한국우주전파관측망(Korean VLBI Network, KVN)을 이루는 21m 망원경의 수신기에는 전파세기를 모니터링하기 위한 장치가 있으나, 회로잡음, 이득, 그리고 DC offset 등의 개선을 위하여 전파세기 시험용 측정기를 설계하였다. 이 장치는 입력신호의 전압에 대하여 주파수로 출력되는데, 선형성과 신호잡음특성이 중요하다. 이러한 회로 특성 파악과 개선을 위하여, 차동입력 증폭, 단일입력 증폭, 그리고 1:1앰프출력 등으로 입력신호에 대하여 다양한 실험을 할 수 있게 하였고, 샘플링 주파수도 1 MHz와 4 MHz를 선택할 수 있게 전파세기 시험용 측정기를 설계하였다. 시제품을 제작하여 DC 입력 시험, 0 전압입력 시험, 노이즈 제너레이터를 이용한 동작 시험, 그리고 KVN연세전파천문대의 수신기에 직접 연결한 실험을 통하여, 최종 이득안정도의 잡음스펙트럼 ~1.5 X $10^{-4}\;dG/G(Hz^{-1/2})$@1Hz를 얻었다. 이번 실험 결과를 바탕으로 KVN의 전파세기측정기를 새로 제작할 예정이다. 이에 전파세기 시험용 측정기의 설계 결과를 소개하고자 한다.
본 논문에서는 가시 광통신 시스템에서 편광기를 사용하여 잡음광의 간섭을 소거하였다. 송신부에서는 전송데이터의 원 신호와 반전 신호를 사용하여 2개의 LED를 동시에 변조한 후 서로 직교하는 편광기를 통하여 출력광을 방사하고, 수신부에서는 직교하는 편광기를 통하여 수신된 2개의 신호를 차동 증폭함으로써 잡음광의 간섭을 소거하였다. 조명용 LED의 신호광에 비하여 형광등으로부터의 잡음광의 세기가 더 강한 환경에서 직교 편광기를 부착한 수신부를 사용하여 120 Hz 잡음 성분을 소거하였으며, 2개의 LED를 사용하여 원 신호와 반전 신호를 동시 전송함으로써 1개의 LED를 사용하는 경우에 비하여 조명 상태의 깜박거림을 약 1/8배로 감소하였다.
본 논문에서는 생체신호 파라미터들을 이용해서 만성적인 스트레스를 평가하는 방법을 개발하고자 하였다. Wistar 쥐에게 14 일간의 소음 스트레스를 부과하고, 매 시간마다 생체신호를 획득하였다. 생체신호로부터 추출한 파라미터들을 통합하기 위한 퍼지추론시스템을 구축하기 위하여, 적응형 뉴로-퍼지 추론시스템으로 퍼지추론시스템의 파라미터들을 구하였다. 훈련 데이터 집합 중 입력 데이터 집합은 생체신호로부터 추출한 파라미터들을, 출력 데이터 집합은 코티솔 호르몬의 생성량으로부터 추정한 목표값을 사용하였다. 퍼지추론시스템으로 생체신호 파라미터들을 통합하고, 그 결과를 24 시간마다 구분하여 Cosinor 분석법을 적용하여 생체리듬의 변화를 관찰하였다. 생체리듬이 깨어진 정도에 의해서 만성적인 스트레스를 평가하였다. 생체신호 파라미터들을 퍼지추론으로 통합하고, 그 결과에서 생체리듬을 분석하여 스트레스 정도를 계산했다. 휴식기의 스트레스 정도를 l이라고 가정하면, 소음 스트레스를 받은지 14일째 되는 날에는 1.37. 7일간의 회복 후에는 1.47의 스트레스 정도가 나왔다. 즉, 쥐는 14일간의 소음으로 휴식 때보다 37% 증가된 스트레스를 받았고, 7일의 회복기를 통해 스트레스로부터 회복되지 않았다.
