Study on chipless RFID system with coupled resonators and its applications

Abstract

본 논문은 결합 공진기 구조의 식별 코드와 Frequency Position을 이용한 코딩 기법을 활용하여, 전자기파를 이용한 새로운 보안 코드 설계 기술 및 그에 대한 인식시스템을 제안한다. 결합 공진기를 이용한 전자기 식별 코드(Electromagnetic Identification Code)는 반파장의 길이를 가지는 Open-loop Resonator 구조의 2차원 결합 공진기 형태로 구성이 되는데, 공진기의 기본 크기에 따른 공진주파수, gap의 방향에 따른 전계·자계 특성의 차이, 공진기간의 거리 등에 의하여 변화하는 Coupling Coefficient(k)에 따라 공진기 N개에 대하여 서로 다른 NxN Coupling Matrix 특성을 가진다. 이러한 NxN Coupling Matrix에 의하여 Splitting되는 공진주파수들을 어플리케이션에 따라 주파수 범위 내의 미리 설정된 Frequency Position에 해당되는 코드의 값으로 읽어냄으로써 공진기 개수만큼의 독립적인 식별 코드를 얻을 수 있다. 전자기 식별 코드는 전도성 잉크 기술의 발달로 종이, 플라스틱 등 다양한 재질의 사물에 적용될 것으로 기대될 뿐만 아니라, 투과 가능한 전자기파를 이용하여 코드를 식별하기 때문에 다른 상용 식별 코드 기술들과 비교할 때 사물 내부에 은폐가 가능하며 내구성이 뛰어나다는 장점을 가진다. 코드화된 전자기 식별 코드는 도파관과 같은 Guided Structure를 이용한 Guided 영역이나 전송선로를 이용한 Near-field 영역에서 전자기파를 통과시켜 얻어지는 주파수 특성을 하나의 코드로 인식한다. 본 논문에서는 X-band(8-13GHz) 영역을 활용하여, 하나의 공진기가 32개의 Frequency Position에서 5-bit의 기본 식별 코드를 가지도록 설계하였다. 또한, 이를 2차원 형태로 확장하여 다수의 공진주파수를 가지도록 구현하여 식별 코드가 가지는 Data Density를 증가시켰다. 제안된 전자기 식별 코드의 성능 검증을 위하여 전자기 식별 코드를 인식할 수 있는 인식시스템을 설계하여 측정 및 시연을 통하여 확인하였다. 이러한 전자기 식별 코드 기술은 앞으로 신분증, 화폐 등에 추가적인 보안요소로 적용될 수 있는 보안기술 뿐만 아니라, 다양한 사물들의 식별 기술로 활용될 것으로 기대된다.