SAW Device는 필터이외에도 각종 물리 센서나 화학센서 혹은 ID Tag로 다양한 분야로 활용범위가 확대됨에 따라 다양한 SAW Device를 사용하기 위한 플랫폼이 요구된다. 현재 SAW ID나 Sensor는 많은 발전을 해왔지 만 SAW Sensor를 활용 할 수 있는 플랫폼의 발전은 미흡하기 때문에 본 논문에서는 ID Tag 나 Sensor를 비롯한 여러 SAW Sensor를 보다 편리 하게 활용할 수 있는 플랫폼에 대하여 연구 하였다. 본 논문에서 제안하는 플랫폼은 SAW Device를 인식 할 수 있는 RF 모듈과 SAW Device의 응답신호를 처리 할 수 있도록 고성능 프로세서를 이용한 매인 모듈로 구성하였다. 매인 모듈에서는 고성능 프로세서를 이용함으로서 GUI 환경 기반의 플랫폼을 구현하여 사용자들이 SAW Device에서 수집된 정보를 보다 편리하고 알아보기 쉽게 사용할 수 있도록 설계하였다. 본 논문에서 사용한 플랫폼은 ARM9 코어의 프로세서를 기반의 플랫폼으로 Windows Embedded CE 6.0 OS를 사용하여 사용자에게 더욱 편리한 인터페이스를 제공할 수 있도록 하고, 개발자들에게는 센서를 활용한 다양한 어플리케이션을 보다 쉽게 적용할 수 있도록 하였다.
SAW Device 라는 Passive 소자는 ID Tag 나 소형센서들을 대체할 수 있는 MEMS 기술의 초소형 Device 다. 이 SAW Device 를 이용하면 독립된 공간이나 전원이 필요한 센서 제어 등을 대신할 수 있을 것이다. 이렇게 활용범위가 확대됨에 따라 다양한 SAW Device 를 사용하기 위한 플랫폼이 요구된다. 하지만 현재 SAW Sensor는 많은 발전을 해왔지만 SAW Sensor 를 활용할 수 있는 플랫폼의 발전은 미흡하기 때문에 본 논문에서는 이러한 SAW Device 의 측정이 가능한 SAW Reader를 FPGA를 이용하여 좀 더 간단하고 효율적인 Reader platform 을 구현해 보고자 한다.
현재 일반적으로 사용되는 Time Domain Sampling(아래 TDS) 방식의 SAW Device는 빠른 Data 처리를 할 수 있지만 그만큼의 빠른 sampling 속도를 요구하기 때문에 고속의 AD 컨버터가 필요하다. 이 고속의 AD 컨버터는 고가의 장비로 Device 제작에 부담이 되는 실정이다. 반면에 Frequency Domain Sampling(아래 FDS) 방식으로 구현된 SAW Device는 고속의 sampling을 요구하지 않기 때문에 고가의 고속 AD 컨버터가 필요하지 않다. 이렇게 느린 sampling 속도는 상대적으로 고속의 processing을 요구하게 되는데 이는 저가의 Embedded System만으로도 구현이 가능하기 때문에 가격대비 성능에서 효율이 훨씬 높다고 할 수 있다. 그럼에도 FDS 방식의 SAW sensor를 제작하는 것이 까다롭기 때문에 현재 구현된 FDS 방식의 SAW Device는 매우 드문 실정이다. 본 연구에서는 이 문제를 해결하기 위해 기존의 TDS용 SAW sensor를 그대로 이용한 FDS 방식의 SAW Device에 대해 설계 및 구현한다.
현재 일반적으로 사용되는 Time Domain Sampling(아래 TDS) 방식의 SAW Device는 빠른 Data 처리를 할 수 있지만 그만큼의 빠른 sampling 속도를 요구하기 때문에 고속의 AD 컨버터가 필요하다. 이 고속의 AD 컨버터는 고가의 장비로 Device 제작에 부담이 되는 실정이다. 반면에 Frequency Domain Sampling(아래 FDS) 방식으로 구현된 SAW Device는 고속의 sampling을 요구하지 않기 때문에 고가의 고속 AD 컨버터가 필요하지 않다. 이렇게 느린 sampling 속도는 상대적으로 고속의 processing을 요구하게 되는데 이는 저가의 Embedded System만으로도 구현이 가능하기 때문에 가격대비 성능에서 효율이 훨씬 높다고 할 수 있다. 그럼에도 FDS 방식의 SAW sensor를 제작하는 것이 까다롭기 때문에 현재 구현된 FDS 방식의 SAW Device는 매우 드문 실정이다. 본 연구에서는 이 문제를 해결하기 위해 기존의 TDS용 SAW sensor를 그대로 이용한 FDS 방식의 SAW Device에 대해 설계 및 구현한다.
