본 논문에서는 UHF 대역(380~910 MHz)의 간이 무선 및 TRS(Trunked Radio System) 단말기에서 이용 가능한 CFL(Cartesian Feedback Loop) 선형화 칩을 Si 기반의 $0.6\;{\mu}m$ BiCMOS 공정을 이용하여 설계 및 제작한 결과를 보였다. 단말기의 송신 전력을 가변하기 위한 이득 제어 회로를 궤환 경로뿐만 아나라 순방향 경로에도 삽입함으로써 CFL의 안정성을 일정하게 유지하도록 하였으며, 무전기 PTT(Push-To-Talk) 동작에 적합하고 구현이 용이한 S/H(Sample & Hold) 구조를 이용한 DC-offset 제거 기능을 구현하였다. 송신 시험 결과, CQPSK(Compatible QPSK) 신호 인가 시, PEP(Peak Envelope Power) 3 W(34.8 dBm) 출력에서 FCC의 방사 마스크 규격을 만족함을 확인하였으며, Two-tone 인가 시, 30 dB 이상의 3차 IMD 성분 개선을 확인하였다.
본 논문에서는 추적식 태양광 발전 시스템에 응용하기 위한 태양 위치 측정용 전파 센서 수신기의 설계, 제작 및 성능 실험에 관한 과정 및 결과를 소개한다. 먼저, 전파 센서에 대한 요구 성능인 ${\pm}5^{\circ}$ 이내의 위치 측정 오차 범위를 만족시키기 위한 수신기의 사양을 구하였고, 이를 토대로 수신기를 설계하였다. 설계된 수신기의 시스템 이득 및 잡음 지수의 budget 분석을 통해 설계의 적절성을 점검하였으며, 이 결과를 활용하여 수신 주파수 5.1 GHz, 대역폭 104 MHz로 69 dB의 시스템 이득과 0.46 K 이내의 수신 감도를 갖는 고이득, 고감도 광대역 수신기를 제작하였다. 제작된 수신기와 표준 혼 안테나로 구성된 전파 센서로 흐린 날 실제 태양을 대상으로 실험한 결과, ${\pm}4^{\circ}$ 이내의 오차 범위로 태양의 위치를 실시간으로 측정하는데 성공하여 요구 성능이 만족되었음을 검증하였다.
본 논문에서는 CDMA시스댐의 성능분석시 RF 측면에서의 요구사항인 낮은 전력소비를 만족시키기 위해 증폭기의 효율을 높히기 위한 비선형 전력 증폭기를 사용함에 있어서 증폭기의 비선형성 즉 AM-AM, AM-PM의 특성으로 인한 순방향의 성능 저하에 대한 분석을 하였다. CDMA 송수선기를 구성하여 시간영역에 서의 왜곡된 선호의 파형, 선호성좌 특성을 통해 증폭기의 진폭, 위상 비 선형성으로 인해 심볼간 간섭이나 위상 왜곡 등의 현상이 나타남을 알 수 있었다. 또한 주파수 영역에서의 전력스펙트럼밀도의 분석을 통해 진 폭특성의 비선형성으로 인해 평균선호전력이 28 dBm일 때 $\pm$1.98 MHz 에서의 대역외 방사성분은 선형전력 증폭기에 비해 약 3~4 dB 이상이 증가하였으며 스퓨리어스 성분의 경우 비선형 전력증폭기를 사용하였을 경 우 선형 증폭기를 사용한 경우에 비해 약 I5dB 이상의 측대파 재생이 큰 것을 알 수 있었다. 이러한 현상으 로인해 타 사용자와 이웃채널사용자의 간섭전력의 증가로 인한 BER 성능이 저하됨을 볼 수 있었다 이러한 분석방법은 전력증폭기의 비선형성뿐만 아니라 혼합기나 스위치 등과 같은 다른 비선형 부품의 특성으로 인 한 성능분석에도 적용할 수 있다.
