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RFID 칩 구동을 위한 NMOS 전류미러형 브리지 정류기의 설계
박광민(Park, Kwang-Min),허명준(Hur, Myung-Joon) 한국산학기술학회 2008 한국산학기술학회논문지 Vol.9 No.2
본 논문에서는 유효한 DC 전압을 얻기 위해 요구되는 최소입력전압이 충분히 낮으면서도 소비전력이 기존의 정류기 보다 낮은 새로운 NMOS 전류미러형 브리지 정류기를 제안하였다. 설계된 정류기는 13.56 ㎒의 HF (for ISO 18000-3)부터 915 ㎒의 UHF (for ISO 18000-6) 및 2.45 ㎓의 마이크로파 대역 (for ISO 18000-4)까지의 전 주파수 범위에 대해 RFID Transponder에 내장된 마이크로 칩을 구동하기에 충분히 높고 잘 정류된 직류전압을 공급 할 수 있다. 제안된 NMOS 정류기의 출력특성은 고주파 등가회로를 이용하여 해석하였으며, 동작 주파수 증가에 따른 게이트 누설전류를 효과적으로 감소시킬 수 있는 회로적 방법을 이론적으로 제시하였다. 이러한 방법을 사용하여 설계된 NMOS 전류미러형 브리지 정류기는 3V 피크-투-피크 업력전압과 45 ㏀ 부하저항에서 100 ㎼의 소비전력 특성과 2.13V의 DC 출력전압이 구해졌다. 제안된 NMOS 전류미러형 브리지 정류기는 기존의 정류기에 비해 UHF 및 마이크로파 대역에서도 안정적으로 동작하며, 보다 우수한 특성들을 보였다. In this paper, a new NMOS current-mirror type bridge rectifier for driving RFID chips, whose minimum input voltage required to obtain the effective DC output voltage is low enough and whose power dissipation can be reduced than that of conventional one, is proposed. The designed rectifier is able to supply high enough and well-rectified DC voltages to drive RFID transponder chips for the frequency range of 13.56 ㎒ HF(for ISO 18000-3), 915 ㎒ UHF(for ISO 18000-6), and 2.45 ㎓ microwave(for ISO 18000-4). Output characteristics of the proposed rectifier are analyzed with the high frequency equivalent circuit. And the circuitry method for effective reducing of the gate leakage current due to the increasing of operating frequency is also proposed theoretically. Using this method, the power consumption of 100 ㎼ and the DC output voltage of 2.13V for 3V peak-to-peak input voltage and 45 ㏀ load resistance are obtained. Compared to conventional one, the proposed rectifier operates in more stable and shows superior characteristics in UHF and microwave frequencies.
UHF 대역 공진 주파수 및 반사 손실 오토튜닝 마이크로스트립 안테나 설계
김영로(Young-Ro Kim),김용휴(Yong-Hyu Kim),허명준(Myung-Joon Hur),우종명(Jong-Myung Woo) 한국전자파학회 2013 한국전자파학회논문지 Vol.24 No.3
본 논문에서는 손과 같은 물체가 안테나에 접근하였을 때 이탈된 공진 주파수와 임피던스를 자동으로 복원하여 무선기기의 송수신 성능을 항상 최적의 상태로 유지하도록 할 수 있는 UHF 특정 소출력 무선주파수 대역(425 MHz)의 소형 마이크로스트립 안테나를 설계, 제작하였다. 반파장 마이크로스트립 방사체의 양쪽 끝단을 접지면 쪽으로 폴딩하여 소형화하고, 역시 방사체와 접지면 사이에 바랙터 다이오드에 의한 캐패시턴스를 장하한 다음, 각각 역바이어스 전압 조절에 의한 용량을 비대칭적으로 변화시킴으로써, ?30 dB 이하의 일률적인 반사 손실을 유지하면서 395 MHz에서 455 MHz까지 연속적인 공진 주파수 조절이 가능한 전압 제어 안테나를 설계하였다. RF 모듈로부터 시험 신호를 안테나에 송출하여, 부정합에 의해 안테나로부터 되돌아 온 반사 신호레벨을 RSS(Receive Signal Strength) 검출 회로와 오프셋 증폭기를 통하여 마이크로콘트롤러에 입력하고, 그 레벨이 최소가 되도록 안테나의 바이어스 전압을 자동 조절하는 펌웨어를 설계, 시스템을 완성하여 시험한 결과, 손, 금속판, 유전체 등의 물체를 접근시켰을 때 틀어졌던 안테나의 특성이 수 초 이내에 완전하게 복원됨을 확인하였다. This paper presents a microstrip antenna which recovers its resonant frequency and impedance shifted automatically by the approach of other objects such as hands. This can be used for telemetry sensor applications in the ultrahigh frequency(UHF) industrial, scientific, and medical(ISM) band. It is the key element that an frequency-reconfigurable antenna could be electrically controlled. This antenna is miniaturized by loading the folded plates at both radiating edges, and varactor diodes are installed between the radiating edges and the ground plane to control the resonant frequency by adjusting the DC bias asymmetrically. Using this voltage-controlled antenna and the micro controller peripheral circuits of reading the returned level, the antenna is designed and fabricated which recovers its resonant frequency and impedance automatically. Designed frequency auto recovering antenna is conformed to be recovered within a few seconds when the resonant frequency and impedance are shifted by the approach of other objects such as hand, metal plate, dielectric and so on.