전력선 통신용 비접촉식 커플러는 고속형(2~30 MHz)과 저속형(100~450KHz)으로 나누어 볼 수 있는데, 고속형은 현재 국내에서 독자적으로 개발되어 다양한 모델이 적용되고 있는 상황이지만, 저속형은 시작품수준으로 제조되어 있으나 신호전송 특성의 향상절구가 필요한 상황이다. 전력선 통신용 커플러는 전력선 또는 모뎀으로 통신신호를 전달하는 기능을 하는 것으로서, 전력선 통신을 위한 핵심부품이다. 따라서 본 연구에서는 100~450 KHz 대역에서 사용 가능한 저속형 비접촉식 커플러를 제조하기 위해, 권선조건, 대전류형 자심재료의 모의 해석, 노이즈 필터조건, 임피던스 매칭, 하우징방법 등의 각 공정 변수를 확립하고자 하였다. 자심재료의 모의해석에서 자심재료의 높이와 전력선 도체 단면적 변화는 자심재료의 전류포화특성에 영향을 미치지 않으며, 유효길이와 에어-갭 크기가 증가할수록 전류포화특성은 향상되는데, 자심재료의 내경이 64 mm일 때 자심재료의 폭((외경-내경)/2)은 15 mm 이상이어야 하고, 에어-갭은 약 $600\;{\mu}m$ 정도의 에어-갭을 형성시켜야함을 확인할 수 있었다. 또한 저속용 비접촉식 커플러 제조조건 실험에서 내경${\times}$외경${\times}$높이가 $64{\times}94{\times}140mm$인 자심재료를 이용하여 권선 수와 에어-갭을 각각 3회, $400{\sim}600\;{\mu}m$ 삽입했을 때, 가장 우수한 특성을 나타내었다. 그리고 저역 통과 필터를 출력부에 내장하여 통신신호 이외의 노이즈를 제거할 수 있었다. 본 연구에서 제조된 300 A급 지중선용 저속형 비접촉식 커플러는 내경${\times}$외경${\times}$높이가 $58{\times}1144{\times}158mm$이고, 100~450 KHz 통신대역에서 약$7{\pm}2dB$의 삽입손실을 나타내었다.
본 논문에서는 다수의 MMIC 전력증폭기 칩과 박막 기판을 결합하여 MIC 모듈을 구성함으로써 Ka-대역 중심주파수에서 10 W의 출력 전력을 낼 수 있는 전력증폭기 모듈을 설계 및 제작하였다. 전력증폭기 모듈의 제작에는 밀리미터파 대역에 적합한 수정된 형태의 윌킨슨 전력분배기/합성기를 사용하였고, 모듈의 구성 과정에서 발생할 수 있는 손실을 줄이고 공진을 억제하기 위해 CBFGCPW-Microstrip 천이 구조를 활용하였다 전력증폭기 모듈은 총 7개의 MMIC 칩으로 구성되었으며 MMIC 칩을 펄스 모드로 동작시키기 위해 칩의 게이트에 펄스 전압을 인가하는 게이트 전압 제어기가 설계되고 적용되었다. 제작된 전력증폭기 모듈의 측정 결과 58 dB의 전력 이득과 39.6 dBm의 포화 출력 전력을 얻을 수 있었다.
Magnetic tunnel junctions은 최근 자기저항용 재료나 MRAM용 소자로 사용하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. Magnetic tunnel junction을 저자계, 저전력용 소자로 사용되기 위해서는, 작은 switching field 값과 uniform한 switching field 분포를 가져야 한다. Micromagnetic simulation을 통하여 free layer의 두께와 포화 자화 값이 감소함에 따라서 switching field가 감소함을 알 수 있었다. 본 연구에서는 얇은 free layer를 사용하여 magnetic tunnel junction을 제조하고, 얇은 free layer가 자기저항에 미치는 영향에 대하여 알아보았다. (중략)
본 논문에서는 차량 추돌 방지 단거리 레이더용 24-GHz CMOS 고주파 전력 증폭기 (RF power amplifier)를 제안한다. 이러한 회로는 클래스-A 모드 증폭기로서 단간 (inter-stages) 공액 정합 (conjugate matching) 회로를 가진 공통-소스 단으로 구성되어 있다. 제안한 회로는 TSMC $0.13-{\mu}m$ 혼성신호/고주파 CMOS 공정 ($f_T/f_{MAX}=120/140GHz$)으로 설계하였다. 2볼트 전원전압에서 동작하며, 저전압 전원에서도 높은 전력 이득, 낮은 삽입 손실 및 낮은 음지수를 가지도록 설계되어 있다. 전체 칩 면적을 줄이기 위해 넓은 면적을 차지하는 실제 인덕터 대신 전송선(transmission line)을 이용하였다. 설계한 CMOS 고주파 전력 증폭기는 최근 발표된 연구결과에 비해 $0.1mm^2$의 가장 작은 칩 크기, 40mW의 가장 적은 소비전력, 26.5dB의 가장 높은 전력이득, 19.2dBm의 가장 높은 포화 출력 전력 및 17.2%의 가장 높은 최대 전력부가 효율 특성을 보였다.
