 서로 직교하도록 이격시킨 2 급전점에 위상이 다른 급전 신호를 인가하여, 효율적으로 LHCP 또는 RHCP를 구현할 수 있다.

도 5a, 5b에서는 중심점에서 서로 직교하는 선분의 말단에 위치한 2 급전점 중, 제1 급전점에 제2 급전점에 공급되는 급전 신호보다 90˚위상이 빠른 급전 신호를 공급하여, LHCP 형태의 근접 전자기장을 형성하였을 때의 방사 패턴 및 표면전류를 도시하고 있다.

도 6a, 6b에서는 제1 급전점에 제2 급전점에 공급되는 급전 신호보다 90˚위상이 빠른 급전 신호를 공급하여, RHCP 형태의 근접 전자기장을 형성하였을 때의 방사 패턴 및 표면전류를 도시하고 있다.

도 5a에서 도시하는 바와 같이, Ex, Ey 방향의 최고 이득은 각각 5.87dBi, 4.73dBi이며, 축비 3dB 이하로써 CP 안테나 특성을 만족한다. 도 5b에서는 시간이 변화함에 따라 시계방향으로 표면전류 분포가 회전하는 것을 알 수 있다. 도 6a 및 6b 도 마찬가지로 분석될 수 있다.

수평/수직 편파의 경우, 중심점에서 서로 직교하는 선분의 말단에 위치한 2 급전점 중, 상기 중심점과 함께 수직 또는 수평 선분을 이룰 수 있는 하나의 급전전에만 급전 신호를 공급하여 수직 편파 또는 수평 편파를 구현할 수 있다.

한편, 이러한 경우 급전 신호가 공급되지 않은 급전점은 급전점에 연결되어 있는 인덕터와 다이오드 캐소드 단자에 의해 개방된 상태가 된다.

도 7a, 7b에서는 상기 중심점과 도면의 바라보는 기준에서 수직 선분을 이룰 수 있는 제1 급전점에만 급전 신호를 공급하여, 수직 편파 형태의 근접 전자기장을 형성하였을 때의 방사 패턴 및 표면전류를 도시하고 있다.

도 8a, 8b에서는 상기 중심점과 도면의 바라보는 기준에서 수평 선분을 이룰 수 있는 제2 급전점에만 급전 신호를 공급하여, 수평 편파 형태의 근접 전자기장을 형성하였을 때의 방사 패턴 및 표면전류를 도시하고 있다.

도 7a에서 도시하는 바와 같이, Ex, Ey 방향의 최고 이득은 각각 8.32dBi, -13.74dBi이며, X방향의 LP 안테나 특성을 만족한다. 도 7b에서는 시간이 변화함에 따라 X방향으로 표면전류가 분포됨을 알 수 있다. 도 8a, 8b도 마찬가지로 분석될 수 있다.

도 9는 본 발명의 사상에 따라 이중 급전 RFID 안테나를 사용하고, 시분할적으로 각 2 급전점으로의 급전 신호의 공급 여부 및 위상을 다르게 구동시키기 위한 RFID 안테나 시스템의 일실시예를 도시한다. 물리적으로 도시한 구조는 RFID 리딩부(700)와 함께 RFID 태그를 독출하기 위한 RFID 단말기의 형태를 가질 수 있다.

도시한 실시예에 따른 RFID 안테나 시스템은, 2중 편파 다이버시티 특성을 가지는 2개의 급전점을 포함하는 도 4의 구조의 RFID 안테나(100); 외부의 RFID 리딩부(700)로부터 입력되는 급전 신호의 위상을 조정하여 상기 RFID 안테나로 공급하는 급전 회로(200); 및 시간 구간에 따라 상기 급전 회로(200)가 조정하는 위상 및 급전 여부를 다르게 결정하기 위한 타이밍 제어부(600)를 포함한다.

상기 타이밍 제어부(600)는 상기 급전 회로(200)의 동작을 시간 간격에 따라 제어하기 위한 것으로, 이를 이용하면 시분할적으로 상기 RFID 안테나(100)의 급전점들(162, 164)로 공급되는 급전 신호의 위상을 제어할 수 있다.

