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주파수 영역 샘플링 방식의 표면 탄성파 센서 플랫폼 설계 및 구현
The Design and Implementation of Frequency Domain Sampling Method for Surface Acoustic Wave Sensor Platform 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.17 no.1, 2013년, pp.218 - 224  

선희갑 (아주대학교 NCW학과) ,  조율희 (아주대학교 전자공학과) ,  김영길 (아주대학교 전자공학과)

초록
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현재 일반적으로 사용되는 시간 영역 샘플링(아래 TDS) 방식의 SAW 디바이스는 빠른 데이터 처리를 할 수 있지만 그만큼의 빠른 샘플링 속도를 요구하기 때문에 고속의 A/D 컨버터가 필요하다. 이 고속의 A/D 컨버터는 고가의 장비로 디바이스 제작에 부담이 되는 실정이다. 반면에 주파수 영역 샘플링(아래 FDS) 방식으로 구현된 SAW 디바이스는 고속의 샘플링을 요구하지 않기 때문에 고가의 고속 A/D 컨버터가 필요하지 않다. 이렇게 느린 샘플링 속도는 상대적으로 고속의 프로세싱을 요구하게 되는데 이는 저가의 임베디드 시스템만으로도 구현이 가능하기 때문에 가격대비 성능에서 효율이 훨씬 높다고 할 수 있다. 그럼에도 FDS 방식의 SAW 센서를 제작하는 것이 까다롭기 때문에 현재 구현된 FDS 방식의 SAW 디바이스는 매우 드문 실정이다. 본 연구에서는 이 문제를 해결하기 위해 기존의 TDS용 SAW 센서를 그대로 이용한 FDS 방식의 SAW 디바이스에 대해 설계 및 구현한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Generally, SAW device, which uses Time Domain Sampling, requires high speed A/D converter because SAW device using TDS needs high sampling speed as much as its high data speed. However, the high price of A/D converter discourages makers from using it. On the other hand, SAW device, which uses Freque...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 방향성 결합기는 FDS 방식을 구현하는데 중요한 역할을 하는 구성요소 중 하나이다. 본 논문에서 사용하는 결합기의 역할은 전력 추출(Power sampling)을 목적으로 하고 있다.
  • 본 논문에서는 FDS 방식의 SAW 센서 플랫폼 구현에 대하여 연구해 보았다. 이번 연구에서는 한 개의 SAW 센서를이용하여 ID를 측정할 수 있었다.
  • FDS 방식의 가장 큰 예로 네트워크 아날라이저를 들 수 있지만 다양한 기능으로 인해 고가의 장비이고, 휴대가 불가능하다. 본 논문에서는 TDS 방식의 단점을 보완하기 위한 FDS 방식의 플랫폼을 제안하려 한다. 제안한 FDS 방식의 경우 여러 주파수를 일정 간격으로 한번씩 SAW 센서에 보내서 받은 데이터를 수집하여 데이터를 처리하기 때문에 저속의 ADC가 사용되고, FPGA가 아닌 일반 프로세서로 구현이 가능하다는 장점을 가지고 있다.
  • 본 논문에서의 실험은 우선 SAW 센서의 특성을 파악하기 위해 네트워크 아날라이저를 이용하여 SAW 센서의 특성을 확인하였다.
  • 본 논문은 SAW(Surface Acoustic Wave) 센서의 신호를 기존의 TDS(Time Domain Sampling) 방식이 아닌 FDS(Frequency Domain Sampling) 방식으로 처리하여 ID를 측정하는 방법에 대해 최초로 설계 구현 시험을 통한 입증을 실시하고자 한다.

가설 설정

  • 그림 10은 본 논문에서 제안한 SAW 센서 플랫폼의 측정 환경이다. SAW 센서의 반응 주파수를 470MHz로 가정하고 우선 신호 발생기를 이용하여 실험하였다. FDS 방식으로 측정하기 위해서 주파수를 450MHz에서 490MHz로 변화 시키면서 측정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
주파수 영역 샘플링 방식의 SAW 디바이스가 매우 드문 이유는 무엇인가? 이렇게 느린 샘플링 속도는 상대적으로 고속의 프로세싱을 요구하게 되는데 이는 저가의 임베디드 시스템만으로도 구현이 가능하기 때문에 가격대비 성능에서 효율이 훨씬 높다고 할 수 있다. 그럼에도 FDS 방식의 SAW 센서를 제작하는 것이 까다롭기 때문에 현재 구현된 FDS 방식의 SAW 디바이스는 매우 드문 실정이다. 본 연구에서는 이 문제를 해결하기 위해 기존의 TDS용 SAW 센서를 그대로 이용한 FDS 방식의 SAW 디바이스에 대해 설계 및 구현한다.
SAW 디바이스의 장점은 무엇인가? SAW 디바이스는 수동소자(Passive)로 표면에 반사면(Reflector)을 만들고 여러 센서들을 통합시켜 하나의 ID를 가지고 다양한 센서 정보들을 수집할 수 있어 RFID의 단점을 극복할 수 있는 크나큰 장점을 지니고 있고, 점차 통합적 시스템 개념으로 발전하고 있는 유비쿼터스 환경에 있어 가장 중요한 핵심기술의 하나라고 할 수 있다[2].
시간 영역 샘플링 방식의 SAW 디바이스가 고속의 A/D 컨버터를 필요로 하는 이유는 무엇인가? 현재 일반적으로 사용되는 시간 영역 샘플링(아래 TDS) 방식의 SAW 디바이스는 빠른 데이터 처리를 할 수 있지만 그만큼의 빠른 샘플링 속도를 요구하기 때문에 고속의 A/D 컨버터가 필요하다. 이 고속의 A/D 컨버터는 고가의 장비로 디바이스 제작에 부담이 되는 실정이다.
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참고문헌 (10)

  1. 유호준, "ARM11 기반의 SAW Sensor 리더 플랫폼에 관한연구",아주대학교석사논문, 2008 

  2. Paul R. Hartmann, "A Passive SAW Based RFID System for Use on Ordnance", IEEE, 2009 

  3. 손영태, "FPGA를 이용한 SAW Device Reader Platform구현",아주대학교석사논문, 2010 

  4. "SAWFilter (표면탄성파필터), http://blog.daum.net/ smrtsky/13742869 

  5. 정용현, "Cortex-M3를 이용한 SAW Device Reader Platform구현에 대한 연구", 아주대학교석사논문, 2011 

  6. Alfred Pohl, "A Review of Wireless SAW Sensors", IEEE Transactions on ultrasonics, ferroelectrics, and frequency control, Vol.47, No.2, March 2000 

  7. http://www.roswin.com, PLL datasheet 

  8. "PLL(Phase Locked Loop)", http://www.rfdh.com 

  9. "Directional Coupler datasheet" http://www.rn2ltcc. com 

  10. http://www.analog.com 

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