본 논문에서는 원형편파를 가진 900MHz 대역 RFID 리더기 안테나를 설계 및 제안하고 실험에 의하여 조사하였다. 900MHz 대역 RFID 리더기 안테나는 좌선편파를 산출할 수 있는 용량을 구성한 단순한 방사기로 제안되었다. 또한, 설계 제작한 900MHz대역 RFID 리더기 원형편파 안테나는 1010MHz 중심주파수 대역에서 -38.28dB의 리턴로스 값을 가지며, 905~1030MHz에서 12.5% 대역폭을 갖는다. 제안한 LHCP 안테나 최대이득은 6dBi이고, 축비가 2이하에서 동작하는 원편파 안테나이다. 측정된 결과, 2기준 이하 축비값은 동작 주파수에서 양호하게 관측되었으며, 제안된 안테나는 무선통신에서 RFID응용을 위해 적합하다.
본 논문에서는 하나의 층에 두 가지의 주파수 대역을 내장해서 인레이를 구성하는 One-Sheet Inlay 패턴을 이용한 RFID 태그 안테나를 개발하였다. One-Sheet Inlay RFID 태그 안테나는 이종의 RFID 안테나를 하나의 카드에 내장해서 사용하는 방법이 아니라 하나의 시트에 13.56MHz와 900MHz RFID 태그 안테나를 구현하였다. 제안한 방법을 유용성을 입증하기 위하여 실험 장치를 구성하였고, 6개의 패턴을 설계하여 각각의 패턴에 대해서 인식거리를 평가하였다. 설계한 One-Sheet Inlay RFID 태그 안테나 중에서 패턴 5가 13.56MHz RFID 태그에 대해서는 인식거리 3.5cm이고, 900MHz RFID 태그에 대해서는 인식거리 5.34m로 우수한 성능을 나타내었다.
본 논문에서는 0.65 $\mu$m CMOS 공정을 이용한 900MHz 대역의 저잡음 증폭기를 설계하였다. 입력 매칭은 전력소모가 가정 적고 NF도 가장 작은 인덕터 종단 정합회로를 사용하였다. 온칩 상에 바이어스 안정화를 포한시켰으며, 전원은 3V를 공급하였을 때 전력 소모는 39mW이다. 설계된 저잡음 증폭기의 특성능 900MHz 대역에서 13.2dB의 이득과 4.8dB의 Noise Figure가 측정이 되었다. 입력 반사손실으 -26dB, 츨력반사 손실은 -17dB을 얻었으며, 입력 1-dB 억압 -12dBm을 얻었다.
본 고에서는 최근 많은 관심을 갖고 있는 900 MHz UHF 대역을 사용하는 RFID시스템의 무선 인터페이스 표준에 대해 살펴본다 900 MHz UHF 대역의 RFID시스템은 유통,물류에 사용될 것으로 기대되기 때문에 국제표준화기구인 ISO와 국제 민간표준화 기구인 EPCglobal에서 무선 인터페이스 표준을 세우고 있다. 특히 2004년부터 이뤄진 EPCglobal의 EPC Class 1 Generation 2표준은 향후 ISO의 900 MHz 대역 RFID 시스템의 새로운 무선 인터페이스 표준으로 정해질 것으로 기대되고 있어 더욱 관심을 모으고 있다. 이에 본 고에서는 900 MHz대역 RFID 무선 인터페이스 표준인 ISO/IEC의 ISO 18000-6과 EPCglobal의 EPC Class 1 Generation 1, Generation 2 를 중심으로 900 MHz대역 RFID 시스템의 무선 인터페이스 표준화 동향을 살펴보았다.
본 논문에서는 900MHz 대역의 RFID 수용이 가능한 거치형 평판 안테나를 설계, 제작하였다. 제안한 안테나는 공기의 유전율을 활용한 거치형 타입으로서 직사각형 패치 구조에 그라운드의 높이를 활용하여 대역폭을 넓게 하였으며, 동축선로 급전방식을 활용하여 최적의 상태를 나타냈다. 또한, 넓은 대역폭으로 실제 사물에 부착된 RFID 태그가 액체, 특수한 금속, 온도, 습도 등에 의해 주파수천이 현상이 발생하는 문제점을 해결할 수 있다. 설계 제작한 안테나의 대역폭은 정재파비 2이하를 기준으로 $890MHz{\sim}1000MHz$에서 11.90% 이상이다. 그리고 제안된 안테나는 원편파 안테나로 이득이 6dBi이상임을 확인하였고 축비가 2이하에서 동작하는 특성을 보였다.
