KR101005311B1 - Shelf type RF system with spiral antenna - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따르면, 표면 자계 밀도가 균일하면서, 상호간의 격리 효과 또한 뛰어난 스파이럴 형태의 안테나를 이용함으로써, 태그의 인식률이 높아지고, 인접 구역간의 격리도 또한 향상된, 선반형 RFID 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 선반형 RFID(Radio Frequency Identification) 시스템에 있어서, 다층 구조의 선반; 및 근접장 스파이럴 안테나로써, 상기 다층 구조의 선반에 각각 매설되어 선반 표면의 표면 자계 밀도를 균일하게 하는 RFID 리더 안테나를 포함하는 것을 특징을 하는 선반형 ＲＦＩＤ 시스템이 제공된다. According to the present invention, a shelf-type RFID system is disclosed, by using a spiral antenna having a uniform surface magnetic field density and excellent isolation effect, thereby increasing the recognition rate of the tag and improving the isolation between adjacent zones. According to an embodiment of the present invention, a shelf-type radio frequency identification (RFID) system, the shelf having a multi-layer structure; And a near field spiral antenna, each of which is embedded in a shelf of the multi-layer structure, and has an RFID reader antenna that uniforms the surface magnetic density of the surface of the shelf.
선반, 스파이럴, 근접장, RFID Lathe, Spiral, Near Field, RFID
Description
본 발명은 스파이럴 안테나를 포함하는 선반형 RFID 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 표면 자계 밀도가 균일하면서, 상호간의 격리 효과 또한 뛰어난 스파이럴 형태의 안테나를 이용함으로써, 태그의 인식률이 높아지고, 인접 구역간의 격리도 또한 향상된, 선반형 RFID 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a shelf-type RFID system including a spiral antenna, and more particularly, by using a spiral type antenna having a uniform surface magnetic density and excellent separation effect between tags, the recognition rate of a tag is increased and an adjacent area is provided. Isolation of the liver also relates to an improved shelf RFID system.
최근 RFID(Radio Frequency IDentification)를 이용한 무선인식기술이 발전함에 따라, RFID 시스템을 다양한 형태로 이용하고자 하는 욕구가 증대되고 있다. Recently, as wireless recognition technology using RFID (Radio Frequency IDentification) is developed, the desire to use an RFID system in various forms is increasing.
이러한 노력에 따라, RFID 시스템을 선반에 적용하여, 선반에 진열되어 있는 물품들에 대한 정보를 수집할 수 있는 기술이 개발되었다.In response to this effort, a technology has been developed that can apply RFID systems to shelves to collect information about the items on the shelves.
즉, 다층 구조로 형성되는 선반을 소정 간격으로 나눠 RFID 안테나를 매설한 후, 안테나가 매설된 표면상에 진열되는 상품에 부착되는 태그의 정보를 얻는 기술이 개발되었다. 이러한 기술이 적용되는 분야를 통상적으로 ILT(Item Level Tagging) 분야라 칭한다. In other words, after the RFID antenna is embedded by dividing the shelf having a multi-layer structure at predetermined intervals, a technique of obtaining information of a tag attached to a product displayed on a surface on which the antenna is embedded has been developed. The field to which such technology is applied is commonly referred to as the item level tagging (ILT) field.
이러한 기술에 있어서는, 안테나와 근접 거리에 있는 태그를 인식하여야 하 므로, 근접장(Near field) 안테나가 이용되어야 한다. 근접장 안테나는 H-필드(H-field)를 이용한 자계 결합 방식으로 데이터 통신을 수행한다.In this technique, a near field antenna should be used because a tag in proximity to the antenna must be recognized. The near field antenna performs data communication in a magnetic field coupling method using an H-field.
종래에는, 이러한 근접장 안테나로서 루프 안테나를 주로 이용하였다. 그러나, 루프 안테나는 그라운드(ground)가 필수적으로 필요하며, 방사체가 그라운드와 일정거리 이격되어 있어야만 방사 특성을 보인다. 따라서, 루프 안테나를 사용하게 되면, 안테나의 매설 높이가 높아질 수 밖에 없었다. Conventionally, a loop antenna is mainly used as such a near field antenna. However, the loop antenna requires a ground (ground), and the radiator shows radiation characteristics only when the radiator is spaced from the ground. Therefore, when the loop antenna is used, the embedding height of the antenna is inevitably increased.
