• 제목/요약/키워드: Butterworth Filter

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버터워즈 특성을 갖는 개선된 상보필터 (Improved Complementary Filter with The Butterworth Property)

  • 전용호
    • 한국전자통신학회논문지
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    • 제10권9호
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    • pp.1033-1038
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    • 2015
  • 상보 필터(Complementary Filter)는 실시간 자세계측을 위해 신호처리 방법으로 많이 사용된다. 필터 설계에서 2차 이상의 버터워즈 특성을 갖도록 하여, 통과대역에서 이득은 균일하고 차단대역에서는 차단 특성이 좋은 버터워즈 특성(Butterworth Filter)을 갖는 상보필터의 설계방법을 제안한다. 적정한 필터 계수의 설정으로 필터의 성능 개선이 이루어짐을 시뮬레이션을 통하여 입증하여 보인다. 시뮬레이션을 바탕으로 산정된 필터의 계수를 이용하여 실시간 신호처리가 가능함을 실험으로 보인다.

안정한 종속 BPF의 성능에 관한 연구 (A Study on the Performance of the Stable Cascading BPF)

  • 김정환;신승식
    • 전기학회논문지
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    • 제62권12호
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    • pp.1758-1763
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    • 2013
  • This paper is a study on the performance of the stable cascading BPF. There are generally two methods of designing IIR filter, which are a direct method and an indirect one. The indirect design method that is transformed into the BPF by frequency transformation using the prototype analog LPF which is satisfied for designing specifications is applied to this study. As typical prototype analog LPFs, there are the Butterworth filter, the Chebyshev filter and the elliptic filter. In this study, we connect the frequency transformed BPFs (to the cascade form) which have been converted from the stable Butterworth filter and Chebyshev filter. Three classified simulations are conducted in this study, which are the cascading Butterworth BPF Only, the cascading Chebyshev BPF Only and the cascading Butterworth and Chebyshev BPFs. As a result of the simulation, this study shows that a ripple size of the cascading Chebyshev BPF Only is about 1[dB] smaller than that of the cascading Butterworth and Chebyshev BPFs and also the skirt characteristic of the cascading Chebyshev BPF in the transition band is most outstanding and has the widest bandwidth. The result of performance comparison shows the validity of specifications required in the workplace.

종속 Chebyshev BPF와 동일 차수 BPF의 skirt 특성 비교 (A Comparison of the Cascading Chebyshev BPF's skirt Characteristic and the Same Order BPF's)

  • 신승식
    • 전기학회논문지
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    • 제64권4호
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    • pp.598-604
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    • 2015
  • A Chebyshev filter is well known for having a sharp skirt characteristic and equi-ripple. On the other hand, a Butterworth filter has a smooth skirt characteristic and maximally flat ripple. This paper analyzes the skirt characteristics of the filters with the cascade connection. The paper deals with the Chebyshev BPF, Cascading Chebyshev BPF, Butterworth BPF, Cascading Butterworth*Chebyshev BPF. First of all, the paper designs the prototype analog LPF in order to analyze skirt characteristics of the BPFs. Then the paper does the frequency transformation into the BPFs and tests the BPFs with cascading them. As a result, the skirt characteristics of the Chebyshev BPF was the sharpest and those of the Cascading Chebyshev BPF, Butterworth BPF, Cascading Butterworth*Chebyshev BPF was superior in order. The validity of the paper was confirmed through minute measurements of test results.

Cascading Chebyshev filter를 이용한 리플 제거에 관한 연구 (A Study on the ripple cancellation using two cascading Chebyshev filters)

  • 신승식
    • 전기학회논문지
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    • 제61권11호
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    • pp.1700-1705
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    • 2012
  • This study is focusing on ripple elimination in the band pass filter. There are generally two design methods in IIR filter design, which are a direct method and an indirect one. The indirect design method that designs the digital IIR LPF using the prototype analog LPF is applied to this study. A Butterworth filter and a Chebyshev filter are the typical prototype analog LPFs. This study shows characteristics of the digital IIR LPFs that are transformed from the prototype analog LPFs. The designed Butterworth and Chebyshev IIR LPFs are also designed as the band pass filters by frequency transformation in order to compare with the proposed cascading Chebyshev BPFs. This study shows frequency characteristics between the transformed IIR BPFs and the proposed cascading Chebyshev BPFs as well. The proposed cascading Chebyshev BPF is designed by cascading the different orders of Chebyshev BPFs. The aspect of the cascading filter is offsetting the ripples to descend them while the pass band ripples of the Chebyshev filter are ascending and vice versa. The designed cascading Chebyshev filter shows the flatness and the sharpness, which represent the advantages of Butterworth filter in the pass band and of Chebyshev filter in the transition band respectively. This result verifies the validity of the designed filter.

