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UHF 대역 모바일 RFID 시스템에 적합한 저잡음 콜피츠 VCO 설계
노형환,박경태,박준석,조홍구,김형준,김용운,Roh, Hyoung-Hwan,Park, Kyong-Tae,Park, Jun-Seok,Cho, Hong-Gu,Kim, Hyoung-Jun,Kim, Yong-Woon 한국전자파학회 2007 한국전자파학회논문지 Vol.18 No.8
본 논문에서는 모바일 RFID 시스템 환경을 제시하였고, 그 환경에 적합한 저 잡음 차동 콜피츠 전압 제어 발진기를 구현하였다. 밀집 리더 환경에 맞춘 전압 제어 발진기는 $0.35{\mu}m$ 공정을 사용하였고, 주파수 범위는 RFID 주파수 범위인 $860{\sim}960 MHz$를 포함시킬 수 있도록 $1.55{sim}2.053 GHz$로 설계하였다. 2분주기 출력에서 측정한 위상 잡음은 오프셋 주파수가 40 kHz일 때 -106 dBc/Hz로 측정되었고, 1MHz일 때에는 -135 dBc/Hz로 측정되었다. 5 비트의 디지털 튜닝을 이용하여 낮은 발진기 이득(<45 MHz/V)을 갖게 하여 주파수 합성기에서의 위상 잡음 특성을 좋게 하였다. 설계한 차동 콜피츠 발진기의 FOM은 1.93 dB로 타 2 GHz 대역의 발진기들 보다 높게 측정되었다. A regulated low phase noise differential colpitts VCO(Voltage Controlled Oscillator) for mobile RFID system is presented. The differential colpitts VCO meets the dense reader environment specifications. The VCO use a $0.35{\mu}m$ technology and achieves tuning range $1.55{sim}2.053 GHz$. Measuring 910 MHz frequency divider output, phase noise performance is -106 dBcMz and -135dBc/Hz at 40 kHz and 1MHz offset, respectively. 5-bit digital coarse-tuning and accumulation type MOS varactors allow for 28.2% tuning range, which is required to cover the LO frequency range of a UHF Mobile RFID system, Optimum design techniques ensure low VCO gain(<45 MHz/V) for good interoperability with the frequency synthesizer. To the author' knowledge, this differential colpitts VCO achieves a figure of merit(FOM) of 1.93dB at 2-GHz band.
UHF 대역 모바일 RFID 시스템용 고선형 공통 게이트 저잡음 증폭기
노형환(Hyoung-Hwan Roh),오하령(Ha-Ryoung Oh),성영락(Yeong-Rak Seong),박준석(Jun-Seok Park) 대한전자공학회 2010 대한전자공학회 학술대회 Vol.2010 No.6
A CMOS common gate LNA with high linearity over UHF mobile RFID bands is presented. A common gate configuration applied to design the proposed LNA overall leads to high linearity and wide band characteristics. Proposed LNA is fabricated with 0.35μm (one poly, four metals) CMOS manufacturing technology. The proposed LNA shows 3.2dB noise figure, 13.4dB voltage gain with 1.4dBm P1dB.
단일 안테나를 사용하는 RFID에서의 Phase Shifter를 이용한 TX Leakage 제거 방식
전부원,배재현,노형환,정명섭,박준석,Jeon, Bu-Won,Bae, Jae-Hyun,Roh, Hyoung-Hwan,Joung, Myoung-Sub,Park, Jun-Seok 한국전자파학회 2007 한국전자파학회논문지 Vol.18 No.8
RFID 시스템에서는 현재 같은 주파수 대역에서 송신 단과 수신 단이 사용되며, 이에 따라 듀플렉서를 사용할 수 없게 되며 커플러를 사용하게 된다. 커플러를 사용함으로써 송신 누설 신호는 수신 단으로 직접적으로 영향을 주며, 이에 따라 태그의 인식 거리가 제한되는 부정적인 영향을 미치게 된다. 본 논문에서는 Rx 단으로 직접 적으로 영 향을 주는 Tx 누설 신호를 감쇄시키는 방법을 소개하고 ADS2006 시뮬레이션으로 이를 검증하였다 Rx and Tx signal use same band in RFID. Then RFID system is not used duplexer and used coupler. RFID system have problem about Rx part to Tx leakage signal because that Rx signal port is Tx signal port's Isolation port. We proposal using phase shifter Tx leakage signal decrease than other RFID system. It is same signal Tx signal port's coupling port and isolation port signal except amplitude and phase. So if make coupling signal and isolation signal is in all same signal. We cancel Tx leakage signal used coupling port. And verification about ADS2006.