상기 타이밍 제어부(600)를, 일정한 시간 간격들에 대하여 2 종류 또는 그 이상의 출력 신호들을 순차 반복하는 회로로 구현할 수 있다. 이러한 회로는 일반적인 전자공학 업계에서 다양한 형태로 개시되어 있으므로 그 상세한 설명은 생략하겠다.

도 10은 상기 급전 회로의 일실시예를 도시하고 있다. 상기 급전 회로는 비 교적 저렴하면서도 충분한 성능을 가지는 핀(PIN)다이오드를 이용하여 경로 스위칭 기능을 구현하였다.

도시한 급전 회로는 제1 급전점에 급전 신호를 공급하기 위한 제1 급전 경로 모듈 및 제2 급전점에 급전 신호를 공급하기 위한 제2 급전 경로 모듈로 이루어져 있다.

상기 각 급전 경로 모듈은 상기 급전 신호의 위상을 2가지로 조정하기 위하여, 급전 신호가 통과시 그 위상 변화가 다른 2개의 내부 경로를 구비한다. 상기 2개의 내부 경로는 급전 신호를 위상 변화없이 통과시키는 제1 내부 경로 및 급전 신호를 λg/4 만큼 위상 변화시켜 통과시키는 제2 내부 경로로 이루어진다.

제1 급전 경로 모듈은 상기 제1 내부 경로를 단속하는 제1 핀다이오드(D1); 상기 제2 내부 경로를 단속하는 제2 핀다이오드(D2); 일단이 상기 제1 핀다이오드(D1)의 애노드에 연결되고 타단이 상기 제1 핀다이오드에 대한 구동전압단(V1)에 연결된 제1 인덕터(L1); 일단이 상기 제1 핀다이오드(D1)의 캐소드에 연결되고 타단이 접지에 연결된 제2 인덕터(L2); 일단이 상기 제2 핀다이오드(D2)의 애노드에 연결된 제1 위상조정 소자(P1); 일단이 상기 제1 위상조정 소자의 타단에 연결되며 타단이 상기 제2 핀다이오드에 대한 구동전압단(V2)에 연결된 제3 인덕터(L3); 일단이 상기 제2 핀다이오드(D2)의 캐소드에 연결된 제2 위상조정 소자(P2); 일단이 상기 제2 위상조정 소자(P2)의 타단에 연결되며 타단이 접지에 연결된 제4 인덕터(L4)로 이루어진다.

또한, 외부 RFID 리딩부로부터 입력되는 급전 신호는 커플링 커패시터를 경 유하여 상기 제1/제2 핀다이오드에 입력되며, 상기 제1/제2 핀다이오드에서 출력되는 급전 신호는 커플링 커패시터를 경유하여 RFID 안테나로 출력되는 것이 바람직하다.

이를 위해 도시한 구조에서는, 상기 제1 핀다이오드의 애노드에 대한 커플링 커패시터로서 제1 커패시터(C1)를, 상기 제1 핀다이오드의 캐소드에 대한 커플링 커패시터로서 제2 커패시터(C2)를 구비하고, 상기 제2 핀다이오드의 애노드 입력에 대한 커플링 커패시터로서 제1 커패시터(C1) 및 제3 커패시터(C3)를, 상기 제2 핀다이오드의 캐소드 입력에 대한 커플링 커패시터로서 제2 커패시터(C2) 및 제4 커패시터(C4)를 구비한다.

상기 급전 회로는 입력받은 급전 신호에 소정의 위상을 부여하여, 상기 RFID 안테나의 내부 도체의 일단으로 출력한다. 즉, 상기 급전회로는, 상기 제1 경로가 선택된 경우 입력받은 급전 신호를 위상 변화없이 RFID 안테나로 전달하고, 상기 제2 경로가 선택된 경우 입력받은 급전 신호를 90˚ 위상 변화시켜 RFID 안테나로 전달한다.

이를 위해, 상기 제1 위상조정 소자(P1) 및 제2 위상조정 소자(P2)는 마이크로 스트립 라인의 전기적 길이를 변화시켜 0°, 90°의 위상을 갖는 구조로 구현할 수 있다. 도면에서 λg는 상기 마이크로 스트립 라인에서의 유효유전율에 따른 파장을 의미한다.

한편, 상기 핀다이오드에 대한 스위칭을 상기 2 구동전압단(V1, V2)으로의 전압의 인가 여부로 수행할 수도 있다.

