본 논문에서는 분산증폭기 구조를 기반으로 한 아날로그 FIR 필터 구조를 제안하고 그 특성을 분석한다. 또한, 디지털 필터 설계 기술을 이용한 간단한 아날로그 FIR 필터 설계 방법을 제시한다. 제안된 아날로그 FIR 필터는 이동평균필터와 콤필터 형태로 그 회로 구조안에 곱셈기를 포함하지 않기 때문에 multi-GHz 의 높은 주파수 대역에서도 동작 가능하게 하며, RF 시스템에서 필터와 증폭기를 결합한 형태의 응용이 가능하도록 한 구조이다. 제안된 아날로그 FIR 필터는 표준 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정 기술을 이용하여 시뮬레이션을 수행하였고 그 결과를 MATLAB으로 모델링하여 얻은 디지털 필터의 결과와 비교하였다. 시뮬레이션 결과 제안된 아날로그 FIR 필터는 디지털 필터와 의 시뮬레이션 결과에 잘 부합하였다.
현대 사회의 정보처리 기술은 디지털 기술을 기반으로 하여 빠르게 성장하고 있다. 이러한 디지털 처리기술은 신호를-음성 및 영상처리- 전달하고 해석하는 과정에서 다양한 방법을 사용하여 신호를 획득, 저장하고 있다. 효과적인 신호처리를 위해 다양한 필터가 사용되고 있으며 대표적인 디지털 필터로써는 FIR 필터와 IIR 필터가 있다. 디지털 FIR 필터는 IIR 필터에 비해 안정적이며, 선형위상 응답특성을 갖고 있다. 하지만, 디지털 FIR 필터의 불연속 구간에서의 깁스현상이 발생하는 문제점을 가지며 이것을 극복하는 것이 주요한 관건이라 하겠다. 따라서 본 논문에서는 창함수를 이용한 FIR 필터를 제시하였으며, 기존에 사용한 창함수와 비교를 통하여 성능의 우수함을 나타내었다.
본 논문에서는 디지털 보호 계전기에 쓰이는 필터 중에서 최소 자승 알고리즘을 이용한 고성능 FIR 필터를 설계하였다. 기존의 DFT필터와 MATLAB 시뮬레이션을 이용하여 비교하였으며 FIR 필터의 VHDL모델 및 합성에 중점을 두었다. FIR 필터는 기본적으로 유한개의 임펄스 응답이 이루어지기 때문에 기타 다른 필터에 비하여 안정도가 높으며 선형적인 위상을 가지기 때문에 차단 주파수 대역의 왜곡현상을 없앨 수 있는 장점을 가지고 있다. 여러 가지 알고리즘으로 구현한 FIR 필터를 시뮬레이션 한 결과 최소 자승 알고리즘이 가장 우수한 결과를 나타내었다. 기본적으로 디지털 보호 계전기에서 디지털 필터의 기능은 사고 전압, 전류로부터 60Hz의 기본파 추출 CT, PT 왜곡 및 DC offset을 제거하는데 있다. 본 논문에서는 이러한 기능을 가지면서 샘플링 주파수와 차수를 같게 하여 FIR 필터와 DFT 필터의 주파수 응답과 연 산 속도를 비교 하였다. 본 논문에서 설계된 최소 자승 알고리즘을 이용한 FIR 필터는 같은 조건의 DFT필터에 비해 1고조파와 2고조파의 차이가 10db 이상 더 우수 하였으며 연산 속도 또한 2배 이상 좋은 결과를 보였다.
현대산업사회의 발전에 따라 신호처리 분야에서 디지털필터의 사용이 급격히 증가하고 있으며, 이러한 디지털필터에는 일반적으로 IIR과 FIR 필터가 있다. 그리고, FIR 디지털필터는 구현이 용이하고 선형위상특성을 나타내며, 설계에 있어서 통과대역의 차단주파수 부근에서 깁스 현상에 의해 발생하는 리플을 완화하기 위해 window 함수를 사용한다. 본 논문에서는 새로운 window 함수를 설계하여 기존의 Manning, Hamming, Blackman window와 비교하였으며, 판단기준으로 peak side-lobe와 천이특성 둥을 사용하였다.
본 논문에서는 모듈성과 확장성을 갖는 시스톨릭 어레이를 이용한 FIR(finite impulse response) 디지털필터의 구현에 대하여 기술한다. 차분방정식 혹은 전달함수가 주어질 때 기본소자를 이용한 FIR 디지털필터 설계를 위한 2차원 DG(dependence graph)로부터 1차원 시스톨릭 어레이를 유도한 후 유도된 시스톨릭 어레이를 RT 수준에서 VHDL로 모델링하여 동작을 검증하였다 검증된 시스톨릭 어레이를 이용한 FIR 디지털필터는 Hynix에서 제공하는 0.35$\mu\textrm{m}$ 셀 라이브러리와 FPGA칩인 XCV200E을 사용하여 합성 및 구현되었다.