슬롯/T-슬롯 커패시티브 커플링을 이용한 마이크로스트립 패치 안테나의 특성 연구
서기원(Ki-Won Seo),노형환(Hyoung-Hwan Roh),성영락(Yeong-Rak Seong),오하령(Ha-Ryoung Oh),박준석(Jun-Seok Park) 대한전기학회 2010 전기학회논문지 Vol.59 No.7
This paper proposes a novel microstrip patch antenna to make impedance matching possible by using slot/T-slot capacitive coupling between the patch and 50 Ω feed line on a ground plane. The single band/linear polarization patch antenna shows linear polarization at 2.4 ㎓ band. Under -10 ㏈ return loss, the single band/linear polarization patch antenna obtains 50 ㎒ bandwidth at 2.37 ㎓~2.42 ㎓. The dual band/dual polarization microstrip patch antenna shows circular polarization at 2.4 ㎓ band and linear polarization at 3.1 ㎓ band. Under -10 ㏈ return loss, The dual band/dual polarization microstrip patch antenna obtains 340 ㎒ bandwidth at 2.23∼2.57 ㎓ and 375 ㎒ bandwidth at 2.95∼3.325 ㎓.
모바일 RFID 시스템의 인식거리 확대를 위한 전력 공급용 RF Shower 시스템 개발
안시영,김용택,배성우,내관규,노형환,김기범,박준석,조홍구,오하령,성영락,송호준,장병준,이정석,Ahn, Si-Young,Kim, Yong-Taek,Bae, Sung-Woo,Nae, Kwan-Kyu,Roh, Hyoung-Hwan,Kim, Gi-Beom,Park, Jun-Seok,Cho, Hong-Goo,Oh, Ha-Ryoung,Seong, Yeong-Rak,S 한국통신학회 2007 韓國通信學會論文誌 Vol.32 No.1A
본 논문에서는 저출력 모바일 RFID 리더의 인식 거리를 확대시키기 위하여 20Watts 급의 전력 공급용 RF Shower 시스템을 개발하였으며, 실험을 통하여 Shower 시스템의 출력을 조절하면 리더-태그 간 인식거리가 3배 이상 늘어나는 것을 확인하였다. 향후 RF Shower 시스템을 이용하여 Shower Zone 설계를 적절히 함으로써 저출력 리더(20dBm이하)를 사용하면서 기존 RFID 시스템의 인식거리를 획기적으로 확장할 수 있을 것으로 기대된다. This paper presents the RF Shower System for increased read range on low power mobile RFID System with 20watts of power supply. From the experiment, by controlling the output power of shower system, the tripled read range between reader and Tag is possibly discovered. Thus we can expect on the significantly widen read range of RFID system by appropriate control of Shower Zone, though we only with the reader with its lower output power level of 20dBm.
900MHz 대역 RFID 수동형 태그 전치부 설계 및 구현
황지훈,오종화,김현웅,이동근,노형환,성영락,오하령,박준석,Hwang, Ji-Hun,Oh, Jong-Hwa,Kim, Hyun-Woong,Lee, Dong-Gun,Roh, Hyoung-Hwan,Seong, Yeong-Rak,Oh, Ha-Ryoung,Park, Jun-Seok 한국통신학회 2010 韓國通信學會論文誌 Vol.35 No.11
본 논문에서는 900MHz 대역 RFID 수동형 태그 전치부를 설계 및 구현하고 측정을 통해 검증하였다. 문턱전압(threshold voltage) 제거 회로 구조의 전압 체배기, 전류를 이용한 복조 회로, 온도 및 공정 보상회로를 포함한 EPC Global Class-1 Generation-2 UHF RFID 프로토콜에 만족하는 클록 발생기 구조로 주요 블록을 설계하였으며, 전력차단 회로를 추가하여 동작의 안정성에 중점을 두었다. PWM(Pulse Width Modulation)을 이용한 변조기 구조로 입력단의 용량성 임피던스 부하 변조 방식을 이용하여 변조 동작을 검증하였다. 성능 검증을 위해 평가 보드에 CPLD(Complex Programmable Logic Device)를 삽입하여 디지털 신호 처리부의 기능을 통해 기본적인 태그 명령을 처리할 수 있도록 하여 설계된 태그 칩과 더불어 전체 태그 동작을 검증하였다. 삼성 0.18um CMOS 공정을 이용하여 설계하였고, 인식거리는 1.5m내에 안정적인 동작이 가능하다. 15~100% 변조율의 신호를 복조하며, 온도 및 공정에 변화에 대해 9.6% 이하의 오차를 가진 클록을 생성하였으며, 1m 거리에서 평균 소모전력은 약 71um이다. $0.18{\mu}m$ CMOS UHF RFID tag frontend is presented in this paper. Several key components are highlighted: the voltage multiplier based on the threshold voltage terminated circuit, the demodulator using current mode, and the clock generator. For standard compliance, all designed components are under the EPC Global Class-1 Generation-2 UHF RFID protocol. Backscatter modulation uses the pulse width modulation scheme. Overall performance of the proposed tag chip was verified with the evaluation board. Prototype Tag Chip dimension is neary 0.77mm2 ; According to the simulation results, the reader can successfully interrogate the tag within 1.5m. where the tag consumes the power about $71{\mu}W$.
