로드 셀의 정밀측정 에러의 가장 큰 요인은 온도에 의한 출력특성 변화이다. 본 논문에서는 주어진 어떤 온도 구간에서만 온도특성을 보상하였던 기존의 방법에 비해 보다 넓은 온도구간에서 로드 셀의 출력의 온도 특성을 보상하고 또한 출력의 온도 특성이 기존의 방식에 의한 것보다 개선된 새로운 로드셀의 온도보상 방법을 제안 하였다.
마이크로프로세서를 사용하여 디지털 방식에 의해 온도보상을 하는 버스트 모드 광송신기를 구현하였다. 기존 실시간으로 신호를 처리하는 아날로그 방식의 온도보상 방법에 비하여, 본 연구에서 구현한 디지털 방식의 온도보상은 신호를 샘플링 처리함으로써 고속 버스트 모드 광신호를 효과적으로 처리할 수 있다. 온도보상을 위한 디지털 자동전력조절 방식은 데이터 전송속도에 영향을 받지 않을 뿐만 아니라, 아날로그 방식에 비해 보다 정확하고 효율적이므로 Gb/s 이상의 고속 버스트 광신호 처리에 유용하게 사용될 수 있다.
본 논문에서는 위성중계기용 Ku-대역 증폭기에 사용되어질 수 있는 온도보상회로에 대하여 기술하였다. 위성중계기용 증폭기에서 요구하는 온도 규격과 다양한 온도보상 방식의 장단점을 살펴본 후 위성중계기용 증폭기에 적합한 온도보상회로로서 능동 바이어스 회로, 감쇄기를 이용한 온도보상회로, ALC Loop를 이용한 온도 보상회로를 선정하여 각자의 회로를 설계하였다. 각각의 온도보상회로는 설계 결과와 일치하는 실험 결과를 얻을 수 있었다. 이러한 결과는 실제 Ku-대역 위성중계기용 능동부품인 채널증폭기, 저잡음 증폭기, 중간 주파수 증폭기 등에 사용되어졌으며, 설계 규격을 만족하는 결과를 얻을 수 있었다.
본 논문에서는 온도 센서와 OP-AMP를 이용하여 X-밴드용 전압제어 발진기를 위한 온도 보상 회로를 구현하였다. 온도 변화에 대해 선형적인 특성을 갖는 온도 센서의 출력 전압을 튜닝 전압에 더해서 전압제어 발진기에 인가함으로써 온도에 따른 주파수 이동을 보상할 수 있었다. -30~+$60^{\circ}C$의 온도 범위에서 9.95~10.05 GHz의 대역에 대해 온도 보상을 한 결과, 전체 대역폭에서 출력 주파수는 온도 보상 전 71~73 MHz가 변화했으나, 온도보상 후에는 6.6~4.4 MHz의 변화를 보였다.
본 논문은 박막 히터형 유량센서의 온도보상을 위해 초기 불평형 전압을 이용한 새로운 온도보상 방법을 사용하였다. 온도보상을 위해서 본 논문에서는 휘스튼 브릿지의 비를 다르게 하는 방법으로 오픈루프에서 초기 불평형 전압을 온도에 따라 나타낸 그래프를 이용하여 센서 회로의 저항값을 구하는 방법을 사용하였다. 공기 온도가 $-20^{\circ}C{\sim}120^{\circ}C$ 범위에서 온도 보상을 실시한 결과 ${\pm}1%$이내의 온도 오차가 발생하여, 정밀한 박막 히터형 유량 센서를 제작할 수 있었다.
본 논문에서는 증폭기의 온도에 따른 균일한 출력특성을 구현하기 위한 개선된 보상특성을 갖는 증폭기용 온도보상회로를 제안한다. 제안된 온도보상회로는 직렬로 연결된 2개의 브랜치라인(Branchline) 결합기와 결합기 사이에 위치한 2개의 다이오드로 구성된다. 그리고, 회로의 주변온도에 따라서 저항값이 반비례하는 특서을 갖는 써미스터(Thermistor)와 써미스터를 포함하는 오피엠프(Operational amplifier, OP-Amp.)회로로 다이오드의 동작 특성을 조정함으로써 기존의 온도보상회로에 비하여 보다 효율적인 보상특성을 갖도록 설계하였다.
