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KR20070067675A - 배터리 보조 후방산란 ｒｆｉｄ 트랜스폰더 - Google Patents

배터리 보조 후방산란 ｒｆｉｄ 트랜스폰더 Download PDF

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KR20070067675A
KR20070067675A KR1020077002474A KR20077002474A KR20070067675A KR 20070067675 A KR20070067675 A KR 20070067675A KR 1020077002474 A KR1020077002474 A KR 1020077002474A KR 20077002474 A KR20077002474 A KR 20077002474A KR 20070067675 A KR20070067675 A KR 20070067675A
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transponder
antenna
radiation
battery
radio frequency
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KR1020077002474A
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츠비 닛잔
도론 라비
가비 구리
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파워아이디 리미티드
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Publication date
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Abstract

무선 주파수 트랜스폰더(28)는 트랜스폰더를 작동시키기 위한 전력을 공급하기 위해 연결된 적어도 하나의 배터리(60), 호출 디바이스(32)로부터의 RF 호출 방사선을 수신하고 후방산란시키도록 구성된 적어도 하나 이상의 안테나(52)를 포함한다. IC(56)는 정보를 포함하는 코드를 저장하고, 배터리에 의해 공급된 에너지만으로 전력공급받고, 후방산란된 방사선 상에 정보를 변조하기 위해 코드에 응답하여 안테나의 방사 특성을 변경하도록 배열된다.
무선 주파수 트랜스폰더, 배터리, 안테나, 집적회로, RF 호출 방사선, 후방산란.

Description

배터리 보조 후방산란 ＲＦＩＤ 트랜스폰더{BATTERY-ASSISTED BACKSCATTER RFID TRANSPONDER}
본 발명은 일반적으로 무선식별(RFID) 시스템에 관한 것이고, 특히 배터리 보조 후방산란 RFID 트랜스폰더, 그 컴포넌트, 및 RFID 트랜스폰더 제조방법에 관한 것이다.
무선식별(RFID) 시스템은 다양한 어플리케이션, 창고 재고 컨트롤 및 컨테이너 트래킹, 자동 요금 지불, 및 자동 수퍼마켓 출납원 어플리케이션 등에 사용된다. 전형적인 RFID 시스템에서, RF 트랜스폰더는 트래킹되는 물체에 부착되거나, 또는 그 내에 내장된다. 호출 디바이스 또는 리더기와 트랜스폰더 사이의 RF 전송은 물체를 식별하거나 컨트롤하고, 데이터를 읽고, 데이터를 쓰고, 또는 트랜스폰더와 그 외의 커뮤니케이팅을 위해 사용된다.
RF 트랜스폰더는 트랜스폰더가 사용하는 내부 전원에 따라 분류되는 것이 일반적이다. 패시브 트랜스폰더는 내부 전원이 없고, 트랜스폰더 회로에 전력을 공급하고 리더기로 응답 방사선을 전송하기 위해, 리더기에 의해서 전송된 (본 명세서에서 호출 방사선(interrogation radiation)으로 불리어지는) RF 방사선의 에너지를 사용한다. (이 응답 방사선은 식별번호와 같은, 트랜스폰더로부터 리더기로 전송된 정보를 포함하는 것이 일반적이다.) 액티브 트랜스폰더는 트랜스폰더에 전력을 공급하고, 응답 방사선을 전송하기 위해 필요한 RF 에너지를 발생하기 위해 사용되는 내부 전원을 포함한다. (또한, 반-액티브 또는 반-패시브 트랜스폰더로 불리어지는) 배터리 보조 트랜스폰더는 내부 전원을 포함한다. 응답 방사선의 에너지는 리더기에 의해 공급된 호출 방사선으로부터 얻어지고, 트랜스폰더 회로는 내부 전원에 의해 전력을 얻는다. 후방산란 트랜스폰더라 불리어지는 몇몇 배터리 보조 트랜스폰더는 트랜스폰더 안테나로부터 그 호출 방사선을 후방산란시킴으로써 응답 방사선을 발생시킨다. 후방산란 트랜스폰더는, 전형적으로, 후방산란된 방사선을 변조하여 정보를 리더기로 전송한다.
배경기술에 서술된 바와 같은, 배터리 보조 후방산란 트랜스폰더는 트랜스폰더의 내부 배터리와 병렬인 트랜스폰더 회로에 전력을 공급하기 위해, 수신된 호출 방사선의 에너지의 일부를 사용할 수 있다. 이러한 구성은 후방산란을 위해 사용가능한 에너지의 양을 감소시키므로, 트랜스폰더의 통신가능 범위를 감소시킨다.
본 발명의 실시예는 내부 전원의 수명을 연장하고, 통신가능 범위를 최대화하는 개선된 배터리 보조 후방산란 RF 트랜스폰더 구성을 제공한다. 다양한 챌린징 테스트 환경에서의 이러한 트랜스폰더 성능 측정의 예가 아래에 나타난다.
일부 실시예에서, 트랜스폰더 내의 집적회로(IC)는 후방산란 변조를 사용하여, 후방산란된 방사선 상에 리더기로 전송될 정보를 변조한다. 이 IC는 안테나의 피드 포인트에서의 임피던스를 변경함으로써, 트랜스폰더 안테나의 레이더 단면(RCS, radar cross-section)을 변조한다. 특히, 개회로(open circuit)와 같은, 극도의 부정합(mismatching)이 안테나의 피드 포인트에 도입되면, 후방산란을 위해 사용가능한 호출 방사선의 에너지는 최대화되고, 그러므로, 트랜스폰더의 통신 범위가 최대화된다.
일부 실시예에서, 안테나 및 IC는 안테나 피드 포인트에서의 임피던스 부정합을 최대화하기 위해 공동으로 최적화되고, 그러므로, 달성가능한 통신 범위가 최대화된다. 부가적으로 또는 대안으로써, 상이한 RCS 값 사이의 비율로써 정의되는 변조 깊이(이하, ΔRCS라 한다)가, 또한, 최대화된다.
본 명세서에 서술된 RF 트랜스폰더는 다양한 트랜스폰더-토크-퍼스트(TTF, transponder-talks-first), 및 리더기-토크-퍼스트(RTF, reader-talks-first)와 같은, 다양한 프로토콜 하에서 작동할 수 있으며, 이에 제한되지는 않는다. 이러한 프로토콜은 전형적으로 트랜스폰더에 대한 작동의 다양한 모드를 정의한다. 일부 실시예에서, IC 내의 에너지 절약(배터리 절약) 모듈은 내부 전원으로부터의 에너지 소비를 줄이기 위하여, 이 프로토콜에 정의된 작동 모드에 응답하여 트랜스폰더의 일부분을 활성화시키고, 비활성화시킨다. 일부 실시예에서, 이 에너지 절약 모듈은 에너지 소비를 더 감소시키기 위해, 소정의 타임아웃 컨디션에 응답하여 트랜스폰더의 작동 모드를 컨트롤한다.
또한, 본 발명의 실시예는 개선된 RF 트랜스폰더 제조방법을 제공한다. 일부 실시예에서, 트랜스폰더의 전원은 트랜스폰더 제조 공정의 일부로써, IC 및 안테나와 동일한 기판상에 프린팅되는 얇고 플렉시블한 배터리이다.
그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따라, 무선 주파수(RF) 트랜스폰더로서,
트랜스폰더를 작동시키기 위한 전력을 제공하기 위해 연결된 적어도 하나의 배터리;
호출 디바이스로부터의 RF 호출 신호를 수신하고, 후방산란하도록 구성된 적어도 하나의 안테나; 및
정보를 포함한 코드를 저장하고, 후방산란된 방사선 상에 그 정보를 변조하기 위해 상기 코드에 응답하여 안테나의 방사 특성을 변경하도록 배열되어 있고, 그리고 배터리에 의해 제공된 에너지만 제공받는 집적회로(IC)를 포함하는 RF 트랜스폰더가 제공되어 있다.
일부 실시예에서, 상기 트랜스폰더는 상기 적어도 하나의 IC, 상기 적어도 하나의 안테나, 및 상기 적어도 하나의 배터리가 부착된 기판을 포함한다.
개시된 일 실시예에서, 상기 적어도 하나의 배터리는 동일평면(co-planar) 및 동일표면(co-facial) 구성 중 적어도 하나에 배치된, 적어도 하나의 프린팅된 애노드 층, 프린팅된 전해질층, 및 프린팅된 캐소드 층을 포함한다. 상기 전해질 층은 애노드 층과 캐소드 층 사이에 배치된다. 다른 실시예에서, 상기 기판은 플렉시블하다.
또 다른 실시예에서, 상기 트랜스폰더는 1mm 이하의 두께 및, 25mm 이하의 곡률반경(bending radius)을 가진다.
일 실시예에서, 상기 트랜스폰더는 물체에 부착되고, 상기 IC 내의 정보의 적어도 일부분은 그 물체에 관한 것이다. 부가적으로 또는 대안으로써, 상기 트랜스폰더는, 상기 적어도 하나의 배터리가 제1평면으로 방향지고 상기 적어도 하나의 안테나가 제1평면과 상이한 제2평면으로 방향지도록, 물체의 코너 부근에 부착되도록 조절된다.
다른 실시예에서, 상기 적어도 하나의 안테나는 모노폴, 밴트(bent) 모노폴, 다이폴, 밴트 다이폴, 패치, 어레이 안테나, 및 이들의 조합 중 적어도 하나로 구성된 그룹에서 선택된다. 부가적으로 또는 대안으로써, 상기 적어도 하나의 안테나는 초고주파(UHF) 및 마이크로 주파수 범위 중 하나에서 상기 호출 방사선을 수신하고 후방산란하도록 구성된다. 더 부가적으로 또는 대안으로써, 상기 적어도 하나의 안테나는 TEM 방사선을 수신하고 후방산란하도록 배열된다.
또 다른 실시예에서, 상기 적어도 하나의 안테나는 피드 포인트를 포함하고, 상기 방사 특성은 상기 적어도 하나의 안테나의 레이더 단면(RCS)을 포함하고, 상기 IC는 2개 이상의 상이한 RCS 값 사이에서 상기 적어도 하나의 안테나의 RCS를 변경하기 위해, 상기 적어도 하나의 안테나의 피드 포인트에서의 로드 임피던스를 변경하도록 배열된다. 또 다른 실시예에서, 상기 IC는 상기 적어도 하나의 안테나의 피드 포인트에 작동적으로 연결되어 있고, 2진수로 표현된 상기 코드에 응답하기 위해, 제1임피던스 및 제2임피던스 사이에서 로드 임피던스를 스위칭하도록 배열된 솔리드 스테이트 스위치를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 IC는 상기 2개 이상의 RCS 값 중 적어도 하나를 최대화하기 위해, 상기 적어도 하나의 안테나의 피드 포인트에서 저저항 로드 컨디션을 도입하도록 배열되고, 그로 인해 트랜스폰더의 통신 범위가 최대화된다. 부가적으로 또는 대안으로써, 상기 IC는 상기 2개 이상의 RCS 값 중 두 값 사이의 비율로 정의된 변조 깊이를 최대화하도록 배열된다. 더 부가적으로 또는 대안으로써, 상기 적어도 하나의 안테나 및 상기 IC는 트랜스폰더의 변조 깊이 및 통신 범위를 동시에 최대화하도록 배열된다.
일 실시예에서, 상기 적어도 하나의 안테나에 의해 수신된 상기 호출 방사선은 제1전력 레벨을 가지고, 상기 적어도 하나의 안테나 및 상기 IC는 상기 제1전력 레벨의 75%보다 큰 제2전력 레벨에서 상기 호출 방사선을 후방산란하도록 배열된다. 다른 실시예에서, 상기 제2전력 레벨은 상기 제1전력 레벨의 95%보다 크다.
또 다른 실시예에서, 상기 IC는 둘 이상의 작동 모드를 정의하는 작동 프로토콜에 따르도록 구성된다. 부가적으로 또는 대안으로써, 상기 IC는 상기 적어도 하나의 배터리로부터의 에너지 소비를 감소시키기 위해 상기 작동 모드에 응답하여 상기 트랜스폰더의 일부분을 활성화시키고 비활성화시키도록 배열된 에너지 절약 모듈을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 상기 프로토콜은 트랜스폰더-토크-퍼스트(TTF) 및 리더기-토크-퍼스트(RTF) 프로토콜 중 적어도 하나를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 프로토콜은 상기 RTF 프로토콜을 포함하고, 상기 IC는 상기 호출 방사선에 의해 전달된 신호를 분석하고, 상기 적어도 하나의 배터리로부터의 에너지 소비를 감소시키기 위해, 상기 분석된 신호에 응답하여 상기 트랜스폰더의 컴포넌트를 점차적으로 활성화시키고, 상기 분석된 신호를 기초로 상기 트랜스폰더로의 상기 호출 방사선의 타당성을 평가하고, 그리고 상기 타당성을 기초로 상기 트랜스폰더가 상기 호출 방사선에 리액팅하도록 이네이블되도록 구성된다. 부가적으로 또는 대안으로써, 상기 IC는 하나 이상의 타임아웃 컨디션을 평가하고, 상기 호출 방사선의 존재를 탐지한 후 상기 타임아웃 컨디션에 응답하여 상기 트랜스폰더의 소정의 컴포넌트를 비활성화하도록 배열된다.
다른 실시예에서, 상기 IC는 상기 적어도 하나의 배터리로부터 충분한 전력이 사용가능함을 나타내도록 구성된 배터리 상태 표시기를 포함하고, 상기 IC는 상기 배터리 상태 표시기에 의해 판정된, 충분한 전력이 사용가능하지 않다는 보고에 응답하여 상기 호출 방사선으로부터 전력을 끌어오도록 구성된다.
또 다른 실시예에서, 상기 트랜스폰더는 적어도 하나의 센서를 포함하고, 상기 IC는 상기 적어도 하나의 센서로부터 상기 트랜스폰더 주변의 로컬 컨디션의 표시를 수신하도록 배열된다.
또 다른 실시예에서, 상기 트랜스폰더는 잉여 전력이 사용가능할 때, 상기 호출 방사선으로부터 상기 잉여 전력을 끌어오도록 배열되어 있고, 상기 IC에 전력을 공급하는 것, 및 끌어온 잉여 전력을 사용하여 상기 적어도 하나의 배터리를 충전하는 것 중 적어도 하나를 수행하기 위한 에너지 전환 회로를 더 포함한다.
일 실시예에서, 상기 IC는 상기 호출 방사선에 의해 전달된 호출 데이터를 디코딩하고 리액팅하도록 배열되어 있고, 상기 호출 데이터는 상기 트랜스폰더에 쓰여지는 입력 데이터 및 상기 트랜스폰더의 작동에 관한 커맨드 중 적어도 하나를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따라, 무선 주파수(RF) 트랜스폰더로서,
상기 트랜스폰더를 작동하기 위한 전력을 공급하기 위해 연결된 배터리;
호출 디바이스로부터 RF 호출 방사선을 수신하고 후방산란시키도록 배열된 안테나;
정보를 포함한 코드를 저장하고, 후방산란된 방사선 상에 정보를 변조하기 위해 코드에 응답하여 상기 안테나의 방사 특성을 변경하도록 배열되어 있고, 상기 배터리에 의해 공급된 에너지로만 전력을 얻는 집적회로(IC); 및
상기 배터리는 제1평면 방향이고, 상기 안테나는 상기 제1평면과 상이한 제2평면 방향이도록, 물체의 코너 부근에 고정되도록 조절되어 있고, 상기 배터리, 상기 IC 및 상기 안테나가 배치된 기판을 포함하는 무선 주파수 트랜스폰더가 제공되어 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따라, 무선 주파수(RF) 트랜스폰더로서,
호출 디바이스로부터 제1전력 레벨에서 호출 방사선을 수신하고, 상기 제1전력 레벨의 75%보다 큰 제2전력 레벨에서 상기 호출 방사선을 후방산란시키도록 배열된 안테나; 및
정보를 포함한 코드를 저장하고, 후방산란된 방사선 상에 정보를 변조하기 위해 상기 코드에 응답하여 상기 안테나의 방사 특성을 변경하도록 배열된 집적회로(IC)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더가 제공되어 있다.
일 실시예에서, 상기 제2전력 레벨은 상기 제1전력 레벨의 95%보다 크다.
부가적으로, 본 발명의 실시예에 따라, 무선 주파수(RF) 트랜스폰더로서,
호출 방사선으로부터 신호를 전달하는 제1RF 방사선을 수신하고, 상기 제1RF 방사선에 응답하여 제2RF 방사선을 전송하도록 배열된 안테나;
상기 트랜스폰더를 작동하기 위한 전력을 제공하기 위해 연결된 배터리; 및
리더기-토크-퍼스트(RTF) 프로토콜에 따라 작동되고, 상기 제1RF 방사선에 의해 전달된 상기 신호를 분석하고, 상기 배터리로부터의 에너지 소비를 감소시키기 위해 상기 분석된 신호에 응답하여 상기 트랜스폰더의 컴포넌트를 점진적으로 활성화하고, 상기 분석된 신호를 기초로 상기 트랜스폰더로의 상기 제1RF 방사선의 타당성을 평가하고, 그리고, 상기 타당성을 기초로 상기 트랜스폰더가 제2RF 방사선을 전송할 수 있게 하는 집적회로(IC)를 포함하는 무선 주파수 트랜스폰더가 제공되어 있다.
일 실시예에서, 상기 IC는 상기 제1RF 방사선 내의 패턴을 탐지하는 것, 및 상기 제1방사선 내의 어드레싱 정보를 탐지하는 것 중 적어도 하나를 수행함으로써 상기 제1RF 방사선의 타당성을 평가하도록 구성된다. 다른 실시예에서, 상기 IC는 상기 제1RF 방사선의 타당성에 응답하여, RF 리더기에 의해 발생되지 않은 RF 방사선을 거절하는 것, 및 상기 트랜스폰더로 어드레싱되지 않은 RF 방사선을 거절하는 것 중 적어도 하나를 수행하도록 구성된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따라, 무선 주파수(RF) 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법으로서,
상기 트랜스폰더를 작동시키기 위한 배터리를 제공하는 단계;
호출 디바이스로부터 전송된 RF 호출 방사선을 후방산란시키도록 안테나를 구성하는 단계;
후방산란된 방사선 상에 상기 정보를 변조하기 위해, 상기 정보에 응답하여 상기 안테나의 방사 특성을 변경하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다. 상기 방사 특성을 변경하기 위해 사용된 에너지는 상기 호출 방사선으로부터 끌어오지 않는다.
일 실시예에서, 상기 배터리를 제공하는 단계는 그 기판 위에 배치된 상기 적어도 하나의 IC, 및 상기 안테나를 갖춘 기판에 프린팅된 배터리를 적용하는 단계를 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 배터리는 1mm 이하의 두께이다.
또 다른 실시예에서, 상기 배터리는 불용성 음전극의 제1층, 불용성 양전극의 제2층, 수성 전해질의 제3층을 포함하는 플렉시블한 얇은 층 개방 액체 스테이트 전기화학 전지를 포함하고, 상기 제3층은 상기 제1층과 상기 제2층 사이에 배치되어 있고,
(a) 개방 전지를 항상 젖은 상태로 유지하기 위한 조해성(deliquescent material) 물질;
(b) 요구되는 이온 도전성을 획득하기 위한 전기활성(electroactive) 용해성 물질; 및
(c) 전극에 전해질을 부착하기 위해 요구되는 점도를 획득하기 위한 수 용해성 폴리머를 포함한다.
부가적으로, 본 발명의 일 실시예에 따라, 무선 주파수(RF) 트랜스폰더 제조방법으로서,
상기 트랜스폰더를 작동하기 위한 배터리를 제공하는 단계;
호출 디바이스로부터 전송된 RF 호출 방사선을 후방산란시키도록 안테나를 구성하는 단계;
기판 상에 상기 안테나 및 상기 배터리를 배치하는 단계를 포함하는 무선 주파수 트랜스폰더 제조방법이 제공되어 있고, 이때, 상기 배터리는 제1방향이고, 상기 안테나는 상기 제1방향과 상이한 제2방향이도록, 물체의 코너 부근에 상기 트랜스폰더를 적용하도록 구성된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따라, 무선 주파수(RF) 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법으로서,
호출 디바이스로부터 제1전력 레벨로 호출 방사선을 수신하고, 상기 제1전력 레벨의 75%보다 큰 제2전력 레벨에서 상기 호출 방사선을 후방산란시키도록 안테나를 구성하는 단계;
상기 정보를 포함하는 코드를 저장하는 단계; 및
상기 후방산란된 방사선 상에 상기 정보를 변조하기 위해, 상기 코드에 응답하여 상기 안테나의 방사 특성을 변경하는 단계를 포함하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법이 제공된다.
일 실시예에서, 상기 제2전력 레벨은 상기 제1전력 레벨의 95%보다 크다.
