본 논문에서는 위상 잡음 특성을 개선하기 위하여 고조파 조절 회로를 기반으로 한 출력 정합 회로를 이용한 전압 제어 발진기를 제안하였다. 위상 잡음은 2차, 3차 고조파 모두에서 단락 임피던스를 갖는 고조파 조절 회로를 통하여 억제되었으며, 출력 정합 회로에 연결되었다. 또한 전압 제어 발진기의 위상 잡음 특성을 더욱 더 개선하기 위하여 마이크로스트립 사각 개방 루프 다중 SRR를 이용하였다. 위상 잡음 특성 개선을 위하여 높은 Q값을 갖는 공진기 대신에 고조파 조절 회로를 기반으로 한 출력 정합 회로를 이용하였기 때문에 낮은 Q값을 갖는 공진기를 통하여 넓은 주파수 조절 범위를 얻을 수 있다. 고조파 조절 회로를 기반으로 한 출력 정합 회로와 마이크로스트립 사각 개방 루프 다중 SRR를 이용한 제안된 전압 제업 발진기의 위상 잡음 특성은 주파수 조절 범위, $5.744{\sim}5.839$ GHz에서 $-127.5{\sim}-126.33$ dBc/Hz @ 100 kHz이다. 고조파 조절 회로가 없는 출력 정합 회로와 마이크로스트립 선로 공진기를 이용한 전압 제어 발진기와 비교했을 경우, 제안된 전압 제어 발진기의 위상 잡음 특성은 26.66 dB 개선되었다.
The reduction ratio of the magnetic gear is determined by the ratio of the number of poles between the high-speed permanent magnet layer and the low-speed permanent magnet layer. In general, it is known that the greater the least common multiple of both poles, the smaller the torque ripple called by cogging of the magnetic force generated in the magnetic gear. However, little is known about the effect of the harmonic modulator that filters the magnetic field in the magnetic gear to magnetically couple the high-speed side and the low-speed side except for the number of poles. In this study, torque ripple characteristics according to changes in modulator shape such as opening ratio and tooth thickness are analyzed using a finite element analysis tool.
본 논문에서는 주파수 조절 범위의 감소 없이 위상 잡음을 줄이고 회로 크기를 최소화하기 위하여 혼합 우좌향 전송 선로 기반의 고조파 조절 회로를 이용한 새로운 전압 제어 발진기를 제안하였다. 위상 잡음은 2차와 3차 고조파에서 동시에 단락임피던스를 갖는 새로운 고조파 조절 회로에 의해 줄어들었다. 제안된 고조파 조절 회로는 혼합 우좌향 전송 선로의 주파수 오프셋과 위상 기울기에 의한 이중 대역 특성을 갖는 혼합 우좌향 전송 선로를 이용하여 설계되었다. 높은 Q 특성의 공진기는 위상 잡음을 줄이기 위하여 사용되어 왔지만, 주파수 조절 범위가 감소하는 문제를 갖고 있다. 하지만 제안된 전압 제어 발진기의 주파수 조절 범위는 위상 잡음이 높은 Q 특성의 공진기 없이 감소하였기 때문에 줄어들지 않았다. 또한, 일반적인 우향 전송 선로 대신 혼합 우좌향 전송 선로를 이용하는 것을 통하여 회로의 크기를 소형화 하였다. 전압 제어 발진기의 위상 잡음은 5.731 ~ 5.938 GHz의 주파수 조절 범위 내에서 100 kHz의 오프셋 주파수에서 -119.17 ~ -117.50 dBc/Hz이다.
본 논문은 병렬 결합선로(coupled-line)와 부채꼴(radial) 개방형 스터브(stub)를 이용한 고조파가 억압된 저역통과 여파기에 대해 제안을 한다. 본 제안한 저역통과 여파기의 특징은 병렬 결합선로의 구조 때문에 고조파가 광대역으로 억압되었다는 결과를 얻을 수 있었다. 저역통과 여파기의 개방형 스터브는 부채꼴로 구성되어 있으며 이는 여파기의 크기를 조절 할 수 있다. 제안한 저역통과 여파기의 크기는 $6.98{\times}7.60mm2$이며 차단 주파수는 2.45 GHz 이다. 분포정수소자(distributed element)로 구성되어 있어 단가면에서 경제적이고 제작이 쉬우며 대량 생산이 가능한 이점이 있다. 또한 광대역 고조파 억압에 대한 대역폭은 128 %이며 여파기의 삽입 및 반사 손실은 각각 1.07 dB 및 19.5 dB를 얻었다.
본 논문에서는 2차 고조파 성분과 차주파수 성분의 새로운 조합을 통해 전력 증폭기에서 발생되는 3차와 5차 혼변조 성분을 개별적으로 조절할 수 있는 전치왜곡 선형화기를 설계 및 제작하였다. 2차 고조파 성분과 차주파수 성분은 포락선 검파기와 두 개의 주파수 체배기를 사용하여 발생시켰다. 제안된 전치왜곡 선형화기는 3차와 5차의 혼변조 성분을 개별적으로 조절하여 전력 증폭기의 선형화 특성을 극대화하였다. 측정 결과, 2137.5~2142.5 MHz 대역의 W-CDMA 1-FA의 30 dBm 출력에서 11 dB ACPR 개선 효과를 얻었다.
