Harmonic/inter-harmonic detection and analysis is an important issue in power system signal processing. This paper proposes a fast algorithm based on matching pursuit (MP) sparse signal decomposition, which can be employed to extract the harmonic or inter-harmonic components of a distorted electric voltage/current signal. In the MP iterations, the method extracts harmonic/inter-harmonic components in order according to the spectrum peak. The Fast Fourier Transform (FFT) and nonlinear optimization techniques are used in the decomposition to realize fast and accurate estimation of the parameters. First, the frequency estimation value corresponding to the maxim spectrum peak in the present residual is obtained, and the phase corresponding to this frequency is searched in discrete sinusoids dictionary. Then the frequency and phase estimations are taken as initial values of the unknown parameters for Nelder-Mead to acquire the optimized parameters. Finally, the duration time of the disturbance is determined by comparing the inner products, and the amplitude is achieved according to the matching expression of the harmonic or inter-harmonic. Simulations and actual signal tests are performed to illustrate the effectiveness and feasibility of the proposed method.
This paper presents a circuit to generate the current reference signal for single-phase harmonic elemination systems. Some of conventional methods for the current reference signal generation based on neural network algorithms. It requires complex circuitry to implement. the simplest method is to use analog filters. but it is difficult to obtain good current reference signals. So, we propose the harmonic detection circuit using GIC(Generalized Impedance Converter) for the purpose of low cost ,simple circuitry and high performance, Simulation and experimental results verify that the proposed circuit has better harmonic detection performance than conventional circuit.
A harmonic quadrature demodulation method to extract the second harmonic component from focused ultrasound signals after a single transmit-receive event is proposed. In the proposed method, the focused ultrasound signal is converted into baseband inphase and quadrature components by multiplying with sine and cosine signals both having twice the center frequency of the transmitted signal and filtering the two modulated signals. The quadrature component is then passed through a Hilbert filter to be added to the inphase component, which leaves only the envelope of the second harmonic component. A novel phase estimation technique is employed in the proposed method to avoid the phase mismatch between the focused signal and the two modulating signals. The proposed method is verified through both theoretical analysis and computer simulations. It is shown that compared to the pulse inversion scheme the proposed method provides almost the same results for stationary targets and significantly improved harmonic to fundamental ratio for moving targets.
A new signal processing technique, the directional harmonic wavelet map(dHWM), is presented to characterize the instantaneous planar motion of a measurement point in a structure from its transient complex-valued vibration signal. It is proven that the directional auto-HWM essentially tracks the shape and directively of the instantaneous planar motion, whereas the phase of the directional cross-HWM indicates its inclination angle. Finally, the technique is suessfully applied to an automobile engine for characterization of its transient motion during crank-on/idling/engine-off.
중간고조파는 주파수가 기본주파수의 정수배가 아니며 크기가 고조파에 비해 작으므로 중간고조파의 정확한 검출은 쉽지 않다. 본 논문에서는 필터뱅크 시스템과 적응 예측기를 이용하는 중간 고조파 검출 기법을 제안한다. 필터 뱅크 시스템에서는 입력신호를 부밴드로 분해한다. 적응 예측기에서는 분해된 부밴드 신호를 입력신호로, 오차신호를 출력으로 하여 중간고조파를 검출한다. 이럴 경우 적응예측기의 입출력 특성이 노치필터특성을 가지므로, 예측된 고조파신호가 오차신호에서 제거되므로 중간고조파 검출이 가능하다. 검출된 중간고조파의 크기와 주파수는 순환기법을 이용하여 추정한다. 제안 기법의 성능은 고조파와 중간고조파를 정현모델로 합성한 신호를 입력으로 사용하고, 시뮬레이션을 통해 중간고조파 검출결과를 평가한다. 그리고 중간고조파 검출 결과를 MUSIC, ESPRIT와 비교하여 제안기법의 타당성을 입증한다.
In this paper, a third-order harmonic mixer is designed using frequency multiplier theory for the Ka-band. The gate bias voltage is selected by frequency multiplier theory to maximize the third-order harmonic element ofthe fundamental LO frequency in the proposed mixer. The designed mixer has a gate mixer structure composed of a gate terminal input for the fundamental local signal ($f_{LO}$), RF signal (${RF}$) and a drain terminal output for the harmonic frequency ($3f_{LO}-f_{RF}$) respectively. The Ka-band harmonic mixer is designed and fabricated using a commercial GaAs MESFET device with a plastic package. The proposed mixer will provide a solution for the problems found in the high cost, complex circuitry in a conventional Ka-band mixer. The 33.5 GHz harmonic mixer has a -10 dB conversion gain by pumping 11.5 GHz LO with a +5 dBm level.