부가적으로, 본 발명의 일 실시예에 따라, 무선 주파수(RF) 트랜스폰더 제조 방법으로서,
기판을 제공하는 단계;
무선 주파수(RF) 방사선을 후방산란하기에 적합한 안테나를 상기 기판 상에 적용하는 단계;
상기 기판에 집적회로(IC)를 적용하는 단계, 및 상기 후방산란된 방사선 상에 정보를 변조하기 위해 상기 안테나의 방사 특성을 변경하도록 상기 IC를 연결하는 단계; 및
상기 트랜스폰더에 전력을 공급하기 위해, 상기 기판의 표면 상에 배터리를 프린팅하는 단계를 포함하는 무선 주파수 트랜스폰더 제조 방법이 제공된다.
일 실시예에서, 상기 배터리를 프린팅하는 단계는 배터리 층 재료를 포함한 각각의 잉크를 사용하여, 동일표면 구성 및 동일평면 구성 중 적어도 하나에 하나 이상의 배터리 층을 프린팅하는 단계를 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 층 재료는 아연, 이산화망간(MnO2), 및 염화아연(ZnCl2) 중 적어도 하나를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 상기 배터리를 프린팅하는 단계는
제1배터리 어셈블리 형성단계로서,
상기 기판의 표면에 제1전극 층을 프린팅하는 단계,
상기 제1전극 층 상에 전해질 층을 적용하는 단계, 및
상기 제1전극 층의 상기 전해질 상에 분리 층을 적용하는 단계를 포함하는 제1배터리 어셈블리 형성단계;
제2배터리 어셈블리 형성단계로서,
상기 제1전극 층과 반대 극성의 제2전극 층을 제2기판 상에 프린팅하는 단계, 및
상기 제2전극 층 상에 상기 전해질 층을 적용하는 단계를 포함하는 제2배터리 어셈블리 형성단계; 및
상기 층들이 쌓여지고, 상기 제2전극 층의 상기 전해질이 상기 분리 층과 접촉하여 동일표면에 있도록, 상기 제1배터리 어셈블리 및 상기 제2배터리 어셈블리를 함께 결합하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 상기 안테나를 적용하는 단계는 상기 안테나를 상기 기판 상에 프린팅하는 단계를 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 IC는 폴리머 IC를 포함하고, 상기 IC를 적용하는 단계는 상기 IC를 적용하기 위해 프린팅 기술을 사용는 단계를 포함한다. 부가적으로 또는 대안으로써, 상기 안테나 및 IC를 적용하는 단계, 및 상기 배터리를 프린팅하는 단계는 풀리 프린터블 트랜스폰더(fully printable transponder)를 프린팅하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따라, 리더기-토크-퍼스트(RTF) 프로토콜에 따라 작동하는 무선 주파수(RF) 트랜스폰더 내의 배터리로부터 에너지 소비를 줄이는 방법으로서,
상기 트랜스폰더에서 RF 방사선의 존재를 탐지하는 단계;
탐지된 RF 방사선에 의해 전달된 신호를 분석하는 단계;
에너지 소비를 줄이기 위해, 분석된 신호에 응답하여 상기 트랜스폰더의 컴포넌트를 점진적으로 활성화하는 단계;
상기 분석된 신호를 기초로 상기 트랜스폰더로의 상기 RF 방사선의 타당성을 평가하는 단계; 및
상기 타당성을 기초로, 상기 트랜스폰더가 상기 방사선에 리액팅하도록 이네이블시키는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따라, 무선 주파수 식별(RFID) 시스템으로서,
RF 호출 방사선을 RF 트랜스폰더로 전송하고, 상기 호출 방사선에 응답하여 상기 RF 트랜스폰더로부터 후방산란-변조된 방사선을 수신하고 디코딩하도록 구성된 적어도 하나의 호출 디바이스;
적어도 하나의 무선 주파수(RF) 트랜스폰더로서,
상기 트랜스폰더를 작동하기 위한 전력을 공급하기 위해 연결된 적어도 하나의 배터리,
상기 적어도 하나의 호출 디바이스로부터 상기 호출 방사선을 수신하고 후방산란시키도록 배열된 적어도 하나의 안테나, 및
정보를 포함한 코드를 저장하고, 상기 후방산란된 방사선 상에 상기 정보를 변조하기 위해 상기 코드에 응답하여 상기 안테나의 방사 특성을 변경하도록 배열되어 있고, 상기 배터리에 의해 공급된 에너지에 의해서만 전력을 공급받는 집적회로(IC)를 포함하는 적어도 하나의 무선 주파수(RF) 트랜스폰더; 및
상기 후방산란되고 변조된 방사선으로부터 상기 적어도 하나의 호출 디바이스에 의해 디코딩된 데이터를 프로세싱하기 위한 적어도 하나의 데이터 프로세싱 디바이스를 포함하는 무선식별 시스템이 제공되어 있다.
부가적으로, 본 발명의 일 실시예에 따라, 무선 주파수(RF) 트랜스폰더로부터 정보를 전송하기 위한 안테나가 제공된다. 상기 안테나는 호출 디바이스로부터 제1파워 레벨의 RF 호출 방사선을 수신하고, 상기 제1파워 레벨의 75%보다 큰 제2파워 레벨에서 상기 호출 방사선을 후방산란하도록 구성되어 있고, 그리고 상기 안테나는 상기 후방산란된 방사선 상에 상기 정보를 변조하기 위해 상기 트랜스폰더에 의해 컨트롤 가능한 가변의 방사 특성을 가진다. 일 실시예에서, 상기 제2파워 레벨은 상기 제1파워 레벨의 95%보다 크다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 무선 주파수(RF) 트랜스폰더 내의 배터리로부터의 에너지 소비를 감소시키기 위한 에너지 절약 회로로서,
상기 트랜스폰더에서의 RF 방사선의 존재를 탐지하고, 상기 탐지된 RF 방사선에 의해 전달된 신호를 분석하고, 에너지 소비를 줄이기 위해 상기 분석된 신호에 응답하여 상기 트랜스폰더의 컴포넌트를 점차적으로 활성화시키고, 상기 분석된 신호를 기초로 상기 트랜스폰더로의 상기 RF 방사선의 타당성을 평가하고, 그리고 상기 RF 방사선에 리액팅하기 위해 상기 트랜스폰더를 이네이블시키도록 배열된 스테이트 머신; 및
상기 분석된 신호에 응답하여 상기 트랜스폰더의 소정의 컴포넌트를 활성화하기 위해 타임아웃 컨디션을 평가하도록 배열된 하나 이상의 타임아웃 회로를 포함하는 에너지 절약 회로가 제공된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따라, 무선 주파수(RF) 트랜스폰더로서,
상기 트랜스폰더를 작동하기 위한 전력을 제공하기 위해 연결된 적어도 하나의 배터리;
호출 디바이스로부터의 RF 방사선을 수신하고 후방산란시키도록 구성된 하나 이상의 안테나; 및
정보를 담고있는 코드를 저장하도록 배열되어 있고, 상기 후방산란된 방사선 상에 상기 정보를 변조하기 위해 상기 코드에 응답하여 상기 안테나의 방사 특성을 변경하기 위해, 상기 배터리에 의해 제공된 에너지와 상기 호출 방사선으로부터의 잉여 전력 중 적어도 하나에 의해 전력을 공급받는 직접회로(IC)를 포함하는 트랜스폰더가 제공되어 있다.
본 발명은 아래의 도면과 실시예를 통해 보다 완전하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, RFID 시스템의 개략적인 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, RFID 시스템을 개략적으로 도시하는 블럭 다이어그램이고,
도 3A 및 3B는 돈 발명의 일 실시예에 따른, RFID 트랜스폰더 안테나를 개략적으로 도시하는 지오메트리컬 다이어그램이고,
도 3C는 본 발명의 일 실시예에 따른, 물체의 가장자리에 폴딩된 RFID 태그의 개략적인 도면이고,
도 4A는 본 발명의 일 실시예에 따른, RFID 트랜스폰더 안테나의 방사 특성을 개략적으로 도시하는 다이어그램이고,
도 4B는 본 발명의 일 실시예에 따른, RFID 트랜스폰더 안테나의 커버리지를 개략적으로 도시하는 그래프이고,
도 5A-5C는 본 발명의 일 실시예에 따른, RFID 트랜스폰더 안테나의 후방산란 값을 개략적으로 도시하는 그래프이고,
도 6A 및 6B는 본 발명의 일 실시예에 따른, 리더기와 RFID 트랜스폰더 사이에서 통신하는 방법을 개략적으로 도시하는 플로우차트이고,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 리더기-토크-퍼스트 모드에서 에너지 절약 작동을 개략적으로 도시하는 스테이트 다이어그램이고,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, RFID 트랜스폰더의 개략적인 분해도이고,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, RFID 트랜스폰더를 제조하는 방법을 개략적으로 도시하는 플로우차트이고,
도 10A는 본 발명의 일 실시예에 따른, 프린팅된 배터리의 개략적인 분해도이고,
도 10B는 본 발명의 일 실시예에 따른, 트랜스폰더용 프린팅된 배터리를 제조하는 방법을 개략적으로 도시하는 플로우차트이다.
시스템 설명
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, RFID 시스템(20)을 도시하는 다이어그램이다. 이 예에서, RFID 시스템(20)은 패키지(24)와 같은 물체가 창고에 저장되고 트래킹되는 창고 재고 트래킹 시스템이다. 전형적으로 태그 또는 라벨 형태인 트랜스폰더(28)는 각각의 패키지(24)에 부착되거나, 통합된 형태이다. 본 명세서에서 "트랜스폰더"로 사용된 용어는 태그, 라벨, 스티커, 손목밴드, 스마트 카드, 디스크 또는 코인, 유리 트랜스폰더, 플라스틱 하우징 트랜스폰더, 와치 패이 스(watch face) 트랜스폰더, 및 이들의 임의의 조합과 같은 트랜스폰더 형태를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 이 용어는 임의의 사이즈, 두께, 형상, 및 형태의 트랜스폰더 디바이스를 포함한다. 이 용어는 임의의 적합한 기술에 의해 제조된 트랜스폰더를 포함하지만, 프링팅 기술에는 제한되지 않는다.
패키지(24) 및/또는 트랜스폰더(28)에 관한 정보를 포함하는 코드가 생성되고, 트랜스폰더(28)의 메모리에 저장될 수 있다. 일반적으로 말하자면, 이 코드는 트랜스폰더(28)에서 리더기(32)로 전송되는 임의의 정보를 포함한다. 예를 들어, 이 정보는 패키지(24)를 식별하는 ID 번호를 포함할 수 있다. 부가적으로 또는 대안으로써, 이 코드는 트랜스폰더에 연결된 센서에 의해 측정되는 데이터, 또는 리더기(32)로 전송되어야 하는 임의의 다른 데이터를 포함할 수 있다.
리더기(32)와 같은 호출 디바이스는 트랜스폰더의 정보를 질문하기 위해, 호출 RF 방사선을 트랜스폰더(28)로 전송한다. 전형적으로, 이 호출 방사선은 TEM 파를 포함한다. 이 호출 방사선은 질문된 트랜스폰더의 식별정보 또는 리더기의 식별정보와 같은 트랜스폰더로 전송되는 호출 데이터를 포함할 수 있다. 이 트랜스폰더는 호출 방사선을 수신하고, 아래에 상세하게 설명된 방법을 사용하여 후방산란된 응답 RF 방사선 상에 트랜스폰더의 코드를 변조함으로써 응답한다. 이 리더기는 후방산란된 방사선을 수신하고, 트랜스폰더에 의해 보내진 코드를 복조한다. 코드 내의 정보는 프로세싱 유닛(36)으로 전송될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 예를 들어, 리더기와 프로세싱 유닛 사이에 라인의 시야가 없는 경우의 설치에서, 리더기(32)와 프로세싱 유닛(36) 사이의 통신을 위해 적어도 하나의 리피터(42)가 사용될 수 있다.
도 1의 예에서, 저장될 새로운 패키지(24)를 운반하는, 창고로 들어오는 포크리프트가 도시되어 있다. 이 예에서의 리더기(32)는 새롭게 도착한 패키지와 프로세싱 유닛(36)에 의해 유지되는 창고 데이터베이스를 자동으로 업데이트하기 위해, 패키지(24)에 부착된 트랜스폰더(28)를 호출하는 게이트 리더기와 같이 구성된다.
도 1에 도시된 구성은 개념적인 명쾌함을 위해 순수하게 선택된 예시의 RFID 어플리케이션이다. 시스템(20)은 RFID 트랜스폰더가 트래킹되는 물체에 연결된 임의의 다른 RFID 시스템을 포함할 수 있다. 시스템(20)은, 예컨대, 컨테이너 트래킹 시스템, 자동 요금 지불 시스템, 도서관 내의 책 트래킹 시스템, 공항 화물 트래킹 시스템, 수퍼마켓의 자동 출납원, 동물 태깅, 병원에서의 신생아 트래킹 또는 군대의 트래킹과 같은, 그러나 이에 제한되지 않는 인간 태깅, 공급 체인 관리, 액세스 컨트롤, 자산 컨트롤, 총 자산 가시도, 라이센싱, 제품 핸드쉐이킹, 업무 계획 관리, 이동 및 도난 경보 등을 포함할 수 있다. 본 발명의 시스템(20)은 자산, 패키지, 컨테이너 및 팔레트가 창고 및 스톡야드에 있을 때는, 물론, 이동 중일 때에도, 이들을 모니터링하기 위해 사용될 수 있다.
시스템(20)은 전형적으로 복수의 트랜스폰더(28)를 포함하고, 복수의 리더기(32) 및/또는 복수의 프로세싱 유닛을 포함할 수 있다. 리더기(32) 및 트랜스폰더(28)는 임의의 적합한 프로토콜을 사용하여 통신할 수 있다. 예시의 프로토콜은 'www.epcglobalinc.org/standards_technology/ specifications.html'에서 사용가능 한 "Class-1 Generation-2 UHF RFID Conformance Requirements Specification v.1.0.2"라는 제목의 EPCgrobal 명세서에 정의되어 있다. 다른 예시의 프로토콜은 국제 표준화 기구(ISO)에 의해 발행된, "Radio Frequency Identification for Item Management - Part 6:Parameters for Air Interface Communications at 860 MHz to 960 MHz"라는 제목의 ISO 18000-6:2004 표준이다. ISO/IEC 18000-6:2004 표준은 'www.iso.org'에서 사용가능하다.
트랜스폰더(28)의 작동 모드 및 각각의 모드의 기능은 상기 언급된 EPCglobal 및 ISO 명세서와 같은, 임의의 적합한 프로토콜, 표준, 또는 상호 운용(interoperability) 인터페이스에 따라 정의될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 시스템(20)은 복수의 리더기(32)를 포함할 수 있다. 이 복수의 리더기는 동기식 또는 비동기식일 수 있다. 복수의 리더기는 단일 프로세싱 유닛(36), 또는 복수의 프로세싱 유닛에 연결될 수 있다. 하나 이상의 리더기로부터의 호출 방사선은 상호 간섭 문제를 야기할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 시스템(20)의 리더기(32)는 이 상호 간섭 문제를 피하기 위해 "리슨 비포 토크(listen before talk)" 프로토콜을 사용할 수 있다. 부가적으로 또는 대안으로써, 리더기(32)는 종래 기술과 같이, 간섭을 최소화하기 위해 동기식 또는 비동기식 주파수 호핑을 사용할 수 있다.
리더기(32) 및 프로세싱 유닛(36)은 임의의 적합한 유선 또는 무선 연결 수단을 사용하여 통신할 수 있다. 시스템(20)은 임의의 RFID 어플리케이션에 사용될 수 있으나, 아래 서술된 방법 및 디바이스들은 트랜스폰더(28)와 리더기(32) 사이 의 비교적 긴 범위를 필요로 하는 RFID 어플리케이션에 특히 적합하다. 부가적으로, 시스템(20)은 트랜스폰더와 리더기 사이의 통신 경로가 기름, 액체 및 금속과 같은 물질에 의해 차단된 환경과 같은, 다양한 챌린지 환경에서 사용될 수 있다.
본 명세서에 서술된 바와 같은 트랜스폰더(28)는 배터리 보조 후방산란 RFID 트랜스폰더이다. 용어 "후방산란 트랜스폰더"는 응답 방사선이 호출 방사선의 RF 에너지의 일부가 트랜스폰더 안테나로부터 리더기로 재반사되는 후방산란 효과에 의해 생성되는 것을 의미한다. 또한, 트랜스폰더(28)는 후방산란된 방사선을 전송하기 위해 필요한 RF 에너지를 생성하기 위해 내부 배터리로부터 전류를 끌어오지 않으므로, 배터리 및 트랜스폰더의 수명을 연장시킨다.
용어 "배터리 보조 트랜스폰더"(때때로, 또한 "반-액티브" 또는 "반-패시브"와 같이 불려진다)는 트랜스폰더(28)를 구동하기 위해 필요한 전력을 배터리와 같은 내부 전원으로부터 끌어오는 것을 의미한다. 이와 대조적으로, 패시브 트랜스폰더는 내부 전원을 사용하지 않는다. 패시브 트랜스폰더 내의 트랜스폰더 회로에 전력을 공급하기 위한 에너지는 호출 방사선으로부터 끌어오며, 그 통신 범위는 매우 감소된다.
"액티브 트랜스폰더"로 불리는 다른 트랜스폰더는 응답 방사선을 생성하기 위해 내부 배터리의 전력을 사용한다. 이 구성은 트랜스폰더의 통신 범위를 넓힐 수 있지만, 배터리 보조 트랜스폰더와 비교할 때 액티브 트랜스폰더의 전력 소비는 훨씬 더 높다. 이 높은 전력 소비는 액티브 트랜스폰더가 매우 짧은 수명을 가지거나, 또는 더 큰 배터리를 허용하기 위해 매우 큰 크기를 가짐을 의미한다. 또 한, 더 큰 배터리는 트랜스폰더의 비용을 추가시킨다.
배경기술에는 후방산란하기 위해 사용불가능하게 되거나, 흡수된, 안테나에 의해 수신된 호출 방사선의 에너지의 일부가 트랜스폰더로 전달되는 반-액티브 트랜스폰더가 서술되어 있다. 이러한 구성은 후방산란을 위해 사용가능한 에너지를 감소시키기 때문에, 그에 따라 트랜스폰더의 통신 범위가 감소된다. 배터리가 필요한 에너지를 공급할 수 있는 한, 호출 방사선의 에너지는 트랜스폰더에 전력을 공급하기 위해 사용되지 않는다. 그러므로, 안테나에 의해 수신된 호출 방사선의 실질적인 모든 에너지가 후방산란을 위해 사용가능하다. 그러므로, 여기에 서술된 구성은 트랜스폰더와 리더기 사이의 후방산란 통신 범위를 최대화한다.
트랜스폰더(28)는 트래킹되는 물체에 부착된 태그 또는 라벨 형태를 취할 수 있다. 대안으로써, 몇몇 경우에, 트랜스폰더는 트래킹되는 물체 자체의 일부로써 통합될 수 있다. 다른 경우에, 트랜스폰더는 스마트 카드 내에 내장될 수 있다. 다른 대안으로써, 트랜스폰더는 시스템(20)내 트랜스폰더의 기능부에 의해 요구되는 바와 같이, 임의의 다른 적합한 구성으로 형성되고 패키징될 수 있다. 트랜스폰더가 플렉시블 라벨로 형성된 예시의 기계적 구성이 도 8에 도시되어 있다. 트랜스폰더(28)는 저렴하게 생산될 수 있고, 그러므로 폐기가능할 수 있다.
일부 실시예에서, 트랜스폰더(28)는 대략 -20℃에서 대략 65℃까지의 온도 범위에서, 대략 5%에서 대략 95%까지의 비응결 습도 범위에서 작동하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 트랜스폰더는 내습성이고, 다른 부식성 물질에 대한 내성이 있다. 몇몇 실시예에서, 트랜스폰더(28)는 RF 흡수 및 반사 물질을 포함하는 패시 브 트랜스폰더와 비교할 때 향상된 통신을 용이하게 한다.
트랜스폰더(28)에 저장된 코드는 임의의 적합한 구조, 표준, 또는 협정에 따를 수 있다. 예를 들면, 코드는 EPCglobal, Inc.에 의해 개발된 산업 운전 표준, Electronic Product Code™를 따를 수 있다. 이 표준에 관한 보다 세부적인 사항은 'www.epcglobalinc.org'에서 찾을 수 있다. 예시의 제품 식별 협정은 EAN.UCC 표준이다. 이 표준에 관한 세부사항은 'www.ean-ucc.org'에서 사용가능하다. 몇몇 실시예에서, 리더기(32)는 호출 프로세스의 일부로써, 입력 데이터를 트랜스폰더(28)에 쓰고, 또한 그 코드를 읽을 수 있다. 그 후, 쓰여진 데이터는 동일한 리더기, 또는 후속 호출의 다른 리더기에 의해 읽혀진다.
