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제출문
요약문
최종보고서 초록
SUMMARY
목차
제1장 서론 19
제1절 개요 : 테라헤르츠 통신기술의 발전현황 19
제2절 새로운 전파자원의 대두 22
제3절 테라헤르쯔파의 주요 특성 25
제4절 테라헤르쯔파 기술로부터 전망되는 다양성 측면 28
제2장 테라헤르쯔 통신시스템의 개발 개요(300 GHz 대역) 30
제1절 THz 무선통신 시스템(링크)의 개요와 전망 30
1. THz 통신기술의 개요 30
2. THz 통신 시스템용 핵심부품 기술 32
3. THz 통신의 잠재적 응용(Potential Applications) 38
4. THz 통신기술의 시장(markets)[18]-[19] 39
참고문헌 43
제3장 THz 통신시스템 구축용 핵심부품류 45
제1절 광자공학 기반의 THz 무선통신 시스템 개발 개요 45
제2절 광자공학 기반의 THz 통신시스템(300 GHz) 구축(설계·제작) 48
참고문헌 49
제4장 THz 통신시스템 구축과 부품·장비 64
개요 64
제1절 광자공학 부분의 부품 및 장비 64
1. UTC-PD(Uni-Traveling-Carrier Photodiode)의 정의 64
2. 300GHz 대역용 UTC-PD의 사양(spec., 명세) 65
3. UTC-PD의 사용법(시스템 장착법) 66
4. 광자공학 기반의 핵심부품(모듈) 및 장비의 연결과 구축 73
제2절 전자공학 부분의 부품 및 장비 74
1. Schottky Barrier Diode(SBD, 쇼트기 장뼉 다이오드)의 정의 74
2. 300GHz 대역용 SBD(VDI社 ZBD-F)의 명세 74
3. 수신부(SBD 모듈)의 IF단에 결합되는 신호처리용 모듈(amp.) 77
4. 전자공학 기반의 핵심부품(모듈) 및 장비 연결과 구축 80
제3절 THz 대역용(300 GHz) 도파관 혼-안테나의 제작 81
제4절 THz 통신시스템의 특성측정 및 결과 84
1. 영상전송실험(실시간 영상 전송 및 데모) 84
2. 시스템 모니터링용 인터페이스와 데모용 디스플레이 개발 87
3. Data 전송특성 측정 및 결과 87
제5장 결론 95
제1절 연구결과의 연구사업비 대비 질적 측면 95
제2절 연구성과물의 기술적 파급효과와 향후의 응용가능성 97
별첨자료(Appendixes) 98
제1절 세부납품 장비내역 98
제2절 핵심 부품 및 장비 관련 자료 103
제3절 THz 통신관련 핵심논문(번역본) 111
연구결과 활용계획서 131
연구결과 요약서 132
판권기 139
〈표 2-1〉 End-user를 고려한 THz 통신장비의 글로벌 시장(2027년까지) 39
〈표 2-2〉 2027년까지 민간통신에 사용될 THz 시스템(장비)의 글로벌 시장의... 41
〈표 2-3〉 THz 실내통신에서 사용되는 THz 장비에 대한 글로벌 시장... 42
〈표 3-1〉 ZBD와의 매칭을 위한 안테나의 사양 비교치(WR-3.4 및 WR-2.8) 54
〈표 3-2〉 ZBD의 주요제품의 사양(WR3.4ZBD)와 WR2.8ZBD의 특성비교) 54
〈표 3-3〉 THz 통신 시스템에 적용된 송신부의 주요 부품(모듈) 및 장비 57
〈표 3-4〉 THz 통신 시스템에 적용된 수신부의 주요 부품(모듈) 및 장비 57
〈표 3-5〉 광자공학 기반의 THz 통신 시스템 구축에서 시스템 구축 activity 59
〈표 3-6〉 광자공학 기반의 THz 통신 시스템의 구축에서 특성 평가 activity 59
〈표 3-7〉 THz 통신 시스템의 구축에서 목표 달성 여부와 직결된 설정근거 60
〈표 3-8〉 세부추진 계획 및 방법(통신링크 설계 / 구축) 61
〈표 3-9〉 세부추진 계획 및 방법(통신시스템 구축 : 두벌) 62
〈표 3-10〉 세부추진 계획 및 방법(무선전송 성능시험 / 평가) 63
〈표 4-1〉 UTC-PD(J-band photomixer, IOD-PMJ-13001)의 주요변수에 대한... 72
〈표 4-2〉 UTC-PD(J-band photomixer, IOD-PMJ-13001)의 출력과 주요 변수들... 72
〈표 4-3〉 도파관 안테나에 대한 명목상의 명세 81
〈표 4-4〉 영상전송 시험시 측정장비의 최종 설정값과 특성 측정(ZBD-F...) 84
(그림 1-1) 전파산업 패러다임 시프트(shift) 20
(그림 1-2) 미래전파의 응용분야와 관련된 신서비스 22
(그림 1-3) 유·무선 통신의 발전추이와 주요 기술의 매년 전송속도(Gbps)... 23
(그림 1-4) ICT 기기와 전송용량, 전송속도(율)와 주요 전파들과의 관계 24
(그림 1-5) 무선 스펙트럼에서 THz 대역의 위치와 THz파에 대한 재원 25
(그림 1-6) 브로드밴드 유선기술과 독특한 무선기술의 융합에 의한 새로운... 28
(그림 2-1) 무선 데이터 속도(data rate)와 캐리어 주파수와의 관계... 30
(그림 2-2) 전송속도(data rate) 대(vs) 캐리어 주파수 : 100GHz 이상과 1Gbps... 31
(그림 2-3) THz파 기반의 실내무선통신 기술의 개발에 따른 현장감 넘치는... 38
