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SUMMARY
CONTENTS
목차
제1장 서론 45
제1절 연구의 목적 및 필요성 47
1. 연구 배경 47
2. 연구의 목적 48
3. 연구의 필요성 48
제2절 연구의 목표 및 결과 48
1. 사업 기간 48
2. 수행 방법 48
3. 총 사업비 49
4. 사업 목표 49
5. 사업 수행결과 50
제3절 보고서 체계 52
제2장 모바일 RFID 기술 개발 53
제1절 개요 55
제2절 모바일 RFID 시스템의 구성 57
제3절 모바일 RFID 리더 SoC 개발 58
1. 모바일 RFID SoC 하드웨어 개발 58
2. 모바일 RFID SoC 소프트웨어 개발 69
3. 모바일 RFID SoC 제작 71
4. 모바일 RFID SoC 시험 및 결과 76
제4절 모바일 RFID 시스템 개발 84
1. 모바일 RFID 동글형 리더 시제품 개발 84
2. 모바일 RFID 리더 내장 CDMA 휴대폰 시제품 개발 89
3. 모바일 RFID 리더 내장 WCDMA 휴대폰 시제품 개발 93
4. 모바일 RFID 서비스 연동 서버 개발 99
5. 모바일 RFID 시스템 시험 및 결과 100
제5절 모바일 RFID 표준화 104
1. 모바일 RFID 국내외 표준화 추진 현황 104
2. 모바일 RFID 간섭 분석 및 채널 액세스 기술 연구 106
제3장 수동형 RFID기술개발 115
제1절 밀집모드 지원 리더 개발 117
1. 개요 117
2. 밀집리더 설계 118
3. 시험 및 결과 124
제2절 동기화 지원 리더 개발 129
1. 개요 129
2. 동기화 지원 리더 설계 130
3. 시험 및 결과 136
제3절 UHF 대역 수동형 리더 통합 칩 개발 140
1. 설계 140
2. 시험 및 결과 153
제4절 수동형 태그 안테나 기술 개발 163
1. 개요 163
2. 안테나 규격 및 설계 163
3. 금속 태그 시험 결과 171
제4장 능동형 RFID 기술 개발 175
제1절 개요 177
제2절 시스템 규격 및 형상 177
1. 정보보호 및 위치 인식 지원 433MHz 시스템 규격 및 형상 177
2. 2.45GHz 시스템 규격 및 형상 179
제3절 하드웨어 기능 개발 181
1. 정보보호 및 위치인식 지원 433MHz 하드웨어 기능 개발 181
2. 2.45GHz 능동형 RFID 하드웨어 기능 개발 185
제4절 소프트웨어 기능 개발 198
1. 433MHz 능동형 RFID SW 기능 개발 198
2. 2.45GHz 능동형 RFID 리더 SW 기능 개발 200
제5절 시스템 종합 및 시험 현황 201
1. 형상관리(433MHz/2.45GHz 능동형 RFID 시스템 형상 관리) 201
2. 시스템 시험 및 결과 202
제5장 차세대 RFID 기술 개발 205
제1절 개요 207
1. 유기물질을 이용한 Printed RFID 기술 207
2. Near-Field UHF RFID 기술 208
제2절 유기물질을 이용한 Printed RFID 209
1. 유기물질을 이용한 무칩 태그 시장 동향 209
2. 스크린 프린팅 공정을 이용한 OTFT 제작 211
3. 링 발진기 제작 및 공정 215
제3절 Near Field UHF RFID 기술 218
1. UHF 대역 소형 등방성 패턴을 갖는 태그 안테나 설계 218
2. Near-Field 리더 안테나 설계 224
3. Loop 안테나의 H-Field의 세기 분석 226
4. Near-Field 리더 안테나 급전 구조 및 안테나 제작/시험 229
제6장 결론 233
참고문헌 237
약어표 241
연구결과물 245
(표 2-3-1) ERB311F5C/ERB321F5C Pin Description 72
(표 2-4-1) RFID 리더부의 전기적 성능 95
(표 2-4-2) 리더내장 WCDMA 단말 HW 인터페이스 98
(표 2-4-3) 리더 제어 프로토콜 확장 명령 98
(표 2-4-4) TTA24핀 규격 98
(표 2-5-1) 모바일 RFID ISO 국제 표준화 이력 105
(표 3-1-1) 밀집모드 지원 수동형 리더 S/W부 구성요소 및 기능정의 123