몇몇 실시예에서, 호출 방사선 및 후반산란된 방사선은, 예컨대, 마이크로파가 사용될 수 있는 것과 같이, 다른 적합한 더 높은 주파수 또는 더 낮은 주파수가 있음에도, 전형적으로, 대략 300와 대략 3000MHz 사이인 초고주파(UHF) 범위에서 전송된다. 본 명세서에 개시된 발명은 UHF 대역에서의 작동으로 제한되지 않는다. 주파수의 특정 선택은 국가의 스펙트럼 할당, 및 다른 규제 및 기능적 제한에 따를 수 있다. 예를 들어, 전형적인 주파수 범위는 유럽에서 대략 800-900MHz의 범위이고, 북아메리카에서는 약 900-950MHz의 범위이다. 몇몇 실시예에서, 동일 트랜스폰더가 지형에 따라 상이한 주파수 대역에서 작동가능하도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 본 발명은 전 세계에 걸쳐 일정한 작동이 용이하게 한다.
리더기(32)는 정보 또는 다른 커맨드를 트랜스폰더로 전송하고, 이 전송은 진폭 변이 방식(ASK), 주파수 변이 방식(FSK), 단측파대(SSB), 양측파대(DSB), 위 상 편이 방식(PSK)와 같은 임의의 적합한 변조 타입을 사용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 시스템(20)을 상세하게 도시하는 블럭 다이어그램이다. 트랜스폰더(28)는 다양한 트랜스폰더 컴포넌트를 설치하기 위한 베이스로 역할하는 기판(48)을 포함한다. 안테나(52)는 리더기(32)에 의해 전송된 호출 방사선을 수신하고 후방산란한다. 몇몇 실시예에서, 트랜스폰더는 커버리지를 향상하기 위해 둘 이상의 안테나를 포함할 수 있다.
집적회로(IC, 56)는, 전형적으로, 주문형 반도체(ASIC)는 트랜스폰더(28)의 로직 기능 및 다양한 프로세싱을 수행한다. 몇몇 실시예에서, IC(56)의 일부 기능은 트랜스폰더 제조 공정의 일부로써, 기판(48) 상에 배치되는 이산 컴포넌트를 사용하여 구현된다.
IC(56)는 배터리(60)에 의해 전력을 얻는다. 호출 방사선의 RF 에너지는 전형적으로 IC(56) 내의 변조기/복조기(62)에 의해 탐지되고, 증폭되고, 필터링되고, 그리고 복조된다. 변조기/복조기(62)는 이러한 데이터가 리더기(32)에 의해 전송되면, 그 호출 방사선의 존재를 탐지하고, 호출 데이터를 복조한다. 변조기/복조기(62)는 클러터, 배경 노이즈, 및/또는 간섭이 존재하는 호출 방사선의 존재를 탐지하기 위해, 주지된 CFAR(constant false alarm rate) 기술, 또는 임의의 다른 적합한 방법을 사용할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 이 탐지기 및 복조기는 하나의 회로 내에 통합적으로 형성될 수 있다. 대안으로써, 이 탐지기 및 복조기는 개별 컴포넌트를 사용할 수 있고, 또는 일부 컴포넌트를 공유할 수 있다.
컨트롤 모듈(64)은 전형적으로 변조기/복조기(62)로부터, 호출 방사선의 존 재, 및 선택적으로 복조된 호출 방사선 데이터에 관한 표시를 수신한다. 컨트롤 모듈(64)은 메모리(66)에 이미 저장된, 상기 정의된 바와 같은 트랜스폰더 코드를 추출하고, 이에 따라 안테나(52)로부터 리더기(32)로 후방산란된 RF 방사선을 변조하는 변조기(68)로 그 코드를 전송한다.
배터리(60)는 하나 이상의 적합한 에너지원을 포함할 수 있다. 이 배터리는 공급되는 전압을 증가하거나, 그 외의 컨트롤을 하도록 구성된 회로를 선택적으로 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 배터리(60)는 Power Paper Ltd.(Petah-Tikva, Israel)에 의해 제조된 배터리와 같은 적어도 하나의 얇고 플렉시블한 배터리를 포함한다. 이러한 얇고 플렉시블한 배터리는, 예컨대, 본 발명에 참조로 합치된 미국특허 제5,652,043호, 제5,897,522호, 및 제5,811,204호에 개시되어 있다. 또한, 추가적인 세부사항은 'www.powerpaper.com'에서 찾을 수 있다. 이러한 종류의 얇은 배터리는 전형적으로 1mm 미만의 두께를 가진다.
몇몇 실시예에서, 트랜스폰더는 전형적으로 1mm 미만의 두께, 및 25mm 미만의 곡률반경을 가진다. 몇몇 실시예에서, 트랜스폰더는 0.6mm 미만의 두께를 가진다. 몇몇 실시예에서, 트랜스폰더는 50mm 미만의 곡률반경을 가진다.
몇몇 실시예에서, 이 얇고 플렉시블한 배터리는 제1불용성 음전극, 제2불용성 양전극, 및 음전극과 양전극 사이에 배치되는 수성 전해질을 포함한다. 이 전해질 층은 전형적으로 (a) 개방 전지를 항상 젖은 상태로 유지하기 위한 조해성 물질; (b) 요구되는 이온 도전성을 획득하기 위한 전기활성 용해성 물질; 및 (c) 전극에 전해질을 부착하기 위해 요구되는 점도을 획득하기 위한 수 용해성 폴리머를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 이 두 전극 층 및 전해질 층은 전형적으로 동일표면 구성에 배열된다. 대안으로써, 이 두 전극 층 및 전해질 층은, 또한, 동일평면 구성에 배열될 수 있다. 이 결과의 배터리는 심지어 더 얇은 트랜스폰더 조차도 용이하게 할 수 있다.
다른 실시예에서, 배터리(60)는 본 발명에 참조로 합치된, 미국특허 공개출원 20030165744 A1에 개시된 바와 같은 얇고 플렉시블한 배터리를 포함한다.
몇몇 실시예에서, 아래에 보다 상세히 설명된 바와 같이, 배터리(60)가 상술한 바와 같은 얇고 플렉시블한 배터리일 때, 배터리의 각각의 층들은 트랜스폰더 제조 프로세서의 일부로써, 기판(48)상에 배치된다. 대안의 실시예에서, 이미 어셈블링된 얇고 플렉시블한 배터리가 기판(48)에 적용되거나 부착된다.
몇몇 실시예에서, 배터리(60)는 배터리의 수명을 증가시키기 위해 비활성 상태를 유지할 수 있다. 이러한 경우는 제조되었으나, 아직 사용되지 않은 트랜스폰더(28)에 대해 바람직하다. 배터리 상에서의 탭의 사용과 같은, 비활성 상태를 용이하게 하는 임의의 적합한 방법이 사용될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
몇몇 실시예에서, 주변기기의 로직 및 메모리에 연결된 컨트롤 모듈(64)은 적합한 소프트웨어를 실행하는 마이크로컨트롤러 코어를 포함한다. 부가적으로 또는 대안으로써, 컨트롤 모듈(64)은 IC(56)의 일부로써 하드웨어로 구현된 관리 기능 및 로직 기능을 포함한다. 메모리(66)는 전기적 소거 및 프로그램 가능 읽기 전용 기억 장치(E2PROM)와 같은 임의의 적합한 비휘발성 또는 배터리-백업 메모리를 포함할 수 있다. 배터리 백업 메모리는 때때로 낮은 작동 전압 및 전류, 및 낮은 비용으로 인한 장점이 있다.
몇몇 실시예에서, 메모리(66)는 컨트롤 모듈(64)이 코드를 저장하고, 코드를 리더기로 전송하는 동안 코드를 읽는 읽기 메모리 섹션(67), 및 리더기로부터 트랜스폰더로 전송된 데이터를 저장하기 위해 사용되는 쓰기 메모리 섹션(69)을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 읽기 및 쓰기 메모리 섹션은 배터리(60)로부터 에너지를 끌어오는 것을 줄이기 위해, 적합하다면 독립적으로 활성화되거나 비활성화될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 코드는 트랜스폰더 제조 프로세서의 일부로써, 또는 IC 제조 공정의 일부로써 메모리(66)에 영구적으로 쓰여진다. 다른 실시예에서, 코드는 작동 동안 리더기(32)에 의해 쓰여지고, 수정될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 코드를 메모리에 쓰는 것은 패스워드 또는 적합한 보안 코드의 사용을 요구한다. 변조기는 추출된 코드를 안테나(52)에서 리더기(32)로 후방산란된 방사선 상에 변조한다. 이 변조 방법은 아래에 보다 상세하게 서술된다.
일부 실시예에서, 트랜스폰더(28)는 트랜스폰더 및/또는 리더기로 트래킹되는 물체의 아이덴티티를 검증하기 위해 인증 및/또는 암호화 수단을 포함한다.
또한, IC(56)는 에너지 절약 모듈(70)을 포함할 수 있다. 에너지 절약 모듈(70)은 트랜스폰더의 수명을 연장하고 배터리(60)로부터 끌어오는 전류를 최소화하기 위해, 트랜스폰더의 작동 모드에 따라, 트랜스폰더(28)의 상이한 하드웨어 기능 및 컴포넌트를 인에이블하고 디스에이블시킨다. 모듈(70)은 배터리(60)의 상태 를 평가하기 위해 배터리 상태 표시기(72)를 사용할 수 있다. 모듈(70)은 전형적으로 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이 둘의 조합을 사용하여 스테이트 머신과 같이 구현된다. (70)의 작동은 도 6A, 6B, 및 7에 보다 상세하게 도시되어 있다.
몇몇 실시예에서, IC(56)은 실시간 클럭(RTC, 74)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 트랜스폰더는 RTC를 읽고, 리더기로 보내지는 코드에 타임 스탬프를 추가한다. 몇몇 실시예에서, 트랜스폰더(28)는 하나 이상의 외부 센서(78)를 사용하여 하나 이상의 로컬 컨디션을 센싱한다. 예를 들어, 센서(78)은 트랜스폰더(28) 부근의 온도 또는 다른 외부 컨디션을 센싱할 수 있다. 또한, 센서(78)는 동작 센서, 탬퍼 센서, 충격/진동 센서, 습도 센서, 방사선 센서, 화학 센서, 가스 또는 향기 센서, 무게 센서, 약(마약) 센서, 폭발물 센서 또는 임의의 다른 적합한 센서를 포함할 수 있다.
센서(78) 중 일부는 디지털 또는 이산 출력을 가질 수 있고, 다른 센서는 아날로그 출력을 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, IC(56)는 아날로그 센서의 출력을 샘플링하고, 샘플링된 값을 컨트롤 모듈(64)에 제공하는 아날로그 투 디지털 컨버터(ADC, 76)를 포함한다. 몇몇 경우에, 온도 센서와 같은 적어도 하나의 센서는 IC에 내부적으로 구현될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 적어도 하나의 센서는 IC(56)에 외부적으로 구현될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 센서(78) 및 RTC(74)의 정보는 시간 의존 경고 컨디션을 제공하기 위해 결합될 수 있다. 예를 들어, IC(56)는 로컬 온도가 소정의 시간 기간 동안 소정의 임계값을 초과하면, 리더기로 알람을 보고할 수 있다. 또한, 보고 된 알람은 그 이벤트의 시간을 나타내는 시간 스탬프를 담고 있다. 몇몇 실시예에서, 트래킹되는 물체가 리더기의 통신 범위 외부에 있는 동안, 시간에 걸친 센서 측정의 프로파일은 메모리(66)에 기록될 수 있다. 시간-온도 프로파일과 같은 센서 프로파일은 신선한 음식 패키지와 같은 어플리케이션에서 중요하다. 몇몇 실시예에서, 또한, 컨트롤 모듈(64)은 리더기로부터 수신된 커맨드에 따라, 트래킹되는 물체의 일부를 활성화하고, 비활성화하고, 또는 그외의 컨트롤을 할 수 있다.
트랜스폰더(28)는 도시되지 않은 발광 다이오드(LED), 액정 표시 장치(LCD)와 같은 디스플레이를 포함하고, 이에 제한되지 않는다. 디스플레이는 색상 변환 엘리먼트와 같은 표시 엘리먼트를 포함할 수 있고, 이에 제한되지 않는다. 제한하지 않는 예로써, 표시기는 온도와 같은 환경 컨디션이 특정 제한을 초과하면, 또는 제품의 유효 기간이 지났을 때 색상 변환을 용이하게 한다.
몇몇 실시예에서, 이 IC는 파워-온-리셋(POR) 및 감시 타이머(WD) 모듈(80)을 포함한다. 이 POR은 전형적으로 전력이 인가될 때, 컨트롤 모듈(64)을 리셋한다. 감시 타이머는 전형적으로 어떤 소프트웨어 실패 시나리오에서 마이크로컨트롤러가 사용되는 것과 같은 때, 컨트롤 모듈(64) 내의 마이크로컨트롤러를 리셋한다.
몇몇 실시예에서, 또한, IC(56)의 기능은 둘 이상의 어플리케이션 특정 컴포넌트 또는 범용 컴포넌트에 의해 수행될 수 있다.
도 3A-3C는 본 발명의 일 실시예에 따른, 안테나(52) 구현의 다양한 예를 도시하는 다이어그램이다. 전형적으로, 선택된 안테나의 타입은, 물론 안테나의 구 성 및 치수는 트랜스폰더의 원하는 크기 및 형상, 및 작동 주파수에 따른다. 안테나(52)는 트랜스폰더(28)의 특정 구성에 적합한 모노폴, 다이폴, 패치, 어레이, 또는 다른 임의의 적합한 안테나 타입을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 안테나의 일부는 구부려질 수 있거나, 그렇지 않으면, 기판(48)상에 할당된 공간 내에 맞도록 방향질 수 있다.
도 3A에는 피드 포인트(92)에 피딩되는 구부러진 팁을 가진 2개의 엘리먼트를 포함하는 예시의 다이폴 안테나(90)가 도시되어 있다. 이 실시예에서, 900 MHz의 주파수에서 최대 변조 깊이 및 최대 후방산란이 주어지도록 최적화된, 각각의 엘리먼트는 102mm 길이이고, 그 중 42mm는 90˚로 구부러진다. 대안의 예시의 실시예에서, 또한, 900MHz의 주파수에서 작동하기 위해 최적화된, 각각의 엘리먼트의 전체 길이는 여전히 102mm이지만, 밴딩부는 67mm와 같이 더 길다. 대안의 실시예에서, 상이한 전체 길이 및 상이한 밴딩팁의 길이가 원하는 트랜스폰더 크기에 맞도록 사용될 수 있다. 밴딩팁이 없는 스트라이트 다이폴, 또한, 기판(48) 상의 충분한 길이가 사용가능하다면 사용될 수 있다.
도 3B에는 액티브 엘리먼트(94) 및 그라운드 평면(96)을 포함하는 예시의 모노폴 안테나가 도시되어 있다. 엘리먼트(94)의 전체 길이는 900MHz의 작동 주파수에서 변조 깊이 및 후방산란을 최대화하기 위해, 역시 102mm이다. 다이폴 안테나(90)와 마찬가지로, 모노폴 안테나의 액티브 엘리먼트(94)의 팁은 트랜스폰더(28)의 할당된 지오메트리 내에 맞도록 구부려진 것으로 도시되어 있다. 충분한 길이가 사용가능하다면 상이한 양의 밴딩, 및, 특히, 밴딩없는 스트레이트 모노폴 이 사용될 수 있다.
안테나(52)는 박막(thin film) 증착법, 인쇄회로기판(PCB) 제조법, 에칭 공정과 같은, 임의의 적합한 방법을 사용하여, 전기도전성 잉크를 프린팅함으로써, 금속 호일을 사용하여, 기화법을 사용하여, 또는 종래의 공지된 임의의 다른 적합한 방법을 사용하여, 기판(48) 상에 증착될 수 있다.
도 3C에는 트랜스폰더(28)의 컴포넌트가 패키지(24)의 두 상이한 표면 상에 위치된 트랜스폰더(28)의 대안의 구성이 도시되어 있다. 몇몇 실제 경우에, 너무 좁아서 전체 트랜스폰더를 고정하기에 너무 좁은 패키지(또는 다른 물체)의 좁은 표면(97)에 안테나(52)를 위치시키는 것이 바람직하다. 예를 들어, 표면(98)은, 트랜스폰더를 고정하기에 충분한 폭이지만, 때때로, 안테나(52)의 방사 특성에 간섭을 주는 금속성 재료로 만들어진다. 두 가지의 이러한 예는 컴팩트 디스크(CD) 패키지, 및 몇몇 약물 패키지이다. 다른 경우에, 트래킹되는 물체는 전체 트랜스폰더를 고정하기 위한 충분한 폭의 임의의 표면을 포함하지 않을 수 있다.
이러한 경우에, 트랜스폰더(28)는 패키지(24)의 코너 주변을 감싸도록 설치될 수 있다. 그러므로, 이 트랜스폰더는, 도시된 바와 같이, 패키지의 2개의 상이한 표면에 부착된다. 도시된 바와 같이, 안테나(52) 및 배터리(60)를 포함한, 기판(48) 및 트랜스폰더(28)의 다른 층은 전형적으로 도시된 방법 또는 방사 특성 향상을 용이하게 할 수 있는 임의의 다른 적합한 방법으로 코너 주변을 감싸기에 충분히 플렉시블하다. 도 3C의 예에서, 이 경우에, 스트라이트 다이폴 안테나는 IC(56)와 함께 좁은 표면(97)에 위치된다. 배터리(60)는 표면(98)에 위치되고, IC 와 상호연결된다. 다른 실시예에서, IC는 안테나로부터 분리될 수 있고, 배터리와 동일 표면에 위치될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 트래킹되는 물체의 일부분은 안테나 또는 안테나의 일부로써 기능할 수 있는 적합한 재료로 만들어질 수 있다. 제한하지 않는 일 예로서, 트랜스폰더가 부착되는 금속성 상자의 일부분은 안테나의 그라운드 평면으로써, 또는 방사 엘리먼트로써 사용될 수 있다.
트랜스폰더(28)의 안테나(52)를 설계할 때, 전형적으로 안테나의 방사 패턴이 가능한 구형 패턴에 가까운 것이 바람직하다. 구형의 방사 특성은 리더기가 특정의 통신 범위 내에서, 임의의 방향의 트랜스폰더와 통신할 수 있게 한다. 일부 실시예에서, 안테나(52)는 트랜스폰더가 리더기 안테나의 방향에 관한 임의의 위치에서 동작할 수 있는 것과 같이, 방향에 민감하지 않을 수 있다. 안테나 방사 특성에서의 널(null)은 전형적으로 리더기와 트랜스폰더 사이의 통신 범위가 상당히 감소된 "사각(dead angles)"을 야기한다. 몇몇 실시예에서, 안테나(52)는 아래 서술된 바와 같이, 후방산란 변조 동안 최대 변조 깊이(ΔRCS) 및 최대 RCS를 제공하기 위해 최적화된다.
도 4A는 돈 발명의 일 실시예에 따른, 안테나(52)의 3차원 방사 특성(100)을 개략적으로 도시하는 다이어그램이다. 이 도면은 도 3B에 도시된 모노폴 안테나의 방사 특성을 도시한다. 3차원 공간에서 각각의 각 방향에 대하여, 이 플롯은 리더기(32)와 트랜스폰더(28) 사이의 달성가능한 읽기 범위를 도시한다. 많은 실제 구현에서, 완전한 구형의 방사 특성은 달성하기 힘들고, 종종 상당한 이득 손실을 일 으킨다. 몇몇 실시예에서, 패턴(100)과 같은 도넛 형상 패턴이 전형적으로 양호한 근사로 간주된다.
도 4B는 본 발명의 실시예에 따른, 모노폴 안테나의 커버리지를 개략적으로 도시하는 그래프이다. 플롯(102)은 각각의 통신 범위마다, 도 4A의 방사 패턴에 의해 커버되는 3차원 각의 퍼센트를 도시한다. 예를 들어, 6.7m의 통신범위에서, 3차원 각의 95%가 커버된다. 즉, 리더기(32)와 트랜스폰더(28) 사이의 거리가 6.7m일 때, 통신은 95%의 가능한 리더기 방향에서 사용가능하다. 19.3m의 거리에서, 대략 30%의 방향이 커버된다.
후방산란 모듈
트랜스폰더(28)는 리더기로 전송된 후방산란된 방사선 상에 코드를 변조하기 위한 후방산란 모듈을 사용한다. 안테나(52)에서 방출된 전체 RF 파워와 안테나(52)로부터 후방산란된 전체 RF 파워 사이의 비율은 안테나(52)의 레이더 단면(RCS)로써 불리어진다.