또한, 루프 안테나는 중앙이 비어있으므로, 전류가 집중되는 안테나 패턴 근처에는 자계가 강하게 발생하지만 중심으로 갈수록 약해지는 단점이 있다. 즉, 루프 안테나를 선반에 적용하게 되면, 안테나가 매설되어 있다 하더라도 안테나의 중심 지역에 위치하는 태그에 대에서는 인식을 제대로 하지 못하는 문제가 있었다.In addition, since the loop antenna has an empty center, a magnetic field is generated strongly near the antenna pattern where current is concentrated, but has a weakness toward the center. That is, when the loop antenna is applied to the shelf, even if the antenna is buried, there is a problem that the tag is not properly recognized in the tag located in the center region of the antenna.
따라서, 선반 상의 태그 인식률이 높고, 각 구역의 격리도 또한 높으면서도 좁은 영역에 구현할 수 있는 리더 안테나를 포함하는 RFID 시스템에 대한 개발이 필요하다. Accordingly, there is a need for an RFID system including a reader antenna having a high tag recognition rate on a shelf, high isolation of each zone, and a small antenna.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 그 표면에서 고른 자계 밀도를 가짐과 동시에, 다른 안테나와의 높은 격리도를 보이는 근접장 RFID 안테나를 이용하여 선반형 RFID 시스템을 구현함으로써, 태그의 인식률을 높이고, 인접 영역 간 격리도 또한 높이는 것을 그 목적으로 한다. The present invention is to solve the above-described problems of the prior art, by implementing a shelf-type RFID system using a near-field RFID antenna having a uniform magnetic field density on the surface and showing a high isolation from other antennas, The aim is to increase the recognition rate and also the isolation between adjacent areas.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 선반형 RFID(Radio Frequency Identification) 시스템에 있어서, 다층 구조의 선반; 및 근접장 스파이럴 안테나로써, 상기 다층 구조의 선반에 각각 매설되어 선반 표면의 표면 자계 밀도를 균일하게 하는 RFID 리더 안테나를 포함하는 것을 특징을 하는 선반형 ＲＦＩＤ 시스템이 제공된다.According to an embodiment of the present invention for achieving the above object, a shelf type Radio Frequency Identification (RFID) system, the shelf having a multi-layer structure; And a near field spiral antenna, each of which is embedded in a shelf of the multi-layer structure, and has an RFID reader antenna that uniforms the surface magnetic density of the surface of the shelf.
한편, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 선반형 RFID(Radio Frequency Identification) 시스템에 있어서, 다층 구조의 선반; 및 근접장 스파이럴 안테나로써, 상기 다층 구조의 선반에 각각 형성되는 복수 개의 구역에 하나씩 매설되어 선반 표면의 표면 자계 밀도를 균일하게 하는 RFID 리더 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 선반형 ＲＦＩＤ 시스템이 제공된다.On the other hand, according to another embodiment of the present invention for achieving the above object, a shelf-type radio frequency identification (RFID) system, the shelf having a multi-layer structure; And a near field spiral antenna, wherein the RFID reader antenna is embedded in a plurality of zones respectively formed on the shelf of the multi-layer structure to uniform the surface magnetic field density of the shelf surface.
상기 근접장 스파이럴 안테나는 급전 단자를 중심으로 하여 바깥쪽으로 연장되되, 나선형으로 연장되는 암(arm)을 1 개 이상 포함할 수 있다. The near field spiral antenna may extend outwardly with respect to the feed terminal and include at least one arm extending in a spiral manner.
상기 나선형은, 원형 나선형, 삼각 나선형, 사각 나선형 중 선택되는 적어도 하나일 수 있다. The spiral may be at least one selected from a circular spiral, a triangular spiral, and a square spiral.
