본 논문은 여파기의 크기를 축소시키고 대역폭을 넓히기 위해 전송선로 및 개방형 스터브(stub)에 임피던스(impedance) 부정합과 SIR(Stepped Impedance Resonator)을 적용하여 소형화된 초광대역 개방형 스터브 대역통과 여파기에 대해 제안을 한다. 제안된 대역통과 여파기의 대역폭 및 중심 주파수는 각각 103 % 및 11.2 GHz이고 통과대역 주파수는 4.8 GHz~16 GHz이며 저역 주파수 대역과 고조파를 적용하여 임피던스 부정합을 사용했을 때, 제안된 구조의 전송선로 길이는 일반적인 전송선로 길이 보다 약 절반의 수준으로 줄어들게 된다. 또한 개방형 스터브의 크기를 줄이기 위해서는 SIR을 사용할 수 있으며 실험결과에서 삽입 및 반사손실은 각각 0.35 및 15.1 dB이고 여파기의 크기는 $8.92{\times}10.6mm^2$이므로 만족한 결과를 얻을 수 있었다.
본 논문은 APDP(Anti-Parallel Diode Pair)를 이용한 3체배기로서 출력단에 기존의 Coupled line BPF가 아닌 낮은 삽입손실과 작은 회로사이즈를 갖는 새로운 구조의 BPF를 제안하였다. 이 제안된 구조의 BPF는 인터디지털 캐패시터와 나선형 개방 스터브로 구성되어 있다. 제안된 BPF만의 삽입손실은 대역$(16.41{\sim}19.23GHz)$내에서 0.7dB이하의 특성을 나타내었다. 3체배기의 변환손실은 기본주파수 $5.72{\sim}6.28GHz$에서 약$16.6{\sim}18.5dB$(평탄도 ${\pm}1dB$)의 특성을 얻었으며 6GHz에서 기본주파수와 5차 고조파 억압특성은 각각 -32.16dBc와 -44.6dBc의 특성을 보였으며, 위상잡음 감쇠특성은 약 9.5dB@100kHz의 특성을 나타내었다.
이동통신 시스템의 멀티미디어 서비스 확산과 고속통신 기능의 수요를 충족시키기 위해서 다중대역 전력증폭기의 고효율, 광대역 특성 및 비선형 특성의 개선이 필요하다. 본 연구에서는 J-급 전력증폭기 동작조건을 만족하는 2차 고조파 정합회로를 단일-스터브 정합회로로 구성하였다. 광대역 J-급 동작조건을 만족시키기 위해 단일-스터브 정합회로는 낮은 특성임피던스를 갖는 것이 필요하다. 본 연구에서는 낮은 특성 임피던스를 갖는 단일-스터브 정합회로를 패키지 내에 높은 유전율의 세라믹 기판을 이용하여 구현하였다. 이에 따라 2차 고조파 정합회로가 패키지된 GaN HEMT와 외부 기본파 정합회로를 이용하여 넓은 주파수 대역에서 J-급 출력 임피던스 조건을 만족하는 전력증폭기를 구현하였다. 제작된 J-급 전력증폭기 측정 결과, 1.8~2.7 GHz(900 MHz)의 대역폭에서 50 W(47 dBm) 이상의 출력전력과 최대 72.6 %의 드레인 효율, 최대 66.5 %의 PAE 특성을 확인하였다.
본 논문에서는 고조파 소음을 내는 시스템의기본 주파수 추정을 통한 새로운 피드백 능동소음제어 방법을 제안한다. 기존신호를 측정하기 어려운 상황에서 종래의 다중 정현파 소음의 능동제어 방법은 기준신호를 측정하는 대신 추정된 주파수를 이용하여 기준신호를 만들어낸다. 그러나 비팅현상(beating phenomenon)이 존재할 때는 순간적으로 특정 주파수 성분이 사라지게 되므로 적응 주파수 추정이 어렵게 되어 비팅현상에 의한 주파수 추정에서의 혼돈을 만들어진 기준신호를 쓸모없게 만든다. 제안된 알고리즘은 두 가지 부분으로 구성된다. 첫째는 기본주파수 추정을 이용한 기준신호 발생기이고 둘째는 기존의 피드포워드 제어부분이다. 제안된 결정 규칙을 이용한 기본주파수 추정알고리즘은 비팅현상에 둔감할 뿐 아니라 기존의 직렬형 적응노치필터 방법에 비해 좋은 추종성능과 적은 주파수 추정 오차의 분산을 갖는다. 더욱이 신호대잡음비가 좋지 않아 기존의 주파수 검증하기 위해서 실측한 선박의 객실 소음과 자동차의 시변하는 엔진부밍소음에 대해서 모의 실험을 수해한다.