트랜스폰더(28)의 변조기(68)는 리더기로 전송될 목적의 정보를 나타내는 시리얼 이진 시퀀스를 컨트롤 모듈(64)로부터 수신할 수 있다. 변조기는 이 이진 시퀀스에 응답하여 안테나(52)의 RCS를 변조한다. 그 결과, 후방산란된 방사선의 진폭은 그에 따라 변조된다. 안테나 RCS를 변조할 때, 임의의 적합한 비트 전송율(bit rate)이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 언급된 EPCgrobal 명세서는 트랜스폰더로부터 리더기로의 링크를 위해 40-640kbps 범위로 비트 전송율을 정의한 다. 다른 어플리케이션은 대략 1-3kbps 범위의 더 낮은 비트 전송율을 사용한다. 대안으로써, 임의의 다른 적합한 비트 전송율이 사용될 수 있다.
아래 상세하게 서술된 바와 같이, 컨트롤 모듈(64) 및 변조기(68)는 호출 방사선이 트랜스폰더에 의해 감지되지 않았을 때, 비활성화되는 것이 전형적이다. 특히, 후방산란 모듈은 호출 방사선이 존재할 때에만 실행된다. 리더기(32)는 이 후방산란-변조된 방사선을 수신하고, 그 코드를 복조하고 추출하고, 그 정보를 프로세싱 유닛(36)으로 보낸다.
전형적으로, 변조기(68)는 그 코드를 나타내는 1과 0의 이진 시퀀스에 상응하는, "RCS 하이" 및 "RCS 로우"와 같이 불리어지는, 두 값 사이에서 그 RCS를 스위칭한다. 전형적으로, 변조기(68)는 안테나 RCS의 값을 변조하기 위해 바이너리 진폭 변이 방식(ASK)을 사용한다. 대안의 실시예에서, 변조기는 쿼터너리 ASK 변조를 사용하는 것과 같이, 둘 이상의 값으로 안테나 RCS를 변조할 수 있다.
트랜스폰더(28)가 후반산란 변조를 수행할 때, 후방산란의 에너지는 후반산란된 방사선을 생성하는데만 사용된다. 특히, 트랜스폰더(28)는 안테나 RCS를 변조하기 위해서만 배터리(60)의 전력을 사용하고, 후방산란을 위해 필요한 에너지를 발생하는데는 사용하지 않으므로, 트랜스폰더의 수명 및 배터리의 수명을 연장시킨다.
전형적으로, 변조기(68)는 피드 포인트(92)에서의 임피던스를 변경함으로써 안테나(52)의 RCS를 변경한다. 안테나로부터 후방산란되는 파워의 양을 최소화하도록 제1임피던스 값이 설정되고, 그러므로 "RCS 로우" 스테이트를 제공한다. 안 테나로부터 후방산란되는 파워의 양을 최대화하도록 제2임티던스 값이 설정되고, 그로 인해 "RCS 하이" 스테이트를 제공한다. 일 실시예에서, 변조기는 안테나 단자에서 오픈 회로를 만듬으로써 "RCS 하이" 스테이트를 제공한다. 오픈 회로 컨디션은 안테나에 의해 수시된 호출 방사선의 모든 파워를 실질적으로 후방산란되게 한다. 그러므로, 트랜스폰더와 리더기 사이의 통신 범위는 최대화된다.
안테나(52)의 피드 포인트에서의 임피던스를 컨트롤하는 것은 변조기가 안테나의 절대 RCS 값은 물론 "RCS 하이"와 "RCS 로우" 사이의 비율을 컨트롤할 수 있게 한다. 이 비율은 ΔRCS라 표시되고, 또한 때때로 변조 깊이라 불린다.
몇몇 실시예에서, 안테나 및 변조기는 두 컨디션을 동시에 충족하도록 공동으로 설계된다. "RCS 하이" 스테이트에서 후방산란된 파워(또한, "후방산란 이득" 또는 "후방산란 값"으로 불려진다)의 양을 최대화 하는 것은 트랜스폰더의 통신 범위의 최대화를 야기한다. 동시에, 변조 깊이(ΔRCS)의 최대화는 후방산란된 방사선으로부터의 코드를 신뢰도있게 복조하기 위해, 리더기가 전송된 1과 0을 구별할 수 있게 한다. 전형적으로, 안테나는 트랜스폰더(28)에서 오직 사용가능한 크기 및 지오메트리컬 제한 내에서 최대 RCS 및 ΔRCS를 위해 최적화될 수 있다.
트랜스폰더를 구동하기 위해 호출 방사선 파워를 사용하는, 배경기술에 서술된 몇몇 패시브 트랜스폰더 및 배터리 보조 트랜스폰더에서, 안테나와 인터페이스하는 회로는, 또한, 정류 수단, 또는 그 외의 호출 방사선으로부터 에너지를 끌어오는 수단을 포함한다. 다른 말로 하자면, 안테나는 트랜스폰더 파워 서플라이 또는 에너지 전환 회로에 의해 로딩된다. 이러한 에너지 전환 회로는 전형적으로 안 테나의 후방산란 성능을 상당히 감소시키는, 안테나를 가로지르는 추가적인 병렬 저항 및 커패시터를 도입한다. 반면에, 트랜스폰더(28)는 IC에 전력을 공급하기 위해 안테나(52)로부터 파워를 끌어오지 않는다. 그러므로, 안테나(52) 및 안테나의 정합은 이러한 추가적인 제약없이 최대 후방산란 효율 및 변조 깊이를 위해 최적화될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 트랜스폰더(28)의 후방산란 효율은 전형적으로 75%보다 크고, 많은 경우에 있어서 95%보다 크다. 후방산란 효율은 안테나에 의해 수신된 호출 방사선의 전체 파워와 안테나로부터 후방산란된 전체 파워 사이의 비율로써 정의된다. 다른 말로 하자면, 95%의 후방산란 효율은 안테나에 의해 수신된 호출 방사선 파워 중 5%는 후반산란에 사용될 수 없고, 수신된 파워의 95%가 후방산란된다는 의미이다.
몇몇 실시예에서, 변조기는, 전형적으로 피드 포인트(92)에서, 또는 그 부근에서, 안테나 단자에 작동적으로 연결된 솔리드 스테이트 스위치를 포함한다. 이 스위치는 안테나 피드 포인트에서 안테나(52)에 로딩하는 임피던스의 값을 변경시키므로, 상술한 바와 같이, 안테나의 RCS를 변조시킨다.
스위치(82)는 전계 효과 트랜지스터(FET), 비소화갈륨 스위치, 핀 다이오드 스위치, 또는 임의의 다른 적합한 스위칭 기술을 사용하여 제조된 스위치를 포함한다. 이 스위치의 스위칭 타임은 전형적으로 50ns 이하이다. 몇몇 경우에, 하이 RCS는 IC의 입력 임피던스를 로우 리얼 로드(즉, 저 저항)로 만듬으로써 만들어질 수 있다. 로우 RCS는 전형적으로 안테나의 임피던스와 매칭된 리얼(저항) 로드로 안테나를 로딩함으로써 획득된다. 그러나, 안테나의 물리적 크기는 달성가능한 RCS 값에 주된 영향을 미침을 알아야 한다. 스위치(82)에 대한 예시의 임피던스 값은 다음과 같다:
RCS 하이 RCS 로우
저항 10Ω 이하 1000Ω 이상
병렬 커패시터 1pF 이하 0.25pF 이하
반파장 안테나를 가정하면, 이러한 임피던스 값은 각각, 대략 -1dB 및 대략 -20dB의 "RCS 하이" 및 "RCS 로우" 값을 야기한다. 대안으로써, 임의의 다른 적합한 임피던스 값이 사용될 수 있다.
안테나(52)의 방사 패턴을 고려하면, "RCS 하이" 및 "RCS 로우" 후방산란 변조 스테이트는 안테나(52)가 임의의 각(angular) 방향으로 2개의 상이한 후방산란 값을 가지게 한다. 트랜스폰더(28)와 리더기(32)사이의 통신 범위는 전형적으로 트랜스폰더 안테나에 대한 리더기의 수평각(azimuth) 및 앙각(elevation angle)을 변경한다.
도 5A 내지 5C는 본 발명의 실시예에 따른, 주파수에 대한 함수로써, RFID 트랜스폰더 안테나의 "RCS 하이" 및 "RCS 로우" 후방산란 값을 개략적으로 도시하는 그래프이다. 도 5A는 도 3A에 도시된 밴드 다이폴 안테나(90)의 후방산란 값을 도시하고 있다. 플롯(106)은 주파수에 대한 함수로써, 도시된 "RCS 하이" 스테이트에서의 다이폴(90)의 후방산란 값을 도시한다. 플롯(108)은 변조기에 의해 "RCS 로우" 스테이트로 스위칭된 때, 동일 다이폴 안테나의 후방산란 값을 도시하고 있다. 검사 플롯(106)에서, 안테나 및 안테나의 정합은 "RCS 하이" 스테이트에서의 후방산란 이득은 900MHz의 작동 주파수에서 최대화되고, 대략 -75dB이도록 설계되었음을 볼 수 있다. 플롯(106) 및 플롯(108)에서, ΔRCS(특정 주파수에서의 플롯(106)의 값과 플롯(108)의 값 사이의 차이)는, 또한, 900MHz에서 최대화되고, 대략 4dB이다.
도 5B는 67mm의 밴드 팁을 가진 밴드 다이폴 안테나(90)의 후방산란 값을 도시하고 있다. 플롯(110)은 "RCS 하이" 스테이트에서의 안테나의 후방산란 값을 도시하고, 플롯(112)은 "RCS 로우" 스테이트에서의 후방산란 값을 도시하고 있다. 다시, 그 이득은 dBi로 표현된, 그리고 주파수에 대한 함수로써 도시되어 있다. 도 5A에서와 마찬가지로, "RCS 하이" 스테이트에서의 후방산란 이득은 900MHz의 작동 주파수에서 최대화되고, 대략 -12dB임을 볼 수 있다. ΔRCS는, 또한, 900MHz에서 최대화되고, 대략 6dB이다.
도 5C는 도 3B에 도시된 모노폴 안테나의 후방산란 값을 도시하고 있다. 플롯(114)은 "RCS 하이" 스테이트에서의 안테나의 후방산란 값을 도시하고, 플롯(116)은 "RCS 로우" 스테이트에서의 후방산란 값을 도시하고 있다. "RCS 하이" 스테이트에서의 안테나의 후방산란 값 및 ΔRCS는 모두 900MHz에서 최대화되고, 각각 -8dBi 및 7.5dB이다.
작동 모드 및 에너지 절약
도 6A 및 6B는 본 발명의 실시예에 따른, 리더기(32)와 RFID 트랜스폰더(28)사이에 통신하는 방법을 개략적으로 도시하는 플로우차트이다. RFID 시스템(20)의 일부로써의 트랜스폰더(28)는 다양한 작동 모드 및 시퀀스로 작동할 수 있다. 이 작동 모드는, 예컨대, 상기 언급된 EPCglobal 표준과 같은 시스템(20)에 의해 사용된 특정 프로토콜 또는 표준에 의해 정의될 수 있다. 트랜스폰더(28)는 물론 다양한 트리거 또는 모드들 사이의 변환에 대한 컨디션에 의해 사용된 작동 모드의 특정 세트는, 전형적으로, IC(56) 내의 에너지 절약 모듈(70) 및 컨트롤 모듈(64) 내에 정의된다.
도 6A 및 6B는 2가지 가능한 작동 모드의 세트가 명백한 예로써 순수하게 도시되어 있다. 많은 다른 모드 정의 및 시퀀스가 일반적으로 시스템(20) 및 트랜스폰더(28)에서 구현될 수 있다. 특히, 도 6A 및 6B는 IC(56)내의 에너지 절약 모듈(70)의 작동을 설명하는 역할을 한다. 트랜스폰더(28)에 대해 정의된 각각의 작동 모드에 대하여, 모듈(70)은 배터리(60)로부터 끌어오는 전류를 최소화하기 위해, 트랜스폰더(28)의 하드웨어 기능 중 필요한 부분만 활성화시킨다.
에너지 절약 모듈(70)은, 또한, 트랜스폰더가 각각의 작동 모드 동안 머무르는 최대 시간 기간을 결정하는 타임아웃 타이머를 포함한다. 전형적으로, 이 타이머는 통신 실패가 발생한 때와 같은, 비정상 작동 컨디션에서 종료한다. 전형적으로, 타임아웃 컨디션이 종료한 때, 트랜스폰더는 배터리(60)로부터 작은 전류를 소비하는 "슬립 모드"로 리턴한다. 그러므로, 타임아웃 컨디션의 사용은 배터리(60)의 수명을 더 연장할 수 있다. 이 타임아웃 메카니즘은 하드웨어로, 또는 소프트웨어로, 또는 이 둘의 조합으로 구현될 수 있다. 몇몇 작동 모드에서, 컨트롤 모듈(64)가 디스에이블되므로, 이러한 작동 모드와 연관된 타임아웃은 전형적으로 하 드웨어로 구현된다.
일반적으로 말하면, 트랜스폰더(28) 및 리더기(32)는 트랜스폰더-토크-퍼스트(TTF) 및 리더기-토크-퍼스트(RTF)로써 언급된 2가지 다른 프로토콜 또는 방식으로 작동될 수 있다. TTF 작동에서, 트랜스폰더가 호출 방사선의 존재를 감지한 때, 트랜스폰더는 전형적으로 랜덤 인터벌로, 트랜스폰더의 코드를 전송하기 시작한다. (때때로, 호출기-토크-퍼스트 또는 ITF라 불리는) RTF 작동에서, 리더기는 호출 프로세스의 일부로써, 트랜스폰더가 트랜스폰더의 코드를 전송하도록 명백하게 지시해야 한다.
도 6A는 전형적인 TTF 작동 방법을 도시한다. 이 방법은 스탠바이 단계(120)에서, "슬립 모드"의 트랜스폰더(28)로 시작한다. 트랜스폰더는 탐지 단계(118) 및 리더기 탐지 단계(119)에서, 호출 방사선의 존재를 연속적으로 체킹한다. 이러한 존재가 탐지될 때까지, 트랜스폰더는 슬립 모드를 유지한다. 전형적으로, 슬립 모드일 때, 에너지 절약 모듈(70)은 최소한의 하드웨어 기능만 활성화하고, 배터리(60)로부터 최소한의 전류만 끌어온다. 에너지 절약 모듈(70)의 다양한 에너지 절약 스테이트 및 작동에 관한 세부사항은 도 7에 나타난다. 몇몇 실시예에서, 트랜스폰더는 RTC(74)를 포함하고, RTC(74)는 트랜스폰더가 슬립 모드일 때 조차도, 트랜스폰더 배터리에 의해 항상 전력을 받을 수 있다.
몇몇 실시예에서, 변조기/복조기(62) 내의 RF 탐지기는 노이즈와 TEM 방사선을 구별하도록 구성된다. 노이즈 및 신호의 탐지, 구별, 및 레벨 측정에 의해, RF 탐지기는 노이즈와 관련된 신호 탐지 기준 레벨을 변경하는 것과 같은, 탐지기의 탐지 민감도에 알맞게 변경하는 것을 용이하게 할 수 있다. 이와 같이, RF 탐지기는 디바이스가 노이즈에 의해 작동되지 않고, 배터리(60)로부터 불필요한 에너지를 끌어오는 것을 피할 것임을 보장한다.
단계(119)에서, 호출 방사선이 탐지된 때, 반활성(semi-active) 작동 단계(121)에서, 트랜스폰더는 반활성 모드로 진입한다. 반활성 종료 단계(122)에서, 트랜스폰더는 반활성 타임아웃이 종료하는지를 체크한다. 타임아웃이 종료하면, 트랜스폰더는 단계(120)에서 슬립 모드로 리턴할 수 있다.
반활성 모드로 진입한 후, 트랜스폰더는 메모리(66) 내의 읽기 메모리 섹션(67)을 활성화시킬 수 있다. 이 읽기 메모리는 메모리(66)로부터 트랜스폰더가 트랜스폰더의 코드를 읽을 수 있도록 활성화된다. 트랜스폰더는 메모리(66)로부터 그 코드를 읽을 수 있고, 코드 전송 단계(124)에서, 후방산란 변조를 사용하여 그 코드를 전송할 수 있다. 전형적으로, 트랜스폰더는 다른 트랜스폰더로부터의 전송과 충돌을 피하기 위해, 랜덤 또는 유사 랜덤(pseudo random)으로 코드 전송을 반복한다. 대안으로써, 임의의 다른 적합한 충돌방지 프로토콜이 트랜스폰더에 의해 채택될 수 있다. 모듈(70)은 코드 전송을 위한, 최대 시간 인터벌 또는 최대 반복 횟수를 결정하는 코드 전송 타임아웃 카운터를 포함한다. 이 코드 전송 타임아웃이 종료한 후, 트랜스폰더는 단계(120)에서 슬립 모드로 리턴할 수 있다.
트랜스폰더의 코드를 리더기로 전송한 후, 데이터 체킹 단계(125)에서, 트랜스폰더는 리더기로부터의 인커밍 호출 데이터를 체킹할 수 있다. 이러한 데이터가 존재하면, 호출 수신 단계(126)에서, 트랜스폰더는 그 호출 데이터를 수신할 수 있 다. 이 호출 데이터는 메모리(66)에 쓰여질 인커밍 데이터, 또는 그 트랜스폰더의 작동에 영향을 미치는 커맨드를 포함할 수 있다.
트랜스폰더는, 슬립 체킹 단계(127)에서, 그 호출 데이터가 "슬립 모드로" 커맨드를 포함하는지 체킹할 수 있다. 슬립 모드로 가라고 지시받으면, 트랜스폰더는 단계(120)으로 리턴할 수 있다. 트랜스폰더는, 유효성 체킹 단계(128)에서, 그 호출 데이터가 리더기에 의한 코드의 수신(ACK) 및 (또한, "ID 검증된" 메시지라 불리는) 트랜스폰더의 기능의 완료를 알리는 메시지를 포함하는지 체킹할 수 있다. 이러한 커맨드가 수신되면, 트랜스폰더, 단계(126)에서, 그 호출 데이터의 디코딩을 계속할 수 있다.
이와 달리, 트랜스폰더는, 쓰기 체킹 단계(129)에서, 그 호출 데이터가 "쓰기" 커맨드를 포함하는지 체킹할 수 있다. 쓰기 커맨드가 탐지되고, 쓰기 모드 타임아웃이 종료되지 않았으면, 트랜스폰더는, 쓰기 활성 단계(132)에서, 메모리(66) 내의 쓰기 메모리 섹션(69)을 활성화시킨다. 트랜스폰더는, 데이터 체킹 단계(130)에서, 리더기로부터 전송된 후속 데이터를 체킹할 수 있다. 이러한 데이터가 수신되면, 트랜스폰더는, 쓰기 단계(133)에서, 메모리(66)에 그 데이터를 쓸 수 있다. 그 다음, 트랜스폰더는, 단계(120)에서, 슬립 모드로 리턴할 수 있다. 쓰기 모드 체킹 단계(131)에서 채킹된 쓰기 모드 타임아웃 타이머는 통신 실패의 경우에 쓰기 모드 기간을 제한할 수 있다.
데이터가 탐지되지 않으면, 트랜스폰더는 단계(124)로 리턴할 수 있고, 모듈(70)에서 반활성 모드 타임아웃이 종료할 때까지, 트랜스폰더의 코드를 전송하고 데이터 또는 커맨드를 체킹하는 것을 계속할 수 있다. 그 다음, 트랜스폰더는, 단계(120)에서, 슬립 모드로 리턴할 수 있다.
도 6B는 대안의 전형적인 RTF 작동 방법을 도시한다. TTF와 RTF 사이의 기본적인 차이는 RTF에서는 리더기의 존재가 탐지되고난 후, 트랜스폰더는 그 리더기에 귀기울이고, 데이터 또는 커맨드를 체킹하기 시작한는 것이다.
이 방법은, 스탠바이 단계(120)에서, "슬립 모드"인 트랜스폰더(28)로 시작한다. 리더기 탐지 단계(120)에서, 리더기가 탐지된 후, 트랜스폰더는, 반활성 작동 단계(121)에서 반활성 모드로 진입할 수 있다. 반활성 종료 단계(122)에 의해 체킹됨으로써 이 반활성 모드 타임아웃이 종료하면, 트랜스폰더는, 단계(120)에서, 슬립 모드로 리턴할 수 있다.
