본 논문에서는 전류펌핑 알고리즘을 이용한 클락 동기용 3.3V 단일 공급 전압하에서 3-250MHz 입력 록킹 범위를 갖는 2중 루프 구조의 CMOS PLL 회로를 설계하였다. 본 논문은 전압 제어 발진기 회로의 전압대 주파수의 선형성을 향상시키기 위한 전류펌핑 알고리즘을 이용한 PLL 구조를 제안한다. 설계된 전압 제어 발진기 회로는 75.8MHz-1GHz 의 넓은 주파수 범위에서 높은 성형성을 가지고 동작한다. 또한, 록킹 되었을 때 루프 필터 회로를 포함한 저하 펌프 회로의 전압 변동 현상을 막는 위상 주파수 검출기 회로를 설계하였다. 0.6$\mu\textrm{m}$ N-well single-poly triple metal CMOS 공정을 사용하여 모이 실험 한 결과, 125MHz의 입력 주파수를 갖고 1GHz의 동작 주파수에서 3.5$\mu\textrm{s}$의 록킹 시간과 92mW의 전력 소모를 나타내었다. 측정 결과 V-I 컨버터 회로를 포함한 VCO 회로의 위상 잡음은 100kHz의 옵셋 주파수에서 -100.3dBc/Hz를 나타내었다.
본 논문에서는 부성저항 특성을 갖는 발진기 이론을 적용하여 직렬 궤환형 유전체 공진 발진기를 구성하고 바랙터 다이오드를 삽입하여 전압 제어 유전체 공진 발진기를 제작한 후, 샘플링 위상 비교기와 루프 필터를 결합한 PLL 방식을 도입하여 고안정 주파수 발생기인 위상고정 유전체 공진형 발진기를 설계 및 제작하였다. 설계 제작한 PLDRO는 주파수 12.05 GHz에서 13.54 dBm의 출력 전력을 얻었으며, 이때의 주파수 가변 동조 범위는 중심 주파수에서 약 ${\pm}7.6 MHz$ 이며, 전력 평탄도는 0.2 dBm으로서 매우 우수한 선형 특성 결과를 얻었다. 또한 데이터 전송시 오율특성에 상당한 영향을 미치는 위상 잡음은 반송파로부터 100 kHz 떨어진 offset 지점에서 -114.5 dBc/Hz을 얻었다. 고조파 억압 특성은 2 차 고조파에서 -41.49 dBc 이하의 특성을 나타내었다. 이러한 특성은 위상고정을 하기 전의 전압 제어 발진기보다 더욱 향상된 특성을 보였으며, 종전의 PLDRO보다 위상 잡음과 전력 평탄도면을 개선시킬 수가 있었다.
본 연구에서는 초음파현미경의 동작주파수 변화에 따라서 획득한 영상의 조합을 통하여 얻어진 영상들에 관하여 연구하였다. 고체내부의 영상을 복원하는 경우, 얻어진 영상들은 표면이 상태가 중첩되어 나타나게 된다. 이 경우 위상체 영상들은 내부 영상의 콘트라스트 개선에 활용되어 질 수 있다. 실험에서는 두가지 종류의 시편이 사용되었다. 첫째는 NPP내부에서 스팀 발생장치의 주 파이프의 매질측면에 1/4T, 1/2T, 3/4T의 홀 결함을 갖는 기준 블록이고 다른 시편은 직경이 1-2mm인 반구형태의 시편이다. 실험결과 기본의 영상처리 방법에 비하여 결함 형태에 대한 콘트라스트가 2배 정도의 향상을 보였다. 실험을 위하여 반사신호의 진폭과 위상을 동시에 획득할 수 있는 쿼드러춰 검출기를 사용한 초음파현미경 시스템을 구성하였다. 앞으로는 진폭과 위상영상의 재구성 방법과 결함영상의 콘트라스트를 개선시키기 위한 방법이 계속 연구되어져야겠다.
This paper proposes a new start-up method for a load commutated inverter (LCI) in a large synchronous gas-turbine generator. The initial rotor position for start-up torque is detected by the proposed initial angle detector, which consists of an integrator and a phase-locked loop. The initial rotor position is accurately detected within 150ms, and the angle difference between the real position and the detected position is less than 1%. The LCI system operates in two modes (forced commutation mode and natural commutation mode) according to operating speed range. The proposed controllers include a forced commutation controller for the low-speed range, a PI speed controller and a PI current controller, where the forced commutation controller is connected to the current controller in parallel. The current controller is modeled by Matlab/Simulink, where a six-pulse delay of the thyristor and a processing delay are considered by using a zero-order hold. The performance of the proposed start-up method is evaluated in Matlab/Psim at standstill and at low speed. To verify the feasibility of the method, a 5kVA LCI system prototype is implemented, and the proposed initial angle detector and the system performance are confirmed by experimental results from standstill to 900rpm.