제2 급전 경로 모듈은 상기 제1 급전 경로 모듈과 동일한 구성요소들로 이루어지는 대칭적인 구조를 가지므로, 그 상세한 설명은 생략하겠다.

도 11a은 도 10에 도시한 급전 회로를 RHCP 생성을 위한 모드로 스위칭되는 경우의 전류흐름도 및 신호경로를 나타내고 있으며, 도 11b는 LHCP 생성을 위한 모드로 스위칭되는 경우의 전류흐름도 및 신호경로를 나타내고 있으며, 도 12a는 수직 편파 생성을 위한 모드로 스위칭되는 경우의 전류흐름도 및 신호경로를 나타내고 있으며, 도 12b는 수평 편파 생성을 위한 모드로 스위칭되는 경우의 전류흐름도 및 신호경로를 나타내고 있다. 도면에서 음영선으로 RF 신호의 흐름을 나타내었으며, 실선으로 핀다이오드를 턴온하는 전류의 흐름을 표시한다.

본 발명 일실시예에 따른 RFID 안테나 시스템의 동작을 정리하면 다음과 같다.

먼저 RHCP를 형성시키기 위해, 도 11a에 도시한 바와 같이 급전 회로의 V2, V3 전압단에 핀다이오드가 동작할 수 있는 문턱전압 이상의 전압을 인가하면, 제1 핀다이오드(D2) 및 제3 핀다이오드(D3)가 턴온된다. 이에 따라, 리딩부로부터 인가되는 신호는 Port 1(-90°), Port 2(0°)의 위상을 갖는 신호로 변환되어, 도 5a 및 5b에 도시한 바와 같은 CP 특성을 갖는 안테나 이득을 얻을 수 있다.

LHCP를 형성시키기 위해, 도 11b에 도시한 바와 같이 급전 회로의 V1, V4 전압단에 핀다이오드가 동작할 수 있는 문턱전압 이상의 전압을 인가하면, 제1 핀다 이오드(D1) 및 제4 핀다이오드(D4)가 턴온된다. 이에 따라, 리딩부로부터 인가되는 신호는 Port 1(0°), Port 2(-90°)의 위상을 갖는 신호로 변환되어, 도 6a 및 6b에 도시한 바와 같은 CP 특성을 갖는 안테나 이득을 얻을 수 있다.

수직 편파를 형성시키기 위해, 도 12a에 도시한 바와 같이 V1 전압단에만 핀다이오드가 동작할 수 있는 문턱전압 이상의 전압을 인가하면, 제1 핀다이오드(D1)만 턴온된다. 이에 따라, 제1 급전점에 대한 신호(Port 1)만 인가되어, 도 7a 및 7b에 도시한 바와 같은 수직 편파(Vertical polarization) 특성을 갖는 안테나 이득을 얻을 수 있다.

수평 편파를 형성시키기 위해, 도 12b에 도시한 바와 같이 V3 전압단에만 핀다이오드가 동작할 수 있는 문턱전압 이상의 전압을 인가하면, 제2 핀다이오드(D2)만 턴온된다. 이에 따라, 제2 급전점에 대한 신호(Port 2)만 인가되어, 도 8a 및 8b에 도시한 바와 같은 수직 편파(Vertical polarization) 특성을 갖는 안테나 이득을 얻을 수 있다.

상기 각 급전점으로의 신호의 공급 여부 및 그 위상에 대한 4개의 조합들은 RFID 태그를 인식하는데 충분한 시간 간격으로 반복되도록 구현한다. 이에 따라, 본 발명의 사상에 따른 RFID 안테나 시스템을 구비한 하나의 RFID 단말기는 4가지 종류의 RFID 태그들을 인식할 수 있다.

상기 4개의 조합을 구성하여 시분할적으로 변환시키는 일 예를 하기 표 1에 도시하였다. 하기 표의 시간 간격은 예시된 것이며, 실제 환경에 따라 이와는 다른 시간 간격을 적용할 수 있고, 각 방사 모드에 따라 다른 시간 간격을 적용할 수도 있다.

상기 표에서 0 ~ 40ms 까지로 이루어진 1주기는 계속 순환되면서, RFID 태그에 대한 무선 액세스를 시도하게 된다. 상기 표에서 각 시간 간격의 길이인 10ms는 RFID 단말기가 RFID 태크를 인식하는데 충분한 시간이며, 1주기의 길이인 40ms는 RFID 태그가 RFID 안테나의 무선 액세스 가능 영역에 머무르기에 충분히 짧은 시간이다.