그렇지 않으면, 트랜스폰더는 디코딩 단계(134)에서, 리더기에 의해 전송된 호출 데이터를 수신하고 디코딩하는 것을 시작할 수 있다. 슬립 체킹 단계(135)에 의해 체킹됨으로써, 수신된 호출 데이터가 "슬립 모드로" 커맨드를 포함하면, 트랜스폰더는, 단계(120)에서 슬립 모드로 리턴할 수 있다. 그렇지 않으면, 트랜스폰더는, 읽기 체킹 단계(136)에서, 그 호출 데이터가 "읽기" 커맨드를 포함하는지 체킹할 수 있다. "읽기" 커맨드가 수신되면, 트랜스폰더는, 어드레스 체킹 단계(137)에서, 그 읽기 커맨드가 특정 트랜스폰더 또는 트랜스폰더의 그룹으로 어드레싱되었는지 체킹할 수 있다. 수신된 "읽기" 커맨드가 특정 트랜스폰더(28) 또는 트랜스폰더의 그룹으로 어드레싱되지 않았다면, 그 읽기 커맨드는 디코딩 단계(134)로 리턴할 수 있고, 그 호출 데이터의 디코딩을 계속할 수 있다.
"읽기" 커맨드가 특정 트랜스폰더 또는 트랜스폰더의 그룹으로 어드레싱되었다면, 트랜스폰더는, 읽기 모드 종료 체킹 단계(138)에서, 모듈(70) 내의 읽기 모드 타임아웃이 종료하지 않았는지 검증할 수 있다. 종료되었다면, 트랜스폰더는, 단계(120)에서 슬립 모드로 리턴할 수 있다. 그렇지 않으면, 트랜스폰더는, 읽기 단계(139)에서, 메모리(66)의 읽기 메모리 섹션(67)을 활성화하고, 그것으로부터 코드를 읽을 수 있다. 그 다음, 트랜스폰더는, 코드 전송 단계(140)에서 후방산란 변조를 사용하여 그 코드를 리더기로 전송할 수 있다. 그 코드를 전송한 후, 트랜스폰더는 단계(134)로 리턴할 수 있고, 인커밍 호출 데이터의 디코딩을 계속할 수 있다.
트랜스폰더는, 유효성 검증 단계(141)에서, 호출 데이터가 승인 ("ID가 수신되었고, 검증되었음) 메시지를 포함하는지 체킹할 수 있다. 그러한 커맨드가 수신되면, 트랜스폰더는, 단계(134)에서, 그 호출 데이터의 디코딩을 계속할 수 있다.
그 다음, 트랜스폰더는, 쓰기 체킹 단계(142)에서, 그 호출 데이터가 "쓰기" 커맨드를 포함하는지 체킹할 수 있다. 쓰기 커맨드가 탐지되고, 쓰기 모드 타임아웃이 종료되지 않았다면, 트랜스폰더는, 쓰기 활성화 단계(144)에서, 메모리(66) 내의 쓰기 메모리 섹션(69)을 활성화할 수 있다. 트랜스폰더는, 데이터 체킹 단계(146)에서, 리더기로부터 전송된 후속 데이터를 체킹할 수 있다. 이러한 데이터가 수신되면, 트랜스폰더는, 쓰기 단계(145)에서, 메모리(66)내의 쓰기 메모리에 그 데이터를 쓸 수 있다. 그 다음, 트랜스폰더는, 단계(120)에서, 슬립 모드로 리턴할 수 있다. 쓰기 모드 체킹 단계(143)에서 체킹된 쓰기 모드 타임아웃 타이머 는 통신 실패의 경우에 쓰기 모드 기간을 제한할 수 있다.
데이터가 탐지되지 않으면, 트랜스폰더는 단계(134)로 리턴할 수 있고, 모듈(70)에서의 반활성 모드 타임아웃이 종료할 때까지, 호출 데이터를 체킹하고 디코딩하는 것을 계속한다. 그 다음, 트랜스폰더는, 단계(120)에서, 슬립 모드로 리턴할 수 있다.
몇몇 실시예에서, IC(56)는 배터리(60)가 IC에 충분한 전력을 공급할 수 없을 때, 그 트랜스폰더가 수동 트랜스폰더와 유사하게 작동할 수 있는 폴백(fallback) 모드의 작동을 가질 수 있다. 이러한 실시예에서, IC는 정류기, 커패시터, 또는 호출 방사선으로부터 에너지를 끌어오기 위한 유사 에너지 전환 및/또는 저장 회로를 포함하는 에너지 전환 회로(63)를 포함할 수 있다. 전형적으로, IC(56)는 원하는 만큼 에너지 전환 회로(63)를 온 오프 스위칭하기 위한 하나 이상의 스위치를 포함한다. (상술한 바와 같이, 전형적으로, 에너지 전환 회로는 안테나(52)의 후방산란 효율을 감소시킨다. 그러므로, 정상적인 배터리 보조 작동시에는 에너지 전환 회로를 오프시키고, 배터리를 사용할 수 없을 때만 에너지 전환 회로를 사용하도록 스위칭하는 것이 종종 바람직하다.
에너지 절약 모듈(70)은 배터리 상태 표시기(72)를 사용하여 배터리(60)의 상태를 체킹할 수 있고, 이 데이터를 컨트롤 모듈(64)로 보낼 수 있다. 예컨대, 배터리 전압이 소정의 임계치 아래로 떨어짐을 센싱함으로써, 표시기(72)가 배터리의 전력이 부족함을 감지하면, 모듈(70)은 에너지 전환 회로를 스위치 온 시킨다. 이 특성은 트랜스폰더(28)가 배터리(60)가 고갈된 후에도 전형적으로 감소된 통신 범위이지만 오래동안, 패시브 후방산란 트랜스폰더와 같이 계속 작동할 수 있게 한다.
도 6A 및 6B는 각각 TTF 및 RTF의 전형적인 작동 시퀀스의 예를 도시한다. 일부 실시예에서, 트랜스폰더는 TTF 및 RTF 작동에 모두 적합한, 단일 작동 시퀀스를 사용할 수 있다. 이러한 실시예에서, 리더기의 존재를 탐지하는 단계 후, 트랜스폰더는 전형적으로 리더기에 의해 나타나는 바와 같은, 원하는 모드 또는 작동이 RTF 또는 TTF인지 체크하고, 적절한 작동 시퀀스를 수행한다.
몇몇 실시예에서, 배터리 상태 표시기(130)는 빌트인 테스트(BIT)를 포함할 수 있고, 대안으로써 BIT는 분리된 컴포넌트일 수 있다. 배터리 상태는 빌트인 테스트 파라미터 및 배터리 약함 경고를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 빌트인 테스트 파라미터는 "배터리 양호" 표시, "배터리 약함" 표시, "배터리 교체 필요" 표시, 배터리로 가능한 작동의 계산된 개수, 및 이들의 조합 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 배터리 상태의 전송은 코드의 일부로써, 모든 트랜스폰더(28)의 전송과 함께 수행된다. 대안으로, 배터리 상태는 리더기(32)에 의한 요청 시에 전송된다.
몇몇 시나리오에서, 호출 방사선은 리더기와 신뢰적인 통신을 하는데 필요한 전력 이상의 잉여 전력을 가질 수 있다. 이러한 컨디션은, 예컨대, 리더기와 트랜스폰더 사이의 거리가 짧을 때, 발생한다. 몇몇 실시예에서, 호출 방사선이 잉여 전력을 가진 때, 에너지 전환 회로(63)는 그 호출 방사선으로부터 잉여 전력의 모두 또는 일부를 끌어올 수 있다. 트랜스폰더는, 예컨대, 배터리(60)와 병렬인 IC(56)에의 전력공급을 위해 잉여 전력을 사용할 수 있다. 부가적으로 또는 대안으로써, 트랜스폰더는 이 잉여 전력을 사용하여 배터리(60)를 충전할 수 있다. 또 다른 부가적으로 또는 대안으로써, 트랜스폰더는 호출 방사선의 잉여 전력의 임의의 다른 적합한 사용을 할 수 있다.
그러나, 호출 방사선의 전력을 사용할 때, 전형적으로 특정 통신 신뢰도에서 리더기와 트랜스폰더 사이의 통신 범위를 최대화하는 것에 최우선 순위를 두어야 한다는 점이 강조되어야 한다. 그러므로, 잉여 전력을 사용하는 것은, 트랜스폰더 통신 범위 및 통신 신뢰도가 손상되지 않는 경우로 제한된다.
RTF 작동에서의 에너지 절약
예컨대, 상기 언급된 EPCglobal 표준에 의해 요구되는 바와 같이, 트랜스폰더(28)가 RTF 모드에서 작동할 때, 효율적인 에너지 절약에 대한 특별한 필요가 있다. RTF 프로토콜은 호출 방사선이 감지될 때마다, 트랜스폰더가 연속적으로 데이터 및 커맨드를 수신하고 체킹하는 것을 요구한다. 전형적인 트랜스폰더 시스템은 복수의 트랜스폰더 및 때때로 복수의 리더기를 포함하기 때문에, 특정 트랜스폰더는 상당한 퍼센트의 시간 동안 호출 방사선을 센싱할 수 있다. 전형적으로, 이러한 호출의 대부분은 다른 트랜스폰더로 향하는 것이다. 만약, 호출 방사선이 존재할 때마다, 트랜스폰더가 자신의 회로를 모두 활성화시킨다면, 트랜스폰더의 배터리 수명은 매우 감소될 것이다.
트랜스폰더(28) 내의 에너지 절약 모듈(70)은 RTF 모드에서의 작동에 특히 적합하고, 배터리(60)의 수명을 상당히 연장할 수 있다. 이론적으로, 호출 방사선이 트랜스폰더에 의해 감지되고나면, 트랜스폰더는 그 방사선이 트랜스폰더에 관련된 것인지 아닌지 판정하기 위해 그 방사선을 분석한다. 모듈(70)은 분석 프로세싱 동안 배터리(60)로부터 최소한의 전류만을 끌어오기 위해, 트랜스폰더의 컴포넌트를 점진적으로 활성화시킨다. 그 방사선이 관련된 것(예컨대, 노이즈 또는 간섭이 아닌 유효한 호출 방사선, 또는 특정 트랜스폰더로 어드레싱된 방사선)으로 판정되고나면, 모듈(70)은 트랜스폰더가 후방산란된 방사선을 전송하도록 하거나, 또는 그 호출 방사선에 리액팅하도록 할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 몇가지 전력 절약 스테이트가 모듈(70) 내에 정의된다. 도 6A 및 6B에 도시된 바와 같은 다양한 모드와 같은, 트랜스폰더의 각각의 작동 모드는 특정 에너지 절약 스테이트와 연관된다. 다양한 에너지 절약 스테이트를 사용하여, 모듈(70)은 각르하드웨어 기능을 활성화하고 비활성화한다. 예시의 실시예에서, 하기 표에 따라, 5개의 상이한 전력 관리 스테이트가 모듈(70)에 정의된다.
에너지 절약 스테이트 트랜스폰더 기능 액티브 하드웨어 전형적인 전류
A 호출 방사선 전력의 존재를 체크한다. 변조기/복조기(62) 내의 RF 탐지기 0.25μA 미만
B 호출 방사선 내의 프리앰블을 검색한다. 변조기/복조기(62), 모듈(64) 내의 프리앰블 식별기 3μA 미만
C 호출 데이터 및 커맨드를 디코딩한다 B와 같고, 모듈(64) 내의 커맨드 식별기가 추가된다. 5μA 미만
D 읽기 모드(모든 로직을 구동하고, 메모리로부터 코드를 읽는다) C와 같고, 메모리(66)의 읽기 메모리 및 모듈(64)이 추가된다. 10μA 미만
E 쓰기 모드(모든 로직을 구동하고, 메모리에 데이터를 쓴다) D와 같고, 메모리(66)의 쓰기 메모리가 추가된다. 15μA 미만
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라, RTF 모드에서 모듈(70)에 의해 수행되는, 에너지 절약을 위한 예시의 메카니즘을 개략적으로 도시하는 스테이트 다이어그램이다.
도 7의 메카니즘은 트랜스폰더(28)가 호출 방사선의 존재를 감지한 때 호출된다. 이 메카니즘은, 예를 들어, 도 6B의 방법으로 리더기 탐지 단계(119) 후에, 호출될 수 있고, 이 방법의 단계(119 내지 134)를 대체할 수 있다.
호출 방사선의 탐지에 이어서, 트랜스폰더(28)는 패턴 체킹 단계(240)에서, 그 호출 방사선 내의 소정의 데이터 패턴의 존재에 대해 체킹할 수 있다. 단계(240)의 목적은 감지된 에너지가 노이즈 또는 간섭이 아닌 리더기의 유효한 호출 방사선에서 생성된 것인지 검증될 때까지, 불필요한 하드웨어 컴포넌트를 활성화시키는 것을 피하는 것이다. 단계(240)에서, 모듈(70)이 (상기 표에 정의된 바와 같이) 에너지 절약 스테이트 B에 있으면, 전형적으로 배터리(60)로부터 끌어온 전류는 1.5볼트에서 3μA 미만이다. 그러므로, 단계(240)는 배터리로부터 최소한의 전류를 끌어옴과 동시에 많은 잘못된 알람 이벤트를 차단하는 것을 가능하게 한다.
유효한 패턴이 탐지된 후, 트랜스폰더(28)는 어드레스 검증 스테이트(242)에서, 그 호출 방사선의 프리앰블을 복조할 수 있고, 특정 어드레싱에 대하여 체킹할 수 있다. 스테이트(242)의 목적은 이 특정 트랜스폰더로 어드레싱되지 않은 호출을 차단하는 것이고, 그러므로, 무시되어야 한다. 단계(242)에서, 모듈(70)이 에너지 절약 스테이트 C에 있으면, 전형적으로 배터리(60)로부터 끌어온 전류는 1.5볼트에서 5μA 미만이다. 소정의 타임아웃 인터벌 동안에 특정 어드레싱이 탐지되 지 않으면, 트랜스폰더는 스테이트(240)로 리턴할 수 있다.
그 호출이 특정 트랜스폰더로 어드레싱된 것을 발견한 후, 모듈(70)은 호출 복조 스테이트(244)에서, 완전한 호출 데이터를 복조하기 위해 필수적인 하드웨어를 활성화시킬 수 있고, 그 데이터를 수신할 수 있다. 단계(244)에서, 모듈(70)이 에너지 절약 스테이트 D에 있으면, 전형적으로 배터리(60)로부터 끌어온 전류는 1.5볼트에서 10μA 미만이다.
상기 메카니즘으로부터 알 수 있는 바와 같이, 특정 트랜스폰더로 향하는 유효한 방사선이 수신되었음이 보증될 때만 스테이트(244)에 도달된다. 그러므로, 이 스테이트 머신 메카니즘의 사용은 RTF 작동에서 배터리(60)로부터 끌어온 평균 전류를 상당히 감소시킨다.
몇몇 실시예에서, 트랜스폰더(28)는, 또한, 소정의 타임아웃 컨디션에 응답하여 트랜스폰더의 작동 모드를 변경할 수 있다. 이러한 컨디션은 에너지 절약 모듈(70)에 의해 평가되고 활성화된다. 예를 들어,
● 호출 방사선이 소정 기간의 시간 동안 탐지되었으나, 이 시간 기간 동안에 패턴이 탐지되지 않았다면, 트랜스폰더는 탐지된 에너지를 노이즈 또는 간섭으로써 간주할 수 있다. 이러한 이벤트에 이어서, 모듈(70)은 트랜스폰더가 소정의 시간 인터벌 동안 후속의 호출 방사선을 무시하도록 할 수 있다.
● 소정 기간의 시간 동안 패턴이 탐지되었으나, 특정 트랜스폰더로의 어드레싱이 탐지되지 않았다면, 모듈(70)은 트랜스폰더가 소정의 시간 인터벌 동안 후속의 호출 방사선을 무시하도록 할 수 있다.
● 트랜스폰더와 리더기 사이의 성공적인 호출 및 데이터 교환에 이어서, 트랜스폰더는 그 리더기가 특정 시간의 시간 동안 다시 트랜스폰더를 호출하지 않을 것으로 추정할 수 있다. 이러한 경우에, 모듈(70)은 트랜스폰더가 성공적인 호출에 이은 소정의 시간 인터벌 동안 후속의 호출 방사선을 무시하도록 할 수 있다. (이 컨디션은, 몇몇 경우에서, 타임아웃 컨디션이 배터리 에너지를 절약하기 위해, 사용된 특정 RTF 프로토콜의 지식을 사용할 수 있음을 증명한다.)
타임아웃 컨디션을 사용함으로써, 트랜스폰더는 더 낮은 전력을 소비하는 스테이트에 더 높은 퍼센트의 시간을 할애할 수 있으므로, 배터리(60)로부터의 평균 전력 소비를 감소시킨다. 도 7에 도시된 스테이트 머신 메카니즘과 타임아웃 컨디션을 결합하면, 배터리(60)로부터의 평균 전류 소비는 상당히 감소된다. 더 낮은 에너지 소비는 트랜스폰더의 수명을 연장하기 위해, 또는 배터리(60)의 크기를 줄이기 위해, 그리고 더 나아가 트랜스폰더를 소형화하기 위해 사용될 수 있다.
RFID 트랜스폰더의 기계적 구조
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, RFID 트랜스폰더(28)의 개략적인 분해도이다. 이 예에서, 트랜스폰더(28)는 얇고 유연한 라벨 형태를 취한다. 제한하지 않는 예로서, 이 라벨은 대략 3 내지 5인치의 크기, 및 1mm 미만의 두께를 가진다. 동일한 기본 디자인 구조는 배터리 보조 RFID 트랜스폰더의 다양한 형태 및 크기로 사용될 수 있다. 도 8의 윗부분은 트래킹되는 물체에 부착되는 라벨 측과 상응하는 부분이다.
이 도면에는 선택적으로 상술한 바와 같은 임의의 적합한 기판일 수 있는 기판(48)이 도시되어 있다. 몇몇 실시예에서, 기판은 폴리에스터 75 미크론과 같은 폴리에스터이고, 이에 제한되지 않는다. 이 예에서의 안테나는 기판(48)상에 금속 층으로써 프린팅된, 도 3B에 도시된 모노폴 안테나이다. 이 안테나와 함께, 프린팅된 금속 층은 기판이 부착된 후, 배터리(60) 및 안테나(52)와 IC(56)를 상호연결하는 도선(conductor)을 포함한다. 본 경우에서는 Power Paper® 배터리 타입 STD-3 또는 STD 4인 배터리(60)는 그라운드 평면(96)의 탑 상의 적합한 위치에 부착된다. 배터리 단자는 적합한 전기 도전성 접착제(185)를 사용하는 것과 같은 적합한 연결 수단에 의해 프린팅된 도선에 연결된다. IC(56)는 기판상의 적합한 위치에 부착되고 배터리 및 안테나와 상호연결된다.
기판 및 기판 상에 설치된 컴포넌트는 예컨대, 양면 접착제(187)를 사용하여 실리콘 라이너와 같은 라이너(186)에 부착되고, 이에 제한되지 않는다. 패키지(24) 또는 다른 트래킹되는 물체에 트랜스폰더(28)를 부착할 때, 실리콘 라이너는 때어질 수 있고, 트랜스폰더는 양면 접착제를 사용하여 물체에 부착된다.
앞면 라이너(188)는 기판(48)의 하면에 부착된다. 몇몇 실시예에서, 이 앞면 라이너는 접착성 폴리에틸렌, 적합한 양면 접착 테이프를 포함한다. 대안으로써, 임의의 다른 적합한 라이너가 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 그래픽 라벨(189)은 앞면 라이너에 부착될 수 있다. 라벨(189)은 회사 로고 또는 바코드와 같은 임의의 관련 문자 또는 그래픽 정보를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 트랜스폰더 라벨이 일정한 두께가 되도록 구성된 (도면에 도시되지 않은) 접착층과 같은 추가 층이 적용될 수 있다.
대안의 실시예에서, 릴리스 라이너(186)는 기판(48)의 최외측에 배치될 수 있다. 그러나, 이러한 구성은 트래킹되는 물체의 패키지와 안테나(52)의 근접도로 인해 항상 적합한 것은 아니다.
최종의 트랜스폰더 구조는 작고, 평평하고, 플렉시블하고, 다른 물체에 쉽게 부착할 수 있고, 물체의 형태에 순응할 수 있다. 충분히 큰 양에서, 이러한 라벨은 저렴하고 사용 후 폐기될 수 있다.
도 9에는 본 발명의 일 실시예에 따른 RFID 트랜스폰더(28)를 제조하는 방법이 도시되어 있다. 기판(48)은 기판 준비 단계(190)에서 제공된다. 기판(48)은 전형적으로 폴리에스터 또는 종이와 같은 재료로 만들어질 수 있다. 기판 재료의 다른 예는 직포재료, 부직포 재료, 폴리머, 도전 재료, 비도전 재료, 카드보드, 플라스틱, 합성 재료, 자연 재료, 섬유, 금속, 나무, 유리, 아크릴(Perspex), 이들의 조합, 또는 다른 임의의 적합한 재료를 포함한다.
