최근 이동통신 시장의 급속한 증가에 따라 단말기 설계는 다표준 방식으로 발전하고 있다. 본 논문에서는 다표준 이동통신 시스템에 적용할 수 있는 주파수 가변형 능동 RC 대역통과 필터를 능동 인덕터를 사용하여 설계하였다. 기존의 대역통과 필터 설계법에서는 저지대역의 감쇠 특성과 통과대역의 주파수 선택도를 향상시키기 위하여 필터의 차수를 높게 하거나 극점 Q를 증가시키는 설계법을 사용한다. 본 논문에서는 극점 Q가 높은 능동 인덕터로 대역통과 필터를 설계하여 주파수 특성이 향상되었다. 또한 설계된 대역통과 필터는 튜닝 회로를 이용하여 필터의 중심주파수와 이득을 간단히 조절할 수 있도록 제안하였다. 설계된 능동 RC 대역통과 필터 특성은 TSMC $0.18{\mu}m$ 공정 파라미터를 이용하여 해석하였다. 시뮬레이션 결과, Q=20.5를 갖는 능동 인덕터를 이용한 필터는 1.86GHz 중심주파수에서 90MHz의 대역폭을 갖고, 튜닝 회로의 커패시터 값으로 중심주파수를 1.86~2.38GHz 범위까지 튜닝이 가능하여 다표준 무선통신 시스템에 적용할 수 있다.
본 논문은 계통연계 목적으로 사용하는 LCL필터의 공진현상을 억제하기 위한 간단한 능동 댐핑 원리와 방법을 보인다. LCL필터는 기존의 1차 필터인 L필터에 비해 적은 동량으로 효과적인 출력파형의 고조파 저감 효과를 갖지만, LC파트 추가로 인해 허수축에 공진복소극이 존재하여 필연적으로 시스템에 공진이 발생하게 된다. 본 논문에서는 추가적인 센서나 수동소자의 사용 없이 LCL필터의 공진복소극을 상쇄하는 노치필터를 제어기에 적용하여 시스템의 안정성을 확보한다. 시뮬레이션을 수행하여 타당성을 입증한다.
본 논문에서는 전력용 능동필터의 성능을 가지는 양방향성 무정전 전원장치를 제안한다. 제안된 시스템은 전력용 능동필터모드와 배터리 방전전력모드인 2가지 모드로 나누어진다. 전력용 능동필터모드에서 고조파전류와 무효전력을 효과적으로 보상하기 위하여 기준전류를 계산하는데, 새로운 폐-루프 제어기법이 사용된다. 마지막으로, 제안된 무정전 전원장치의 성능이 시뮬레이션과 실험에 의해 검증된다.
본 논문에서는 저전압(2V) 동작이 가능하도록 high-swing cascode 방식을 이용한 능동소자를 제안하고, 이를 이용하여 400MHz의 차단주파수 특성을 나타내는 저역통과 능동필터를 설계하였다. 제안된 적분기는 이득특성에 영향을 주는 트랜스컨덕스값을 증가시키기 위해 CMOS 상보형 캐스코드 방식을 이용하여 구성되었다. 0.25$\mu\textrm{m}$ CMOS n-well 공정 파라미터를 이용한 Hspice 시뮬레이션 결과, 제안된 적분기는 2V 공급전압하에서 42dB의 이득값과 200MHz의 단위이득주파수 특성을 나타내었다. 또한 이를 이용하여 설계된 저역통과 능동필터는 400MHz의 차단주파수 특성을 나타내고 368MHz에서 416MHz까지 튜닝이 가능하였다.
본 논문애서는 비선형부하에서 발생하는 고조파 문제와 역률 저하 문제의 해결을 위한 능동필터를 제연하었다. 인버터와 수동필터로 구성된 능동전력필터 비선형부하에 병렬로 위치하고 전압제어방식으로 동작된다. 제안된 전압제어방식은 기존의 전류제어행 방식에 비해 입럭전압 변동에 강인한 특성을 갖는다. 능통전력필터의 작용으로 부하에 필요한 유효전력은 상용전원에서 공급되며 능동진력필터는 무효전력을 공급하에 입력 역률을 개선하였다. 또한 부하전압을 정현적으로 유지함ㅇ 따라서 부하전압, 입럭전류 고조파 성분이 저감되있다. 본 논문에서 전압제어용 제어기의 구조를 딘순화하여 전체 시스템의 안정성을 높였다. 다수의 시뮬레이션과 실제 실험을 통하여 제안된 제안된 방식의 타당성을 검증하였다.
