본 논문은 해양 IoT 서비스, 특히 어구 자동식별 시스템을 위한 해상 부이에 내장되는 안테나의 설계와 제작에 대해 살펴보았다. 제안하는 안테나의 주파수 대역은 해양 IoT 서비스의 확장성을 고려하여 433 MHz와 920 MHz 이중 대역으로 하였다. 안테나는 920 MHz 주파수 대역을 위한 이중 패턴 모노폴 구조와 433 MHz 대역을 위한 미앤더 구조로 설계되었다. 제작된 이중 대역 안테나의 전압 정재파비는 433 MHz에서 1.548로, 920 MHz 대역에서 평균 1.5로 측정되었다. 안테나 이득은 920 MHz 주파수 대역 중 902 MHz에서 최대값인 3.83 dBi가 얻어진 반면 433 MHz에서는 1.18 dBi로 얻어졌다. 433 MHz에서의 안테나 이득이 920 MHz 대역에서의 안테나 이득보다는 작지만 목표치인 -5 dBi를 초과하는 값이다. 또한 본 연구를 통해 얻은 다른 모든 측정값들은 어구 자동식별 시스템을 위한 해상 부이와 어선 사이의 통신 거리 목표치인 10 km를 달성할 수 있는 성능 기준에 해당한다는 것을 확인하였다.
드론 운항을 위한 주파수로 현재 2.4 GHz와 5 GHz 대역을 사용하고 있다. 드론의 비가시 장거리 운항을 위하여 2019년 12월 과학기술정보통신부는 433 MHz 대역을 신규 할당하였다. 하지만 433 MHz 대역은 기존에 할당된 아마추어 무선통신을 위한 주파수 대역과 동일하기 때문에 간섭 발생을 피할 수 없다. 따라서 433 MHz 대역을 기반으로 하는 드론 운항 시스템 개발에 필수 조건으로 이 주파수 대역에 대한 간섭 회피 기술이 개발되고 적용되어야 한다. 본 논문에서는 433 MHz 대역 신호의 간섭 회피 및 저감 기술 개발에 필요한 433 MHz 대역 신호의 측정과 분석 결과를 보고하고자 한다. 433 MHz 대역 신호의 측정과 분석은 3곳에서 5분 간격으로 측정된 스펙트럼을 통해 이루어졌다. 본 연구에서 수행된 측정과 분석은 공간적 특성, 시간적 특성 및 트래픽 특성 등을 고려하였기 때문에 433 MHz 대역의 간섭 회피 기술 개발에 필요한 기초 자료가 될 것으로 판단된다.
본 논문에서는 내장형 안테나의 일종인 IFA 구조를 이용하여 433MHz용 소형 능동 RFID 안테나를 제안하였다. 제안한 안테나에서 급전점과 단락스트립 사이의 간격 변화, 복사기에 미엔더 라인 구조를 삽입, 복사기와 접지면 사이 간격 변화를 주어 안테나 성능을 개선하였다. 안테나 파라미터 특성에 확인하기 위하여 ANSYS사의 HFSS를 이용하였다. 433MHz 능동형 RFID 주파수 대역은 433.67-434.17MHz이다. 제작한 안테나는 433MHz 능동형 RFID 대역에서 반사손실 -9.54dB이하의 값을 가지며, 최대 안테나 이득은 -4.28dBi임을 확인할 수 있다. 제안한 안테나의 전체 지그 크기는 $72{\times}44{\times}1mm$이고, 안테나 부분은 $35.5{\times}19.5mm$이다. 안테나의 측정결과와 시뮬레이션 결과를 비교하여 분석한 결과, IFA 구조를 이용한 소형 433MHz 안테나의 실용화 가능성을 확인 할 수 있었다.
본 논문에서는 PCB 안테나의 일종인 IFA 구조를 이용하여 433/865MHz 이중 대역 안테나를 제안하였다. 제안한 안테나에서 급전점과 단락스트립 사이의 간격 변화, 복사기와 접지면 사이 간격 변화, 브랜치 라인 추가를 통해 안테나 성능을 개선하였다. 안테나 파라미터 특성을 확인하기 위하여 ANSYS사의 HFSS를 이용하였다. ISO-18000-7의 RFID 주파수대역은 433MHz이고, ISO-18000-6의 유럽 RFID 주파수대역은 865.5-867.5MHz이다. 제작한 안테나의 433MHz 대역폭은 5.2MHz이고, 865MHz대역의 대역폭은 18.2MHz이다. 433MHz의 최대이득은 -5.74dBi이고, 865MHz에서 최대이득은 -3.36dBi임을 확인할 수 있다. 제안한 안테나의 전체 지그 크기는 $60{\times}44{\times}1mm$이고, 안테나 부분은 $44{\times}21mm$이다. 안테나의 측정결과와 시뮬레이션 결과를 비교하여 분석한 결과, IFA 구조를 이용한 433/865MHz 이중 대역 안테나의 실용화 가능성을 확인 할 수 있었다.
