본 논문은 65-nm Complemetary Metal-Oxide-Semiconductor(CMOS) 공정으로 설계한 송신 1채널, 수신 2채널을 내장한 24 GHz 송수신 칩과 이 칩을 이용하여 제작한 24 GHz Frequency Modulated Continuous Wave(FMCW) 레이다 모듈을 제시한다. CMOS 송수신 칩은 14체배기, 저잡음 증폭기, 하향 변환 믹서, 전력 증폭기를 포함하고 있다. 송신 출력은 23.8~24.36 GHz 대역에서 10 dBm 이상이며, 위상 잡음은 1 MHz 오프셋에서 -97.3 dBc/Hz이다. 수신기는 25.2 dB의 변환 이득과 -31.7 dBm의 $P_{1dB}$를 갖는다. 송수신 칩은 모두 합해 295 mW를 소모하고 $1.63{\times}1.6mm^2$의 면적을 차지한다. 레이다 시스템은 FR4 기판과 저손실 듀로이드 기판을 적층하여, 저손실 기판위에 칩과 안테나 및 고주파 전송선을 배치하고, 바이어스 회로와 이득 블록, FMCW 신호 발생 블록은 FR4 기판에 집적하여 하나의 레이다 모듈을 구성하였다. 안테나는 패치 형태로 송신 안테나는 $4{\times}4$ 패치 안테나로 14.76 dBi의 안테나 이득을 수신 안테나는 $4{\times}2$ 패치 안테나로 11.77 dBi의 안테나 이득을 구현하였다. 코너 리플렉터를 사용하여 거리 및 방위각 탐지 실험을 수행하였고, 정상 동작을 확인하였다.
In this paper, we studied a system that can efficiently build security management for single-person households using Arduino, ESP32-CAM and PIR sensors, and proposed an Android app with an internet connection. The ESP32-CAM is an Arduino compatible board that supports both Wi-Fi, Bluetooth, and cameras using an ESP32-based processor. The PCB on-board antenna may be used independently, and the sensitivity may be expanded by separately connecting the external antenna. This system has implemented an Arduino-based Unauthorized intrusion system that can significantly help prevent crimes in single-person households using the combination of PIR sensors, Arduino devices, and smartphones. unauthorized intrusion system, showing the connection between Arduino Uno and ESP32-CAM and with smartphone applications. Recently, if daily quarantine is underway around us and it is necessary to verify the identity of visitors, it is expected that it will help maintain a safety net if this system is applied for the purpose of facial recognition and restricting some access. This technology is widely used to verify that the characters in the two images entered into the system are the same or to determine who the characters in the images are most similar to among those previously stored in the internal database. There is an advantage that it may be implemented in a low-power, low-cost environment through image recognition, comparison, feature point extraction, and comparison.
본 논문에서는 폴더형 휴대 단말기에서 머리와 단말기가 인접해지는 통화 조건에서의 방사 전력을 향상시킬 수 있는 방법을 제시하였다. 향상된 방사 성능을 분석하기 위해 자유 공간에 EUT만 있을 경우와 머리 팬텀이 함께 있을 경우에 EUT의 TRP를 측정하였고 단말기의 구조 중 팬텀 조건에서의 TRP(Total Radiated Power) 감쇄에 영향을 주는 요소들을 가인자로 설정하고 변경 실험을 하였다. TRP의 가인자 중 실제로 영향을 주는 것으로 나타난 인자들은 안테나의 길이와 위치, 폴더의 각도, 안테나 주변의 그라운드 연결 방법이었고 이 부분들을 개선하여 팬텀 적용시 TRP의 감쇄가 개선전보다 약 5 dB 향상될 수 있음을 확인할 수 있었다.
