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850nm 적외선을 이용한 근거리 무선통신 시스템용 송수신 모듈 제작
Fabrication of an IrDA transceiver module for wireless infrared communication system OPR 1002 원문보기

한국통신학회논문지. The Journal of Korea Information and Communications Society. 네트워크 및 서비스, v.25 no.1B, 2000년, pp.175 - 182  

김근주 (울산과학대학 반도체응용과)

초록
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적외선을 이용한 수/발광 다이오드에 집적소자를 혼합한 Hybrid형 단거리 광무선 통신용 원칩모듈을 개발하였다. 발광다이오드는 850nm 의 적외선파장을 30$^{\circ}$지향각을 갖는 AlGaAs계 고속신호용으로서 전파지연이 60 ns 이며, PIN 포토다이오드는 Si계 반도체 수광소자로써 450-1050nm의 파장대에서 수광 흡수율이 양호하고 필터겸용 블록 에포시렌즈를 750nm 파장 저역대를 여과시켰다. 데이터 전송속도는 115.2 kbps이며 IrDA1.0 SIR 표준조건에서 동작이 양호함을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

(A hybrid-type wireless infrared data communication module was fabricated by using the light emitting andabsorption diodes with the one-chip of integrated digital circuits. The light emitting diode with the peak spectrum of 850 nm was made from compound semiconductor material of AIGaAs and shows hig...

AI 본문요약
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제안 방법

  • 8 mW이며, 신뢰성이 매우 양호한 적외선 공간전송용 광소자(OPA8512, Optel사 제작)를 개발하여 이용하였다.'噸 데이터 전송율을 확인하기 위해 라이싱타임과 폴링타임을 측정하였다. 데이터 입력에서 출력까지의 전송지연율은 60 ns로 데이터 입력에서 LED 구동기 (driver) 전류까지 8 ns, 구동기 전류에서 Photon flux까지 10 ns, Photon flux를 광전류 (photocurrent) 전환하는데 10 ns, 그리고 증폭기 지연(amplifier delay) 이 32 ns정도 소요된다.
  • 강력한 I/O 기능과 UART 를 내장하고 있는 PIC16c74 원칩 마이크로프로세스를 기반으로 하는 RS-232-to-TrDA모듈사이IrDA-to-Modem 사이를 각각 converter 로 연결하고 하이텔에 접속하여 image data 파일을 성공적으로 다운로드 (downpad) 하였다. 24.
  • 그림 1의 배선도에서처럼 PCB에 저항/콘덴서를 첨가하여 펄스발생기 (pulse generator)와 오실루-스코프 (oscilloscope)를 이용하여 송/수신 데이터 통신 실험을 하기 위한 시스템을 구성하였다. 펄스를 5 V 인가전압에서 오실레이터 (oscillator)로 구동하여송신단 IrDA의 LED에서 송신하여 다시 수신단 포토다이오드에서 신호를 받아 다시 디지털신호로 오실로스코프로 재생하였다.
  • 1 “F을 접지시키고(VDD1), 수신된 광신호_가 IC 구동전류 20 mA에 반송되어 과부하 클램프 증폭기를 통과시켜 de 성분을 보상한다. 다시 high-pass 필터를 통과시켜 광신호만 분리하고 증폭하여, 비교기에서 디지털신호의 유무를 분류한다. 이때 전원장치 (power supply) 에서 인가 받은 바이어스 네트워크 (bias network) 의 구동전압 VDD=5 V를 공급받는다.
  • 1 必으로 내부저항이 50 MQ이고 용량 (capacitance)-c- 1 MHz에서 20 pF°] 다 광전류는 6 mW/cm2 에서 7 徳로 매우 작아 PCB 보드 설계시에 그림 1의 빗금부분처럼 배경차폐 (ground shielding) 에 유의하였다. 또한 PD 의 고주파 특성은 pn 접합내부의 운반자의 시간 특성과 접합의 RC 시정수에 의해 결정되므로 고주파 수광특성을 높이기 위해서는 등가저항과 등가용량^ 작아지는 역방향 바이어스전압 및 부하 임피던스와 수광면적이 가능한 한작게 설계하였다.
  • 완성하였다. 발광소자 LED와 수광소자 PD를 구동하는 회로를 포함하여 단일칩 형태의 모듈을 제작하였으며, 특히 송신 구동회로와 수신 신호용 증폭회로 잡음필터 및 비교기를 포함하는 IC 회로로 구성된다. 송신 드라이브회로는 펄스 신호를 송신할 경우에 적외선 발광다이오드에 약 0.
  • 본 연구에서는 적외선 무선통신 규격인 IrDA Version 1.0 시리얼 송/수신 모듈(OPA1002)을 설계 제작하였다. 전송속도는 115.
  • 사용한 LED는 Optel사 (OPA8512)의 AlGaAs 850 nm 파장의 고속용 고출력 발광다이오드이며 라이싱타임 (rising time)과 폴링타임 (falling time) 이 각각 9 nsec와 6 nsec로 매우 우수하다. 송수신 구동회로는 Novalog 사의 SIRPD 를 사용하여 단일칩 (one-chip) 모듈을 제작하였다. 수광소자로는 Optel사 (HPI-2CR2)의 고속, 고감도의 Si PIN 포토다이오드를 사용하였다 제작된 적외선 송수신 단말기 모듈을 이용하여 기존의 노트북 컴퓨터에 내장시킨 RS-232 통신 모듈을 IrDA에 컨버터 (converter)를 연결하고 휴대폰에 연결된 모뎀과 IrDA를 컨버터로 연결하여 적외선 통신을 수행하였다
  • 사용한 LED는 Optel사 (OPA8512)의 AlGaAs 850 nm파장의 고속용 발광다이오드로 적외선통신 송신용으로 개발하여 탑재하였으며, 라이싱타임과 폴링타임이 각각 9 nsec와 6 nsec로 매우 우수하다. 송수신 구동회로는 Novalog사의 SIRPD를 사용하여 원칩모듈을 제작하였다. 수광소자로 PIN 포토다이오드는 Optel 사 (HPI-2CR2)를 사용하였다.
  • 송신 광원으로는 파장이 850 nm 영역의 발광다이오드로서 AlGaAs/GaAs층을 적층하여 더블 헤테로 구조 (double heterostructure) -f- 형성함으로써, 외부 양자효율이 0.16으로 광 출력이 매우 우수하다 50 mA의 구동전류에서 순방향 바이어스는 Vf=1.48 V이고 출력은 11.8 mW이며, 신뢰성이 매우 양호한 적외선 공간전송용 광소자(OPA8512, Optel사 제작)를 개발하여 이용하였다.'噸 데이터 전송율을 확인하기 위해 라이싱타임과 폴링타임을 측정하였다.
  • 송수신 구동회로는 Novalog 사의 SIRPD 를 사용하여 단일칩 (one-chip) 모듈을 제작하였다. 수광소자로는 Optel사 (HPI-2CR2)의 고속, 고감도의 Si PIN 포토다이오드를 사용하였다 제작된 적외선 송수신 단말기 모듈을 이용하여 기존의 노트북 컴퓨터에 내장시킨 RS-232 통신 모듈을 IrDA에 컨버터 (converter)를 연결하고 휴대폰에 연결된 모뎀과 IrDA를 컨버터로 연결하여 적외선 통신을 수행하였다
  • 적외선 무선통신 규격인 IrDA Version 1.0 Serial 송수신 모듈을 설계 제작하였다. 사용한 LED는 Optel사 (OPA8512)의 AlGaAs 850 nm파장의 고속용 발광다이오드로 적외선통신 송신용으로 개발하여 탑재하였으며, 라이싱타임과 폴링타임이 각각 9 nsec와 6 nsec로 매우 우수하다.
  • 3 A의 전류가 흐르기 때문에 TTL 레벨의 디지털 인터페이스를 가지는 회로이다. 적외선 잡음을 차단하기 위한 방법으로는 밴드패스 필터와 비교기를 이용하여 수신신호의 유무를 디지털화 하였다.
  • 제작된 적외선 송/수신 단말기 모듈을 이용하여 기존의 노트북 컴퓨터에 RS-232 통신 모듈과 휴대폰에 연결된 모뎀사이를 분리하여 각각 IrDA모듈을연결한 다음, 적외선 통신을 수행하였다
  • PCB보드에 장착한 후 와이어본딩을 하였고 다시 실리콘 코팅하여 와이어를 보호하고 광량을 증가시켰다. 특히, 역 방향 바이어스전압을 포토다이오드에 인가하여 7 函의 미소 광 전류를 얻을 수 있으며, IC회로에서의 누설전류에 의한 신호왜곡을 방지하기 위해 전면 전극의 접지 형태를 설정하여 정상적인 동작상태를 확인하였다. 전송속도는 115.
  • 즉 포토다이오드의 애노드 (anode)측 표면으로 입사된 광은 역 바이어스 전압에 의해 전자-정공 쌍으로 분리되고 미소 광 전류가 애노드 측으로 흐르게 된다. 포토다이오드와 IC회로사이의 누설전류에 의한 광 전류의 왜곡을 방지하기 위해 PCB 아트워크 (artwork)시 전면전극의 접지형태를 형성하여 누설전류를 차폐하였다. 증폭회로와 디지털 신호 분리용 비교기 (comparator)를 통과하여 수신된 신호가 채널 4의 오실로스코프에 보내지고 동시에 송신 측은 off 상태에 있게 된다.