도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 RFID 안테나 시스템으로 UHF RFID 대역의 단말기용 RFID 안테나 시스템을 구현하였을 때, UHF RFID 대역의 안테나 반사계수를 나타낸 것으로, 중심주파수 915MHz에서 -20dB 이하의 특성을 보여준다.

본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

예컨대, 상기 설명에서는 다양한 종류의 RFID 태그와 무선 액세스를 수행하기 위한 RFID 안테나 시스템으로 구체화하여 설명하였지만, 편파 특성 변화가 심한 무선 통신 환경에서 사용되는 안테나 시스템이라면, 본 발명의 사상을 용이하게 적용할 수 있음은 자명하며, 이 또한 본 발명의 권리범위에 속함은 물론이다.

예컨대, 상기 설명에서는 급전점을 2개 가진 RFID 안테나 시스템으로 구체화하여 설명하였지만, 급전점을 3개 이상 가지는 RFID 안테나 및 상기 3개 이상의 급전점에 대한 급전 신호들을 각각 스위칭하는 급전 회로로 이루어지는 RFID 안테나 시스템으로 본 발명의 사상을 적용할 수 있으며, 이 또한 본 발명의 권리범위에 속함은 물론이다. 수직/수평 편파의 경우, 급전 신호가 공급되는 급전점을 2개 이상으로 제어하여 보다 우수한 특성을 추구할 수 있으며, 원형 편파의 경우, 중심점을 중심으로 회전하는 원형 라인상에 구비된 3개 이상의 급전점들에 순차적인 위상차를 부여하여 보다 우수한 특성을 추구할 수 있다.

도 1은 수직편파 및 수평편파에 적용할 수 있는 종래의 RFID 안테나를 도시한 회로도.

도 2는 LHCP 및 RHCP에 적용할 수 있는 종래의 RFID 안테나를 도시한 회로도.

도 3a는 본 발명의 사상을 위한 RFID 안테나의 일실시예를 도시한 상면도.

도 3b는 본 발명의 사상을 위한 RFID 안테나의 다른 실시예를 도시한 상면도.

도 4는 본 발명의 사상을 위한 RFID 안테나의 일실시예를 도시한 측면도.

도 5a 및 5b는 도 4의 RFID 안테나 시스템에서 LHCP를 발생시킬 때의 방사 패턴 및 표면전류를 도시한 그래프.

도 6a 및 6b는 도 4의 RFID 안테나 시스템에서 RHCP를 발생시킬 때의 방사 패턴 및 표면전류를 도시한 그래프.

도 7a 및 7b는 도 4의 RFID 안테나 시스템에서 수직 편파를 발생시킬 때의 방사 패턴 및 표면전류를 도시한 그래프.

도 8a 및 8b는 도 4의 RFID 안테나 시스템에서 수평 편파를 발생시킬 때의 방사 패턴 및 표면전류를 도시한 그래프.

도 9는 본 발명에 따른 RFID 안테나 시스템의 일실시예를 도시한 블록도.

도 10은 도 9의 RFID 안테나 시스템을 구성하는 급전 회로의 일실시예를 도시한 회로도.

도 11a 및 11b는 LHCP 및 RHCP에 적용하기 위해 도 9의 급전 회로에서 인가되는 2 급전 신호의 위상 관계에 따라 활성화되는 RF 신호의 경로를 함께 도시한 회로도.

도 12a 및 12b는 수직편파 및 수평편파에 적용하기 위해 도 9의 급전 회로에서 선택적으로 인가되는 급전 신호에 따라 활성화되는 RF 신호의 경로를 함께 도시한 회로도.