(표 3-1-2) 시험 장비 및 소프트웨어 128
(표 3-2-1) 동기화 지원 리더 RF부 시험항목 및 결과 136
(표 3-3-1) 수신부 사양 147
(표 3-3-2) 송신부 사양 148
(표 3-3-3) 주파수합성부 사양 149
(표 3-3-4) EPRB231C칩 테스트 키트 메모리 맵 152
(표 3-3-5) UHF 대역 리더칩 핀 설명 154
(표 3-4-1) 금속 태그 안테나 설계 규격 164
(표 3-4-2) 태그 칩 임피던스 측정값 165
(표 3-4-3) 설계된 태그의 인식거리 174
(표 5-2-1) 프린팅 OTFT 연구 동향 210
(표 5-2-2) 스크린 프린팅을 이용한 Ag 페이스트 인쇄성 실험 결과 213
(그림 2-1-1)모바일 RFID 서비스 개념도 56
(그림 2-3-1) ERB231F5C 구성도 58
(그림 2-3-2) ERB231F5C 클럭 구성도 59
(그림 2-3-3) ERB231F5C 리셋 구조 60
(그림 2-3-4) ERB231F5C 프로세서 블록도 61
(그림 2-3-5) ERB231F5C의 Memory controller 62
(그림 2-3-6) ERB231F5C의 Remap 63
(그림 2-3-7) ERB231F5C의 베이스밴드 모뎀 구조도 64
(그림 2-3-8) ERB231F5C의 베이스밴드 모뎀 설계 계층 구조 67
(그림 2-3-9) RF transceiver 블록도 (Type1, Type2) 68
(그림 2-3-10) ERB231F5C칩의 SW 구성도 69
(그림 2-3-11) ERB231F5C SW 세부 구성도 71
(그림 2-3-12) ERB231F5C 패키지 Top 도면 75
(그림 2-3-13) ERB231F5C 패키지 Bottom 도면 75
(그림 2-3-14) ERB231F5C 패키지 Side 도면 76
(그림 2-3-15) ERB231F5C칩 시험 환경 77
(그림 2-4-1) 동글형 리더 단말 구성도 84
(그림 2-4-2) WIPI Generic I/O 전체 흐름도 88
(그림 2-4-3) 동글형 리더 단말 시제품 89
(그림 2-4-4) 리더내장 단말 H/W 구조 90
(그림 2-4-5) 리더내장 단말 SW 구조 92
(그림 2-4-6) 리더내장 CDMA 휴대폰 시제품 92
(그림 2-4-7) 리더 내장 WCDMA 단말 시스템 구성도 93
(그림 2-4-8) 리더내장 WCDMA 단말 H/W 구조도 94
(그림 2-4-9) RFID Reader 부 SW 구조도 97
(그림 2-4-10) 모바일 RFID 응용 서비스 시스템 구성 99
(그림 2-4-11) DVD 안내 서비스 화면 100
(그림 2-4-12) 도서 정보 안내 서비스 화면 100
(그림 2-4-13) 의약품정보 안내 서비스 화면 101
(그림 2-4-14) 한우 원산지 조회 안내 서비스 화면 101
(그림 2-4-15) 여행 정보 안내 서비스 화면 102
(그림 2-4-16) 택시 안심 귀가 서비스 화면 102
(그림 2-4-17) 박물관 그림 안내 서비스 화면 103
(그림 2-5-1) 시뮬레이션 환경 구축 107
(그림 2-5-2) Fading 효과를 고려한 간섭분석결과 108
(그림 2-5-3) RFID 간섭 Simulation 결과 110
(그림 2-5-4) 중재기가 포함된 RFID 시스템 구성도 112
(그림 3-1-1) 수동형 RFID 시스템 구성도 117
(그림 3-1-2) RF부 전체 구성도 118
(그림 3-1-3) 디지털부 전체 구성도 119
(그림 3-1-4) 모뎀 변복조부 전체 구성도 120
(그림 3-1-5) 밀집모드 동작을 위한 PR-ASK 스펙트럼 설계 시뮬레이션 121
(그림 3-1-6) 밀집모드 동작을 위한 주파수 스펙트럼 122
(그림 3-1-7) 수동형 리더 SW부 구성 및 데이터 흐름도 123
(그림 3-1-8) Dense Spectrum Mask 125
(그림 3-1-9) RF부 Dense Spectrum Mask 측정결과 125
(그림 3-1-10) RF부 시제품 126
(그림 3-1-11) 디지털부 모뎀 타이밍 시험 결과 (LF=189.6KHz 태그 수신 신호) 127
