RFID 시스템이 1990년대 말에 처음으로 도서관에 도입된 이래, 13.56MHz 주파수를 활용하는 HF 시스템과 900MHz 주파수를 활용하는 UHF 시스템에 대한 논란도 계속하여 확대되고 있다. 이에 본 연구에서는 HF RFID 시스템과 UHF RFID 시스템의 특징을 분석하고, 도서관 현장에서 적용되는 실제 상황에서의 장단점을 규명하고자 하였다. 이를 위해 국내 도서관의 RFID 시스템 도입현황과 국내의 대표적인 4개의 도서관 RFID 시스템의 도입사례(HF, UHF 각각 2개 도서관)를 분석하였다. 또한 HF RFID 시스템과 UHF RFID 시스템의 기능적 특징, ISO/DIS 28560에서의 주파수 논의, 각 시스템의 공급자 및 사용자 의견도 조사되었다.
본 논문은 전하펌프와 클록트리거 회로를 사용하는 프리스케일러가 포함된 UHF RFID 응용을 위한 900MHz Integer-N 방식의 주파수 합성기를 소개한다. 쿼드러처 출력이 가능한 전압제어발진기와 프리스케일러, 위상주파수검출기와 전하펌프 및 아날로그 고정 검출기는 0.35-${\mu}m$ CMOS 공정으로 설계되었다. 주파수 분주기는 verilog-HDL 모듈을 통해 설계되었으며 mixed-mode 시뮬레이션을 통해 디자인을 검증하였다. 전압제어발진기의 동작 주파수영역은 828MHz에서 960MHz이고 위상이 90도 차이나는 쿼드러처 신호를 출력한다. 시뮬레이션 결과로 위상잡음은 100KHz offset 주파수에서 -102dBc/Hz 이었으며, 고착시간은 896MHz에서 928MHz까지 32MHz step을 천이할 때 4us이다.
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 논문은 UHF 대역 RFID 시스템용 고감도 광대역 태그 안테나의 설계에 대하여 기술한다. 제안된 태그 안테나의 크기는 $60\;mm\;{\times}\;10\;mm\;{\times}\;1\;mm$이다. 공진 주파수는 910 MHz 이고, - 10 dB이하 대역폭은 약 900 MHz이다. 측정된 반사손실과 지향성 패턴은 계산결과 잘 일치하는 것으로 확인되었다. 칩을 가진 제안한 태그 안테나의 인식거리는 6.5 m로 관측되었으며, 이 값은 상용 태그 안테나의 인식거리보다 평균 0.5 m이상 멀리 감지된 결과이다.
본 논문에서는 UHF 대역인 900 MHz에서 열음향 영상(thermoacoustic imaging, TAI) 응용을 위한 1 kW급 반도체 펄스 전력 증폭기를 설계 및 제작하였다. 반도체 펄스 전력 증폭기는 단펄스(short pulse) 동작을 위하여 펄스 폭 $80{\mu}s$, 듀티사이클 1 %, 900 MHz의 캐리어 주파수 조건에서 설계되었다. 전체 전력 증폭기는 16개의 단일 전력 증폭기를 윌킨슨 전력 분배기를 통해 결합하여 제작되었고, 사용된 능동 소자는 Freescale사의 MRFE6P9220HR3 LDMOSFET이 사용되었다. 제작된 전력 증폭기는 입력 전력이 -16 dBm일 때 중심주파수에서 60.2 dBm의 출력 전력과 76.2 dB의 전력 이득, 그리고 25 %의 드레인 효율 특성을 나타내었다.
본 논문에서는 UHF(470∼806 MHz) 대역에서 전송장치로 사용 가능한 DTV 중계기용 1 Watt 급 구동증폭단을 설계 및 제작하였다. 구동증폭단은 유전율 2.53, 두께 0.8 mm 기판을 사용하여, 전치증폭기 및 1 Watt 단위증폭기를 단일기판상에 집적화 하였다. 바이어스 전압 28 V DC, 전류 900 mA를 구동증폭단에 인가하였을 때, 470∼806 MHz의 대역에서 53.5 dB 이상의 이득, $\pm$0.5 dB의 이득 평탄도 및 -12 dB 이하의 입ㆍ출력 반사손실이 나타났다. 또한 출력전력이 1 Watt일 때 사용주파수 대역에서 2 MHz 주파수 간격의 두 신호를 구동증폭단에 입력하여 설계사양보다 우수한 48 dBc 이상의 상호변조왜곡 특성이 나타남을 알 수 있었다.
현재 모든 제조공정에서 제품을 생산하기 위해 입고되는 제품 및 원자재의 물류비를 절감하기 위한 방안을 찾고자 하는 기업들의 노력은 가장 큰 과제 중 하나이며, 최근 직면한 세계적인 불황으로 인해 물류 관리의 중요성이 더욱 커지고 있다. 본 개발 기술은 TDMS는 특히 UHF 900Mhz RF-ID 무선 주파수 기술을 이용 자재 입고부터 완제품 출하까지의 공장 내 IN/OUT Bound 트럭 물류 및 DOCK 관리 최적화 시스템 개발을 목적으로 한다.
본 논문에서는 가시거리가 확보가 되는 임의의 산간지형에서 UHF대역의 주파수 환경의 모델링을 제안한다. UHF대역을 사용하는 송신국은 Wt(Wanted Transmitter)로 정의하고 수신국은 Vr(Victim Receiver)로 정의하여 Victim link로 설정하며, 간섭원은 It(Interference Transmitter)와 Wr (Wanted Receiver)으로 정의하여 Interference link로 설정한다. Monte-Carlo 방식을 이용하는 전파간섭분석 시뮬레이션 툴인 SEAMCAT(Spectrum Engineering Advanced Monte Caelo Analysis Tool)을 사용하여 모델링된 주파수 환경을 시뮬레이션 한 결과와 임의의 산간지형에서 측정한 실측데이터를 비교하였다. SEAMCAT의 dRSS(desired Received Signal Strength)계산 값은 지형에 의해 생기는 손실이 있기 때문에 UHF 대역에서 수신 전력에서 70% 오차를 나타냄을 알 수 있었다. 따라서 지형에 의한 간섭회절만큼의 송신전력을 줄임으로써 실제 전파 환경과 유사한 가정을 할 수 있게 하였다. 본 논문에 제시된 UHF 주파수 환경에서의 시뮬레이션 모델링은 UHF 주파수 재배치 및 간섭분석 연구에 기여할 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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