본 논문에서는 TSMC 0.18 um CMOS 공정을 사용하여 UWB Chaotic-OOK(On-Off Keying) 통신을 위한 송신기를 설계하였다. 송신기는 Quasi-chaotic 신호 발생기, OOK 변조기, 구동 증폭기로 구성되어 있다. 일반적으로 아날로그 피드백을 사용하는 chaotic 신호 발생기는 공정 변화에 대한 취약점이 있어 이를 개선하기 위하여 디지털 피드백 구조의 Quasi-chaotic 신호 발생기를 사용하였다 또한, OOK 변조를 위해 T형 구조의 변조기와 단일 출력 신호를 얻기 위한 차동 입력 단일 출력 구동 증폭기를 설계하였다. 측정 결과, 요구되는 spectrum mask를 만족시키는 출력을 얻었으며, 데이터 20 Kbps, 200 Kbps, 2 Mbps, 10 Mbps에 따른 OOK 변조 테스트를 통해 출력 신호를 확인하여 UWB chaotic-OOk 송신기로 사용 가능함을 확인하였다.
본 논문은 현재 국외기술에 의존하고 있는 광센서 선형감지기를 이용한 화재감지시스템인 분산온도감지(DTS) 시스템을 국산화 기술로 개발하기 위한 연구이다. 이에 본 연구에서는 광섬유 내에서 발생되는 빛의 역산란광 중 온도감지에 주로 사용되는 라만산란광의 전기적 신호파형을 오실로스코프를 이용하여 분석하였다. 측정결과 Stokes 신호파형은 온도가 상승해도 변화량이 거의 없었으나, 온도에 민감한 anti-Stokes 신호파형은 상대적으로 그 값이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 그리고 라만산란광을 이용하여 화재를 감지할 수 있는 광중계기 및 광수신기로 구성된 광센서 선형 화재감지시스템인 K-DTS 시스템을 개발하였다. 개발된 K-DTS 시스템에 대하여 차동식 및 정온식 감도시험기를 이용하여 차동식 및 정온식 감지기로서의 감도시험을 진행해 본 결과 형식승인 기준을 만족하고 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 개발된 K-DTS 시스템의 성능평가를 위해 국외에서 수입되어 가장 많이 사용되고 있는 S-DTS 시스템과 성능비교실험을 진행하였다. 모형터널을 이용한 성능실험결과 화재감지위치 및 화재온도 측정에서 유사한 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
본 논문에서는 트렐리스 부호화된 MDPSK-OFDM의 차동검파에서 BER(bit error rate) 성능을 향상시키기 위해 다중 위상차의 유클리드 거리를 가지 메트릭으로 하는 비터비 디코더를 제안한다. 제안된 비터비 디코더는 다중 위상차를 가지 메트릭으로 사용하는 슬라이딩 방식의 다중 심벌 검파 방식이며 다중 위상차를 가지 메트릭으로 사용하기 위한 비터비 알고리듬을 설명한다. 본 논문에서 제안한 다중 심벌 검파를 이용한 MDPSK-OFDM은 대역폭과 전력의 효율성을 감소시키지 않고 같은 SNR에서 BER 성능을 향상시킬 수 있다는 것을 보여준다. 또한 제안된 디코더 방식과 알고리듬은 다중 반송파뿐만 아니라 전통적인 단일 반송파 변조에도 사용될 수 있다.
