광전자 통합 RF 통신 모듈의 새로운 설계 개념

소환

QH Dao, A. Skubacz-Feucht, B. Lüers, P. von Witzendorff, C. von der Ahe, L. Overmeyer, 등, "광전자 통합 RF 통신 모듈의 새로운 설계 개념", Procedia Technology , vol. 26, pp. 245-251, 2016.

키워드

• 24GHz RFID
• 무선 센서 노드
• RF 통신
• 3D-MID
• 광전자 패키징
• 광전력 전송

짧은

이 논문에서는 에너지 수확 개념을 사용하여 금속 작업물에 통합하고 무선으로 전원을 공급할 수 있는 소형화된 24GHz 무선 주파수 통신 모듈에 대한 새로운 설계 개념을 제시합니다.

요약

Dao 등이 쓴 2016 Procedia Technology 기사 "광전자 통합 RF 통신 모듈의 새로운 설계 개념"은 금속 구성 요소에 통합하기 위한 소형(13 x 13 x 4 mm³) 무선 주파수(RF) 통신 모듈의 설계를 설명합니다. 이 모듈은 무선 센서 노드로 사용하도록 설계되었으며 24GHz 산업, 과학 및 의료(ISM) 무선 대역에서 작동하여 높은 데이터 전송과 감소된 지연 시간을 가능하게 합니다.

모듈 디자인의 주요 특징은 다음과 같습니다.

• 광 전원 공급: 이 모듈은 고효율 멀티접합 태양 전지(50W/cm²에서 40% 효율)와 에너지 저장을 위한 슈퍼커패시터로 구성된 에너지 수확 개념을 활용합니다. 이 설계는 배터리가 필요 없고 시스템이 제품 수명 주기 내내 작동할 수 있도록 합니다.
• 3D-MID 하우징: 모듈 하우징은 3차원 성형 상호 연결 장치(3D-MID) 기술을 사용하여 설계되었으며, 이를 통해 전기 및 광학 구성 요소를 컴팩트한 다층 구조로 통합할 수 있습니다. 레이저 직접 구조화(LDS)를 사용하여 플라스틱 하우징에 전도 경로를 생성하여 다양한 구성 요소를 연결할 수 있습니다.
• RF 회로 및 안테나: 광학적 투명성을 위해 설계된 패치 안테나를 포함한 RF 회로는 태양 전지 위에 배치됩니다. 안테나와 아날로그 프런트엔드는 높은 광학적 투명성과 낮은 소산 계수를 위해 선택된 석영 유리 기판에 제작됩니다.
• 마이크로컨트롤러 및 센서: 이 모듈은 데이터 처리 및 통신을 위한 저전력 마이크로컨트롤러(Texas Instruments MSP430FR5738)를 통합합니다. 마이크로컨트롤러에는 온도 또는 스트레인 센서와 같은 추가 센서를 연결하여 모듈의 기능을 확장할 수 있는 I²C 버스가 있습니다.

테스트 결과, 이 모듈은 낮은 주변광 환경에서 완전히 충전된 슈퍼커패시터에서 13.9분 동안 연속 작동하면서 매초마다 데이터를 전송할 수 있었습니다. 저자들은 이 설계가 무선 통신 및 감지 기능을 금속 구성 요소에 통합하여 제품 수명 주기 관리 및 프로세스 모니터링에 적용할 수 있는 유망한 접근 방식을 제시한다고 결론지었습니다.

출처: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2212017316303802