리플저감을 위한 Chebyshev 필터 조합에 관한 연구 (A Study on the Cascading Chebyshev Filter for Ripple Cancellation)

  • 강두병;신승식
    • 전기학회논문지
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    • 제61권1호
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    • pp.168-172
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    • 2012
  • This paper is focusing on the comparison of different kinds of BPFs(Band Pass Filters) passing signals with a particular frequency band. According to the different classifications, features and target application systems, BPF has many types. Chebyshev filter which has a steep slope and a few ripples, and Butterworth filter which has no ripple but gentle slope are the most typical BPFs. The ideal filter is flat in the passband and the slope in the transition band is perpendicular. In this paper, we suggest the cascading Chebyshev BPF with the advantages of the Chebyshev filter and the Butterworth filter simultaneously to make a closest filter to an ideal filter. The proposing BPF is the tenth Chebyshev BPF cascading the fourth and the sixth, and it is designed as the tenth cascading Chebyshev BPF. To measure the performance of the designing filter, we have compared and analyzed the tenth Chebyshev filter with the tenth Butterworth filter. As a result, the tenth cascading Chebyshev BPF has decreased the ripple more than 1/4 [dB] in the passband. Finally, the output of the simulation showed the validity of the proposing cascading Chebyshev filter.

최소 왜곡의 통과 대역을 가지는 고속 시그마-델타 ADC용 데시메이션 필터의 설계 및 성능 분석 (Decimation Filter Design and Performance Analysis for a High-Speed Sigma-Delta ADC with Minimal Passband Distortion)

  • 강호진;김형원
    • 한국정보통신학회:학술대회논문집
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    • 한국정보통신학회 2015년도 추계학술대회
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    • pp.405-408
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    • 2015
  • 오버샘플링 방식을 기본으로 하는 시그마-델타 ADC는 고해상도를 구현할 수 있는 반면 고속 동작 시에는 높은 Signal to Noise and Distortion Ratio (SNDR) 성능을 달성하기 어려운 특성이 있다. 특히 데시메이션 필터의 특성에 따른 고속 ADC의 SNDR의 저하가 크다. 본 논문에서는 고속 동작 시에도 시그마-델타 ADC의 높은 SNDR 제공을 위한 데시메이션 필터의 설계 및 구현을 보인다. 이 데시메이션 필터는 넓은 입력 신호 주파수 대역 내에서 신호의 크기 왜곡을 최소화하기 위해 IIR filter 종류의 Butterworth filter 구조로 구성 하였다. 성능을 검증하기 위해 1-bit, 3차, OSR=64인 시그마-델타 모듈레이터를 포함한 시스마-델타 ADC에 제안된 데시메이션 필터를 적용하여 실험을 하였다. 시뮬레이션 실험을 통해 기존에 널리 쓰이던 CIC(cascaded integrator-comb) 방식의 데시메이션 필터 대비 제안된 Butterworth 구조의 데시메이션 필터가 매우 낮은 통과대역 왜곡을 가지며 따라서 높은 SNDR을 제공한다는 결과를 보인다.

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I-131 SPECT/CT에서 Ringing Artifact 감소를 위한 다양한 Filter값의 적용 (The Evaluation of Images with Various Filters in I-131 SPECT/CT)

  • 김하균;김수미;우재룡;오소원;이재성;김유경
    • 핵의학기술
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    • 제18권1호
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    • pp.62-68
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    • 2014
  • 치료 후 I-131 SPECT/CT는 잔류 갑상선 위치확인 및 전이유무를 판단하기 위하여 시행된다. 잔류 갑상선에 집적이 심한 경우 영상은 ringing artifact에 의하여 왜곡된다. 본 연구는 ringing artifact를 제거하고 영상의 질을 향상시키기 위한 적절한 post-filter의 적용에 대하여 제시하고자 한다. 본 실험은 hollow sphere와 아크릴통으로 구성된 phantom을 사용하여 SPECT/CT Discovery 670 (GE Healthcare, USA) 장비로 수행하였다. I-131용액을 hollow sphere에 184, 46, 9.2, 2.3 MBq/cc, 아크릴통에 46 kBq/cc을 각각 주입하였고 sphere 대 background의 비를 4000:1, 1000:1, 200:1, 50:1로 설정하였다. 데이터는 다음과 같은 조건으로 획득하였다(HEGP collimator 사용, Attenuation collection 적용, scan time 40 secs/frame, step angle 6도, scan mode non circular, evolution 적용과 미적용). 획득된 데이터는 OSEM (iteration 2, subset 10) 방식으로 재구성하였다. Post-filer의 사용에 따른 이미지의 변화를 보기 위해 3가지의 다른 post-filer들이 사용되었다(butterworth filter cut-off: 0.38, 0.43, 0.48, 0.53, 0.58, hanning filter cut-off: 0.8, 0.85, 0.9, 0.95, 1, gaussian FWHM: 3, 3.4, 4, 4.5, 5). 각각의 데이터는 MRIcro를 사용하여 contrast ratio, background variability를 분석하였고 e.soft ROI tool을 사용하여 FWHM값을 구하였다. Evolution을 적용한 경우, 모든 결과에서 contrast ratio값이 높게 나타났다. Evolution을 적용하지 않은 경우 star artifact 등 왜곡이 발생하였고 영상의 질이 현저히 낮아짐을 확인할 수 있었다. 4000:1, 1000:1, 200:1의 경우, butterworth filter 사용 시 ringing artifact가 발생하였으며 cut-off값이 커질수록 artifact가 감소하였다. Hanning filter를 사용한 경우 ringing artifact는 발생하지 않았다. Contrast ratio와 FWHM값이 butterworth filter나 hanning filter 적용 시 우수하였다. Gaussian filter경우 contrast ratio와 FWHM값에서 저조한 결과를 얻을 수 있었다. 50:1의 경우, 모든 경우에서 ringing artifact가 발생하지 않았다. Butterworth filter를 적용한 경우 가장 높은 contrast ratio와 가장 우수한 FWHM값을 나타내었다. 본 논문을 통하여 I-131 SPECT에서 ringing artifact가 발생 할 경우(thyroid remnant를 포함) hanning filter를 사용하여 영상을 재구성하고, ringing artifact가 발생하지 않을(remnant thyroid를 포함하지 않음) 경우 butterworth filter를 사용하여 재구성하는 것이 바람직하다는 사실을 알 수 있었다.