본 논문은 타이어 휠로 인한 전파의 감쇄를 최소화하기 위해 직각 스파이럴 형태의 TPMS용 송신 안테나를 설계하고 제작하였다. 설계된 안테나의 433 MHz 주파수에서의 $S_{11}$은 시뮬레이션 결과, -10 dB 대역폭이 23 MHz(427~450 MHz)가 확보되었으며, 설계된 안테나를 두께 0.3 mm인 황동 재질로 $5mm(W){\times}23mm(D){\times}10mm(H)$의 크기로 제작한 후 반사 손실을 측정한 결과, -10 dB 대역폭이 433 MHz${\pm}$10 MHz로 충분한 대역폭이 확보됨을 확인하였다. 제작된 안테나의 방사 전력은 휠에 미부착시 -44.21 dBm, 휠에 장착 시 -50.0 dBm으로 측정되었으며, 실제 데이터 송수신 테스트를 통해 실용화가 가능함을 확인할 수 있었다.
본 논문에서 는 컨테이너용 RFID로 이용할 수 있는 433MHz 대역의 RFID 태그용 안테나를 제안하고자 한다. 마이크로스트립 형태로 안테나를 제작하였고, 프랙탈 이론을 적용하여 크기를 축소할 수가 있었다. 시뮬레이션을 통해 433MHz 주파수에서 반사손실이 -20.9dB, 이득이 -3dB를 가지는 것을 확인하였다. 그러나 시뮬레이션 결과와 제작된 안테나의 측정결과에는 약간의 차이가 있었으나, 급전부 위치를 수정하여 반사손실을 -l5dB 되도록 하여 설계 제작된 안테나의 실용 가능성을 입증할 수 있었다.
최근 사물에 태그를 부착하여 무선으로 사물과 주변의 정보를 감지하는 RFID 기술이 등장하여 IT시장을 선도할 기술로 주목받고 있다. 그 중 국내에서 아마추어용으로 사용되던 433MHz대역이 컨테이너용 RFID 대역으로 지정되면서 국내에서도 활발히 연구가 이루어지고 있으며, 부산항에서 시범 운영하고 있으며 향후 확대 운영할 계획에 있다. 이에 본 논문에서는 프랙탈 이론을 적용하여 433MHz대역의 RFID 태그 안테나를 설계 및 제작하였다. 프랙탈 이론 중 민코스키 곡선을 응용하였고, 중심에 미앤더를 둔 구조로 설계하였다. 또한 접지면을 안테나와 같은 면에 구조로 최종 설계하였다.
사물인터넷에 사용되는 소형 통신 기기들은 적은 메모리 용량과 느린 연산 속도 때문에 고급 암호기법을 적용하지 못하기 때문에 각종 해킹에 취약하다. 본 논문은 433MHz 대역에서 동작하는 소형 송신기들의 인증 신뢰도를 높이기 위해 RF지문을 도입하고 분류 알고리즘으로 CNN (convolutional neural network) 을 사용한다. 각 송신기가 전송하는 프리엠블 신호를 소프트웨어정의라디오를 사용하여 추출하고 수집하여 학습 데이터 집합으로 만들고, 이를 신경망을 학습시키는 데에 사용한다. 네 가지의 시나리오에서 20개의 송신기의 식별을 테스트한 결과 높은 식별 정확도를 얻을 수 있었다. 특히 학습 데이터 수집 시의 위치와 다른 위치에서 테스트를 수행한 시나리오에서, 그리고 송신기가 걷는 속도로 이동하는 시나리오에서 각각 95.8%, 92.6%의 정확도를 산출함을 알 수 있었다.
The paper describes a meander antenna using magneto-dielectric composite for 433.92 MHz band. The antenna with magneto-dielectric material in this paper is suggested for miniaturization of antenna size. The return loss of meander antenna is achieved by optimizing the permittivity, $\varepsilon_r$=1.71-j0.004 and permeability, $\mu_r$=2.39+j2.58. Over all dimension of the antenna is $51\times11\times1.6mm$. The return loss and gain are -41 dB, -5dBi, respectively at 433.92 MHz.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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