저전압 아날로그 전류모드 능동필터의 기본블럭으로 응용될 수 있는 새로운 구조를 갖는 연속시간 전류모드 적분기를 제안한다. 제안된 전류모드 적분기를 Zele등이 설계한 기존 전류모드 적분기와 비교하여, 단위이득 주파수, 부하구동능력 및 소비전력이 개선될 수 있음을 소신호 해석 및 시뮬레이션을 통하여 입증하였다. 제안된 전류 모드 적분기를 이용하여 전류모드 3차 저역 능동필터를 설계하고, 설계된 능동필터를 ORBIT사의 $1.2{\mu}{\textrm{m}}$ double-poly double-metal CMOS n-well 공정을 이용하여 칩으로 제작하였다. 제작된 전류모드 능동필터의 측정결과, 단일 3.3V의 공급전압을 인가시 44.5MHz의 -3dB 차단주파수와 3.3mW의 소비전력 특성을 나타내었으며, 필터의 전체 칩면적은 $0.12mm^2$ 였다.
본 논문에서는 고조파 보상과 역율 보상을 실시하고, 전원 전압 불평형시 보상을 실시하는 직 병렬 능등전력필터에 관하여 연구하였다. 직렬형 능동전력필터에서는 고조파에 대한 보상 전압만을 발생하여 제어하고, 병렬형 능동전력필터에서는 역율에 대한 보상하는 전류만을 발생하여 제어한다. 또한, 불평형 전원 전압에 대한 보상은 직렬형 능동전력필터에서 실시하며, 고조파 보상과 역율 보상은 성능함수에 의해 계산되어지며, 불평형 전원 전압 보상은 대칭 좌표법을 이용하여 계산되어진다. 제시된 실험 결과들은 알고리즘의 타당성과 유효성을 검증한다.
최근 에너지 저장장치의 사용과 신재생에너지를 이용한 분산발전의 규모가 점차 확대됨에 따라 계통에 원활한 전류주입과 주입 전류의 스위칭 고조파 리플성분 저감을 위해 LCL 필터를 이용한 계통연계형 인버터가 널리 사용되고 있다. 이러한 계통연계형 인버터의 주입전류 특성은 LCL 필터에 종속적이기 때문에 정밀한 주입전류제어를 위해 LCL 필터의 정확한 해석이 요구된다. 본 논문에서는 명확한 LCL 필터 해석을 위해 LCL 필터의 인덕터 직렬 내부저항을 고려한 LCL 필터 특성을 해석하였으며, 이러한 해석을 기반으로 LCL필터 공진현상에 따른 주입전류의 THD를 저감하기 위한 인덕터 가상 직렬저항 능동댐핑 기법을 제안하고 HILS 실험을 통해 제안하는 능동댐핑 기법의 성능을 검증하였다.
CW (Continuous Wave) 신호를 사용하는 능동형 소나에서 잔향을 포함한 잡음의 특성이 백색 (white)이 아닌 경우 일정 오경보 확률 처리 (CFAR: Constant False Alarm Rate)를 수행할 때 잔향 부근에서 높은 문턱치를 추정하게 된다. 이로 인해 표적을 검출하지 못하며. 근접한 다중 표적을 구분하지 못하는 단점이 있다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위한 적응 잔향 제거 필터를 제안하였다. 제안된 필터는 적응 필터와 이 필터로부터 일정한 시간 차를 두고 계수 값을 복제해 쓰는 필터로 구성된다. 능동형 소나가 움직이는 수중 환경에서 수집된 실측 데이터를 이용하여 제안된 적응 잔향 제거 필터의 성능을 고찰하였다. 그 결과 제안된 방법은 기존의 방법에 비해 표적 신호 구간이 긴 경우 향상된 성능을 나타내었다.
본 논문에서는 저전압에서 동작이 가능하며 이득값이 뛰어난 능동소자를 이용하여 750kHz의 중심주파수특성을 나타내는 연속시간 대역통과 능동필터를 설계하였다. 이용된 적분기는 이득특성에 영향을 주는 트랜스컨덕턴스값을 증가시키기 위해 CMOS 상보형 캐스코드 방식을 이용하여 구성되었으며, 0.25$\mu\textrm{m}$ CMOS n-well 공정 파라미터를 이용한 hspice 시뮬레이션 결과, 2V 공급전압하에서 42dB의 이득값과 200MHz의 단위이득주파수 특성을 나타내었다. 또한 이를 이용하여 설계된 대역통과 능동필터는 747kHz의 중심주파수특성을 나타내고 659kHz의 대역폭 특성을 보여주었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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