대상 데이터

  • 0 의 사양은 포인트-포인트 (point to point), 단거리(0-3 m), 고속(115 kbps)의 베이스 밴드 통신을 기본으로 하고 있다. 사용하는 적외선의 파장은 850-900 nm이다 주요 규격의 파라메타를표1에 나타내었다. 수신측에서는 수신용 광 검출기가 송신된 적외선을 수신하고 디코딩하여 시리얼 포트 (serial port)에 출력한다.
  • 2 kbps로 비교적 송수신이 빠르고 사용전압은 5 V에서 구동하고 50 cm 의 거리에서 효율적인 송수신이 가능하다. 사용한 LED는 Optel사 (OPA8512)의 AlGaAs 850 nm 파장의 고속용 고출력 발광다이오드이며 라이싱타임 (rising time)과 폴링타임 (falling time) 이 각각 9 nsec와 6 nsec로 매우 우수하다. 송수신 구동회로는 Novalog 사의 SIRPD 를 사용하여 단일칩 (one-chip) 모듈을 제작하였다.
  • 0 Serial 송수신 모듈을 설계 제작하였다. 사용한 LED는 Optel사 (OPA8512)의 AlGaAs 850 nm파장의 고속용 발광다이오드로 적외선통신 송신용으로 개발하여 탑재하였으며, 라이싱타임과 폴링타임이 각각 9 nsec와 6 nsec로 매우 우수하다. 송수신 구동회로는 Novalog사의 SIRPD를 사용하여 원칩모듈을 제작하였다.
  • 송수신 구동회로는 Novalog사의 SIRPD를 사용하여 원칩모듈을 제작하였다. 수광소자로 PIN 포토다이오드는 Optel 사 (HPI-2CR2)를 사용하였다. PCB보드에 장착한 후 와이어본딩을 하였고 다시 실리콘 코팅하여 와이어를 보호하고 광량을 증가시켰다.
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