상기 시스템은, 상기 RFID 리더 안테나들을 선택적으로 스위칭하는 스위치부 를 더 포함할 수 있다. The system may further include a switch unit for selectively switching the RFID reader antennas.
본 발명에 따르면, 그 표면에서 고른 자계 밀도를 가짐과 동시에, 다른 안테나와의 높은 격리도를 보이는 근접장 RFID 안테나를 이용하여 선반형 RFID 시스템을 구현함으로써, 태그의 인식률이 높아지고, 인접 구역 간 격리도 또한 향상될 수 있다. According to the present invention, by implementing a shelf-type RFID system using a near-field RFID antenna having a uniform magnetic density on its surface and showing high isolation from other antennas, the recognition rate of the tag is increased, and the isolation between adjacent areas is also increased. Can be improved.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.DETAILED DESCRIPTION The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings that show, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different but need not be mutually exclusive. For example, certain features, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with an embodiment. It is also to be understood that the position or arrangement of the individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description, therefore, is not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if properly described, is defined only by the appended claims, along with the full range of equivalents to which such claims are entitled. Like reference numerals in the drawings refer to the same or similar functions throughout the several aspects.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선반형 RFID 시스템의 전체 구성을 나타내는 도면이다. 1 is a view showing the overall configuration of a shelf-type RFID system according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시되는 바와 같이, 본 발명의 전체 시스템은, 다층 구조로 이루어지는 선반(110, 120, 130)에 각각 매설되어 있는 RFID 리더 안테나(111, 121, 131), 상기 RFID 리더 안테나(111, 121, 131)를 상호 스위칭하는 스위치부(150), 상기 RFID 리더 안테나(111, 121, 131)에 의해 수신되는 데이터를 판독하는 RFID 리더부(170), RFID 리더부(170)에 의해 판독된 데이터를 수신하는 서버(190)를 포함하여 구성될 수 있다 As shown in FIG. 1, the entire system of the present invention includes
선반형 RFID 시스템은 RFID 리더부(170)가 각 선반(110, 120, 130) 상에 존재할 수 있는 상품 등에 부착되어 있는 RFID 태그(미도시됨)에 그 정보를 요청하면, RFID 태그가 태그 정보를 RFID 리더 안테나(111, 121, 131)를 통해 RFID 리더부(170)로 전송하는 프로세스에 따라 동작한다. 이때, 스위치부(150)는 RFID 리더 안테나(111, 121, 131)를 번갈아가며 선택할 수 있고, 선택된 안테나를 통한 RFID 리더기(170)의 통신을 가능하게 한다. In the shelf type RFID system, when the
이와 같은 프로세스에 의해, 선반(110, 120, 130) 중 어느 위치에 어떠한 물품이 존재하는지를 태그 정보로 알 수 있게 된다.By such a process, it is possible to know as tag information which article exists at which position of the
본 발명의 RFID 시스템은 각 선반(110, 120, 130)에 매설되는 RFID 리더 안테나(111, 121, 131)가 스파이럴 형태의 근접장 RFID 안테나로 이루어지는 것을 그 특징으로 한다.The RFID system of the present invention is characterized in that the
스파이럴 형태의 안테나는 급전 단자를 중심으로 바깥쪽으로 연장되되, 나선형으로 연장되는 암(arm)을 포함하는 안테나이다. 이러한 스파이럴 형태의 안테나를 근접장 RFID 안테나에 적용하게 되면, 표면 자계 밀도가 일정해져, 안테나 매설 표면의 상부에 위치하는 태그의 인식률이 높아지게 된다. The spiral type antenna is an antenna including an arm extending outwardly about a feed terminal and extending in a spiral shape. When the spiral antenna is applied to the near field RFID antenna, the surface magnetic field density is constant, and the recognition rate of the tag located above the antenna embedding surface is increased.
또한, 스파이럴 형태의 안테나는 접지면 없이도 지향성 특성을 나타낼 수 있으므로, 다른 안테나에 비해 상대적으로 좁은 공간에 매설될 수 있다. 따라서, RFID 시스템의 전체 부피가 줄어들 수 있다. In addition, the spiral antenna can exhibit directivity even without a ground plane, it can be embedded in a relatively narrow space compared to other antennas. Thus, the overall volume of the RFID system can be reduced.
