본 논문에서는 수식적 방법을 통하여 수동 RFID 태그 안테나의 동작 원리를 설명하였고, 유도 결합 방식을 이용하여 커패시티브한 태그 칩을 부가적인 정합 회로 없이 장착할 수 있는 UH F대역 초소형 수동 RFID 태그 안테나를 제안하였다. 제안한 안테나는 단일 평면 구조 형태로 PET 기판에 손쉽게 인쇄할 수 있어 생산비 절감을 통한 대량 생산이 용이하며, Pareto 유전자 알고리즘과 IE3D 시뮬레이션 툴로 최적화하여 안테나의 크기를 kr=0.27($2 cm^2$)까지 소형화하였다. 최적화 한 RFID 태그 안테나의 성능을 검증하기 위하여 몇 개의 표본 안테나를 제작하고 반사 손실, 복사 효율, 복사 패턴 등을 측정하였다. 상용 태그 칩과 고정형 리더 시스템을 이용하여 제작된 태그 안테나의 인식 거리를 측정하였고, 약 $1{\~}3 m$의 인식 거리를 가지는 것을 확인하였다.
Tsurumi, Takaaki;Nam, Song-Min;Mori, Naoko;Kakemoto, Hirofumi;Wada, Satoshi;Akedo, Jun
한국세라믹학회지
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제40권8호
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pp.715-719
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2003
The Aerosol Deposition (AD) process will be proposed as a new fabrication technology for the integrated RF modules. $\alpha$-A1$_2$O$_3$ thick films were successfully grown on glass and Al substrates at room temperature by the AD process. Relative dielectric permittivity and loss tangent of the $Al_2$O$_3$ thick films on Al showed 9.5 and 0.005, respectively. To form microstrip lines on aerosol-deposited A1903 thick films, copper electroplating and lithography processes were employed, and the square-type cross section with sharp edges could be obtained. Low-pass LC filters with 10 GHz cutoff frequency were simulated by an electromagnetic analysis, exhibiting the validity of the AD process as a fabrication technology f3r integrated RF modules.
본 논문은 향상된 성능을 가진 개선 된 헤어핀 커플 링 구조인 스텝 임피던스 공진기 (SIR : Stepped Impedance Resonator)를 이용한 광대역 대역저지 여파기 (WBSF : Wide Band Stop Filter)를 설계하였다. SIR WBSF는 크기가 작고 탁월한 대역저지 특성을 갖는 장점이 있다. 설계된 BSF는 ${\lambda}/4$길이의 사각 모양의 헤어핀형을 입력과 출력 전송 라인 상측과 하측에 배치하여 대칭형이 되도록한 구조이다. 입출력 단자는시스템 응용을 위해 50 ohm으로 종단 되었다. SIR WBSF의 중심 주파수는 3.15 GHz의 제2 고조파 인 6.3 GHz이다. 설계된 여파기의 3dB 대역폭은 2.9 GHz이고 전송계수 ($S_{21}$)는 33.2 dB이다. 중심 주파수에서 반사계수 ($S_{11}$)은 0.106 dB이다. 응용분야는 육상고정 마이크로웨이브 중계국, 고정된 위성과 지구국, 고정 위성간 통신에 사용된다. 전체 크기는 $20mm{\times}10mm$이다.
본 논문에서는 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술을 이용하여 Microstrip 구조의 저 손실 전송라인을 제작하고, 제작되어진 전송라인을 이용하여 Ka-band 대역의 저역통과 여파기(Low Pass Filter)를 제작하였다. 저 손실 전송라인의 제작은 surface micromachining 공정기법을 사용하고 저 손실 및 넓은 범위의 특성 임피던스 값을 얻기 위하여 신호선을 유전체 지지대를 이용하여 공기 중으로 위치시켜 substrate에 의한 손실을 최소화시켰다. 제작된 전송선로를 이용하여 LPF에 적용하면 유전체 손실의 최소화로 인한 insertion loss를 줄일 수 있는 장점이 있다는 것을 확인하였다. 또한 LPF를 다른 능동소자와 함께 구현하기 위하여서는 소형화가 필수적인데 LPF의 소형화를 위하여 접지면 부분에 slot을 형성하여 제작하였으며 제작된 결과를 그렇지 않은 경우와 서로 비교 분석하였다.
본 논문에서는 편파 다이버서티(j:X)larization diversity)용 광대역 안테나에 대한 성능을 개선하기 위한 새로운 구조를 제안하였다. 이중 편파 마이크로스트립 안테나를 구현하기 위하여 십자형 개구변을 두었고, 개구면 위와 아래에 두 j:X)rt가 서로 수직이 되도록 급전부를 셜계하였다. 그리고 방사소자와 급전부에 air gap을 주었으며 후 방 방사를 줄이기 위해 아래 급전부로부터 $\lambda$/4 떨어뜨려서 반사판을 두었다. 더욱 넓은 대역폭을 가지도록 방 사 패치에 톱니 모양의 perturbation을 주었으며, 패치의 perturbation 효과에 의해 안테나 크기가 줄어들게 됨으 로써 배열 안테나의 크기도 상당히 줄어들었다. 제안된 단일 소자 안테나를 이용하여 $1\times4$ 배열 안테나 구조를 가진 PCS 기지국용 편파 다이버시티 안테나 를 제작하였다. 단일 소자 안테나는 각각 port 당 10.3 %, 11.3 %(VSWR<1.3)의 대역폭을 가지고 두 port간의 분리도가 -40 dB 이상이다. 또한 배열 안테나의 대역폭은 각각 13.2 %, 12.7 %(VSWR <1.3)이고 -36 dB의 분 리도와 10 dB의 XPD를 가진다.
