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Nomenclature
: Electric field vector
: Magnetic field vector
: Normalized impedance
: Characteristic impedance
: Normalized characteristic impedance
: Attenuation constant
: Phase constant
: Reflection coefficient
: Propagation constant
: Permittivity
: Permittivity of vacuum
: Equivalent permittivity
: Wave length of free space
: Permeability
: Permeability of vacuum
: Equivalent permeability
: Conductivity
: Angular velocity
Abbreviations
ANSI : American National Standards Institute
CISPR : International Special Committee on Radio Interference
CPE : Chlorinated Polyethylene
EMC : Electromagnetic Compatibility
EMI : Electromagnetic Interference
EMS : Electromagnetic Susceptibility
FCC : Federal Communications Commission
IEC : International Electromagnetic Commission
RCS : Radar Cross Section
RFID : Radio Frequency IDentification
UHF : Ultra High Frequency
USN : Ubiquitous Sensor Network
Abstract
A Study on Development of the EM Wave Absorber for Port Logistics RFID System
Choi Dong Soo
Dept. of Radio Communication Engineering Graduate School, Korea Maritime Univ.
Supervisor : Prof. Dong Il Kim, Ph. D
With the rapid advancements in electronics industry and radio communication technology, our life has become more abundant than ever before. On the other hand, serious social problems such as electromagnetic interference (EMI) and electromagnetic susceptibility (EMS) have arisen due to the increased use of electromagnetic waves. Therefore, countermeasure against electromagnetic waves obstacle is embossed to be important subject. International organizations such as CISPR, FCC, and ANSI have provided the standards for the EM wave environments and for countermeasure of the electromagnetic compatibility (EMC).
Especially, UHF(433 MHz and 860 MHz ~ 960 MHz) band RFID system is widely accepted by industries such as port logistics, circulation, and mobile RFID field advantage of long communication range, high speed transmission of data. Particulary, port logistics RFID systems have several EMC problem such as decrease of communication range and errors by mutiple reflection. Port logistics RFID systems which have hundreds of antennas are positioned in small area, cause the interferences between readers and tags. Thus, to avoid severe communication interruption between RFID systems, we must study carefully. To avoid the communication interruption, EM wave absorber is applicable among readers. Besides, communication range of RFID system is reduced when RFID Tag approached metal plate. In this case, the EM wave absorber can increase the communication range of RFID system when it inserts between tag and metal
plate.
In this study, the EM wave absorbers are designed and fabricated for preventing reader to reader interference by dense mode and the reduction of the communication range when RFID Tag approached metal plate. The EM wave absorber samples are fabricated with difference composition ratios of Amorphous metal powder and CPE, the S-parameters of samples are measured. Absorption abilities are simulated by substituting different thicknesses of the EM wave absorbers, and the EM wave absorbers are manufactured based on the simulated results.
As a result, the developed EM wave absorber for port logistics RFID system has the composition ratio of Amorphous metal powder(flake shape) : CPE = 87.5 : 12.5 wt.% and a thickness of 5.1 mm and, absorption ability is 22.5 dB in frequency band 433 MHz.