저전력 USN/WBAN 센서노드 시스템용 Wake-up 회로 설계
황지훈(Ji-Hun Hwang),노형환(Hyoung-Hwan Roh),김형석(Hyeong-Seok Kim),박준석(Jun-Seok Park) 대한전기학회 2009 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2009 No.7
RFID 수동 태그의 동작 원리를 이용하여 USN/WBAN 센서 노드 시스템에 적용 가능한 웨이크 업 회로를 설계하였다. 웨이크 업회로 구성은 크게 전압 체배기. 복조기. 상태기계로 구성되었다. 상태 기계에 동작 가능한 전압을 공급하기 위해 전압 체배기는 문턱 전압 제거 방식을 적용한 구조를 사용하였고, 복조기 회로로는 AM 복조기로 구조가 간단한 포락선 검파기 방식을 사용하였다. 전압 체배기에 높은 전압이 인가될 경우 회로가 파괴되는 것을 막기 위해 제한 회로를 구성하여 최대 전압을 2.1V로 제한하였다. 또한 복조기에서는 안정적인 데이터 복조를 위해 비교기의 기준전압을 입력신호의 평균값을 사용한 슈미트 트리거 비교기를 사용하여 안정적으로 데이터를 추출하였다. 삼성 0.18㎛ CMOS 공정을 이용하여 설계하였고, 측정 결과 전압 체배기의 체배 전압은 2.07~1.76V까지 체배 되는 것을 확인하였고, 복조기의 데이터 복조 역시 약 4M의 거리까지 데이터를 복조함을 확인하였다.
서기원(Ki-Won Seo),김정한(Jung-Han Kim),노형환(Hyoung-Hwan Roh),성영락(Yeong-Rak Seong),오하령(Ha-Ryoung Oh),박준석(Jun-Seok Park) 대한전기학회 2010 전기학회논문지 Vol.59 No.12
This letter presents that a rectenna can utilize more stable wireless power by using a new design dual band/dual polarization microstrip patch antenna and 2 stage voltage multiplier at 2.4 ㎓ band and 3.1 ㎓ band. The proposed antenna is a new microstrip patch antenna design to make impedance matching possible by using slotted capacitive coupling between the patch and 50 Ω feed line on a ground plane. Its advantage is that the size of the rectenna can be reduced by using 50 Ω feed line on the ground plane, which can be used efficiently. The dual band/dual polarization microstrip patch antenna shows circular polarization at 2.4 ㎓ band and linear polarization at 3.1 ㎓ band. Under -10 ㏈ return loss, The dual band/dual polarization microstrip patch antenna obtains 340 ㎒ bandwidth as 2.23∼2.57 ㎓ and 375 ㎒ bandwidth as 2.95∼3.325 ㎓. Also, 2 Stage Voltage multiplier is possible to operate at 2.4 ㎓ band and 3.1 ㎓ band. The designed retenna can usually obtain wireless power at both 3.1 ㎓ band, and 2.4 ㎓ band applications such as Wi-Fi, Bluetooth, Wireless LAN, etc. So more stable wireless power can be utilized at the same time.