현재 국내 외에서 GIS용 광 CT가 활발히 연구 개발되고 있다. 이러한 광 CT는 전류와 온도의 변화에 따른 오차가 발생하는데 온도특성을 고려하여 온도변화에 따른 출력신호의 오차를 감소시키고 전류를 더욱 정밀하고 안정적으로 측정 가능하도록 온도보상 시스템이 필요하다. 본 논문에서는 온도보상 시스템 연구를 위한 광 CT의 온도보상 특성에 대한 연구 계획을 기술하였다.
본 논문에서는 디지털 방식으로 온도에 의한 왜곡을 보상할 수 있는 사전왜곡제거기 알고리듬을 제안하였다. 사전왜곡제거 알고리듬은 입력레벨에 따른 시스템 비선형 왜곡뿐만 아니라 온도에 따른 왜곡의 보상성분을 산출하여 베이스밴드 영역의 디지털 신호를 사전 왜곡함으로써 발생하는 왜곡을 상쇄시키는 알고리듬이다. 이와 같은 알고리듬의 우수성을 증명하기 위해 Saleh의 고출력 증폭기 모델에 적용하여 컴퓨터 모의실험을 한 결과, 기존의 A&P PD 방식보다 P1dB는 약 0.5dBm 증가하였고, 위상천이는 약 $0.8^{o}$ 감소하였으며, 온도보상 기법을 적용한 사전왜곡제거기 로 증폭기의 PldB를 약 2dBm 개선하였고, 위상천이는 약$0.1^{o}$ 이하로 안정시켰다. 또한 이 증폭기에 UMTS 신호 샘플을 인가 시 온도보상 기법을 적용한 사전왜곡 제거기의 IMD3가 온도보상 기법을 적용하지 않은 경우보다 10dBm 감소하였으며, 왜곡제거기가 없는 신호보다 19dBm 감소시킴으로써 우수한 선형성을 보였다.
스트레인 게이지를 이용하여 변형측정을 할 때 온도변화의 영향으로 나타나는 겉보기 변형도와 게이지 상수의 변화에 대하여 설명하였고 실제 측정시 정확한 측정값을 얻기위한 온도보상 방 법에 대하여 기술하였다. 온도변화에 의한 겉보기 변형도의 값은 기계적 하중에 의한 변형도에 비하여 무시할 수 없는 큰 값을 나타내기 때문에 적절한 보상에 의하여 정확한 측정값을 얻어 내야 한다. 항공우주산업, 원자력산업 등의 분야에서 널리 응용되는 극저온 환경에서 겉보기 변 형도와 게이지 상수의 측정결과를 제시하였다. 극저온에서는 자체 온도보상된 스트레인 게이지라 할지라도 대단히 큰 온도영향을 받기 때문에 본시험에서 제시한 바와 같이 측정결과를 온도보 상하여 처리해야만 의미있는 결과를 얻을 수 있다. 본 시험에서 4차식으로 구해진 겉보기 변형 도에 대한 특성곡선과 게이지 상수에 대한 시험결과는 극저온에서 변형을 측정할 때 직접적으로 보상하여 사용될 수 있다.
레이저 다이오드를 사용하여 전기신호를 광신호로 변환해 주는 버스트 모드 광송신기용 온도보상 방식에 대하여 연구하였다. 기존 실시간 아날로그 방식의 온도보상 방법에 비해, 본 연구에서는 마이크로프로세서를 사용하여 디지털 방식으로 신호를 샘플링 처리함으로써 고속 버스트 모드 광신호를 효과적으로 처리할 수 있도록 하였다. 온도보상을 위한 디지털 자동전력조절방식은 아날로그 방식에 비해 보다 정확하고 효율적이다. 따라서 이 방식은 앞으로 개발된 Gb/s 이상의 고속 버스트 광신호처리에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 본다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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