본 논문에서는 위성 통신 시스템 응용을 위하여 Ku 대역에서 동작 가능한 2W MMIC (monolithic microwave integrated circuit) 전력증폭기를 개발하였다. 2W MMIC 전력증폭기는 WIN (wireless information networking) semiconductor Corp.의 GaAs 기반 PHEMT (pseudomorphic high electron mobility transistor) 공정을 사용하여 개발되었다. 개발된 Ku 대역 2W MMIC 전력증폭기의 측정결과, 13.75 GHz ~ 14.5 GHz의 동작주파수 범위에서 29 dB 이상의 이득, 33.4 dBm 이상의 포화 출력전력을 얻었다. 특히 전력부가효율은 29 %로 기존에 발표된 GaAs 기반 Ku 대역 2W MMIC 전력증폭기 상용 제품들에 비하여 높은 결과를 얻을 수 있었다.
홈 네트워크 구축의 핵심 부품인 전력선 통신용 블로킹 필터를 제조하였으며, 신호 감쇄 특성을 측정하고 적용가능성을 평가 하였다. 전자장 모의 해석을 통하여 자심재료에 대한 포화자속밀도 특성을 분석 하였으며, 최소의 크기를 갖는 I 형상의 자심재료에 $3.2\Phi$의 나동선을 10.5턴 권선하여 대용량 인덕터를 제조하고, $4.3\;{\mu}H$의 인덕턴스를 구현하였다. 설계된 대용량 인덕터를 적용하여 30A급의 블로킹 필터를 제조하였고, 1.7 MHz ~ 30 MHz 대역에서의 -60 dB의 신호감쇄 특성을 얻었다.
전류에 의한 자속변화를 검출하는 로고스키코일은 자성체를 코어로 이용하는 종전의 변류기 (Current Transformer) 와는 달리 공심이거나 비자성재료를 사용하기 때문에 자기적으로 포화되지 않으므로 일반적으로 디지털 적산 전력량계의 전류센서로 활용되고 있다. 본 연구는 저온소성 다층 세라믹 기판상에 로고스키코일을 적용한 전자식 전력량계의 정밀 전류측정용 센서 개발에 관한 것이며. 3차원 전자기장 해석 프로그램인 MWS를 하여 기판의 소재와 코일의 패턴의 크기 등을 달리하여 그 특성을 알아보고 실제 구현된 센서의 측정된 값과 비교해 보았다.
비정질 합금재료와 페라이트를 사용하여 비접촉식 커플러를 제조하여 각각의 재료가 적용가능한 범위를 규명하고자 하였다. 비정질 합금재료에 비해 페라이트는 안정적인 특성을 발휘하는 주파수 대역이 좁으며, 낮은 포화자속밀도로 인해 내전류 특성이 떨어졌다. 즉 페라이트는 20 MHz 이하의 주파수 대역과 비정질 재료가 적용되는 선로보다 유입전류가 낮은 전력선에 적용 가능할 것으로 보인다.
This paper propose a method to detect the rotor position of IPMSM(Interior permanent magnet synchronous motor) at standstill without a position sensor. The proposed method is based on current variation caused by the magnetic saturation of stator core as rotor position. By choosing an appropriate voltage vector and applying it to phase winding, it enables the algorithm to discern between a north pole and south pole, and subsequently estimates an absolute position. This method dose not depend on the model of the motor and the motor parameter.
본 논문에서는 비선형 최적화 기법을 이용하여 자기 포화(magnetic saturation) 및 교차 결합 현상(cross-coupling effect)을 고려한 매입형 영구자석 전동기(IPMSM)의 실시간 MTPA 제어 방법을 제안한다. 이는 토크 지령 추종과 최소 동손 운전을 만족하는 제한 최적화(constraint optimization) 문제로 접근할 수 있다. 이를 통해 유도한 연립 비선형 방정식의 경우, Levenberg-Marquardt 수치 해석법을 적용하여 안정적이면서 빠르게 해를 구할 수 있다. 이러한 방법을 이용하면 참조표(look-up table) 없이 운전 환경의 실시간 변동을 고려한 효율적인 MTPA 운전이 가능하다. 시뮬레이션을 통해 제안된 알고리즘의 전류 해가 최적 운전점과 일치함을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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