본 논문에서는 새로운 구조의 작은 크기의 삼중 모드 공진기를 제안한다. 제안된 구조는 소형화를 위해 반파장의 Stepped Impedance Resonaotr에 개방 스터브와 단락 스터브를 이용하였으며, 개방 스터브에 의해 자체적으로 하나의 전송 영점을 발생시킨다. 각각의 세 가지 공진 모드에서 발생하는 공진점을 이론적으로 해석하였다. 제안된 삼중 모드 공진기를 이용하여 세 개의 전송 극점과 하나의 전송 영점을 갖는 2.4 GHz WLAN에 적용 가능한 대역 통과 필터를 설계 및 제작하였다. 제작된 삼중 모드 필터는 중심 주파수 2.4 GHz에서 15.8 %의 3 dB 대역폭과 2.4~2.5 GHz 통과 대역 내에서 최대 1.17 dB 이하의 삽입 손실을 갖는다. 제작된 삼중 모드 공진기의 필터의 크기는 급전 선로를 포함하여 15.9 mm${\times}$9.7 mm로 기존의 삼중 모드 필터에 대비하여 매우 작은 크기를 갖는다.
광대역 고출력 SP3T MMIC GaAs PIN 다이오드 스위치를 설계, 제작하고 특성을 측정하였다. 전력단속능력을 개선시키기 위하여 다이오드의 버퍼층을 저온 버퍼와 초격자 버퍼로 이루어진 2층 구조로 설계하였다. 개발된 다이오드의 항복전압은 65V이고 순방향 정압강하는 1.3V 이었다. MMIC 스위치는 마이크로스트립 라인형으로 구현되었고 인덕턴스가 낮은 via hole 공정을 이용하여 신호를 접지하였다. 평면형 구조보다 더 낮은 기생성분과 진성영역에서 고품질을 갖는 수직형 에피텍셜 PIN 구조를 사용하여 우수한 마이크로파 성능을 얻었다. 제작된 SP3T 스위치의 고출력 특성은 14.5GHz CW에서 입력전력을 8dBm부터 32dBM 까지 증가시킬 때 삽입손실은 0.6dB보다 작은, 분리도는 50dB보다 크게 측정되었다.
본 논문에서는 $\{lambda}$g/4 단락형 및 ${\lambda}$g/2 개방형 스터브를 이용한 협대역 대역통과 여파기를 제안한다. 스터브 대역 통과 여파기를 협대역으로 구현하기 위해, 스터브의 임피던스 값 변화 없이 스터브 위치를 변화시켜, 그에 따른 Qe (External quality factor) 값을 이용하여 협대역 대역통과 여파기를 구현한다. 또한, 협대역 대역통과 여파기의 전승선로 부분에 T-형태의 대역저지 여파기를 집적시켜, 여파기에서 발생하는 고조파들을 억제한다. 제안된 여파기의 중심 주파수는 5.8 GHz, 대역폭은 10 % 이며, ${\lambda}$g/4 단락형에서의 삽입손실은 2.1 dB, 반사손실은 18 dB이고, ${\lambda}$g/2 개방형에서의 삽입손실은 1.2 dB, 반사손실은 21.9 dB의 측정결과들을 얻는다.
본 논문에서는 메타물질 특성을 가지는 단위 구조의 비대칭 배열을 이용하여 서로 수직한 방사패턴을 형성하는 이중대역 메타물질 안테나를 제안하였다. 제안된 안테나는 메타물질 단위 구조를 비대칭 주기배열로 인하여 2개의 수직한 공진 모드를 발생시킨다. 2개의 수직한 공진 모드는 안테나의 선형 편파 특성을 변화시키지 않고, 오직 방사패턴만 수직하게 형성하는 특징을 가지고 있다. 본 논문에서는 안테나 표면에서는 전계분포의 분석을 통하여 수직한 공진 모드를 분석하였으며, 측정 실험을 통해 안테나의 성능을 검증하였다. 제안된 안테나는 각각의 공진주파수에서 y축과 x축 방향으로 서로 수직한 방사패턴을 가지고 있으며, 각각 3.34 dBi 와 3.86 dBi 의 안테나 이득을 나타내었다. 또한 안테나의 크기 감소와 방사효율 증가를 위하여 동일한 안테나의 접지면에 슬롯을 적용하여, 크기 감소와 12 % 와 27 % 의 방사효율 증가 효과를 실험적으로 검증하였다.
본 논문에서는 수직 분할 링 공진기(VSRR, Vertical Split Ring Resonator)를 적용하여 전기적 크기를 축소시킨 발진기를 제안하였다. VSRR은 유전체 기판의 상면과 하면에 일렬로 놓인 마이크로스트립 라인간에 발생하는 커패시턴스와 인덕턴스에 의해서 공진기로 동작하는 분리형 링 공진기(Split Ring Resonator)형태이며, 마이크로스트립 라인을 이용한 일반적인 hairpin 형태 또는 평면형 링 공진기에 비해 공진 회로의 전기적 크기를 축소할 수 있는 장점이 있다. 본 논문에서는 S-band에서 동작하는 VSRR을 설계하고, 이를 공진회로로 사용한 발진기를 설계 및 구현한 결과를 제시하였다. 제안된 발진기는 2.4GHz에서 5.9dBm의 출력을 나타내었으며, 오프셋 주파수 100kHz에서 -112.58dBc@Hz, 1MHz에서 -137.36dBc@Hz의 위상잡음 특성을 나타내었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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