본 연구는 비접촉 무전원 표면탄성파(surface acoustic wave, SAW) 온도센서를 개발하기 위하여 수행되었다. 단일전극 구조의 IDT(inter-digital transducer)와 434 MHz의 공진주파수를 가지는 SAW 소자를 $128^{\circ}$ rot-X $LiNbO_3$ 압전기판위에 반도체 공정으로 제작하였다. SAW 온도센서의 음향 반사판에 따른 반사 신호의 특성을 분석하기 위하여 다양한 형태의 음향 반사판을 제작하여 표면탄성파 신호의 반사특성을 분석한 결과 빗살형 전극형태의 반사판이 가장 양호한 반사특성을 나타내었다. SAW 온도센서를 구동하기 위한 신호를 송신하고 온도에 따른 SAW 센서의 출력신호를 수신하기 위하여 다이폴 안테나와 마이크로프로세서에 기반한 무선 송수신 시스템을 제작하였다. $40{\sim}80^{\circ}C$의 온도 범위에서 개발된 SAW 온도센서와 무선 송수신 시스템을 평가한 결과 온도증가에 따라 SAW 온도센서의 공진 주파수가 선형적으로 감소하였으며 결정계수가 0.99 이상으로 정확한 무선 온도측정이 가능한 것으로 나타났다.
SAW Device 라는 Passive 소자는 ID Tag나 소형센서들을 대체할 수 있는 MEMS 기술의 초소형 Device 다. 이 SAW Device를 이용하면 독립된 공간이나 전원이 필요한 센서 제어 등을 대신할 수 있을 것이다. 이렇게 활용범위가 확대됨에 따라 다양한 SAW Device를 사용하기 위한 플랫폼이 요구된다. 하지만 현재 SAW Sensor는 많은 발전을 해왔지만 SAW Sensor를 활용할 수 있는 플랫폼의 발전은 미흡하기 때문에 본 논문에서는 이러한 SAW Device를 측정할 수 있는 SAW Reader를 FPGA를 이용하여 좀 더 간단하고 효율적인 Reader platform을 구현해 보고자 한다.
A surface acoustic wave (SAW) sensor for the detection of odorants has been constructed by depositing various phospholipids and fatty acids onto the surface of the SAW device. The characteristics of a SAW device operating at 310 MHz deposited with silicon monoxide were analyzed. Menthone, amylacetate, acetoin, and other organic gases show different affinities to the coated lipids. An explanation is given for different odorant affinities based on the monolayer properties of phospholipids. The identification of odorants depending on the tkpe of lipid used for coating is discussed in terms of the similarity of their normalized resonant frequency shift patterns. Using a number of different lipid-coated SAW devices, odorants can be identified by a computerized pattern recognition algorithm.
본 연구에서는 작은 삽입손실을 구현하기 위해 적용되는 SPUDT 중에서 현재 가장 널리 사용되고 좋은 성능을 가지는 DART와 EWC/SPUDT형 SAW 필터에 대해서 그 효용성을 Smith 등가회로 해석법을 이용하여 분석하였다. 그리고 apodization weighting된 SAW 필터에 단순히 SPUOT를 적용하였을 때 발생하는 일부 특성열화를 보상하기 위한 방법으로, 이 두 종류 SPUDT의 폭이 넓은 전극에 대한 weighting을 독립적으로 행하였고 전극두께를 조절하여 성능변화를 보았다. 그 결과로 동일 전극길이를 갖는 경우에는 EWC/SPUDT형 SAW 필터가 DART형 SAW 필터보다 삽입손실이 더 작으나 리플이 크고, apodization weighting된 SAW필터에 SPUDT를 적용한 경우에는 전반적으로 DART형 SAW 필터가 EWC/SPUDT형 SAW 필터보다 우수한 성능을 가지는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 특정 형태의 SAW 필터에 SPUDT를 적용하는 문제에 있어서 적절한 SPUDT의 타입을 결정하는데 도움을 주리라 기대된다.
In this paper, a remote temperature sensor based on surface acoustic wave is introduced and the issues on design, manufacturing, and test of the sensor are addressed. SAW sensors having single and double electrode are prepared on the 128$^{\circ}$ YX-LiNbO$_3$ Substrate. The frequency responses of SAW sensors on the temperature change are compared. To measure the change of center frequency, two center frequencies on the 3dB and 20dB are measured and compared. Since the center frequency on the temperature change from -30$^{\circ}C$ to 80$^{\circ}C$ is linearly changed, the SAW sensor is applicable to the temperature sensor.
약초 천궁의 원산지를 판별하기 위하여 SAW 친서가 내장된 GC로 구축된 시스템을 이용하여 휘발성 성분을 분석하였다. 사용된 시료는 별도의 전처리 과정 없이 분석되어, 30초 이내에 얻어진 크로마토그램을 $VaporPrint^{TM}$ 이미지 소프트웨어를 사용하여 패턴화하였으며 패턴인식을 통하여 비교한 결과, 수입산 천궁과 국내산 천궁의 패턴이 뚜렷하게 차이를 나타냄으로 원산지 판별을 할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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