본 논문에서는 대역 저지 특성을 갖는 휴대 단말기용 초소형 UWB 안테나를 제안하였다. 안테나를 소형화하면서 광대역 특성을 얻기 위해 안테나의 방사체와 밑면 및 옆면의 그라운드 간격을 조절하였다. 안테나의 POB 뒷면으로 방사체를 연장하여 안테나 소형화를 구현하였으며, 안테나의 급전부를 tapered feeding structure로 변환하여 매칭 특성을 향상시켰다. 제안된 안테나의 주어진 공간은 $14{\times}14\;mm^2$로 설계되었으며, 안테나의 방사체 크기는 $10{\times}7\;mm^2$의 크기를 갖는다. 제안된 안테나는 VSWR<2 기준으로 저주파 UWB 대역인 $3.15{\times}4.75\;GHz$와 고주파 UWB 대역인 $7.2{\sim}10.2\;GHz$를 모두 커버하고, 5.8 GHz 대역에서는 대역 저지 특성을 갖도록 하였다. 상용화된 케이스에 장착하여 측정된 반사 손실 역시 유사한 특성이 나타남을 확인하였다. 측정된 이득은 케이스를 고려하지 않는 경우, 최대 5.85 dEi의 높은 이득 값을 나타내었으며, 케이스를 고려하더라도 $-2{\sim}-3\;dBi$의 최대 이득 값이 유지됨을 확인하였다.
본 논문에서는 산악지형이 많은 한반도에서 전파의 다중경로 전달 특성을 분석하여 최적의 레이다 운용 사이트를 선정하고 레이다에 발생되는 전파를 효율적으로 관리함으로써 레이다 운용을 적에게 최소로 노출시켜 대방사미사일의 공격을 피하면서 원하는 정보를 충분히 획득하는 전자보호 기술에 대해서 기술하였다. 또한 다중 경로에 의한 전파의 위상 특성을 분석하여 전력밀도의 변화를 분석하였다.
본 논문에서는 10개 단일 증폭기를 공간 결합하여 6~18 GHz의 광대역에서 동작하는 50 W급 공간 결합 고출력 전력 증폭기를 연구하였다. 동축형 공간 결합기는 안티-포달 안테나와 같은 원리로 동작하는 핀라인-마이크로스트립 라인 변환기로 이루어져 있으며, 이 변환기는 6~18 GHz의 광대역 특성을 갖도록 설계되었다. 그러므로 공간 결합기 설계에서 가장 중요한 부분은 PCB로 구현되는 핀라인-마이크로스트립 라인 변환기의 형상이며, 이는 Klopfensein의 최적 임피던스 Taper에 근거하여 설계한다. 또한, 10개로 구성된 단일 증폭기의 공간 결합 효율을 최대화 하기 위해 증폭 기간의 이득과 위상차를 각각 제어할 수 있는 CMOS 기반의 MFC(Multi-Function Core) MMIC와 10 W급 이상의 GaN 기반 종단 PA MMIC를 직접 개발하여 단일 증폭기에 내장하였다. 제작된 공간 결합 고출력 전력증폭기는 6~18 GHz의 거의 전대역에서 50 W 이상의 양호한 출력 특성을 보여준다.
USN 기술은 주변 환경과 주어진 상황에 대한 자동 인지를 통해 사용자에게 최적의 서비스를 제공한다. 본 연구에서는 능동형 RF시스템을 개발하여 성능을 측정하고 수질센서와 일체형으로 결합함으로써 센서를 통해 얻어진 온도와 pH 정보를 사용하여 실내/외 환경변화를 감지하여 오염정도를 파악하도록 시스템을 구현하였다. 태그의 소형화를 위하여 내장형 Print-on-PCB 안테나를 장착하였다. 능동형 RFID 기능을 구현하기 위하여 TI사의 RF 트랜시버 CC2510 칩셋을 사용하였다. 실제 위치결정은 임의의 위치에 대해서 능동형 태그와 능동형 리더에 의해 얻어진 RSSI값을 사용하였다. Labview를 사용한 운용 프로그램으로 성능평가를 하여 오차를 구하였다. 10개의 임의의 위치에 대하여 측정을 한 결과 평균 X축 1.69m, Y축 1.66m의 오차를 보였다. 본 연구에서 개발된 시스템은 물류, 환경오염 측정 또는 미아방지 등의 다양한 분야에 적용 가능하다.