고래류의 어업공해를 최소화하고 환경친화적으로 이용할 수 있는 음향 유인/경고시스템을 개발하기 위한 기초연구의 일환으로 우리 나라 연근해에 자주 출현하는 큰돌고래의 휘슬음을 서울대공원 돌고래 쇼장에서 측정, 분석한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1 수족관 내에서 생활하고 있는 큰돌고래의 평상시 휘슬음의 중심 주파수대와 스팩트럼 레벨은 각각 6~10KHz 와 85㏈을 나타내었고, 이들을 서로 격리시킨 경우, 중심 주파수는 6.7KHz대와 21.3KHz대 두 개의 고조파를 나타내었으며, 스팩트럼 레벨은 각각 110㏈와 94㏈를 나타내어 평상시보다는 불안정한 휘슬음의 주파수대와 다른 형태를 나타내었다. 2. 평상시의 휘슬음 주파수 변동폭은 평균 3.86KHz이었고, 지속시간은 평균 0.08sec를 나타내었다. 그러나 격리시킨 경우는 평상시와는 달리 그 변동폭은 평균 l4.06KHz이었고, 지속시간은 평균 0.l9sec를 나타내어 평상시와 비교하여 주파수 변동폭이 10.20KHz 높아지고 지속시간은 0.11sec 길어짐을 알 수 있었다. 더욱이 Mann-Whitney 검정을 통하여 휘슬음의 주파수 변동폭과 지속시간 모두 평상시와 1마리를 격리시켰을 때는 상이함에 유의성을 확인할 수 있었다. 3. 돌고래 쇼장에서의 휘슬음의 패턴 모델을 6가지 형태로 분류할 수 있었고, 평상시에는 5~10KHz 범위의 주파수로 서서히 상승하는 형이 거의 대부분이었으나, 격리시킨 경우에는 5~20KHz의 폭 넓은 주파수대에 걸쳐 여러 가지 패턴을 관찰할 수 있었으며, 특히 주파수가 상승한 후 일정하게 유지되는 형태의 패턴이 많이 관찰되었다. 한편, 휘슬음은 종간 및 생활환경에 따라 사용되는 주파수 대역폭이 서로 다른 것을 예상할 수 있으므로 우리 나라 연안에는 큰돌고래, 참돌고래, 낫돌고래, 상괭이 등 비교적 많은 돌고래류가 자주 출현하고 있어 이들 종들에 대한 위협음 및 유인음에 대한 대역을 파악하기 위해서는 각 종들에 대한 수중음향은 물론 행동도 함께 분석할 필요가 있으며 더욱이 폭 넓은 현장실험과 데이터 축적을 병행하여야 할 것이다.
본 논문에서는 변형된 시간 지연 기법을 이용한 마이크로파 2차 주파수 체배기가 제안되었다. 제안된 주파수 체배기에서는 입력 신호와 지연된 신호 사이에 발생하는 군지연 시간 부정합을 전압 제어 지연 선로(VCDL)를 이용하여 보상하였다. 가변 슈미트 트리거를 이용한 군지연 시간 정합과 신호 파형의 성형(waveform shaping)으로 인해 원하지 않는 기본 주파수($f_0$)와 3, 4차 고조파 성분들이 충분히 제거할 수 있었다. 결과적으로 출력 단자에서는 오직 2 체배된 주파수 성분($2f_0$)만이 우세하게 나타난다 제안된 주파수 체배기는 1.15 GHz의 기본 주파수에서 설계되었고 TSMC 0.18 $\mu m$ 공정을 이용하여 제작되었다. 입력 신호 전력을 0 dBm 인가하였을 때, 2차 체배된 출력 주파수 성분의 측정된 전력은 2.57 dBm이었다. 2차 체배된 주파수 성분에 대해 $f_0,\;3f_0$, 그리고 $4f_0$ 성분의 제거율은 각각 43.65, 38.65, 그리고 35.59 dB이다.