본 연구에서는 900MHz대역 수신기용으로 선행 개발되어진 RF 칩세트를 장착한 RF 특성평가 보드를 개발하였으며, 환경평가시험을 수행하였다. 선행 개발되어진 RF-IC 칩에는 저잡음증폭기, 하향변조 주파수혼합기, AGC Amp, SW-CAP 필터 등을 포함하고 있으며, 이에 따른 정합회로와 RF/IF SAW 필터, 듀플렉서 필터 및 전원공급회로를 RF 특성평가보드에 첨가하여 제작하였다. 공급전원은 2.7에서 3.6V이며, RF 보드의 소모전류는 42mA로 나타났으며, 동작 주파수는 RF 입력이 925~960MHz으로 제작, 측정되었다. 측정결과 일반적인 900MHz용 디지털 이동통신단말기의 RF 수신특성과 유사하게 양호한 결과를 보였다.
본 논문에서는 350 MHz와 900 MHz 평면파에 노출된 다양한 모델의 인체 두부 내 비흡수율(specific abs sorption rate, SAR)의 분포를 해석하였다. 해석 방법은 유한차분시간영역(finite-difference time-domain, FDTD) 방법이며, 인체 두부 모델로서 균질 매질의 구형모델, 균질의 실질적인 형태를 갖는 모텔 그리고 실질적인 형태를 갖는 비균질 모델이 사용된다. 입사 평면파의 편파는 인체 길이방향과 일치하며, 진행방향은 뒤에서 암으로, 그리고 앞에서 뒤로 향하는 두 가지 경우를 다룬다. 얻어진 연구결과는 다음과 같다. 1) 세 가지 모델의 평균 SAR은 비슷하나 국부 SAR은 큰 차이가 있다. 2) 주파수가 900 MHz보다 두부의 공진이 일어나는 대역인 350 MHz에서 복사전력이 더 깊이 침투한다. 3) 후방입사 평변파의 경우에는 두부가 아닌 목 부근에서 "hot spot"이 일어난다. 4) 전방입사 평면파의 경우에는 900 MHz에서는 코, 350 MHz의 경우에는 입술 위와 턱 부분에 "hot spot"이 나타난다.
RFID 시스템은 주파수마다 다른 인식 거리를 가지며, 장거리 시스템의 900MHz의 경우 1m에서 최대 10m까지 인식 범위를 가진다. 주파수는 거리에 의하여 해당 파장이 감쇠하는 현상이 생하며, PSK 질문기에서 발생하는 전파는 1/4파장 변화에 의하여 출력 신호 극성이 반전되며 허용 인식범위 내 응답기에서도 적합한 통신이 안되는 영역이 발생하였다. 본 연구에서는 900MHz RFID 장비를 기본으로 안테나와 태그의 위치를 변경하여 테스트를 진행하여 어떤 지정에서 음영구역이 발생하는지 테스트를 진행하고, 문제점이 발생하는 원인에 대하여 논하며 이런 문제점을 해결하기 위하여 일본에서 2.4GHz RFID 응답기에서 사용하는 베이스 밴드 FSK 변조회로를 기반한 900MHz RFID 응답기 설계방안을 제안한다.
본 논문에서는 단일 FET를 이용하여 900MHz/2.14GHz 이중 대역 고효율 도허티 전력증폭기 설계 구현을 하였다. 이중대역 도허티 전격증폭기의 출력전력은 900MHz 에서 35.91dBm, 2.14GHz에서 35.91 dBm의 출력을 얻었으며, 전력부가효율은 900MHz에서 40.32%, 2.14GHz에서는 40.47%의 효율을 획득 하였다. 또한 본 논문에서 단 하나의 능등소자를 이용하여 최대한의 출력전력을 얻기 위하여 최대 전력정합법을 사용하였으며 그 결과 이중대역 전력증폭기를 구현할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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