최근의 다기능 레이더는 능동 위상 배열 안테나 구조를 이용하고 있다. 열약한 클러터 환경에서 표적을 탐지하기 위해서는 레이더 수신기의 동적 영역이 커야 한다. 능동 위상 배열 안테나 구조를 이용한 구조의 레이더는 SNR(Signal-to-Noise Ratio)를 향상시키지만, SFDR(Spurious Free Dynamic Range)은 개선되지 않는다. 본 논문에서는 높은 SFDR을 갖는 X-밴드 능동 위상 배열 레이더의 다채널 디지털 수신기를 설계하고 제작하였다. 32개의 T/R(Transmit/Receive) 모듈이 한 채널의 디지털 수신기와 연결되어 있다. 디지털 수신기내에 RF부, ADC부, 로컬 분배부 및 디지털 하향변환부가 존재하고, 한 개의 조립체 내에 2채널의 디지털 수신기가 포함되어 있다. 상용 FIFO 보드를 이용하여, 디지털 출력 신호에 대해, 디지털 수신기 주요 특성을 측정하였다. 제작된 디지털 수신기의 이득은 33 dB이고, SFDR은 81 dBc 이상이다.
본 논문에서는 near-field scanning (NFS) 시스템을 위한 새로운 보정 방법을 제시하였다. 제안된 교정 방법은 새로운 near-field probe (NFP)와 circular patch patterns (CPPs) and meander patterns (MPs) 같은 새로 고안된 패턴으로 구성되어 있다. 제안된 패턴들은 IEC61967-2과 6에 언급된 기존의 방법과 비교해 공간 해상도을 개선하고 NFP의 교정 절차를 단순화하기 위해 사용하였다. 또한 감쇄 특성에 대한 NFP의 길이 효과를 8mm와 30mm의 길이를 가지고 조사하였다. 이러한 특성을 위해 지름 (D)가 20, 40, 60, 그리고 100mm의 CPP를 만들었고 여러 가지 폭과 간격을 가지는 MP를 설계하고 제작하였다. 단순화된 교정 절차를 이용하여 공간 해상도와 측정 높이 사이의 역 관계를 발견하였다. 테스팅 결과는 측정 높이 $200{\mu}m$에서 $120{\mu}m$의 공간해상도를 복잡한 수정 알고리듬 없이 8GHz 아래에서 얻을 수 있음을 보였다. 제작 단가를 위해 모든 패턴과 NFP는 일반적인 고가의 LTCC 대신 저가의 PCB (FR-4)을 이용해 실현하였다. 이결과를 칩 수주 EMC 사용 가능성을 검증하기 Sub-micron scale 동작이 가능한 NFSS을 제작하였고, 제안된 NFP를 이용하여 사용 칩의 측정결과 $200{\mu}m$ 패턴의 형태를 정확하게 묘사가 가능한 수준의 해상도를 확보하여 칩 수준 EMC 검증에 사용 할 수 있음을 증명하였다.
본 논문에서는 마이크로스트립 구조의 고조파 제거 회로를 이용하여 900 MHz 1 W 전력 증폭기 설계에 관하여 연구하였다. 기존의 전력 증폭기들에는 고조파 제거를 위하여 여러 단의 집중 정수 소자를 이용한 필터를 사용함으로써 회로의 크기가 커지고, 사용되는 마이크로스트림 선로의 경우 주파수의 반복적인 특성만을 나타냄으로써, 비선형 회로들의 출력에 존재하는 모든 고조파 성분들을 제거하지 못하는 단점을 개선한 것이다. 설계된 전력 증폭기는 구동 증폭단, 전력 증폭단 그리고 고조파 제거단으로 각각 구성하였고, 에폭시 기판에 하이브리드 형식으로 구현하였다. 구현된 전력 증폭기는 고조파 제거 회로를 부가하지 않았을 경우와 비교해서 24 dBc의 2차 고조파, 30 dBc의 3차 고조파의 감쇄 특성을 보였으며, 전력 증폭기와 안테나 사이의 출력단 필터를 대신할 수 있을 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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