Abstract
This paper proposes a phase measurement algorithm which is based on the recursive implementation of sliding-DFT. The algorithm is designed to have a robust behavior against the erroneous factors of frequency drift, additive noise, and twiddle factor approximation. The size of phase error caused by the finite wordlength implementation of DFT twiddle factors is shown significantly lower than that of magnitude error. The drastic reduction of the phase error is achieved by the exploitation of the quadruplet symmetry characteristics of the approximated twiddle factors in the complex plane. Four channel power-line phase measurement system is also designed and implemented based on the time-multiplexed sharing architecture of the proposed algorithm. The operation of the developed system is also verified by the experiment performed under the test environment implemented with the multi-channel function generator and the on-line interfaced host processor system. The proposed algorithm's features of phase measurement accuracy and its robustness against the finite wordlength effects can provide a significant impact especially for the ASIC or microprocessor based embedded system applications where the enhanced processing speed and implementation simplicity are crucial design considerations.
본 논문에서는 sliding-DFT에 순환 구현에 기반한 위상 측정 앨고리즘을 제안하였다. 제안한 앨고리즘은 주파수 변이, 누적 잡음, 계수 근사 영향 등의 오차영향에 강인한 특성을 가지도록 설계되었다. DFT 계수의 유한 비트 근사 구현에 의한 위상 오차는 크기 오차에 비해 매우 작게 나타난다. 위상 오차의 혁신적인 감소는 근사 계수가 복소평면 상에서 4사분면상에 대칭적으로 존재함을 이용하여 얻을 수 있다. 제안한 앨고리즘을 시분할 공유 구조에 기반한 4-채널 전력선 위상 측정 시스템을 설계하고 구현하였다. 구현한 시스템의 동작은 실시간으로 host processor 시스템과 다채널 함수 발생기를 통한 test 환경에서 실험적으로 확인하였다. 제안한 앨고리즘의 위상 측정에 있어 정확한 특성과 유한비트 근사 영향에 강인한 특성은 특히, 빠른 처리 속도와 구현의 감소함이 주요 설계 고려사항인 ASIC 이나 microprocessor에 기반의 임베디드 시스템 적용에 중대한 효과를 제공할 수 있을 것이다.