최근 들어 작은 면적에 고속으로 동작하는 여러 기능 블록이 집적됨에 따라, 고속 직접회로는 인접회로의 오동작을 유발하고, 무선 수신기의 감도를 떨어뜨리는 중요한 전자파 간섭원으로 부각되고 있다. 따라서 집적회로 내부에서 가장 주요한 전자파 방해원을 파악하기 위한 좀 더 정밀한 분석 도구가 필요하게 되었다. 이러한 필요성에 따라 본 논문에서는 직접회로의 표면에 흐르는 전류세기의 분포를 측정할 수 있는 고해상도 자기장 프로브를 반도체 공정을 이용하여 설계 및 제작하였다. 3층 금속 배선이 가능한 반도체 공정을 이용함으로써 프로브 두께를 기존 작업보다 약 10%정도로 감소시킬 수 있었다. 정자기 해석과 전자기 모의실험을 통해 프로브의 공간분해능 및 비자기장 성분에 의한 영향을 분석하였으며, 실제 직접회로의 표면 전류를 측정한 결과, $210{\mu}m$의 공간해 상도를 얻을 수 있음을 확인하였다.
본 논문에서는 전력증폭기의 2-톤 혼변조 신호와 CDMA ACPR 특성 사이의 관계를 고찰하였으며, CDMA ACPR 특성은 3차 혼변조 신호의 크기보다 5차 혼변조 신호의 크기가 더 큰 영향을 미치는 것을 확인하였다. 이에 따라 본 논문에서는 전력증폭기 가 CDMA ACPR 특성 이 규격을 만족하고, 2-톤 특성 중 3차 혼변조 신호가 규격을 만족시키지 못하도록 전력증폭기를 튜닝 한 후 선형화기를 사용하여 3차 혼변조 신호만 개선시킴으로써 2-톤과 CDMA 두 가지 신호에서 규격을 만족시키는 방법을 제시하였다. 본 논문에서 제시된 방법을 전력증폭기에 적용한 결과 2-톤 신호의 3차 혼변조 신호는 20 dB, CDMA ACPR 특성은 전체적으로 약 2 dB 개선되어 두 신호에서 전기적 규격을 만족시키는 것을 확인하였다.
본 논문에서는 FHSS 방식의 소출력 무선기기와 DSSS 방식의 소출력 무선기기가 동일 주파수 대역에 존재하는 경우 업무간 간섭을 분석하였다. 분석 방법은 몬테 카를로 방법을 이용하여 DSSS 방식의 소출력 무선기기의 불요 방사가 FHSS 방식의 소출력 무선기기에 미치는 영향을 간섭 확률 측면에서 계산하였다. 간섭 시뮬레이션은 DSSS 방식의 소출력 무선기기의 대역폭과 충격 계수에 따른 간섭량을 계산하였고, 전파 모델은 자유 공간으로 가정하였다. 그리고 간섭원과 피간섭원 사이의 거리에 따른 영향을 수신기에서의 BER 측면에서 분석하였다. 간섭 분석 결과, 간섭원의 대역폭보다는 충격 계수가 시스템 양립성에 많은 영향을 주는 것을 확인할 수 있었고, 단일 간섭원과 다중 간섭원이 존재하는 경우 BER 기준을 만족하는 이격 거리를 확인할 수 있었다.
본 논문에서는 FPC(Flexible Printed Circuit) 케이블에 적층된 나선형 인덕터를 내장하여 다기능 케이블을 위한 공통 모드 필터를 제안하였다. 공통 모드 필터가 내장된 FPC 케이블은 별도의 SMD(Surface Mounted Device) 필터 없이 연성 케이블과 공통 모드 차단 특성을 가짐으로서, 다기능 케이블이라는 새로운 개념을 제시한다. 내장된 공통 모드 필터는 광대역의 공통 모드 차단 대역을 가지고 손실이 큰 페라이트와 같은 자성 물질을 사용하지 않아 차동 모드 삽입 손실 및 반사 손실이 향상되었다. 3-turn 인덕터를 가진 공통 모드 필터는 공통 모드차단 대역이 $0.4{\sim}3.12GHz$이며, 페라이트를 적용한 상용 LTCC(Low Temperature Co-fire Ceramic) 공통 모드 필터에 비해 3 GHz에서 1.95 dB, 8 GHz에서 6.97 dB의 향상된 차동 모드 삽입 손실을 갖는다.