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광 전치 증폭시스템에서 광필터의 차수변화에 따른 광수신기의 수신감도에 관한 연구 (A Study on the Reception Sensitivity of the Optical Receiver with the Order Change of the Optical Filter in Optical Preamplifier System)

  • 나유찬
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제17권3호
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    • pp.218-223
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    • 2016
  • 본 논문에서는 광통신시스템의 수신기에서 Butterworth 필터의 차수가 수신기의 감도에 미치는 상관관계에 대해 연구를 수행하였다. 일반적인 경우에는 필터의 차수가 증가하면 할수록 수신기의 감도가 증대된다. 이는 필터의 차수가 증가할수록 필터의 규격화 주파수의 응답이 구형파와 비슷해지기 때문이다. 그러한 이유로 수신기의 감도를 증가시키기 위해서 필터의 차수를 높이는 방법을 이용한다. 그러나 필터의 차수를 높이는 방법을 사용하면 시스템이 복잡해지고 시스템의 단가를 상승시키는 요인이 된다. 따라서 본 논문에서는 시스템을 간단히 구성하여 시스템의 단가를 낮추기 위한 방법을 모색하기 위해 수신기의 감도와 필터의 차수와의 상관관계에 대해 연구를 수행하였다. 시뮬레이션 결과 필터의 차수를 증가시키면 수신기의 감도가 상승하는 것을 확인 할 수 있었다. 또한 수신기의 감도를 감소시키지 않는 범위의 버터워스 필터의 차수는 2로 확인되었다. 따라서 본 논문의 결과를 사용한다면 저렴한 광시스템의 수신기를 구현이 가능하리라 사료된다.

Design and Analysis of Linear Channel-Selection Filter for Direct Conversion Receiver

  • Jin, Sang-Su;Ryu, Seong-Han;Kim, Hui-Jung;Kim, Bum-Man;Lee, Jong-Ryul
    • JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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    • 제4권4호
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    • pp.293-299
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    • 2004
  • An active RC 2nd order Butterworth filter suitable for a baseband channel-selection filter of a direct conversion receiver is presented. The linearity of the 2nd order Butterworth filter is analyzed. In order to improve the linearity of the filter, the operational amplifiers should have a high linear gain and low 3rd harmonic, and the filter should be designed to have large feedback factor. This second order Butterworth filter achieves-14dBV in-channel (400kHz, 500kHz) IIP3, +29dBV out-channel (10MHz, 20.2MHz) IIP3 and 15.6 $nV/\sqrt{Hz}$ input-referred noise and dissipates 10.8mW from a 2.7-V supply. The analysis and experimental results are in good agreement

고속 고성능 시그마-델타 ADC를 위한 최소왜곡 데시메이션 필터의 설계 및 분석 (Design and Analysis of Decimation Filers with Minimal Distortion for a High Speed High Performance Sigma-Delta ADC)

  • 강호진;김형원
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제19권11호
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    • pp.2649-2655
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    • 2015
  • 오버샘플링 방식을 기본으로 하는 시그마-델타 ADC는 고해상도를 구현할 수 있는 반면 고속 동작 시에는 높은 Signal to Noise and Distortion Ratio (SNDR) 성능을 달성하기 어려운 특성이 있다. 본 논문에서는 고속 동작 시에도 시그마-델타 ADC의 높은 SNDR 제공을 위한 데시메이션 필터의 설계 및 구현을 보인다. 이 데시메이션 필터는 통과 대역 내에서 신호의 왜곡을 최소화하기 위해 Butterworth 구조로 구성 하였다. 성능을 검증하기 위해 1-bit, 3차, OSR=64인 시그마-델타 모듈레이터에 제안된 데시메이션 필터를 적용하여 실험을 하였다. 시뮬레이션 실험을 통해 기존에 널리 쓰이던 CIC(cascaded integrator-comb) 방식의 데시메이션 필터 대비 제안된 Butterworth 구조의 데시메이션 필터가 매우 낮은 통과대역 왜곡을 가지며 따라서 높은 SNDR을 제공한다는 결과를 보인다.