도 13은 본 발명의 사상에 따라 구현한 UHF 대역의 RFID 안테나의 반사계수를 나타낸 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : RFID 안테나 120 : 제1 패치면

140 : 제2 패치면 162 : 제1 급전점

164 : 제2 급전점 200 : 급전 회로

600 : 타이밍 제어부 700 : 리딩부

Claims

2개의 패치면들 및 이를 연결하는 2개의 급전점들을 가지는 안테나; 및

소정의 신호의 위상을 조정하여 상기 안테나로 공급하는 급전회로와 시간 구간에 따라 상기 각 급전점으로의 신호 공급 여부 및 그 위상을 다르게 결정하기 위한 타이밍 제어부를 포함하여 이루어지는 급전 모듈

을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.
삭제
제1항에 있어서,

상기 2개의 패치면들은,

서로 평행으로 오버랩된 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.
제3항에 있어서,

상기 2개의 급전점들은, 상기 2개의 패치면들을 수직으로 연결하는 라인 형태인 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.
제4항에 있어서,

상기 2개의 급전점들은,

상기 2개의 패치면 중 작은 패치면 상에서 그 중심점과 상기 각 급전점이 이루는 2개의 선분은 서로 직교하도록 위치하는 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.
삭제
제1항에 있어서,

상기 급전 모듈은,

상기 시간 구간에 따라, 반복적으로 상기 2개의 급전점들 중 선택된 하나에만 급전 신호를 공급하거나, 상기 급전점들에 90˚의 위상차로 급전 신호를 공급하는 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.
제1항에 있어서,

상기 급전 회로는,

상기 2개의 급전점에 각각 연결되고, 상기 신호에 선택적인 위상을 부여하여 상기 각 급전점에 전달하기 위한 2개의 급전 경로 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.
제8항에 있어서,

상기 각 급전 경로 모듈은,

제1 핀다이오드 및 제2 핀다이오드;

일단이 상기 제1 핀다이오드의 애노드에 연결되고 타단이 상기 제1 핀다이오드에 대한 구동전압단에 연결된 제1 인덕터;

일단이 상기 제1 핀다이오드의 캐소드에 연결되고 타단이 접지에 연결된 제2 인덕터;

일단이 상기 제2 핀다이오드의 애노드에 연결된 제1 위상조정 소자;

일단이 상기 제1 위상조정 소자의 타단에 연결되며 타단이 상기 제2 핀다이오드에 대한 구동전압단에 연결된 제3 인덕터;

일단이 상기 제2 핀다이오드의 캐소드에 연결된 제2 위상조정 소자;

일단이 상기 제2 위상조정 소자의 타단에 연결되며 타단이 접지에 연결된 제4 인덕터;

상기 신호를 상기 제1 핀다이오드 또는 제2 핀다이오드에 전달하는 입력 커플링 커패시터; 및

상기 제1 핀다이오드 또는 제2 핀다이오드에서 출력되는 신호를 상기 급전점으로 전달하는 출력 커플링 커패시터

를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.
제1항에 있어서,

상기 안테나는, RFID 태그와 무선 액세스를 수행하기 위한 RFID 안테나인 것을 특징으로 하는 안테나 시스템.
2개의 급전점들을 가지는 RFID 안테나;

소정의 신호의 위상을 조정하여 상기 RFID 안테나로 공급하는 급전회로와 시간 구간에 따라 상기 각 급전점으로의 신호 공급 여부 및 그 위상을 다르게 결정하기 위한 타이밍 제어부를 포함하여 이루어지는 급전 모듈; 및

상기 소정의 신호를 상기 급전 모듈에 상기 신호를 전달하여, RFID 태그와 데이터 통신을 수행하는 리딩부

를 포함하는 RFID 단말기.
삭제
제11항에 있어서,

상기 RFID 안테나는,

서로 평행으로 오버랩된 2개의 패치면들을 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 단말기.
제13항에 있어서,

상기 RFID 안테나는,

상기 2개의 패치면들을 연결하는 2개의 급전점을 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 단말기.
제14항에 있어서,

상기 패치면들을 연결하는 2개의 급전점들은,

상기 2개의 패치면 중 작은 패치면 상에서 그 중심점과 상기 각 급전점이 이루는 2개의 선분은 서로 직교하도록 위치하는 것을 특징으로 하는 RFID 단말기.
삭제
제14항에 있어서,

상기 급전 모듈은,

상기 시간 구간에 따라, 반복적으로 상기 패치면들을 연결하는 2개의 급전점들 중 선택된 하나에만 급전 신호를 공급하거나, 상기 패치면들을 연결하는 2개의 급전점들에 90˚의 위상차로 급전 신호를 공급하는 것을 특징으로 하는 RFID 단말기.