선택적으로, 기판(48)은 임의의 적합한 부착 방법에 의해 동일평면 방식으로 연결되거나 쌓여진 복수의 기판 베이스 층으로 만들어질 수 있다. 일 실시예에서, 기판(48)은 복수의 베이스 층을 포함하고, 안테나, IC, 및 배터리 각각은 상이한 기판 베이스 층에 선택적으로 부착될 수 있다. 선택적으로, 기판(48)은 임의의 적합한 크기, 형상, 또는 색상일 수 있다.
일 실시예에서, 기판(48)은 트래킹되는 물체 또는 물체의 패키징에 통합될 수 있다. 예를 들어, 기판(48)은 카드보드 박스, 나무 상자, 금속 상자, 플라스틱 박스, 금속 캔, 카, 등의 중요부분으로 만들어질 수 있다. 이러한 방법으로, 트랜스폰더(28)는 최종 재품 재료에 직접 제공될 수 있고, 그 후, 선택적으로, 트래킹되는 물체 또는 물체의 패키징을 형성하도록 더 프로세싱될 수 있다. 이 실시예는 통합된 RFID 트랜스폰더에 용이하다.
몇몇 실시예에서, 기판(48)은 트래킹되는 물체 또는 물체의 패키징에 트랜스폰더(28)를 쉽게 부착하기 용이한, 적합한 부착 수단을 포함하도록 구현될 수 있다. 이 부착 수단은 접착제, 점착(self adhesive) 라벨, (Velcro®과 같은) 훅 및 루프 조임 시스템, 자성 부착, 흡입 부착, 타이, 및 이들의 조합을 포함할 수 있고, 이에 제한되지 않는다.
안테나(52)는 안테나 증착 단계(192)에서 기판(48)상에 증착된다. 안테나는 박막 필름 증착법, 에칭 공정을 사용하여, 금속 호일 또는 적절한 형상으로 잘려진 템플릿을 부착함으로써, 적절한 전기 도전성 잉크를 프린팅함으로써, 증발법, 또는 임의의 다른 증착 방법을 사용하여 증착될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 안테나(52)는 적합한 인쇄회로기판(PCB) 제조 공정을 사용하여 기판 상에 증착된다. 이 실시예에서, 기판(48)은 그 위에 증착된 금속 층을 가진 적합한 PCB 재료를 포함한다.
IC(56)는 IC 설치 단계(194)에서 기판(48)에 설치된다. IC는 솔더링, 글루딩, 또는 다른 임의의 적합한 수단을 사용하여 기판에 부착될 수 있다. 일 실시예에서, IC는 공지된 바와 같은, "플립 칩" 기술을 사용하여 기판상에 설치된 도선으로 상호연결된다. 이 실시예에서, 플립 칩 상호연결은 기계적 부착 수단으로도 기 능한다. 이 도선은 단계(192)에서 안테나와 함께 기판상에 증착될 수 있다. 전형적으로, IC의 위치는 신호 손실을 최소화하고, 원하는 임피던스 정합 또는 부정합을 유지하기 위해 안테나(52)의 피드 포인트(92)에 가능한 가깝게 선택된다.
대안의 실시예에서, IC(56)는 공지된 바와 같은, 유기 폴리머 전자 칩을 포함할 수 있다. 이러한 폴리머 칩은 기판(48)상에 직접 프린팅될 수 있고, 프링팅가능하다. 이러한 칩의 사용은 배터리, 커넥터, 안테나, 및 칩이 기판에 프린팅될 수 있는, 풀리 프린터블 트랜스폰더를 용이하게 한다.
또 다른 대안의 실시예에서, 복수의 이산 컴포넌트가 IC(56)를 대신하여 사용될 수 있다. 이러한 이산 컴포넌트는 프린팅 기술을 사용하여 제조될 수 있고, 기판(48)에 프린팅될 수 있는 것이 바람직하다. 프린팅 가능한 이산 컴포넌트는 풀리 프린터블 트랜스폰더를 용이하게 한다.
배터리(60)는 배터리 어플리케이션 단계(196)에서, 기판(48)에 적용된다. 배터리는 글루잉, 클림핑, 솔더링과 같은 임의의 적합한 부착 수단을 사용하여, 그리고 임의의 적합한 위치에서, 기판에 기계적으로 부착될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 배터리(60)의 위치는 안테나(52)의 방사 특성에 간섭을 최소화하도록 선택된다. 예를 들어, 상기 도 8에 도시된 기계 구성에서의 배터리는 모노폴 안테나의 방사 특성에 영향을 최소화하기 위해, 그라운드 평면(96)의 영역 상에 부착된다.
몇몇 실시예에서, 배터리(60)가 상술한 Power Paper 배터리와 같은 얇고 플렉시블한 배터리를 포함한 때, 배터리(60)의 다른 층은 트랜스폰더 제조 공정의 일부로써 기판(48)에 프린팅되거나 증착될 수 있다. 일 예시의 실시예에서, 트랜스 폰더의 기판(48)은 배터리(60)의 전극중 하나에 대한 기판으로써 역할하고, 다른 기판은 제2전극을 위해 사용된다. 예시의 배터리 및 그 배터리의 제조 방법은 도 10A 및 도 10B에 도시되어 있다. 대안으로써, 얇고 플렉시블한 배터리는 분리되어 조립된 다음, 기판(48)에 부착될 수 있다.
일 선택적인 실시예에서, 배터리의 일부는 안테나(52)를 대신하여, 또는 안테나(52)의 일부로써 사용될 수 있다. 예를 들어, 배터리 전극 층 중 하나 또는 둘의 도전성 재료는 안테나의 일부와 같은 역할을 할 수 있다.
기판 상에 안테나, IC, 및 배터리가 증착된 후, 이 세 컴포넌트는 상호연결 단계(198)에서 상호연결된다. IC의 상호연결은 와이어 본딩 및 "플립 칩"과 같은, 임의의 적합한 IC 상호연결 수단을 사용할 수 있다. 배터리(60)는 다이렉트 솔더링에 의해, PCB 도선을 사용하여, 또는 임의의 다른 적합한 연결 수단을 사용하여, 다른 트랜스폰더 컴포넌트들과 상호연결될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 안테나, IC, 및 배터리가 상호연결된 후, 트랜스폰더는 테스트 단계(200)에서, 활성화되고 테스트된다.
선택적으로, 패키징 단계(202)에서 추가 층이 트랜스폰더에 추가될 수 있다. 예를 들어, 트랜스폰더의 기계적 내구력을 개선하기 위해, 그리고 트래킹되는 물체에 트랜스폰더의 부착을 용이하게 하기 위해 상하(top and bottom) 라이너가 추가될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 추가 층은 안테나(52)와 트래킹되는 물체의 표면 사이에 추가적인 분리를 도입하기 위해 기판(48)의 아래에 적용된다. 이 추가된 분리는, 예를 들어, 트래킹되는 물체가 금속일 때, 트래킹되는 물체로부터 안테나 의 방사 특성에의 간섭을 줄이기 위해 필요할 수 있다. 몇몇 경우에, 외부 라미내이션이 트랜스폰더에 적용된다. 또한, 바코드 또는 그래픽 라벨과 같은 추가 아이템이 이 단계에서 추가될 수 있다.
선택적으로, 코드는 ID 쓰기 단계(204)에서 트랜스폰더의 메모리(66)에 쓰여진다. 대안으로써, 코드는 메모리 내에 미리 프로그래밍되어져 있거나, 또는 다음 단계에서 메모리에 저장될 수 있다.
단계들(190 내지 204)은 다른 순서로 실행될 수 있음을 알아야 한다. 예를 들어, 배터리(60)는 트랜스폰더 제조 공정의 일부로써 제조될 때, 단계(196)는 단계(198)과 처음부터 동시에 실행된다. 다른 예로써, 테스트 단계(200)는 트랜스폰더가 완전히 어셈블링된 때, 패키딩 단계(202) 후에 실행될 수도 있다.
몇몇 실시예에서, 트랜스폰더(28)는 연속의, 전자동의, 프린팅 공정, 건조 공정, 및 라미네이팅 공정을 사용하는 제조에 특히 적합하다. 몇몇 실시예에서, 롤투롤 공법이 사용된다. 이러한 롤투롤 공법은 트랜스폰더(28)를 효율적으로 대량생산할 수 있다. 상술된 단계들(194 내지 204)은 상이한 트랜스폰더 구성, 및 상이한 제조 볼륨 및 기술에 맞게 쉽게 조절될 수 있다.
도 10A는 본 발명의 일 실시예에 따른 프린팅된 배터리의 개략적인 분해도이다. 도 10A의 프린팅된 배터리는 트랜스폰더(28)의 배터리(60)로써 사용될 수 있는 얇고 플렉시블한 1.5V 전지이다. 배터리 엘리먼트의 몇몇은 원하는 화학 조성을 가진 특정 잉크를 사용하여 프린팅된다. 유사한 배터리 및 제조 방법은 상기 언급했던 미국특허 제5,652,043호, 제5,897,522호, 및 제5,811,204호에 상세하게 서술되어 있다.
이 실시예에서, 배터리(60)는 기판(206)에 적용된 2개의 전류 컬렉터(205)를 포함한다. 애노드 층(207)은 하나의 전류 컬렉터에 적용되고, 캐소드 층(208)은 다른 전류 컬렉터에 적용된다. 전해질(209)은 애노드 층(207)에, 캐소드 층(208)에, 또는 두 층 모두에 적용된다. 분리 층(210)은 이 애노드 층과 캐소드 층 사이에 삽입된다.
도 10B는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 10A의 배터리를 제조하는 예시의 방법을 개략적으로 도시하는 플로우차트이다. 하기의 방법은 상기 도 9의 트랜스폰더 제조방법의 배터리 어플리케이션 단계(196)를 구현하기 위해 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 배터리는 분리되어 제조된 후, 트랜스폰더에 통합된다. 다른 실시예에서, 배터리는 트랜스폰더 제조방법의 주요부분으로써, 트랜스폰더(28)와 같은 동일 기판에 프린팅되고 제조된다.
이 방법은 전류 컬렉터 프린팅 단계(211)에서, 전류 컬렉터(205)를 프린팅하는 단계를 포함한다. 전형적으로, 2개의 전류 컬렉터는 프린팅되는데, 하나는 애노드 전류를 컬렉팅하기 위한 것이고, 하나는 캐소드 전류를 컬렉팅하기 위한 것이다. 이 컬렉터는 폴리에스터 기판과 같은 적합한 기판(206)에 프린팅된다. (배터리가 트랜스폰더 제조 공정의 일부로써 프린팅될 때, 트랜스폰더의 기판(48)은 기판(206) 중 하나로써 역할할 수 있다.) 몇몇 실시예에서, 전류 컬렉터는 전류 컬렉터 잉크, 예컨대, Power Paper Ltd.에 의해 생산되는, Current Collector Ink 2501, P/N 0002.25.01의 층을 포함한다. 이 전류 컬렉터는 전형적으로, 오븐과 같 은 적합한 건조 수단을 사용하여 프린팅 후에 건조된다.
전해질(209)는 전해질 적용 단계(214)에서 임의의 적합한 수단에 의해 적용된다. 전해질은 애노드 층(207), 또는 캐소드 층(208), 또는 이 두 층 모두에 적용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 특히, 스텐실 프린팅 공정이 사용될 때, 전해질(209)은 Power Paper Ltd.에 의해 생산되는, Electrolyte 2301, P/N 0002.23.01과 같은 전해질 잉크를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 특히, 스크린 프린팅 공정이 사용될 때, 전해질(209)은 Power Paper Ltd.에 의해 생산되는 SP Electrolyte 2302, P/N 0002.23.02와 같은 전해질 잉크를 포함할 수 있다. 대안으로써, 임의의 다른 전해질 재료가 사용될 수 있다.
격리 층(210)은 격리판 삽입 단계(216)에서 애노드 층 중 캐소드 층 중 하나의 전해질 층의 탑에 위치한다. 격리 층은 전극들 사이에 이온 도전성을 허용하는 동시에 캐소드 층으로부터 애노드 층을 격리시킨다. 전형적으로, 격리 층은 필터 페이퍼, 플라스틱 막, 셀룰로오스 막, 천 또는 부직포 재료(예컨대, 면 섬유)와 같은 다공성 불용성 물질을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.
대안의 실시예에서, 격리 층(210)은 두 전해질 층 내의 재료들 사이에 반응 및/또는 상호작용의 결과로써 스스로 형성(self-form)될 수 있다.
배터리는 전지 어셈블리 단계(218)에서 어셈블링된다. 몇몇 실시예에서, 이 단계는 단일 전지 기판의 가장자리에 적용될 수 있는, 감압 글루 프레임과 같은 접착 프레임을 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 이 단계는 격리판을 가진 전극 층을 격리판이 없는 반대 전극 층에 라미네이팅하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이러한 방법으로, 기판, 전류 컬렉터, 전극, 전해질, 및 격리 층은 도 10A에 도시된 방법으로 쌓여진다. 몇몇 실시예에서, 핫 프레싱과 같은 프레싱이 글루 프레임의 최적의 접착을 위해 글루 프레임을 프레싱하기 위해 사용된다.
몇몇 실시예에서, 커넥터는 전지 어셈블리 단계 후에 또는 그 단계의 일부로써, 전류 컬렉터에 부착될 수 있다. 커넥터는, 예컨대, 금속 탭 또는 스트립, 양면 도전성 접착 테이프, 및 히트실(heat-sealed) 커넥터를 포함할 수 있다.
구현 예
본 발명에 대해 상술된 내용과 함께, 제한하지 않는 방식으로 아래에 2가지 예가 주어져 있다. 하기 표는 본 발명의 일 실시예에 따른, 트랜스폰더(28)의 예시의 명세를 제공한다.
파라미터 명세사항
작동 주파수 860-880 및 902-928 MHz
주파수 호핑 작동 리더기에 대해 부여된 권한에 따름
최적의 안테나 RCS 10×10cm 라벨 영역에 대하여, σ/λ2=1m2
최적의 안테나 ΔRCS σ/λ2=0.9RCS
리더기 효율적인 등방형 방사 파워(EIRP)=4Watt에서, 자유 공간 읽기 및 쓰기 공간 30m
리더기에서 트랜스폰더로의 변조 ASK,DSB,SSB,FSK, 또는 PSK
트랜스폰더에서 리더기로의 변조 ASK, 또는 서브캐리어 PSK
리더기에서 트랜스폰더로의 데이터 전송율 4.8-128kbit/sec
트랜스폰더에서 리더기로의 데이터 전송율 4.8-512kbit/sec
리더기에서 트랜스폰더로의 코딩 NRZ, 밀러, PIE, 또는 PWM
트랜스폰더에서 리더기로의 코딩 다이렉트, 또는 서브케리어, NRZ, FM0, 또는 밀러
기본 비휘발성(EEPROM) 메모리 구성: UID 시스템 메모리 패스워드 및 CRC 사용자 메모리 64-196 Bits 128 Bits 64 Bits 120 Bits
작동 온도 -20-+60℃
안테나 터미널에서의 비손상 RF 입력 +20dbm 이상
라벨 형태의, 트랜스폰더(28)의 구현 예는 다양한 작동 환경에서 테스트되었다. 각각의 환경에서, 읽기 신뢰도(성공적인 호출의 확률) 및 읽기 범위가 측정된다. 아래 표는 몇 가지 챌린징 환경에 대한 테스트 결과의 제한적이지 않은 예를 보여준다. 모든 테스트는 단일 안테나를 가진 리더기(32)를 사용하였다. 특히, 일부 테스트 환경은 트랜스폰더 주변에 호일 및 다른 금속성 물체가 포함되었다. 그럼에도 불구하고, 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 거의 모든 환경에서 100%의 읽기 신뢰도가 달성되었다.
트래킹되는 물체 테스트 시나리오 읽기 신뢰도 (라벨 읽기의 %) 읽기 범위 (피트)
방향성 액체로 채워진 금속 컨테이너 실외 로딩/언로딩 영역 100% 30피트까지
알류미늄 호일 쥬스 박스 분배 센터; 트럭 문상의 리더기; 금속 롤 컨테이너 상의 100박스; 컨테이너 단위 태킹 100% 10피트
캐닝된 음식 분배 센터; 트럭 문상의 리더기; 금속 롤 컨테이너 상의 100박스; 컨테이너 단위 태킹 100% 10피트
아이스크림(-30℃) 분배 센터; 트럭 문상의 리더기; 금속 롤 컨테이너 상의 100박스; 컨테이너 단위 태킹 100% 10피트
혼합된 제품(예컨대, 스파게티 소스, 금속 커피통, 알루미늄 호일의 스파이시 소스) 리더기/게이트 시나리오. 팔레트상의 박스 주변 및 내의 몇몇 라벨 100% 10피트
식기 세정제 리더기/게이트 시나리오. 세정제 박스들을 홀딩하는 박스 주변에 위치된 라벨 100% 10피트
베이비 와이퍼 각 상품 사이에 끼워진 라벨 100% 10피트
담배 팩(알루미늄 호일) 상품 단위, 팩당 하나의 라벨, 컨베이어 벨트 테스트 98% N/A
음료(와인, 소다, 캔, 등) 상품 단위, 병/캔 당 하나의 라벨 100% N/A
윤활유 병 몇 층의 팔레스 상의 상품 단위 100% 23-30피트
압축된 개사료(22lb.봉지) 상품 단위 100% 32피트
나무 블럭 3단의 나무 블럭에 교차된 복수의 태그 100% 40피트까지
본 명세서에 서술된 방법 및 디바이스는 주로 배터리 보조 UHF 후방산란 RFID 트랜스폰더를 언급하였지만, 본 발명의 원리는 추가적인 어플리케이션에도 사용될 수 있다. 예를 들어, 이러한 어플리케이션은 전자식 도난 방지(EAS; electronic article surveillance) 시스템, 및 EAS 시스템 내의 인증 어플리케이션 등을 포함한다.
그러므로, 상술된 실시예는 예시의 방법으로 언급되었고, 본 발명은 도시되었고 상술되었던 특정 내용에 제한되지 않음이 이해될 것이다. 오히려, 본 발명의 범위는 상술된 다양한 피처의 조합 및 하부조합은 물론 종래 기술에 개시되지않은 앞선 명세서를 읽은 당업자들에게 가능한 수정 및 변형을 포함한다.

