Distance Sensing of an RFID Tag Using RFID Reader Frequency Control

RFID 리더의 주파수 조정을 통한 태그 위치 센싱

Abstract

UHF and microwave RFID systems are widely applied in various fields because they can read a plurality of tag information within a radius of several meters ahead of the RFID reader. However, they cannot detect the position of the tag in applications that recognize only a tag at a specific position. In this study, we propose a new RFID system that can interrogate the tag of a specific location selectively by using the position information of the tag. This can be done by only adjusting the reader's operating frequency. To verify the feasibility of the proposed system, we implemented a 2.4 GHz RFID reader whose frequency can be varied by using a phase-locked loop circuit and a backscattered tag. Experimental results confirm that the tag position can be sensed exactly.

UHF 및 초고주파 대역의 RFID 시스템은 13.56 MHz 대역 RFID에 비해 RFID 리더 전방 수 m 반경 안에 위치한 복수 개의 태그 정보를 역산란 방식으로 읽을 수 있어 유통 물류 등 다양한 분야에 응용되고 있다. 하지만 반경이 넓으면서 특정한 위치에 있는 태그만을 인식하는 응용분야에서는 태그의 위치 센싱이 어려워 적용에 어려움이 있다. 이에 본 연구에서는 기존 RFID 리더에서 주파수의 조정만으로 태그의 위치 정보를 센싱하도록 함으로써 특정 거리의 태그만을 인식할 수 있는 RFID 시스템을 새롭게 제안한다. 제안된 시스템의 가능성을 검증하기 위하여 PLL을 이용하여 주파수를 가변하는 RFID 리더와 부하변조방식으로 역산란하는 태그를 2.4GHz 대역에서 구현하고 주파수 가변을 통해 태그의 위치를 센싱 할 수 있는 시스템을 실험적으로 검증하였다. 검증 결과, 주파수 조정으로 태그의 위치를 센싱할 수 있음을 확인하였다.

그림 1. 타이어 생산공장에서 RFID 적용 사례 Fig. 1. RFID system in tire manufacturing.

그림 2. RFID 시스템의 구성도 Fig. 2. Configuration of a RFID system.

그림 3. 주파수 및 위치 변화에 따른 위상차 변화 Fig. 3. The variation of phase difference with respect to frequency and tag location.

그림 4. RFID 태그 Fig. 4. RFID tag.

그림 5. 태그 거리 센싱 시스템 구성 Fig. 5. RFID tag distance sensing system.

그림 6. 주파수에 따른 IQ 신호 Fig. 6. IQ signal of each frequency set.

그림 7. DC offset 제거한 I/Q 신호의 궤적(10 cm) Fig. 7. The I/Q trajectories without DC offset(10 cm).

표 1. 실험결과 Table 1. Experimental results.