구분 바코드 Magnetic
Card Smart Card RFID
용도 사물인식 사람인식 사람인식 사물 생명체 인식,
인식방법 비접촉 접촉 접촉 비접촉, 비접촉
인식거리 0~50cm 판독기 삽입 판독기 삽입 수동 : 0~5m 능동 : 0~100m
인식속도 4초 4초 4초 0.01~0.1초
인식률 95% 이하 99.9% 이상 99.9% 이상 99.9% 이상
투과성 불가능 불가능 불가능 가능, 가능 금속물 제외( )
사용기간 1회 1만회 년(5 ) 10~100만회 년(5 ) 10만회(60년)
보관
Data 1~100byte 1~100byte 4~128kbyte 64kbyte 이하
Rewrite 불가능 가능 가능 가능
재활용 불가능 불가능 가능 가능
구분 수동형 능동형
배터리 유무 자체 배터리 부재 자체 배터리 내장
인식거리 일반적으로 10 ~ 1,500 mm 일반적으로 3 ~ 100 m
비용 구조가 간단하고 저가임 구조가 복잡하고 비교적 고가임
크기 크기가 작고 유연성을 가짐 크기가 크고 유연성이 없음
수명 장기 사용 가능 배터리에 따라 사용기간 한정
환경 저항성 오염 누수 등,
주위 환경에 저항성 강함
오염 누수 등,
주위 환경에 저항성 약함
주파수
저주파(LF) 고주파(HF) 극초단파(UHF) 마이크로파 125~134
kHz 13.56 MHz 433 MHz 868~915
MHz 2.45 GHz 인식거리 < 0.5m ~ 1.5m ~ 100m ~ 10m ~ 3m
특성
비교적 고가 -
고가의 구리 -
안테나 필요 환경 영향이 -
적음
비교적 저가 -
에 비해 -UHF
짧은 인식거리 및 낮은 전송률
인식거리 -
김 능동형 -
방식
수동형 중 인 -
식거리 및 속도 가 가장 좋음
소형 저가 - ,
좋은 인식속도 -
대량의 데이 -
터 처리 가능
주요활용 분야
출입통제, 가축 추적
출입통제 보안/ , 교통 신용 카드( )
컨테이너 관리
모바일 RFID, SCM, ETC
위조방지, 보안
분 류 문제점 내 용
기 술
금 속 금속에 의한 전파 장애 가능성 높음 액 체 전파는 액체를 통과하지 못하며 산란 됨,
장애물 금속체 액체 사람 등의 장애물이 있을 경우 전파의, 다중반사에 의해 통신거리가 변화
안전성 전자파가 인체에 미치는 영향력을 파악해야 함
정보보호
익명성 본인도 모르는 사이에 개인정보가 RFID 태그를 통하여 노출될 수 있음
보 안 태그의 개인정보에 대한 암호화 정도에 따라 누설될 가능성이 상존함
복제 위조, RFID 태그가 대량생산 공업제품이므로 복제 및 위조가 가능
지능화 사물의 지능화에 따른 정보에 대한 기술적 법적, 대응책 마련이 요구됨
∇ ×
∇ ×
π
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∙
용 도 목 적 실제 적용 예
감소용 RCS
전파흡수체
피 측정물의 값을 감소시켜 소기의
- RCS
군사적 목적 달성
즉 스텔스 성능을 갖도록 전투기나 - ,
함정의 표면에 전파흡수 도료를 도포
레이더 허상 방지 대책용 전파흡수체
선박의 마스트나 가시거리내의 교량으로 -
부터 레이더 허상(false echo) 발생 선박의 마스트 교량 외면에 전파흡수체를 -
적용하여 반사파를 제거
전파암실용 전파흡수체
전파암실은 실내 벽면에 전파흡수체를 -
붙인 방으로 안테나 지향성 실험, 구조물의 RCS 측정, ISAR image 측정
그 범위가 밀리미터파대까지 증대 -
용 ITS 전파흡수체
-ETC(Electronic Toll Collection) 시스템이나 차량충돌방지 레이더의 불요전자파에 의한 오동작 방지
RFID 시스템용 전파흡수체
리더 간섭에 의한 오동작 및 태그를 -
금속에 부착 시 발생하는 통신거리 감소를 방지하기 위해 전파흡수체를 적용
전자제품 및 통신장비용 전파흡수체
전자제품 및 통신장비는 불요전자파에 -
의해 EMI/EMC 문제가 발생
장비의 케이스 기판 부분에
- , PCB , Chip 전파흡수체를 적용
λ
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분 류 명 칭 조 성 식 자성손실재료 Amorphous
″
Chlorinated polyethylene
전파흡수체 샘플의 조성비(wt.%)
손실재료(Amorphous) 지지재(CPE)
80 20
85 15
87.5 12.5
Measurement System of reflection coefficient and sample of EM wave absorber and sample holder.
감사의 글
입학한지가 엊그제 같은데 벌써 석사 2년을 마치게 되었습니다. 2년의 과 정을 무사히 마칠 수 있게 도와주신 부모님 동생 조부모님 그리고 외조부, , 모님께 먼저 감사의 뜻을 전하고 싶습니다 그리고 이 논문이 있기 까지 저. 를 지도해주고 아껴주신 김동일 교수님 정말 감사드립니다 마지막까지 저. 의 논문을 세심히 심사해주신 최창묵 교수님 윤영 교수님께도 감사드리며, , 아울러 학부 때 많은 가르침을 받았던 조형래 교수님 강인호 교수님 정지, , 원 교수님 김기만 교수님 민경식 교수님께도 감사드립니다, , .
감사 인사를 드려야 될 사람이 정말 많습니다만 마이크로파 연구실의 든, 든한 동한이형님 졸업하신 상길이형님 수훈이형님께 먼저 감사의 말을 전, 하고 싶습니다 그리고 항상 찾아가면 반겨주셨던 옆방의 동식이 형님과 원. 근이 과사의 은정이 누나, , DSP 실험실의 외형이형님 바지 잘 입고 있습니( 다.), 세영이형님 정우형님 철희형님, , , MMIC 영배형님 보라 의훈이 위성, , , 통신의 민혁이형님 태두형님 철승이 병수 안테나 지철이 형님 대환이형, , , , , 님 동현이형님 찬진이 다 고맙습니다, , , .
사랑하는 내 동기들 이름 없다고 삐치지 마라( ), 같이 실험실 생활했던 건 석이 술친구 철승이 미친존재감 태근이 태근이에비해 존재감이 좀 못미치, , , 는 태진이, 성대모사의 달인 정갑이, 장현이 일하고 있는 안경수, , 윤근이, 병문이 재현이 문규 남호 해인이 재웅이 연호 토익 공부하고 있는 진, , , , , , , 우 모두모두 다 고맙고 덕분에 학교생활 재밌게 했고 무사히 마칠 수 있었 다 언젠가 한번 뭉쳐서 편하게 술한잔 하자. .
자주는 못뵙지만 항상 좋은 말씀 해주시는 도연이형님 대훈이형님 민길, , 이 형님 남수형님 용훈이형님 봉준이형님 광훈이형님 윤성이형님 진옥, , , , , , 이형님 세호형님 연종이형님 상경이형님께도 감사하단 말을 해봅니다, , , .
지난 2년 동안을 돌아보면 과정의 끝남에 대한 개운함보다 미진했던 부분 에 대한 아쉬움이 많이 남습니다 하지만 이 논문 이 시기는 끝이 아닌 시. ,
작이기에 아쉬움을 멀리하고 달려 나갈 수 있는 발판삼아 앞서 감사드렸던, 모든분이 자랑스러워 할 수 있는 동생 친구 형이 되도록 하겠습니다, , .
다시 한번 감사드립니다.
2010. 12.
정든 마이크로파연구실에서