본 논문에서는 저주파 혼변조 신호의 크기만을 조절하여 혼변조 신호를 제어하는 새로운 전치 왜곡 선형화기를 제안하였다. 이 방법은 고조파 발생기 출력에서 생성된 저주파 혼변조 신호를 주 신호와 진폭 변조시켜 혼변조 신호를 만들었으며, 저주파 가변 이득 조절기를 이용하여 혼변조 신호의 크기와 위상을 조절하였다. 제안한 전치 왜곡 선형화기는 국내 셀룰러 기지국 송신 주파수($869{\sim}894\;MHz$) 반송파 2 톤 신호를 전력 증폭기에 인가하여 입력 신호 레벨을 변화시켰을 때, 3차 혼변조 신호는 20 dB 이상 개선되었으며, IS-95 CDMA 1FA 신호입력 시에는 중심 주파수에서 ${\pm}885\;kHz$ 및 ${\pm}1.25;MHz$ 이격 지점에서 인접 채널 전력 비(ACPR: Adjacent Channel Power Ratio)를 10 dB 이상 개선시켰다.
본 논문에서는 2차 고조파 성분들의 feedforwarding에 의한 전치 왜곡 선형화기를 제안하였다. 제안된 선형 화기의 고조파 발생기는 2차 고조파 신호를 추출할 수 있는 소 신호 증폭기로 구성되어 있으며, 2차 고조파 신호는 벡터 모듈레이터에서 주 신호와 진폭 변조되어 3차 혼변조 신호를 생성하고 이것의 크기와 위상을 조절할 수 있다. 이러한 전치 왜곡 선형화기의 특성은 전력 증폭기의 혼변조 왜곡 신호들을 효율적으로 억압할 수 있었으며, 반송파 2-톤 신호를 인가했을 때 3차 혼변조 왜곡 특성의 비(C/I)는 20 dB 이상의 개선 효과를 얻었고, CDMA(IS-95) 4FA 신호를 인가했을 때 인접 채널 전력비는 5 dB 이상 개선시켰다.
본 논문에서는 고조파 발생기의 짝수 고조파 성분을 이용하여 전력 증폭기의 3차와 5차 혼변조 왜곡 신호를 개별적으로 개선할 수 있는 전치 왜곡 선형화기를 제안하였다. 제안된 선형화기의 고조파 발생기는 2차와 4차 고조파 성분을 추출할 수 있는 소 신호 증폭기로 구성되어 있으며, 또 2차와 4차 고조파 성분들은 벡터 모듈레이터에서 주 신호와 진폭 변조되어 3차와 5차 전치 왜곡 혼변조 신호를 개별적으로 발생시킬 수 있게 된다. 이렇게 전치 왜곡된 신호는 2차와 4차 고조파 신호의 크기만 변화시킴으로써 각각의 혼변조 신호의 크기와 위상을 조절할 수 있으며, 이것을 이용하여 전력 증폭기의 3차와 5차 혼변조 왜곡 신호를 각각 억제하는 선형화기를 구현하였다. 이러한 전치 왜곡 선형화기의 타당성을 입증하기 위해 2-톤 신호를 전력 증폭기에 인가하여, 3차와 5차 혼변조 왜곡 신호를 각각 25 dB, 18 dB 개선을 시켰으며, IS-95 CDMA 신호를 인가하였을 경우 인접 채널 전력비가 7 dB 이상 개선되는 것을 확인하였다.
본 논문은 연료전지 발전출력을 이용해서 정전 시에도 연속적으로 부하에 전력을 공급하기 위한 백업 시스템을 구성하는데 있어 필요한 보상장치를 제안한다. 보상장치는 삼상 PWM 정류기와 Load Bank로 구성되어 있으며 다음과 같은 기능을 수행한다. 첫째, 보상전력에 해당하는 유효전력을 소비하는 역할을 한다. 둘째, 부하에서 발생하는 무효전력을 보상해서 역률을 개선하는 기능을 수행한다. 셋째, 삼상부하에서 언밸런스가 발생할 때 역상분 유효 또는 무효전력에 해당하는 성분을 보상하는 역할을 수행한다. 넷째, 비선형 부하에서 발생하는 고조파를 보상하는 역할을 수행한다. 상기 기능을 수행하기 위한 제어알고리즘을 제안한다. 본 논문에서 제안한 보상장치의 우수성을 시뮬레이션을 통해 검증하였다.
단상 위상각제어시스템의 경우 제어기의 구조상의 단순함과 저가격화로 인해 많은 노이즈가 발생함에도 불구하고 트라이액 교류 위상각제어기를 속도제어기로 사용하고 있다. 시판되는 진공청소기의 경우 트라이액의 위상각을 조절하여 속도를 제어하고 있는데 고조파전류의 발생을 최소화로 하기 위해서 속도의 선형성을 고려하지는 않고 제작하고 있는 경우가 대부분이다. 본 논문에서는 진공청소기용 위상각 제어기에 파라미터 추정에 의한 실제작 시스템으로 고조파가 많이 발생되는 특정 트라이액 트리거 위상각에서도 고조파전류가 효과적으로 감소되고 부수적으로 지연각이 없어지는 고조파전류 감쇠용 위상제어기의 설계 및 제작하여 실험을 통해 입증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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