최근에 유연관절로봇의 제어는 로봇시스템에 있어서 다양한 적용가능성이 증가하고 있기 때문에 점점 그 중요성이 커지고 있다. 본 논문에서는 유연관절로봇의 제어에 있어서 적분슬라이딩모드제어기와 백스테핑제어기법을 도입하여 강인성을 증가시키는 방법을 제안한다. 슬라이딩모드제어기를 사용하여 강인성을 향상시키기 위해서는 제어대상이 정합조건을 만족시켜야 하는데 유연관절로봇은 이 조건을 만족시키지 못한다. 유연관절로봇은 링크측과 모터측으로 나누어 생각할 수 있고 각 측에 외란이 존재하나 실제입력은 모터측에 존재하기 때문에 링크측 외란은 정합조건을 만족시킬 수 없으므로 슬라이딩모드제어기로 제거하기가 어렵다. 이에 본 논문에서는 백스테핑을 도입하여 이러한 비정합 문제를 해결함으로써 링크측 외란의 영향을 제거할 수 있도록 한다. 이와 더불어 임피던스제어 성능을 가질 수 있도록 적분슬라이딩모드제어기를 함께 사용한다.
본 논문에서는 내부 정합된 GaN-HEMT를 이용하여 2.65 GHz에서 동작하는 Doherty 전력증폭기를 설계 및 제작하였다. 패키지 내부의 정합회로는 고조파 임피던스를 정합하기 위해 적용되었다. 동시에 기본주파수 임피던스가 부분적으로 정합되기 때문에 입력 및 출력 외부 정합회로는 간단해진다. 트랜지스터 패키지의 본드 와이어와 기생 성분은 EM 시뮬레이션을 통해 예측되었다. Doherty 전력증폭기는 48 V의 동작 전압을 인가하였으며, 6.5 dB의 PAPR을 갖는 LTE 신호에 대해 2.65 GHz에서 13.0 dB의 전력이득, 55.4 dBm의 포화전력, 49.1 %의 효율 및 -26.3 dBc의 ACLR 특성을 얻었다.
이동통신 시스템의 멀티미디어 서비스 확산과 고속통신 기능의 수요를 충족시키기 위해서 다중대역 전력증폭기의 고효율, 광대역 특성 및 비선형 특성의 개선이 필요하다. 본 연구에서는 J-급 전력증폭기 동작조건을 만족하는 2차 고조파 정합회로를 단일-스터브 정합회로로 구성하였다. 광대역 J-급 동작조건을 만족시키기 위해 단일-스터브 정합회로는 낮은 특성임피던스를 갖는 것이 필요하다. 본 연구에서는 낮은 특성 임피던스를 갖는 단일-스터브 정합회로를 패키지 내에 높은 유전율의 세라믹 기판을 이용하여 구현하였다. 이에 따라 2차 고조파 정합회로가 패키지된 GaN HEMT와 외부 기본파 정합회로를 이용하여 넓은 주파수 대역에서 J-급 출력 임피던스 조건을 만족하는 전력증폭기를 구현하였다. 제작된 J-급 전력증폭기 측정 결과, 1.8~2.7 GHz(900 MHz)의 대역폭에서 50 W(47 dBm) 이상의 출력전력과 최대 72.6 %의 드레인 효율, 최대 66.5 %의 PAE 특성을 확인하였다.
본 논문에서는 주기적인 용량성 부하가 연결된 속도정합 진행파형 전극의 간편한 설계방법을 제시한다. 이 설계 방법에 의하면 속도 정합과 임피던스 정합이 이루어질 수 있는 coplanarstrip(CPS) 전극의 폭과 간격 그리고 용량성 부하의 커패시턴스와 부하간의 간격을 해석적으로 쉽게 결정할 수 있다. GaAs를 기판으로 하는 속도정합 진행파형 전극의 계산결과 100 GHz 이상의 대역폭을 갖는다.
전파무향실에 사용 적합한 평면 페라이트 전파흡수체의 설계 및 , 그리고 전파흡수특성에 관해 연구하였다. 임피던스 정합 방정식의 엄밀해를 이용하여 페라이트 흡수체의 복소투자율 범위에 관해 분석하였다. 페라이트 소결제의 복소투자율 및 복소유전율로부터 정합주파수 및 정합두께를 결정하고 실측한 반사감쇠특성과 비교하였다. 전파흡수특성과 재료정수와의 상관관계에 대한 분석결과에 의거하여 정합주파수 및 정합두께의 조절을 위한 재료정수의 제어방안에 관해 검토하였다. 검토하였다.
비대칭2선 마이크로스트립선으로 구성된 DC블록(비대칭 DC블록)을 GaAs FET의 입력과 출력측에 사용하여 임피던스 정합을 시키는 새로운 증폭기 설계방법을 제시하였다. 중심파수 4(GHz)에 대하여 대칭이 되는 주파수특성을 얻을 수 있었다. 비대칭 DC블록은 \ulcorner케패시터의 DC블록의 역할뿐만 아니라 임피던스 정합도 할 수 있다는 큰 장점으로 MC 및 MMIC 용으로 사용 가능하다.
무선전력전송에서 시스템 역률을 높이기 위한 방법으로 인덕터나 변압기를 이용한 임피던스 정합을 많이 사용하였다. 본 논문에서는 기존과는 달리 누설집중형 변압기만을 이용하여 전계결합 시스템의 링크 캐패시터와 임피던스 정합을 한다. 이는 높은 입출력 역률 값을 얻을 수 있고 시스템 공진 양호도 Q값을 턴 비를 이용해 줄일 수 있어서 기존 대비 링크 캐패시터 전압 스트레스가 적다는 장점이 있다. 누설집중형 변압기는 코어와 권선 손실을 고려해서 최적으로 설계를 진행하였고 이를 50W급 하드웨어 및 시뮬레이션으로 검증한다.
휴대전화 안테나와RF회로간의 임피던스 정합과 본체에서 복사되는 전자파의 상관관계를 측정, 분석하였다. 수납형과 고정형 안테나를 갖는 두 종류의 휴대전화를 이용하여, 총 16가지의 다양한 사용 조건 하에서 임피던스와 복사 전자파를 측정하였다. 임피던스 정합이 잘 이루어질수록 본체에서의 복사가 감소하여, 휴대전화는 모노폴 안테나와 동일한 복사 패턴을 갖게 되었으며, 이 경우 두부 방향으로의 복사를 감소시킬 수 있음을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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