(그림 3-1-12) 밀집모드 리더 디지털부 시제품 127
(그림 3-1-13) 밀집모드 지원 수동형 리더의 태그 인식시험 결과 화면 129
(그림 3-2-1) 밀집리더 간섭완화 모드 지원 수동형 RFID 리더 구성도 130
(그림 3-2-2) RF부 수신부 구조 131
(그림 3-2-3) LBT Receiver 구조 131
(그림 3-2-4) 리더 모뎀 송신부 전체 구성도 132
(그림 3-2-5) 리더 모뎀 수신부 전체 구성도 132
(그림 3-2-6) 동기화 리더 더지털 모뎀 설계 (Simulink) 133
(그림 3-2-7) 태그 신호 모델링 및 I/Q채널 신호생성결과 (아날로그) 133
(그림 3-2-8) 태그 신호 복조 결과 (디지털) 134
(그림 3-2-9) 동기화 지원 리더의 S/W 구성도 135
(그림 3-2-10) Slotted-LBT 방식의 동기 프레임 포맷 136
(그림 3-2-11) 동기화 지원 리더 RF부 시제품 137
(그림 3-2-12) 디지털부 모뎀 타이밍 시험결과 (LF=300kHz 태그수신신호) 138
(그림 3-2-13) 동기화 지원 리더 디지털부 시제품 138
(그림 3-2-14) 동기화 지원 리더의 태그 인식시험 환경 139
(그림 3-2-15) 동기화 지원 리더의 실험결과 화면 139
(그림 3-3-1) EPRB231C칩 구조와 리더 구성도 140
(그림 3-3-2) 리더칩 모뎀 내부 구성도 141
(그림 3-3-3) Write data to reader chip modem 143
(그림 3-3-4) Read data from reader chip modem 143
(그림 3-3-5) 리더칩 모뎀 수신부 설계 (Simulink) 144
(그림 3-3-6) 태그 신호 복조 결과 144
(그림 3-3-7) 리더칩 모뎀 변복조 타이밍 결과 (모델심) 145
(그림 3-3-8) UHF대역 수동형 리더칩 아날로그/RF 구조 146
(그림 3-3-9) 수신부 구조 146
(그림 3-3-10) 송신부 구조 147
(그림 3-3-11) 주파수합성부 구조 148
(그림 3-3-12) UHF 대역 리더칩 S/W부 구성도 150
(그림 3-3-13) EPRB231C 테스트 키트 블록도 151
(그림 3-3-14) Test board for EPRB231C chip 153
(그림 3-3-15) UHF 대역 리더칩 시험 환경 구성 156
(그림 3-4-1) 태그 안테나가 도체에 근접할 때의 현상 163
(그림 3-4-2) Alien 칩의 형상 (인터포즐 형태) 165
(그림 3-4-3) 태그 칩 임피던스 측정용 지그 165
(그림 3-4-4) 소형 금속 태그 안테나 (모델 1) 167
(그림 3-4-5) 태그 안테나의 임피던스 변화도 (Resistance) 168
(그림 3-4-6) 태그 안테나의 임피던스 변화도 (Reactance) 169
(그림 3-4-7) 소형 금속 태그 안테나 (모델 2) 170
(그림 3-4-8) 태그 안테나의 임피던스 특성 (모델 2) 171
(그림 3-4-9) 반사손실 특성 및 대역폭 (모델 1) 172
(그림 3-4-10) 대역폭 특성 (모델 2) 172
(그림 3-4-11) 임피던스 특성 (모델 2) 173
(그림 3-4-12) 안테나 방사패턴 (모델 1) 173
(그림 3-4-13) 개발된 소형 금속 태그 안테나 2종 174
(그림 4-2-1) 능동형 RFID 시스템 구성도 178
(그림 4-2-2) 2.45GHz능동형 RFID 시스템 구성도 179
(그림 4-2-3) eSeal 상태 180
(그림 4-3-1) 정보보호 및 위치인식지원 433MHz 능동형 RFID 리더하드웨어 구조도 181
(그림 4-3-2) 태그 RF 구조도 184
(그림 4-3-3) 태그 디지털 부 구조도 185
(그림 4-3-4) 2.45GHz 리더 서브 시스템 구성도 186
(그림 4-3-5) 안테나 구성도 187
(그림 4-3-6) 리더 RF 기능도 187
(그림 4-3-7) 리더 Base band 기능도 188
(그림 4-3-8) 디지털 제어부 구조도 190