본 논문은 소프트웨어 라디오 범용 하드웨어인 USRP(Universal Software Radio Peripheral) 보드와 오픈 소스 소프트웨어 라디오 개발 툴킷인 GNU Radio 패키지를 사용하여 저속, 저전력 무선 표준인 IEEE 802.15.4 표준의 물리 계층을 구현하였다. 본 논문에서 구현한 소프트웨어 라디오 시스템은 IEEE 802.15.4 물리 계층 중 868/915 MHz 대역의 BPSK와 OQPSK 변조 방식의 송수신 물리 계층과 2.45 GHz 대역의 OQPSK 변조 방식의 물리 계층을 지원하도록 구현하였다. 또한, 구현된 소프트웨어 라디오의 시스템의 검증을 위해, 각 주파수 대역과 변조 방식을 표준에 정의된 대역 특성, 패킷 구조에 맞추어 설정하고, 송수신 테스트를 수행하였으며, 특히 2.4 GHz 대역은 CC2430 모듈과 Smart RF EV 보드를 이용하여 정상 동작을 확인하였다. 그리고 시스템의 성능은 송신 신호의 PSD 마스크 조건과 수신 상태의 아이 패턴, PER(패킷 에러율) 테스트 결과로 구현한 시스템의 성능을 검증하였다. 그 결과, 구현한 시스템이 IEEE 802.15.4 물리 계층 표준에 부합함을 확인하였다.
본 논문에서는 팩시밀리에서 발생하는 EMI(Electromagnetic Interference: 전자파 장해)를 제거하기 위하여 페라이트 코어를 사용한 환형 인덕터를 설계하였다. 팩시밀리에서 발생하는 EMI는 PSTN(Public Switching Telephone Network. 공중 유선 전화망)에 연결된 라인으로부터 복사되기 때문에 팩시밀리와 PSTN 사이에 Ni-Zn 계의 페라이트 코어를 삽입하여 복사 잡음을 제거하였다. 페라이트 코어를 두 개 이 상 사용하여 복사 잡음을 제거하는 것 보다. 경제적인 이득을 고려하여 페라이트 코어 한 개를 사용하고 턴 수를 조절하여 복사 잡음을 제거하는 것에 중점을 두었다 팩시밀리와 PSTN의 연결하는 라인에 설계된 인덕터를 삽입하여 EMI를 측정한 결과 인덕터의 턴 수가 4회일 때, 전자파 복사 방출기준치인 30dBμV/m 이 하로 감쇠되었다.
광자(Photon)이나 전자기파(Electromagnetic Wave) 등의 형태로 직접 열을 전달하는 특징을 가지고 있는 복사열전달은 중간 매질의 열전달 관여여부에 따라 표면복사(Surface Radiation)와 기체복사(Gas Radiation)의 형태로 구분될 수 있다. 본 연구에서는 원통 형상에서의 표면복사에 대해 미지의 복사물성치들을 역해석 방법을 이용해 역추정하였다. 이때, 효율적인 역해석을 위해 반발 입자 군집 최적화(Repulsive Particle Swarm Optimization, RPSO) 알고리즘을 역해석 기법으로 채택하였다. 이로부터 얻은 해의 수렴성과 정확도 등을 기존의 유전알고리즘(GA) 결과와 비교해 봄으로써, 표면복사 현상에 대한 역해석의 적용 가능성을 고찰하고자 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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