(그림 2-4) 상용화된 THz 응용시스템(시판용) 39
(그림 2-5) 최종 사용자 분할에 의한 THz 통신장비 글로벌의 시장(2016-2027) 40
(그림 2-6) 최종 사용자 분할에 의한 THz 통신장비 점유율의 전망... 40
(그림 3-1) 포토닉스 기반 THz 무선 통신시스템(링크)의 기본원리 46
(그림 3-2) 300 GHz 대역 무선통신 시스템(Gigabps 무선링크) 구성도(개요도) 47
(그림 3-3) THz 무선통신 시스템(300 GHz)을 구축한 실제 구성도 49
(그림 3-4) 2가지 종류의 핵심 UTC-PD 모듈의 주파수 특성 비교 51
(그림 3-5) THz 통신시스템의 송수신부間 자유공간에 위치하는 도파관 안테나와... 52
(그림 3-6) VDI社 SBD인 ZBD와 ZBD-F의 모습(configuation)과 주요 사양 53
(그림 3-7) VDI사 제품인 WR3.4ZBD의 Responsivity(시험성적 결과) 55
(그림 3-8) VDI사 제품인 WR2.8ZBD의 Responsivity(시험성적 결과) 56
(그림 4-1) UTC-PD가 보유한 운반자 수송현상을 보여주는 단면도 65
(그림 4-2) 복합구조의 수정된(modified) UTC-PD의 단면과 햄버거 다이오드... 65
(그림 4-3) (일본) ADCMT사에서 상용제품으로 판매하는 DC Voltage Current... 67
(그림 4-4) 광 혼합기 장치 구성에 대한 도해식 개요도 67
(그림 4-5) UTC-PD를 도파관 안테나 / 아답터와 결합 방법 68
(그림 4-6) 광혼합기와 플랜지(안테나용 아답터) 결합 69
(그림 4-7) 광혼합기(플랜지가 있는)와 (사용자용)도파관의 결합 69
(그림 4-8) THz파 출력파워를 측정하기 위한 셋업(예시 1) 70
(그림 4-9) UTC-PD의 출력파워 측정 셋업(예시 : 아래부분의 좌도가... 70
(그림 4-10) 발생시킨 THz파의 평행광화를 점검하는 전송장치(설치 예) 71
(그림 4-11) THz 통신시스템을 구성하는 송신부 부품 / 장비의 구축상태 73
(그림 4-12) 평면형 SBD chip에 대한 SEM 사진과 버지니아 대학에서 발명... 74
(그림 4-13) 최초의 SBD모듈과 도파관을 결합한 경우 75
(그림 4-14) VDI사의 SBD인 ZBD(상부)와 ZBD-F(Fast Detector, 하부)의 특... 76
(그림 4-15) VDI-ZBD-F(Fast Detector)에 대한 다양한 옵션 76
(그림 4-16) IF단 증폭기에의 전원공급용 Power Supply Box 제작(사양) 77
(그림 4-17) ZBD-F series의 Bias-Tee와 Amplifer를 전원장치와 장착한 경우 78
(그림 4-18) IF단에 결합되는 신호처리용 증폭기와 전원장치(결합도 중요하지만,... 79
(그림 4-19) MITEQ사의 LNA가 보여주는 이득특성 79
(그림 4-20) THz 통신시스템을 구성하는 수신부 부품 / 장비의 구축상태 80
(그림 4-21) UTC-PD 모듈에 부착하는 원뿔형 혼-안테나의 주요 스펙(CMI... 82
(그림 4-22) 초기의 THz 통신 시스템(장비, 안테나 및 렌즈 등을 포함)의 실물 사진 83
(그림 4-23) RRA에 납품한 THz 통신 시스템(장비, 안테나 및 렌즈 등을 포함)의... 83
(그림 4-24) THz 통신시스템으로 영상(실시간 영상)을 전송하기 위한... 85
(그림 4-25) 실시간 영상의 전송시험용(Full HD급) THz 통신 셋업의 실물사진 85
(그림 4-26) THz 통신 시스템으로 영상(DVD 영상)을 전송하기 위한... 86
(그림 4-27) DVD 영상의 전송시험용(Full HD급) THz 통신 셋업의 실물사진 86
(그림 4-28) THz 통신 시스템 제어(연동) 및 표시용 유저인터페이스 시스템 87
(그림 4-29) EDFA+VOA에서 출력되는 optical eyediagram 88
(그림 4-30) 1mm직경의 RF-cable을 사용하는 시험 셋업(셋업 I) 89
(그림 4-31) DCA로 측정한 eye-diagram(모두 @Iph=5mA)(이미지참조) 90
(그림 4-32) 0.3mm직경의 RF-cable을 사용하는 시험 셋업(셋업 II) 90
(그림 4-33) 0.3mm직경의 RF-cable의 시험 셋업에서 얻은 eye-diagram들 91
(그림 4-34) 셋업 I(a)과 셋업 II(b)의 특성비교(전송속도와 광전류는 5mA로... 92
(그림 4-35) BER 측정결과, 1.25Gbps @ PRBS23 : Photocurrent ~ 1.0mA일 경우 92
(그림 4-36) BER 측정결과, 2.5Gbps @ PRBS23 : Photocurrent ~ 1.5mA일 경우 93
(그림 4-37) BER 측정결과, 3.15Gbps @ PRBS23 : Photocurrent ~ 2.0mA일 경우 93
(그림 4-38) BER 측정결과, 10.3Gbps @ PRBS23 : Photocurrent ~ 2.0mA일 경우 93
(그림 4-39) BER 측정결과, 10.3Gbps @ PRBS23 : Photocurrent ~ 2.5mA일 경우 94