본 논문에서는 모듈성과 확장성을 갖는 시스톨릭 어레이를 이용한 FIR(finite impulse response) 디지털필터의 구현에 대하여 기술한다. 차분방정식 혹은 전달함수가 주어질 때 기본소자를 이용한 FIR 디지털필터 설계를 위한 2차원 DG(dependence graph)로부터 1차원 시스톨릭 어레이를 유도한 후 유도된 시스톨릭 어레이를 RT 수준에서 VHDL로 모델링하여 동작을 검증하였다. 검증된 시스톨릭 어레이를 이용한 FIR 디지털필터는 Hynix에서 제공하는 0.35$\mu\textrm{m}$ 셀 라이브러리와 FPGA칩인 XCV200E을 사용하여 합성 및 구현되었다.
현대산업사회의 발전에 따라 신호처리 분야 중 디지털필터의 사용은 급격히 증가하고 있으며, 특히 디지털 영상처리, 디지털 음성처리, CATV 및 각종 통신 분야 등에서 카메라의 Detail processor, Y/C separator, Ghost제거 필터, 표준변환기(NTSC-PAL), Noise reducer 등으로 많이 사용되고 있다. 이러한 디지털필터에는 일반적으로 IIR(infinite impulse response)과 FIR(finite impulse response) 필터가 있으며, 본 논문에서는 구현이 용이하고 선형위상특성을 갖는 FIR 디지털필터를 설계하였다. FIR 디지털필터 설계에 있어서 통과대역의 차단주파수 부근에서 깁스(gibbs) 현상에 의해 생긴 리플을 완화하기 위해 window함수를 사용한다. 그러나, 기존의 window는 고정된 값으로 되어 있으므로 설계목적에 적합한 window함수를 선택함에 있어 다소 문제점이 있다. 따라서, 본 논문에서는 설계목적에 따라 서 융통성있게 선택이 가능한 파라메터를 부가한 변형된 Hanning window를 설계하였으며, 타당성을 입증하기 위해 디지털필터를 설계하여 기존의 Hamming, Hanning, Blackman, Kaiser window와 비교하였으며, 판단기준으로 peak side-lobe와 천이특성 등을 사용하였다.
복합 잡음 환경에서 원 신호의 음성이나 영상신호를 획득하거나, 전송 및 저장을 위해서 디지털필터가 사용되고 있다. 디지털필터는 크게 FIR 필터와 IIR 필터로 나눌 수 있다. FIR 필터 중에서 창함수는 선형위상의 특성을 가지고 있고 손쉽게 통과대역, 차단주파수 등을 설정할 수 있다. 본 논문에서는 기존의 창함수를 변형하여 설계한 후 필터 특성을 확인하기 위해 Peak side-lobe와 주파수 천이특성 등을 사용하여 기존의 방법들과 비교하였다.
디지털 신호처리 기술은 통신을 비롯한 다양한 분야에서 이용되고 있으며, 이러한 신호처리를 위해 사용되는 대표적인 필터에는 FIR 디지털 필터가 있다. 그리고 FIR 디지털 필터를 설계함에 있어서, 이상적인 필터에 대한 계수 절단 과정에서 발생하는 깁스현상(Gibbs phenomenon)을 감소시키기 위해, 창함수를 사용한다. 따라서, 본 논문에서는 디지털 필터의 성능을 향상시키기 위해, 고차의 창함수를 적용하였으며, 시뮬레이션에서 최대부엽의 크기와 천이 특성을 이용하여 기존의 창함수와 비교하였다.
본 논문에서는, 고속의 필터링이 요구되는 IF 디지털 다운 컨버터를 위한 새로운 블록 FIR(Finite Impulse Response) 필터링 아키텍처를 제안한다 디지털 다운 컨버터는 디지털 믹서, 데시메이션 필터, 그 리고 다운 샘플러로 구성된다 본 논문이 제안하는 아키텍처는 블록 필터링의 병렬처리 구조를 이용하여 데시메이션 필터를 구성함으후서 블록 필터링 아키텍처에서 구조적으로 생겨나는 업 샘플링이 직렬로 연결되는 다운 샘플러와 상쇄되어 구조가 간략하게 되어짐을 보인다 이와 더불어 블록 FIR 구조를 이용하여 필터계수의 갯수가 블록의 크기의 역비례로 감소되어, 계산량이 그 만큼 감소되어짐을 보인다. 끝으로, 디지털 믹서의 0이 필터의 병렬입력을 0으로 만드는 것을 이용하여 아키텍처의 복잡도가 더욱 감소됨을 보이게된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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