(그림 4-3-9) 2.45Ghz 태그 시스템 구성도 191
(그림 4-3-10) LF 안테나 기능도 192
(그림 4-3-11) RF 안테나 기능도 192
(그림 4-3-12) RF 기능 블록도 193
(그림 4-3-13) 태그 Base band 기능도 193
(그림 4-3-14) 디지털 제어부 구조 194
(그림 4-3-15) 엑사이터 LF Power 구동부 195
(그림 4-3-16) 엑사이터 디지털부 기능구성도 196
(그림 4-3-17) 엑사이터 S/W 기능 구성도 197
(그림 4-4-1) 태그 소프트웨어 구성도 200
(그림 4-5-1) 2.45GHz 능동형 RFID 시제품 모듈 203
(그림 4-5-2) 2.45GHz 능동형 RFID 시스템 시험 203
(그림 5-1-1) C사 Printed RFID 태그 시제품 208
(그림 5-1-2) Impinj 사의 Near-Field용 태그 시제품 209
(그림 5-2-1) 무칩 태그 시장 전말 2006~2016 210
(그림 5-2-2) 스크린 프린터 구성 (b) 스퀘지에 의해 페이스트가 스크린 마스크의 패턴으로 들어감 (c) 스퀘지가 지난 후 패턴 형성 212
(그림 5-2-3) Ag 페이스트 전극을 이용하여 제작한 OTFT의 전류-전압 특성 그래프 214
(그림 5-2-4) RFID tag 기본 블록도 214
(그림 5-2-5) 각 공정 별 소자 단면도 215
(그림 5-2-6) OTFT 기반 집적회로 사진 216
(그림 5-2-7) 5단 링 발진기 발진 특성 216
(그림 5-3-1) 설계한 태그 안테나의 필요성 219
(그림 5-3-2) 설계한 Near-isotropic 방사 패턴을 갖는 태그 안테나 219
(그림 5-3-3) 제안된 태그의 표면 전류 흐름 220
(그림 5-3-4) 제작된 Near-isotropic 방사패턴을 갖는 Tag 안테나(Type1)와 TI사와 Alien사의 태그 칩 임피던스 220
(그림 5-3-5) XY-Plane에서의 인식거리 221
(그림 5-3-6) XZ-Plane에서의 인식거리 221
(그림 5-3-7) YZ-Plane에서의 인식거리 222
(그림 5-3-8) XY-Plane 에서의 RCS 패턴 222
(그림 5-3-9) XZ-Plane 에서의 RCS 패턴 223
(그림 5-3-10) YZ-Plane 에서의 RCS 패턴 223
(그림 5-3-11) RFID 루프 안테나 (두께:1mm, 반경:50mm) 225
(그림 5-3-12) Capacitively-loaded Loop 안테나 임피던스 225
(그림 5-3-13) Loop 안테나에서의 Probe에 의한 H-Field 측정 226
(그림 5-3-14) Loop 안테나와 떨어진 거리에 따른 H-Field의 세기 226
(그림 5-3-15) Loop 안테나와 떨어진 거리에 따른 H-Field의 세기 (2) 227
(그림 5-3-16) 일반 Loop 안테나의 전류의 흐름과 일정하게 떨어진 거리(15mm)에 따른H-Field의 세기 227
(그림 5-3-17) 일반 Loop 안테나의 S11과 방사패턴(Gain) 228
(그림 5-3-18) Capacitively-loaded Loop 안테나의 전류의 흐름과 일정하게 떨어진 거리 (15mm)에 따른H-Field의 세기 228
(그림 5-3-19) Capacitively-loaded Loop 안테나의 S11과 방사패턴(Gain) 228
(그림 5-3-20) CPW Balun 구조 229
(그림 5-3-21) CPW Balun 구조의 전류 흐름 230
(그림 5-3-22) CPW Balun 구조의 S11 230
(그림 5-3-23) CPW Balun 구조의 S22 230
(그림 5-3-24) Near-Field용 Reader Loop 안테나 231
(그림 5-3-25) 제작된 Near-Field용 Reader Loop 안테나의 S11(Measured) 231
(그림 5-3-26) Near-Field용 Reader Loop 안테나의 Smith 차트(Measured) 232
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