한편, 도 1에서는 RFID 리더 안테나(111, 121, 131)가 하나의 암(arm)을 갖는 사각 나선 형태의 안테나인 것으로 도시하였으나, 이는 일례에 불과하고, 2 개 이상의 암을 갖는 원형 나선 형태, 삼각형 나선 형태, 타원형 나선 형태의 스파이럴 안테나로 이루어질 수도 있다. 또한, 암(arm)은 불연속적인 암일 수도 있으며, 그 두께가 일정치 않을 수도 있다. Meanwhile, in FIG. 1, the
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선반형 RFID 시스템의 전체 구성을 나타내는 도면이다. 2 is a view showing the overall configuration of a shelf-type RFID system according to another embodiment of the present invention.
도 2에 도시되는 바와 같이, 본 발명의 전체 시스템은, 다층 구조로 이루어지며 복수 개의 구역을 갖는 선반(210, 220, 230)에 각각 매설되어 있는 RFID 리더 안테나(211, 212, 213, ... ,221, 222, 223, ... ,231, 232, 233, ...), 동일 선반 상에 존재하는 RFID 리더 안테나를 상호 스위칭하는 제1 스위치부(251, 253, 255), 상기 복수 개의 제1 스위치부(251, 253, 255)를 상호 수위칭하는 제2 스위치 부(270), 상기 RFID 리더 안테나들에 의해 수신되는 데이터를 판독하는 RFID 리더부(280), RFID 리더부(280)에 의해 판독된 데이터를 수신하는 서버(290)를 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 2, the entire system of the present invention is a multi-layered
본 실시예에 따른 선반형 RFID 시스템은 각 선반(210, 220, 230)이 복수 개의 구역으로 나뉘어 있다는 점 외에는 도 1의 시스템과 동일하다.Shelf-type RFID system according to the present embodiment is the same as the system of Figure 1 except that each shelf (210, 220, 230) is divided into a plurality of zones.
도 2의 시스템 또한, 각 구역에 매설되는 안테나(211, 212, 213, ... ,221, 222, 223, ... ,231, 232, 233, ...)가 스파이럴 형태의 근접장 RFID 안테나라는 특징을 갖는다. In the system of Fig. 2,
도 3은 스파이럴 형태의 근접장 안테나의 상호 격리도를 나타낸다. 도 3에 도시되는 바와 같이, 같은 방향으로 회전하는 2 개의 스파이럴 안테나를 인접시켰을 경우, 근접장 RFID 안테나가 주로 동작하는 UHF 대역(900MHZ 대역)에서 S 파라미터가 약 -30dB 를 나타내어 우수한 격리도를 보이는 것을 알 수 있다.3 shows a mutual isolation of a spiral type near field antenna. As shown in FIG. 3, when two spiral antennas rotating in the same direction are adjacent to each other, the S-parameter exhibits about -30 dB in the UHF band (900 MHZ band) in which the near-field RFID antenna operates mainly, indicating excellent isolation. Can be.
따라서, 선반(210, 220, 230)의 각 구역 사이에 별도의 격리벽 또는 차폐구조를 형성하지 않더라도, 스파이럴 형태의 안테나만으로 각 구역에 존재하는 태그 정보만을 송수신할 수 있게 된다.Therefore, even if a separate isolation wall or shielding structure is not formed between the zones of the
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명 이 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. In the present invention as described above has been described by the specific embodiments, such as specific components and limited embodiments and drawings, but this is provided to help a more general understanding of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments. For those skilled in the art, various modifications and variations are possible from these descriptions.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다. Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the claims described below, belong to the scope of the present invention. something to do.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선반형 RFID 시스템의 전체 구성을 나타내는 도면이다. 1 is a view showing the overall configuration of a shelf-type RFID system according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 선반형 RFID 시스템의 전체 구성을 나타내는 도면이다. 2 is a view showing the overall configuration of a shelf-type RFID system according to another embodiment of the present invention.
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