본 논문에서는 입력 복소 포락선 신호와 m차 고조파 대역의 출력 복소 포락선 신호 사이의 비선형성 관계를 이론적으로 분석하고, 이를 모델링하기 위하여 AM/$AM_m$, AM/$PM_m$을 정의하였다. 제안된 모델을 측정 데이터로부터 추출하는 방안을 제안하였고, InGaP 전력 증폭기에 대하여 기본 주파수 대역과 3차 고조파 대역에서의 신호를 측정하여 제안된 모델 및 기법의 유효성을 검증하였다 또한, 제안된 고조파 신호 대역에 대한 모델을 기반으로 고조파 대역 신호의 선형화를 위한 디지털 사전 왜곡 기법을 제안하였다 디지털 사전 왜곡기에서 비선형역함수 구현을 위해 수치 해석적인 방법과 Look-Up Table(LUT) 방식을 이용하였다. 고조파 신호 선형화를 위한 디지털 사전 왜곡기를 포함하는 송신기를 구현하고 16-QAM과 64-QAM의 입력 신호에 대해서 3차 고조파 출력신호의 스펙트럼과 I/Q 신호 성상도를 측정하였다. 고조파 대역에서 비선형 왜곡에 의해서 의미 없는 신호는 제안된 기법으로 구성된 송신기에 의해 선형화되었으며, 그 결과 각 신호에 대한 Error-Vector Magnitudes(EVM)이 6.4 %와 6.5 %로 측정되었다. 제안된 기법은 향후 SDR과 CR 등의 차세대 다중 대역 송신 시스템에 적용될 수 있을 것으로 사료된다.
In this Paper, a new harmonic imaging technique is proposed and evaluated experimentally. In the proposed method, a weighted chin signal with a hanning window is transmitted. The RF samples obtained on each array element are individually compressed by correlating with the reference signal defined as the 2nd harmonic (2f0) component of a transmitted chirp signal generated in a square-law system. The proposed method uses the compressed 2f0 component to form an image, for which the crosscorrelation term with f0 component should be suppressed below at least -60dB. After experiment, the 6dB pulse width and peak sidelobe level of the compressed 2f0 component were 0.7us and -60dB, respectively. This result shows that the proposed method can successfully eliminate the f0 component with a single transmit-receive event and therefore is more efficient than the conventional pulse inversion (PI) method in terms of frame rate. We also observed that the 2nd harmonic compont starts to decrease for source pressure higher than 210kPa in water, which implies that SNR of the 2nd harmonic imaging using short pulses cnanot be incresed beyond a certain limit.
The electrodynamic loudspeakers should have a wide dynamic range to reproduce various sound levels. When the input signal is small, the radiated sound from the loudspeaker is not so much distorted. However, for large input signal with low frequency component the radiated sound is significantly distorted due to the nonlinearities of the loudspeaker. The suspension, damping, and magnetic flux of loudspeaker are the main sources of the nonlinearity. Such electromechanical parameters related to harmonic distortion have been represented by a polynomial model for diaphragm displacement, while each of the polynomial coefficient is evaluated by using the principle of harmonic balance experimentally. Based on the polynomial model, we designed a compensator for nonlinear harmonic distortion of direct radiator loudspeaker. Than observer is used to estimate the displacement of the loudspeaker diaphragm, which is rather difficult to measure directly in the conventional setting. The usefulness of the designed compensator is demonstrated by numerical simulations. Simulation results show about 30db decrease at the second and third higher harmonic distortions. We carry out an experiment on speaker to verify designed controller and nonlinear observer.
본 논문에서는 주파수 영역에서 협대역 신호를 광대역으로 확장하는 새로운 인공 대역 확장 기술을 제안한다. 제안한 기술은 협대역 신호를 여기 신호와 스펙트럼 포락선 성분으로 분리하고, 주파수 영역에서 각각 독립적인 방법으로 확장한다. 여기 신호는 저대역의 하모닉 구조가 고대역에서 유지되도록 확장하고, 스펙트럼 포락선은 부대역별 에너지를 기반으로 NMF방법으로 확장한다. 마지막으로 시간 축에서 프레임 사이의 상관관계를 기반으로 스펙트럼 위상을 결정하여 최종 광대역 신호를 생성한다. 주관적 청취 평가를 통하여 제안한 방법으로 대역 확장된 신호가 원 협대역 신호보다 음질이 향상된 것을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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