Claims (143)

  1. 무선 주파수(RF) 트랜스폰더로서,
    상기 트랜스폰더를 작동시키기 위한 전력을 공급하기 위해 연결된 적어도 하나의 배터리;
    호출 디바이스로부터 RF 호출 방사선을 수신하고 후방산란시키도록 구성된 적어도 하나의 안테나;
    정보를 포함한 코드를 저장하고, 후방산란된 방사선 상에 상기 정보를 변조하기 위해 상기 코드에 응답하여 안테나의 방사 특성을 변경하도록 배열되어 있고, 그리고 배터리에 의해 제공된 에너지만 제공받는 집적회로(IC)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 배터리, 상기 적어도 하나의 안테나, 및 상기 적어도 하나의 IC를 갖춘 기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 배터리는 동일평면 구성 및 동일표면 구성 중 적어도 하나로 배치된 프린팅된 애노드 층, 프린팅된 전해질 층, 프린팅된 캐소드 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은 플렉시블한 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 트랜스폰더는 1mm 이하의 두께, 및 25mm 이하의 곡률반경을 가진 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 트랜스폰더는 물체에 부착되고, 상기 IC 내의 정보의 적어도 일부분은 상기 물체에 관한 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 트랜스폰더는 상기 적어도 하나의 배터리는 제1평면 방향이고, 상기 적어도 하나의 안테나는 상기 제1평면과 다른 제2평면 방향이도록, 물체의 코너 부근에 부착되도록 조절된 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 안테나는 모노폴, 밴트 모노폴, 다이폴, 밴트 다이폴, 패치, 어레이 안테나 및 이들의 조합 중 적어도 하나로 이루어진 그룹에서 선택된 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 안테나는 극초단파(UHF) 범위 및 마이크로파 주파수 범위 중 하나에서 호출 방사선을 수신하고 후방산란하도록 구성된 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 안테나는 TEM 방사선을 수신하고 후방산란하도록 배열된 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 안테나는 피드 포인트를 포함하고, 상기 방사 특성은 상기 적어도 하나의 안테나의 레이더 단면(RCS)을 포함하고, 상기 IC는 둘 이상의 상이한 RCS 값 사이에서 상기 적어도 하나의 안테나의 RCS를 변경하기 위해, 상기 적어도 하나의 안테나의 상기 피드 포인트에서의 로드 임피던스를 변화시키도록 배열된 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 IC는 이진 표현의 상기 코드에 응답하여, 제1임피던스와 제2임피던스 사이에서 상기 로드 임피던스를 스위칭하도록 배열된, 상기 적어도 하나의 안테나의 상기 피드 포인트에 작동적으로 연결된 솔리드 스테이트 스 위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 IC는 둘 이상의 RCS 값 중 적어도 하나를 최대화하기 위해, 상기 적어도 하나의 안테나의 상기 피드 포인트에서 저 저항 로드 컨디션을 도입하기 위해 배열되어 있고, 그러므로 상기 트랜스폰더의 통신 범위가 최대화되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  14. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 IC는 상기 둘 이상의 RCS 값 중 두 값 사이의 비율로써 정의되는 변조 깊이를 최대화하도록 배열된 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 안테나 및 상기 IC는 상기 트랜스폰더의 통신 범위 및 변조 깊이를 동시에 최대화하도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 안테나에 의해 수신된 상기 호출 방사선은 제1전력 레벨을 가지고, 상기 적어도 하나의 안테나 및 상기 IC는 상기 제1전력 레벨의 75%보다 큰 제2파워 레벨에서 호출 방사선을 후방산란하도록 배열된 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 제2파워 레벨은 상기 제1파워 레벨의 95%보다 큰 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 IC는 둘 이상의 작동 모드를 정의하는 작동 프로토콜에 따르도록 구성된 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 IC는 상기 적어도 하나의 배터리로부터의 에너지 소비를 줄이기 위해, 작동 모드에 응답하여 상기 트랜스폰더의 일부분을 활성화하고 비활성화하도록 배열된 에너지 절약 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  20. 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서, 상기 프로토콜은 TTF 및 RTF 프로토콜 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 프로토콜은 상기 RTF 프로토콜을 포함하고, 상기 IC는 상기 호출 방사선에 의해 전달된 신호를 분석하고, 상기 적어도 하나의 배터리로부터의 에너지 소비를 감소시키기 위해, 상기 분석된 신호에 응답하여 상기 트랜스폰더의 컴포넌트를 점차적으로 활성화시키고, 상기 분석된 신호를 기초로 상기 트랜스폰더로의 상기 호출 방사선의 타당성을 평가하고, 그리고 상기 타당성을 기 초로 상기 트랜스폰더가 상기 호출 방사선에 리액팅하기 위해 이네이블되도록 구성된 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  22. 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서, 상기 IC는 하나 이상의 타임아웃 컨디션을 평가하고, 상기 호출 방사선의 존재를 탐지한 후 타임아웃 컨디션에 응답하여 상기 트랜스폰더의 소정의 컴포넌트를 비활성화하도록 배열된 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  23. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 IC는 상기 적어도 하나의 배터리로부터 충분한 전력이 사용가능함을 나타내도록 구성된 배터리 상태 표시기를 포함하고, 상기 IC는 상기 배터리 상태 표기시에 의해 판정된, 충분한 전력이 사용가능하지 않다는 보고에 응답하여 호출 방사선으로부터 전력을 끌어오도록 구성된 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  24. 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 센서를 더 포함하고, 상기 IC는 상기 적어도 하나의 센서로부터 상기 트랜스폰더 주변의 로컬 컨디션의 표시를 수신하도록 배열된 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  25. 제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서, 잉여 전력이 사용가능할 때, 상기 호출 방사선으로부터 잉여 전력을 끌어오도록 배열되어 있고, 상기 IC에 전력을 공급하는 것, 및 상기 끌어온 잉여 전력을 사용하여 상기 적어도 하나의 배터리를 충전하는 것 중 적어도 하나를 수행하기 위한 에너지 전환 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  26. 제 1 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 IC는 상기 호출 방사선에 의해 전달된 호출 데이터를 디코딩하고 리액팅하도록 배열되어 있고, 상기 호출 데이터는 상기 트랜스폰더에 쓰여지는 입력 데이터 및 상기 트랜스폰더의 작동에 관한 커맨드 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  27. 무선 주파수(RF) 트랜스폰더로서,
    상기 트랜스폰더를 작동하기 위한 전력을 공급하기 위해 연결된 배터리;
    호출 디바이스로부터 RF 호출 방사선을 수신하고 후방산란시키도록 배열된 안테나;
    후방산란된 방사선 상에 정보를 변조하기 위해 코드에 응답하여, 상기 안테나의 방사 특성을 변화하기 위해, 정보를 포함한 코드를 저장하도록 배열되어 있고, 상기 배터리에 의해 공급된 에너지로만 전력을 얻는 집적회로(IC); 및
    상기 배터리가 제1평면에 방향지어져 있고 상기 안테나는 상기 제1평면과 상이한 제2평면에 방향지어져 있도록, 물체의 코너 부근에 고정되도록 조절되어 있고, 상기 배터리, IC 및 안테나가 배치된 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 무 선 주파수 트랜스폰더.
  28. 무선 주파수(RF) 트랜스폰더로서,
    호출 디바이스로부의 제1전력 레벨에서 호출 방사선을 수신하고, 상기 제1전력 레벨의 75%보다 큰 제2전력 레벨에서 호출 방사선을 후방산란시키도록 배열된 안테나; 및
    정보를 포함한 코드를 저장하고, 후방산란된 방사선 상에 정보를 변조하기 위해 상기 코드에 응답하여 상기 안테나의 방사 특성을 바꾸도록 배열된 집적회로(IC)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스 폰더.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 제2전력 레벨은 상기 제1전력 레벨의 95%보다 큰 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스 폰더.
  30. 제 28 항 또는 제 29 항에 있어서, 그 위에 설치된 상기 안테나 및 상기 IC를 가진 플렉시블 기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스 폰더.
  31. 제 28 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 트랜스폰더는 1mm 이하의 두께, 25mm 이하의 곡률 반경을 가진 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  32. 제 28 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 트랜스폰더는 물체에 부착되고, 상기 IC 내의 상기 정보의 적어도 일부분은 상기 물체에 관한 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  33. 제 32 항에 있어서, 상기 트랜스폰더를 작동시키기 위한 배터리를 더 포함하고, 상기 트랜스폰더는 상기 배터리가 제1평면 방향이고, 상기 안테나는 상기 제1평면과 상이한 제2평면 방향이도록, 상기 물체의 코너 부근에 부착되도록 조절되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  34. 제 28 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안테나는 모노폴, 밴트 모노폴, 다이폴, 밴트 다이폴, 패치, 어레이 안테나 및 이들의 조합 중 적어도 하나로 이루어진 그룹에서 선택된 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  35. 제 28 항 내지 제 34 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안테나는 극초단파(UHF) 범위 및 마이크로파 주파수 범위 중 하나에서 호출 방사선을 수신하고 후방산란하도록 구성된 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  36. 제 28 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안테나는 TEM 방사선을 수신하고 후방산란하도록 배열된 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰 더.
  37. 제 28 항 내지 제 36 항에 있어서, 상기 안테나는 피드 포인트를 포함하고, 상기 방사 특성은 상기 안테나의 레이더 단면(RCS)를 포함하고, 상기 IC는 둘 이상의 상이한 RCS 값 사이에서 상기 안테나의 RCS를 변화시키기 위해, 상기 적어도 하나의 안테나의 상기 피드 포인트에서의 로드 임피던스를 변화시키도록 배열된 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  38. 제 37 항에 있어서, 상기 IC는 이진 표현의 상기 코드에 응답하여, 제1임피던스와 제2임피던스 사이에서 상기 로드 임피던스를 스위칭하도록 배열된, 상기 적어도 하나의 안테나의 상기 피드 포인트에 작동적으로 연결된 솔리드 스테이트 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  39. 제 37 항 또는 제 38 항에 있어서, 상기 IC는 둘 이상의 RCS 값 중 적어도 하나를 최대화하기 위해, 상기 적어도 하나의 안테나의 상기 피드 포인트에서 저 저항 로드 컨디션을 도입하기 위해 배열되어 있고, 그러므로 상기 트랜스폰더의 통신 범위가 최대화되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  40. 제 37 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 IC는 상기 둘 이상의 RCS 값 중 둘 사이의 비율로써 정의되는 변조 깊이를 최대화하도록 배열된 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  41. 제 40 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 안테나 및 상기 IC는 상기 트랜스폰더의 통신 범위 및 변조 깊이를 동시에 최대화하도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  42. 제 28 항 내지 제 41 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 센서를 더 포함하고, 상기 IC는 상기 적어도 하나의 센서로부터 상기 트랜스폰더의 주변의 로컬 컨디션의 표시를 수신하도록 배열된 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  43. 제 28 항 내지 제 42 항 중 어느 한 항에 있어서, 잉여 전력이 사용가능할 때, 상기 호출 방사선으로부터 잉여 전력을 끌어오도록 배열되어 있고, 상기 IC에 전력을 공급하는 것, 및 상기 끌어온 잉여 전력을 사용하여 상기 적어도 하나의 배터리를 충전하는 것 중 적어도 하나를 수행하기 위한 에너지 전환 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  44. 제 28 항 내지 제 43 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 IC는 상기 호출 방사선에 의해 전달된 호출 데이터를 디코딩하고 리액팅하도록 배열되어 있고, 상기 호출 데이터는 상기 트랜스폰더에 쓰여지는 입력 데이터 및 상기 트랜스폰더의 작 동에 관한 커맨드 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  45. 무선 주파수(RF) 트랜스폰더로서,
    호출 디바이스로부터의 신호를 전송하는 제1RF 방사선을 수신하고, 상기 제1RF 방사선에 응답하여 제2RF 방사선을 전송하도록 배열된 안테나;
    상기 트랜스폰더를 작동시키기 위한 전력을 공급하기 위해 연결된 배터리; 및
    리더기-토크-퍼스트(RTF) 프로토콜에 따라 작동되고, 상기 제1RF 방사선에 의해 전달된 상기 신호를 분석하고, 상기 배터리로부터의 에너지 소비를 감소시키기 위해 상기 분석된 신호에 응답하여 상기 트랜스폰더의 컴포넌트를 점진적으로 활성화하고, 상기 분석된 신호를 기초로 상기 트랜스폰더로의 상기 제1RF 방사선의 타당성을 평가하고, 그리고, 상기 타당성을 기초로 상기 트랜스폰더가 제2RF 방사선을 전송할 수 있게 하는 집적회로(IC)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  46. 제 45 항에 있어서, 상기 IC는 상기 제1RF 방사선 내의 어드레싱 정보를 판정하는 단계, 및 상기 제1RF 방사선 내의 패턴을 판정하는 단계 중 적어도 하나를 수행함으로써, 상기 제1RF 방사선의 타당성을 평가하도록 구성된 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  47. 제 45 항 또는 제 46 항에 있어서, 상기 IC는 상기 제1RF 방사선의 타당성에 응답하여, 상기 트랜스폰더에 어드레싱되지 않은 RF 방사선을 거절하는 단계, 및 RF 리더기에 의해 발생되지 않은 RF 방사선을 거절하는 단계 중 적어도 하나를 수행하도록 배열된 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  48. 제 45 항 내지 제 47 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 IC는 하나 이상의 타임아웃 컨디션을 평가하고, 상기 제1RF 방사선의 존재를 탐지한 후 상기 타임아웃 컨디션에 응답하여 상기 트랜스폰더의 소정의 컴포넌트를 비활성화시키도록 배열된 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  49. 제 45 항 내지 제 48 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 IC는 상기 적어도 하나의 배터리로부터 충분한 전력이 사용가능함을 나타내도록 구성된 배터리 상태 표시기를 포함하고, 상기 IC는 상기 배터리 상태 표기시에 의해 판정된 바와 같은 보고된 충분한 전력이 사용불가능함에 응답하여 호출 방사선으로부터 전력을 끌어오도록 구성된 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  50. 제 45 항 내지 제 49 항에 있어서, 적어도 하나의 센서를 더 포함하고, 상기 IC는 상기 적어도 하나의 센서로부터 상기 트랜스폰더 주변의 로컬 컨디션의 표시를 수신하도록 배열된 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  51. 제 45 항 내지 제 50 항 중 어느 한 항에 있어서, 잉여 전력이 사용가능할 때, 상기 호출 방사선으로부터 잉여 전력을 끌어오도록 배열되어 있고, 상기 IC에 전력을 공급하는 것, 및 상기 끌어온 잉여 전력을 사용하여 상기 적어도 하나의 배터리를 충전하는 것 중 적어도 하나를 수행하기 위한 에너지 전환 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  52. 제 45 항 내지 제 51 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 IC는 상기 호출 방사선에 의해 전달된 호출 데이터를 디코딩하고 리액팅하도록 배열되어 있고, 상기 호출 데이터는 상기 트랜스폰더에 쓰여지는 입력 데이터 및 상기 트랜스폰더의 작동에 관한 커맨드 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
  53. 무선 주파수(RF) 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법으로서,
    상기 트랜스폰더를 작동시키기 위한 배터리를 제공하는 단계;
    호출 디바이스로부터 전송된 RF 호출 방사선을 후방산란시키도록 안테나를 구성하는 단계;
    후방산란된 방사선 상에 상기 정보를 변조하기 위해, 상기 정보에 응답하여 상기 안테나의 방사 특성을 변경하는 단계를 포함하고,
    방사 특성을 변경하기 위해 사용된 에너지는 상기 호출 방사선으로부터 끌어 온 것이 아닌 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법.
  54. 제 53 항에 있어서, 상기 배터리를 제공하는 단계는 그 위에 배치된 상기 IC 및 상기 안테나를 갖춘 기판에 프린팅된 배터리를 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법.
  55. 제 53 항 또는 제 54 항에 있어서, 상기 배터리는 1mm 이하의 두께인 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법.
  56. 제 55 항에 있어서,
    상기 배터리는 불용성 음전극의 제1층, 불용성 양전극의 제2층, 수성 전해질의 제3층을 포함하는 플렉시블한 얇은 층 오픈 액체 스테이트의 전기화학적 전지를 포함하고,
    상기 제3층은 상기 제1층과 상기 제2층 사이에 배치되어 있고,
    (a) 개방 전지를 항상 젖은 상태로 유지하기 위한 조해성 물질;
    (b) 요구되는 이온 도전성을 획득하기 위한 전기활성 용해성 물질; 및
    (c) 전극에 전해질을 부착하기 위해 요구되는 점도를 획득하기 위한 수 용해성 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법.
  57. 제 53 항 내지 제 56 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배터리를 제공하는 단계, 및 상기 안테나를 구성하는 단계는 플렉시블 기판 상에 상기 배터리 및 상기 안테나를 배치하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법.
  58. 제 57 항에 있어서, 상기 트랜스폰더는 1mm 이하의 두께, 및 25mm 이하의 곡률 반경을 가지는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법.
  59. 제 53 항 내지 제 58 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 트랜스폰더를 물체에 부착하는 단계를 더 포함하고, 상기 정보의 적어도 일부는 상기 물체에 관한 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법.
  60. 제 59 항에 있어서, 상기 트랜스폰더를 부착하는 단계는 상기 배터리가 제1평면에 방향지어져 있고 상기 안테나는 상기 제1평면과 상이한 제2평면에 방향지어져 있도록, 상기 물체의 코너 부근에 상기 트랜스폰더를 고정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법.
  61. 제 53 항 내지 제 60 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안테나를 구성하는 단계는 모노폴, 밴트 모노폴, 다이폴, 밴트 다이폴, 패치, 어레이 안테나 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법.
  62. 제 53 항 내지 제 61 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안테나를 구성하는 단계는 극초단파(UHF) 범위 및 마이크로파 주파수 범위 중 하나에서 호출 방사선을 수신하고 후방산란하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법.
  63. 제 53 항 내지 제 62 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안테나를 연결하는 단계는 TEM 방사선을 수신하고 후방산란하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법.
  64. 제 53 항 내지 제 63 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방사 특성을 변경하는 단계는 상기 안테나의 레이더 단면(RCS)을 변조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법.
  65. 제 64 항에 있어서, 상기 방사 특성을 변경하는 단계는 둘 이상의 상이한 RCS 값 사이에서 상기 안테나의 RCS를 변경하기 위해, 상기 안테나의 피드 포인트에서의 로드 임피던스를 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파 수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법.
  66. 제 65 항에 있어서, 상기 로드 임피던스를 변경하는 단계는 이진 표현의 상기 코드에 응답하여, 제1임피던스와 제2임피던스 사이에서 로드 임피던스를 스위칭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법.
  67. 제 65 항 또는 제 66 항에 있어서, 상기 로드 임피던스를 변경하는 단계는 둘 이상의 RCS 값 중 적어도 하나를 최대화하기 위해 상기 안테나의 피드 포인트에서 저저항 로드 컨디션을 도입하는 단계를 포함하고, 그로 인해 상기 트랜스폰더의 통신 범위를 최대화되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법.
  68. 제 65 항 내지 제 67 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로드 임피던스를 변경하는 단계는 상기 둘 이상의 RCS 값 중 둘 사이의 비율로 정의된 변조 깊이를 최대화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법.
  69. 제 68 항에 있어서, 상기 로드 임피던스를 변경하는 단계는 상기 트랜스폰더의 통신 범위 및 상기 변조 깊이를 동시에 최대화하는 단계를 포함하는 것을 특 징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법.
  70. 제 53 항 내지 제 69 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 호출 방사선으로부터 전력을 끌어오고, 상기 배터리가 상기 트랜스폰더를 작동시키기 위한 충분한 전력을 공급할 수 없을 때, 상기 끌어온 전력을 상기 트랜스폰더에 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법.
  71. 제 53 항 내지 제 70 항 중 어느 한 항에 있어서, 잉여 전력이 사용가능할 때, 상기 호출 방사선으로부터 잉여 전력을 끌어오는 단계, 및 상기 IC에 전력을 공급하는 단계 및 상기 끌어온 잉여 전력을 사용하여 상기 배터리를 충전하는 단계 중 적어도 하나를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법.
  72. 제 53 항 내지 제 71 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 호출 방사선을 후방산란시키는 단계는 상기 호출 방사선에 의해 전달된 호출 데이터를 디코딩하고 리액팅하는 단계를 포함하고, 상기 호출 데이터는 상기 트랜스폰더의 작동에 관한 커맨드, 및 상기 트랜스폰더에 쓰여질 입력 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법.
  73. 무선 주파수(RF) 트랜스폰더 제조 방법으로서,
    상기 트랜스폰더를 작동시키기 위한 배터리를 제공하는 단계;
    호출 디바이스로부터 전송된 RF 호출 방사선을 후반산란하도록 안테나를 구성하는 단계;
    기판 상에 상기 안테나 및 상기 배터리를 배치하는 단계를 포함하고,
    상기 기판은 상기 배터리는 제1평면 방향이고, 상기 안테나는 상기 제1평면 방향과 상이한 제2평면 방향이도록, 물체의 코너 부근에 상기 트랜스폰더를 적용을 허용하도록 구성된 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더 제조 방법.
  74. 무선 주파수(RF) 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법으로서,
    호출 디바이스로부터의 제1파워 레벨에서 호출 방사선을 수신하고, 상기 제1파워 레벨의 75%보다 큰 제2파워 레벨에서 상기 호출 방사선을 후방산란하도록 안테나를 구성하는 단계;
    상기 정보를 포함하는 코드를 저장하는 단계; 및
    상기 후방산란된 방사선 상에 상기 정보를 변조하기 위해, 상기 코드에 응답하여, 상기 안테나의 방사 특성을 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법.
  75. 제 74 항에 있어서, 상기 제2전력 레벨은 상기 제1전력 레벨의 95%보다 큰 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법.
  76. 제 74 항 또는 제 75 항에 있어서, 상기 안테나를 구성하는 단계는 플렉시블 기판 상에 상기 안테나를 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법.
  77. 제 74 항 내지 제 76 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 트랜스폰더는 1mm 이하의 두께, 및 25mm 이하의 곡률 반경을 가지는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법.
  78. 제 74 항 내지 제 77 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 트랜스폰더를 물체에 부착하는 단계를 더 포함하고, 상기 정보의 적어도 일부는 상기 물체에 관한 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법.
  79. 제 78 항에 있어서, 상기 트랜스폰더는 배터리를 포함하고, 상기 트랜스폰더를 부착하는 단계는 상기 배터리가 제1평면 방향이고 상기 안테나는 상기 제1평면과 상이한 제2평면 방향이도록, 상기 물체의 코너 부근에 상기 트랜스폰더를 고정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법.
  80. 제 74 항 내지 제 79 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안테나를 구성하는 단계는 모노폴, 밴트 모노폴, 다이폴, 밴트 다이폴, 패치, 어레이 안테나 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법.
  81. 제 74 항 내지 제 80 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안테나를 구성하는 단계는 극초단파(UHF) 범위 및 마이크로파 주파수 범위 중 하나에서 상기 호출 방사선을 수신하고 후방산란시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법.
  82. 제 74 항 내지 제 81 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안테나를 구성하는 단계는 TEM 방사선을 수신하고 후방산란하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법.
  83. 제 74 항 내지 제 82 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방사 특성을 변경하는 단계는 상기 안테나의 레이더 단면(RCS)을 변조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법.
  84. 제 74 항 내지 제 83 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방사 특성을 변경하는 단계는 둘 이상의 상이한 RCS 값 사이에서 상기 안테나의 RCS를 변경하기 위해, 상기 안테나의 피드 포인트에서의 로드 임피던스를 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법.