본 논문에서는 유럽형 점 대 점 마이크로파 고정 통신에 이용되는 주파수 하향 변환기 설계에 있어, 평탄도 개선 측면에서 접근한 단일 평형 주파수 혼합기의 설계 및 제작 결과에 대해 소개하도록 한다. 일반적인 주파수 하향 변환기의 구성에서 주파수 혼합기에 연결되는 RF필터 등의 여파기 임피던스 특성이 RF 대역에서만 유지되고 LO 대역에서는 그 특성이 달라져 LO 구동 전력이 혼합기 다이오드에 불규칙하게 인가됨에 따라 대역 평탄도 특성이 악화된다. 이에 대해 본 논문에서는 영상 대역 제거 필터 및 LO 고조파 필터를 혼합기 내에 집적하고 여파기와 혼합기 포트 간 전기적 길이를 이용하여, 평탄도 특성에 대한 여파기의 영향을 최소로 한 여파기 집적형 주파수 혼합기를 설계하였다. 제작된 주파수 혼합기는 RF 대역 $21.2{\sim}22.6\;GHz$, LO 대역 $19.32{\sim}20.72\;GHz$ IF 대역 1.88 GHz+/-50 MHz의 주파수 재원을 가지며, LO 구동 전력 10 dBm에서 영상 대역 제거 필터를 포함한 변환 손실이 8.5 dB, 대역평탄도 2 dB, 입력 PldB 8 dBm, 입력 IIP3 15 dBm의 특성을 보였다. RF, LO 및 IF 포트의 반사 손실은 각각 -12 dB, -10 dB, -5 dB의 특성을 보였다. LO/RF, LO/IF 격리도는 각각 20 dB, 50 dB로 측정되었다.
본 논문은, 대표적인 FACTS기기중의 하나인 싸이리스터제어 병렬보상기의 특성 연구를 수행한다. 이를 위하여 푸리에 공간에서 전력조류 조건을 만족하는 싸이리스터 점호각을 수치해석적으로 구하고, 그 계산 결과를 이용하여 정상상태 및 고조파 특성을 해석하였다. 그리고, Poincare Mapping 이론을 이용한 스위칭 주파수영역에서 안정도 해석과 EMTP 시뮬레이션을 이용한 시평면상에서 해석결과의 검증 및 여러 운전점에서 과도응답특성의 비교연구를 수행하였다.
본 논문에서는 상호 캐패시터 (Bypass coupling Capacitor)를 이용하여 Transmission Zero를 구현함으로써 우수한 차단 응답 특성을 보이며, 또한 IDC (Interdigital Capacitor)을 사용함으로써 더욱 향상된 고조파 특성을 갖는 대역 통과 여파기를 설계 및 구현하였다. 지능형 교통시스템에 사용되고 있는 5.85 GHz의 중심 주파수에서 3 %의 대역폭을 갖도록 설계된 SIR (Stepped Impedance Resonator) 대역 통과 여파기는 1.8 dB의 삽입 손실과 20 dB의 반사 손실 특성을 갖도록 설계 되었으며, 제작된 대역 통과 여파기는 대역폭이 4.2 %로 1.9 dB의 삽입 손실과 15.4 dB의 반사 손실을 측정 결과에서 나타내었다.
본 논문은 대역저지 특성을 이용한 이중대역 Gysel 전력 분배기를 제안 하였다. 이것은 기존의 Gysel 전력 분배기를 집중소자를 이용한 단일 대역으로 설계한 후, 각 집중 소자들을 여파기 변환 기법을 이용하여 대역저지 특성을 갖도록 변환하여 이중대역 특성을 갖도록 설계하였다. 이러한 설계 방법의 특징은 분배기를 구성하고 있는 ${\lambda}/4$ 전송선로를 집중소자로 대체함으로써 억압된 고조파 특성을 얻을 수 있는 것과 크기를 작게 할 수 있다는 것이다. 이러한 방법의 타당성을 확인하기 위하여 880 MHz와 1650 MHz에서 동작하는 Gysel 분배기를 제작하여 정상적으로 두 주파수에서 동작하는 것을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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