본 논문에서는 시계열 심전도 (Electrocardiogram: ECG) 및 광전용맥파 측정센서 (Photoplethysmography: PPG)을 이용하여 혈압을 추정하는 알고리즘을 제안한다. 혈압 (Blood pressure: BP)을 추정하기 위해 주기적 입력 신호를 생성하고 차동 및 임계값 방법에 따라 잡음을 제거한 다음 합성곱 신경망 알고리즘을 기반으로 하여 수축기 혈압과 이완기 혈압을 예측한다. 본 논문에서 사용된 데이터는 MIMIC 데이터베이스에서 총 3.1GB의 49명의 환자 데이터를 사용하였다. 실험결과 수축기 혈압의 평균 제곱근 오차는 5.80mmHg, 이완기 혈압의 예측 오차는 2.78mmHg을 나타내었다. 또한, 영국 고혈압 협회가 제안한 혈압계 평가 방법을 적용하였을 때, 최고 성능인 등급 A를 만족함을 확인할 수 있었다.
본 논문에서는 직교신호를 발생할 수 있는 새로운 구조의 전압제어 발진기를 설계 제작하였다. 정확한 직교 신호 특성과 낮은 위상잡음 특성을 동시에 얻기 위하여 결합 증폭기의 source단자에 저항 궤환을 이용하여 차동 발진기를 결합시켰다. 발진기는 0.18 um 표준 CMOS 공정을 이용하여 제작하였다. 제작한 발질기의 위상잡음 특성은 -120 dBc/Hz @ 1 MHz 0$\~$1.8 V 전압을 가변하였을 때, 2.34 GHz$\~$2.55 GHz의 210 MHz 주파수 가변을 얻었다. 또한 낮은 IF 주파수 혼합기와 결합하여 측정한 결과 직교신호의 위상 오차는 0.5도, 진폭 오차는 0.2 dB 이하를 보였다. 바이어스 전류는 1.8 V 공급전압에 대해 전압제어발진기의 Core 부분 5 mA를 포함하여 전체적으로는 19 mA를 요구한다.
본 논문에서는 기존 단극성 원 빔(one beam) 레이저 방식의 단점을 개선한 차량용 듀얼 빔 레이저 레이더 시스템을 설계하였다. 양극성 m-시퀀스를 두 개의 레이저 파장에 할당함으로써 2차원 OOC(orthogonal optical codes)와 유사한 특성을 갖도록 하고 수신부에서 두 개의 단극성 신호를 차동구조를 이용하여 양극성 신호로 합성하는 방법을 이용한 SNR 개선 방안을 제시하고 이의 성능을 분석하였으며, 시뮬레이션 결과, 제안하는 듀얼 빔 방식이 기존 원 빔 단극성 신호방식의 레이저 레이더 시스템에 비해 3dB의 SNR 개선이 가능함을 확인하였다. 또한 차등구조를 이용한 간단한 간섭제거 기법을 제시하였다. 제안한 방식은 단극성 광 신호를 기반으로 제안된 최근의 우수한 연구 결과들에 적용함으로써 3dB의 SNR 이득을 추가로 확보할 수 있는 장점이 있다.
본 논문에서는 상용 트랜스미터 칩과 패치 어레이 안테나를 결합하여 60 GHz 대역에서 동작하는 능동 안테나 모듈을 설계, 제작하였다. 설계된 모듈은 안테나 PCB와 트랜스미터 칩이 장착된 송신 모듈 PCB가 결합되는 구조로 하였다. 주파수 제어신호 및 바이어스 제어신호는 아두이노 키트를 사용하여 인가하였으며, 기저대역의 I/Q 신호가 트랜스미터 칩으로 인가될 수 있도록 하였다. 송신 모듈의 출력은 단일 출력으로 안테나에 연결되므로 차동 출력을 내는 트랜스미터 칩의 출력을 링 하이브리드 발룬에 전달하고, 이를 초소형 상용 커넥터로 $2{\times}4$ 마이크로스트립 패치 어레이 안테나 PCB로 전달되도록 하였다. 최종 출력되는 밀리미터파 신호의 방사패턴 측정을 통하여 시뮬레이션 결과와 비교하는 방식으로 확인하였다. 제작된 능동 안테나 모듈의 방사패턴 측정 결과, 3 dB 빔폭과 null 포인트의 위치가 시뮬레이션 결과와 잘 일치함을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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