  85. 제 84 항에 있어서, 상기 로드 임피던스를 변경하는 단계는 이진 표현의 상기 코드에 응답하여, 제1임피던스와 제2임피던스 사이에서 로드 임피던스를 스위칭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법.
  86. 제 84 항 내지 제 85 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로드 임피던스를 변경하는 단계는 둘 이상의 RCS 값 중 적어도 하나를 최대화하기 위해 상기 안테나의 피드 포인트에서 저저항 로드 컨디션을 도입하는 단계를 포함하고, 그로 인해 상기 트랜스폰더의 통신 범위를 최대화되는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법.
  87. 제 84 항 내지 제 86 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로드 임피던스를 변경하는 단계는 상기 둘 이상의 RCS 값 중 둘 사이의 비율로 정의된 변조 깊이를 최대화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법.
  88. 제 87 항에 있어서, 상기 로드 임피던스를 변경하는 단계는 상기 트랜스폰더의 통신 범위 및 상기 변조 깊이를 동시에 최대화하는 단계를 포함하는 것을 특 징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법.
  89. 제 74 항 내지 제 88 항에 있어서, 잉여 전력이 사용가능할 때, 상기 호출 방사선으로부터 잉여 전력을 끌어오는 단계, 및 상기 IC에 전력을 공급하는 단계 및 상기 끌어온 잉여 전력을 사용하여 상기 배터리를 충전하는 단계 중 적어도 하나를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법.
  90. 제 74 항 내지 제 89 항에 있어서, 상기 호출 방사선을 수신하는 단계는 상기 호출 방사선에 의해 전달된 호출 데이터를 디코딩하고 리액팅하는 단계를 포함하고, 상기 호출 데이터는 상기 트랜스폰더의 작동에 관한 커맨드, 및 상기 트랜스폰더에 쓰여질 입력 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하는 방법.
  91. 무선 주파수(RF) 트랜스폰더 제조 방법으로서,
    기판을 제공하는 단계;
    상기 기판 상에 무선 주파수(RF) 방사선을 후방산란시키기에 적합한 안테나를 적용하는 단계;
    상기 기판에 집적회로(IC)를 적용하는 단계 및 상기 후방산란된 방사선 상에 정보를 변조하기 위해, 상기 안테나의 방사 특성을 변경하기 위해, 상기 IC를 연결 하는 단계; 및
    상기 트랜스폰더에 전력을 공급하기 위해, 상기 기판의 표면 상에 배터리를 프린팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더 제조 방법.
  92. 제 91 항에 있어서, 상기 배터리를 프린팅하는 단계는 배터리 층 재료를 포함한 각각의 잉크를 사용하여, 동일표면 구성 및 동일평면 구성 중 적어도 하나에 하나 이상의 배터리 층을 프린팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더 제조 방법.
  93. 제 92 항에 있어서, 상기 층 재료는 아연, 이산화망간(MnO2), 및 염화아연(ZnCl2) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더 제조 방법.
  94. 제 92 항 또는 제 93 항에 있어서, 상기 배터리를 프린팅하는 단계는
    제1배터리 어셈블리를 형성하는 단계로서,
    상기 기판의 표면에 제1전극 층을 프린팅하는 단계,
    상기 제1전극 층에 전해질을 적용하는 단계, 및
    상기 제1전극 층의 상기 전해질 상에 분리 층을 적용하는 단계를 포함 하는 제1배터리 어셈블리를 형성하는 단계;
    제2배터리 어셈블리를 형성하는 단계로서,
    제2기판 상에 상기 제1전극 층과 반대 극성의 제2전극 층을 프린팅하는 단계, 및
    상기 제2전극 층에 상기 전해질을 적용하는 단계를 포함하는 제2배터리 어셈블리를 형성하는 단계; 및
    상기 층들이 쌓여지고, 상기 제2전극 층의 상기 전해질이 상기 분리 층과 접촉하여 동일표면에 있도록, 상기 제1배터리 어셈블리 및 상기 제2배터리 어셈블리를 함께 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더 제조 방법.
  95. 제 91 항 내지 제 94 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안테나를 적용하는 단계는 상기 기판 상에 상기 안테나를 프린팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더 제조 방법.
  96. 제 91 항 내지 제 95 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 IC는 유기 폴리머 IC를 포함하고, 상기 IC를 적용하는 단계는 상기 IC를 적용하기 위한 프린팅 기술을 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더 제조 방법.
  97. 제 96 항에 있어서, 상기 안테나 및 상기 IC를 적용하는 단계 및 상기 배터리를 프린팅하는 단계는 풀리 프린터블 트랜스폰더를 프린팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더 제조 방법.
  98. 제 91 항 내지 제 97 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은 플렉시블인 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더 제조 방법.
  99. 제 91 항 내지 제 98 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 트랜스폰더는 1mm 이하의 두께, 및 25mm 이하의 곡률 반경을 가지는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더 제조 방법.
  100. 제 91 항 내지 제 99 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 트랜스폰더는 상기 배터리가 제1평면에 방향지어져 있고 상기 안테나는 상기 제1평면과 상이한 제2평면에 방향지어져 있도록, 상기 물체의 코너 부근에 부착되기에 적합한 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더 제조 방법.
  101. 제 91 항 내지 제 100 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안테나는 극초단파(UHF) 범위 및 마이크로파 주파수 범위 중 하나에서 작동가능한 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더 제조방법.
  102. 리더-토크-퍼스트(RTF) 프로토콜에 따라 작동하는 무선 주파수(RF) 트랜스폰더 내의 배터리로부터의 에너지 소비를 줄이는 방법으로서,
    상기 트랜스폰더에서 RF 방사선의 존재를 탐지하는 단계;
    상기 탐지된 RF 방사선에 의해 전달된 신호를 분석하는 단계;
    에너지 소비를 줄이기 위해, 상기 분석된 신호에 응답하여 상기 트랜스폰더의 컴포넌트를 점차적으로 활성화시키는 단계;
    상기 분석된 신호를 기초로 상기 트랜스폰더에 상기 RF 방사선의 타당성을 평가하는 단계; 및
    상기 타당성을 기초로, 상기 트랜스폰더를 상기 RF 방사선에 리액팅하도록 이네이블시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더 내의 배터리로부터의 에너지 소비를 줄이는 방법.
  103. 제 102 항에 있어서, 상기 신호를 분석하는 단계는 상기 RF 방사선 내의 패턴을 탐지하는 단계, 및 상기 RF 방사선 내의 어드레싱 정보를 판정하는 단계 중 적어도 하나의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더 내의 배터리로부터의 에너지 소비를 줄이는 방법.
  104. 제 102 항 또는 제 103 항에 있어서, 상기 타당성을 평가하는 단계는 RF 리더기에 의해 생성되지 않은 RF 방사선을 거부하는 단계, 및 상기 트랜스폰더로 어드레싱되지 않은 RF 방사선을 거부하는 단계 중 적어도 하나의 단계를 포함하는 것 을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더 내의 배터리로부터의 에너지 소비를 줄이는 방법.
  105. 제 102 항 또는 제 104 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분석된 신호에 응답하여 상기 트랜스폰더의 소정의 컴포넌트를 활성화시키도록, 하나 이상의 타임아웃 컨디션을 평가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더 내의 배터리로부터의 에너지 소비를 줄이는 방법.
  106. 제 102 항 내지 제 105 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 RF 방사선으로부터 전력을 끌어오는 단계, 및 상기 배터리가 상기 트랜스폰더를 구동하기 위한 충분한 전력을 공급할 수 없을 때, 상기 트랜스폰더에 상기 끌어온 전력을 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더 내의 배터리로부터의 에너지 소비를 줄이는 방법.
  107. 무선 식별(RFID) 시스템으로서,
    RF 호출 방사선을 RF 트랜스폰더로 전송하고, 상기 호출 방사선에 응답하여 상기 RF 트랜스폰더로부터 후방산란-변조된 방사선을 수신하고 디코딩하도록 구성된 적어도 하나의 호출 디바이스;
    적어도 하나의 무선 주파수(RF) 트랜스폰더로서,
    상기 트랜스폰더를 구동하기 위한 전력을 공급하기 위해 연결된 적어 도 하나의 배터리,
    상기 적어도 하나의 호출 디바이스로부터 상기 호출 방사선을 수신하고 후방산란시키기 위해 배열된 적어도 하나의 안테나, 및
    정보를 포함한 코드를 저장하고, 상기 배터리에 의해 공급된 에너지에 의해서만 전력을 공급받고, 상기 후방산란된 방사선 상에 상기 정보를 변조하기 위해, 상기 코드에 응답하여 상기 안테나의 방사 특성을 변경하도록 배열된 집적회로(IC)를 포함하는 것을 특징으로 하는 적어도 하나의 무선 주파수(RF) 트랜스폰더; 및
    상기 후방산란되고 변조된 방사선으로부터 상기 적어도 하나의 호출 디바이스에 의해 디코딩된 데이터를 프로세싱하기 위한 적어도 하나의 데이터 프로세싱 디바이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선식별 시스템.
  108. 제 107 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 트랜스폰더는 그 위에 설치된 상기 적어도 하나의 IC, 상기 적어도 하나의 안테나, 상기 적어도 하나의 배터리를 갖춘 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선식별 시스템.
  109. 제 108 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 배터리는 적어도 하나의 프린팅된 애노드 층, 전해질 층, 및 상기 기판의 다른 탑에 배치된 프린팅된 캐소드 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선식별 시스템.
  110. 제 108 항 또는 제 109 항에 있어서, 상기 기판은 플렉시블인 것을 특징으로 하는 무선식별 시스템.
  111. 제 107 항 내지 제 110 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 트랜스폰더는 1mm 이하의 두께, 및 25mm 이하의 곡률반경을 가진 것을 특징으로 하는 무선식별 시스템.
  112. 제 107 항 내지 제 111 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 트랜스폰더는 물체에 부착되기 위해 조절되어 있고, 상기 IC 내의 정보 중 적어도 일부는 상기 물체에 관한 것을 특징으로 하는 무선식별 시스템.
  113. 제 112 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 트랜스폰더는 상기 적어도 하나의 배터리가 제1평면에 방향지어져 있고 상기 적어도 하나의 안테나는 상기 제1평면과 상이한 제2평면에 방향지어져 있도록, 상기 물체의 코너 부근에 부착되도록 조절되어 있는 것을 특징으로 하는 무선식별 시스템.
  114. 제 107 항 내지 제 113 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 안테나는 모노폴, 밴트 모노폴, 다이폴, 밴트 다이폴, 패치, 어레이 안테나 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 무선 식별 시스템.
  115. 제 107 항 내지 제 114 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 안테나는 극초단파(UHF) 범위 및 마이크로파 주파수 범위 중 하나에서 작동가능한 것을 특징으로 하는 무선식별 시스템.
  116. 제 107 항 내지 제 115 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 안테나는 TEM 방사선을 수신하고 후방산란하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선식별 시스템.
  117. 제 107 항 내지 제 116 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 안테나는 피드 포인트를 포함하고, 상기 방사 특성은 상기 적어도 하나의 레이더 단면(RCS)을 포함하고, 상기 IC는 둘 이상의 상이한 RCS 값 사이에서 상기 안테나의 상기 RCS를 변경하기 위해, 상기 적어도 하나의 안테나의 상기 피드 포인트에서의 로드 임피던스를 변경하도록 배열된 것을 특징으로 하는 무선식별 시스템.
  118. 제 117 항에 있어서, 상기 IC는 이진 표현의 상기 코드에 응답하여, 제1임피던스와 제2임피던스 사이에서 상기 로드 임피던스를 스위칭하도록 배열된, 상기 적어도 하나의 안테나의 상기 피드 포인트에 작동적으로 연결된 솔리드 스테이트 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선식별 시스템.
  119. 제 117 항 또는 제 118 항에 있어서, 상기 IC는 둘 이상의 RCS 값 중 적어도 하나를 최대화하기 위해 상기 적어도 하나의 안테나의 상기 피드 포인트에서 저저항 로드 컨디션을 도입하는 단계를 포함하고, 그로 인해 상기 트랜스폰더의 통신 범위를 최대화하는 것을 특징으로 하는 무선 식별 시스템.
  120. 제 117 항 내지 제 119 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 IC는 상기 둘 이상의 RCS 값 중 둘 사이의 비율로써 정의된 변조 깊이를 최대화하도록 배열된 것을 특징으로 하는 무선 식별 시스템.
  121. 제 120 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 안테나 및 상기 IC는 상기 적어도 하나의 안테나 및 상기 IC는 상기 적어도 하나의 트랜스폰더의 통신 범위 및 상기 변조 깊이를 동시에 최대화하도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 무선식별 시스템.
  122. 제 107 항 내지 제 121 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 안테나에 의해 수신된 상기 호출 방사선은 제1파워 레벨을 가지고, 상기 적어도 하나의 안테나 및 상기 IC는 상기 제1파워 레벨의 75%보다 큰 제2파워 레벨에서 상기 호출 방사선을 후방산란하도록 배열된 것을 특징으로 하는 무선식별 시스템.
  123. 제 122 항에 있어서, 상기 제2파워 레벨은 상기 제1파워 레벨의 95%보다 큰 것을 특징으로 하는 무선식별 시스템.
  124. 제 107 항 내지 제 123 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 트랜스폰더는 둘 이상의 모드를 정의하는 작동 프로토콜에 따라 구성된 것을 특징으로 하는 무선식별 시스템.
  125. 제 124 항에 있어서, 상기 IC는 상기 적어도 하나의 배터리로부터의 에너지 소비를 줄이기 위해 상기 작동 모드에 응답하여 적어도 하나의 트랜스폰더의 일부를 활성화시키고 비활성화시키도록 배열된 에너지 절약 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선식별 시스템.
  126. 제 125 항에 있어서, 상기 프로토콜은 트랜스폰더-토크-퍼스트(TTF) 및 리더기-토크-퍼스트(RTF) 프로토콜 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선식별 시스템.
  127. 제 126 항에 있어서, 상기 프로토콜은 상기 RTF 프로토콜을 포함하고, 상기 IC는 상기 호출 방사선에 의해 전달된 신호를 분석하고, 상기 적어도 하나의 배터리로부터의 에너지 소비를 감소시키기 위해, 상기 분석된 신호에 응답하여 상기 트랜스폰더의 컴포넌트를 점차적으로 활성화시키고, 상기 분석된 신호를 기초로 상기 트랜스폰더로의 상기 호출 방사선의 타당성을 평가하고, 그리고 상기 타당성을 기초로 상기 트랜스폰더가 상기 호출 방사선에 리액팅하기 위해 이네이블되도록 구성 된 것을 특징으로 하는 무선식별 시스템.
  128. 제 126 항 또는 제 127 항에 있어서, 상기 IC는 하나 이상의 타임아웃 컨디션을 평가하고, 상기 제1RF 방사선의 존재를 탐지한 후 상기 타임아웃 컨디션에 응답하여 상기 트랜스폰더의 소정의 컴포넌트를 비활성화시키도록 배열된 것을 특징으로 하는 무선식별 시스템.
  129. 제 107 항 내지 제 128 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 IC는 상기 적어도 하나의 배터리로부터 충분한 전력이 사용가능함을 나타내도록 구성된 배터리 상태 표시기를 포함하고, 상기 IC는 상기 배터리 상태 표기시에 의해 판정된 바와 같은 보고된 충분한 전력이 사용불가능함에 응답하여 호출 방사선으로부터 전력을 끌어오도록 구성된 것을 특징으로 하는 무선식별 시스템.
  130. 제 107 항 내지 제 129 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 센서를 더 포함하고, 상기 IC는 상기 적어도 하나의 센서로부터 상기 트랜스폰더의 주변의 로컬 컨디션의 표시를 수신하도록 배열된 것을 특징으로 하는 무선식별 시스템.
  131. 무선 주파수(RF) 트랜스폰더로부터 정보를 전송하기 위한 안테나로서,
    상기 안테나는 호출 디바이스로부터 제1파워 레벨의 RF 호출 방사선을 수신하고, 상기 제1파워 레벨의 75%보다 큰 제2파워 레벨에서 상기 호출 방사선을 후방 산란하도록 구성되어 있고, 상기 안테나는 상기 후방산란된 방사선 상에 상기 정보를 변조하기 위해 상기 트랜스폰더에 의해 컨트롤 가능한 가변의 방사 특성을 가진 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하기 위한 안테나.
  132. 제 131 항에 있어서, 상기 제2파워 레벨은 상기 제1파워 레벨의 95%보다 큰 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하기 위한 안테나.
  133. 제 131 항 내지 제 132 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 안테나는 모노폴, 밴트 모노폴, 다이폴, 밴트 다이폴, 패치, 어레이 안테나 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하기 위한 안테나.
  134. 제 131 항 내지 제 133 항에 있어서, 상기 안테나는 극초단파(UHF) 범위 및 마이크로파 주파수 범위 중 하나에서 상기 호출 방사선을 수신하고 후방산란시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하기 위한 안테나.
  135. 제 131 항 내지 제 134 항에 있어서, 상기 안테나는 TEM 방사선을 수신하고 후방산란시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보 를 전송하기 위한 안테나.
  136. 제 131 항 내지 제 135 항에 있어서, 상기 안테나는 피드 포인트를 포함하고, 상기 방사 특성은 상기 안테나의 레이더 단면(RCS)을 포함하고, 상기 안테나는 둘 이상의 다른 RCS 값 사이에서 상기 RCS를 변경하기 위해, 상기 안테나의 상기 피드포인트에서의 로드 임피던스의 변화에 응답하여 상기 정보를 변조하도록 컨트롤가능한 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하기 위한 안테나.
  137. 제 136 항에 있어서, 상기 안테나는 상기 안테나의 피드 포인트에 적용된 저저항 로드 컨디션에 응답하여, 둘 이상의 RCS 값 중 적어도 하나를 최대화하도록 구성되어 있고, 그로 인해 상기 트랜스폰더의 통신 범위를 최대화하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하기 위한 안테나.
  138. 제 136 항 또는 제 137 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안테나는 상기 둘 이상의 RCS 값 중 둘 사이의 비율로 정의된 변조 깊이를 최대화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하기 위한 안테나.
  139. 제 138 항에 있어서, 상기 안테나는 상기 트랜스폰더의 통신 범위 및 상기 변조 깊이를 동시에 최대화하도록 배열된 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더로부터 정보를 전송하기 위한 안테나.
  140. 무선 주파수(RF) 트랜스폰더 내의 배터리로부터의 에너지 소비를 줄이기 위한 에너지 절약 회로로써,
    상기 트랜스폰더에서 RF 방사선의 존재를 탐지하고,
    상기 탐지된 RF 방사선에 의해 전달된 신호를 분석하고,
    에너지 소비를 줄이기 위해 상기 분석된 신호에 응답하여 상기 트랜스폰더의 컴포넌트를 점차적으로 활성화시키고, 상기 분석된 신호를 기초로 상기 트랜스폰더로의 상기 RF 방사선의 타당성을 평가하고, 그리고 상기 RF 방사선에 리액팅하기 위해 상기 트랜스폰더를 이네이블시키도록 배열된 스테이트 머신; 및
    상기 분석된 신호에 응답하여 상기 트랜스폰더의 소정의 컴포넌트를 활성화시키기 위해 타임아웃 컨디션을 평가하도록 배열된 하나 이상의 타임아웃 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 절약 회로.
  141. 제 140 항에 있어서, 상기 스테이트 머신은 RF 방사선 내의 패턴을 탐지하는 것, 및 상기 RF 방사선 내의 어드레싱 정보를 판정하는 것 중 적어도 하나를 수행함으로써 상기 타당성을 평가하도록 배열된 것을 특징으로 하는 에너지 절약 회로.
  142. 제 140 항 내지 제 141 항에 있어서, 상기 스테이트 머신은 RF 리더기에 의해 생성되지 않은 RF 방사선을 거부하는 것, 및 상기 트랜스폰더로 어드레싱되지 않은 RF 방사선을 거부하는 것 중 적어도 하나를 수행하도록 배열된 것을 특징으로 하는 에너지 절약 회로.
  143. 무선 주파수(RF) 트랜스폰더로서,
    상기 트랜스폰더를 구동하기 위한 전력을 공급하기 위해 연결된 적어도 하나의 배터리;
    호출 디바이스로부터의 RF 호출 방사선을 수신하고 후방산란하도록 구성된 적어도 하나의 안테나; 및
    정보를 포함한 코드를 저장하고, 상기 배터리에 의해 제공된 에너지, 및 상기 호출 방사선으로부터의 잉여 전력 중 적어도 하나로부터 전력을 얻고, 상기 후방산란된 방사선 상에 상기 정보를 변조하기 위해 상기 코드에 응답하여 상기 안테나의 방사 특성을 변경하도록 배열된 집적회로(IC)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 주파수 트랜스폰더.
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