Ion cyclotron range of frequency (ICRF) heating system is an important auxiliary heating method in the experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST). In EAST, several megawatts of power are transmitted with coaxial transmission lines and coupled to the plasma. For the long pulse and high power operation of the ICRF waves heating system, it is very important to effectively control the power and initial phase of the ICRF signals. In this paper, a power and phase feedback control system is described based on field programmable gate array (FPGA) devices, which can realize complicated algorithms with the advantages of fast running and high reliability. The transmitted power and antenna phase are measured by a power and phase detector and digitized. The power and phase feedback control algorithms is designed to achieve the target power and antenna phase. The power feedback control system was tested on a dummy load and during plasma experiments. Test results confirm that the feedback control system can precisely control ICRF power and antenna phase and is robust during plasma variations.
입력신호와 비교신호와의 시간오차를 다치 양자화하는 시간 오차 검출기(TED)를 고찰하여 새로운 형태의 디지탈 위상고정회로(DPLL)를 제안하고 성능을 해석하였다. 본 논문에서 고안된 TED는 선형적인 특성을 갖게 되므로 DPLL의 동작은 선형 차분 방정식으로 해석된다. 잡음이 없는 경우에, 유도된 시스템 방정식을 해석하여 제안된 DPLL 입력신호의 초기 시간차이에 관계없이 입력신호의 위상과 주파수를 추적할 수 있는 조건 및 그에 따른 주파수 추적 범위를 구했으며 타이밍 에러 플레인(timing error plane) 방법 및 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 앞에서 해석된 결과들이 잘 일치함을 보였다.
본 논문에서는 X-band(8 GHz)용 위상고정 유전체 공진 발진기를 설계 및 제작하였다. 직렬 궤환형 구조로 높은 선택도(Q)를 가지고 유전체 공진기와 주파수 동조를 위하여 바랙터 다이오드, loop filter와 10GHz까지 동작하는 prescaler를 이용하여 구성하였으며, 전압제어 발진기의 신호와 수정 발진기의 신호를 위상 검출기에 넣어 두 신호의 위상을 검출.고정함으로써 높은 안정도의 신호원을 얻을 수 있도록 구현하였다. 측정 결과 본 논문의 위상고정 유전체 공진 발진기는 8GHz에서 2.5dBm의 출력과 -26dBc의 고조파 억압과 중심주파수에서 10KHz offset에서 -64.33dBc의 위상잡음을 얻었으며, 전압제어 유전체 공진 발진기에 비하여 높은 주파수 안정도를 가지는 것을 볼 수 있었다.
이미 상용화된 시뮬레이터인 PSPICE의 기본적인 변형없이 새로운 소자나 시스템을 시뮬레이션하는데 있어 유용한 설계기법인 매크로모델링 기법을 이용하여 위상동기루프를 설계하였다. 위상동기루프는 위상 검출기와 전압제어 발진기, 루프 필터로 이루어져 있고, 이 중 위상 검출기와 전압제어 발진기를 매크로모델링 하였다. 루프 필터단은 외부에서 연결하도록 되어 있으며, 본 논문에서는 간단한 RC 저역통과 필터를 사용하였다. LM565CN PLL의 데이타 시트를 기준으로 설계한 매크로모델 파라미터로 시뮬레이션한 결과, 자유발진 주파수 2.5KHz에서 upper lock range와 lower lock range는 각각 1138Hz, 1500Hz였고, upper capture range와 lower capture range는 563Hz, 437Hz였다. 또한 실험결과와 시뮬레이션 결과가 일치함을 확인하였다.
추상고정 loop (PLL)를 사용하여 안정화시킨 징파 발진기를 개발하였다. 체내제작이라는 관점에서 특수 기봉가공을 한 특수자재 cavity를 사용한 자파수 안정화보다 PLL방법을 채택하였다. 입력 주파수가 다른 두 신호과 위상을 직접 비교할 수 있는 위상검파기로서 sampler와 저주파 filter를 사용할 수 있음을 보였으며, 이 목적에 맞는 약 4 GHz 대까지 sample 할 수 있는 sampler를 개발하였다. 2.16 GHz 대에서 출력이 120mW 이상인 징파발진기를 VCO로 사용하고, 110MHz대에서 발진하는 수품판 발진기를 기준발진기로서 사용한 PLL system으로 약 10-6 정도의 주파수 안정도를 얻을 수 있었다. 발진기 system의 capturing range는 search oscillator를 사용함으로써 lock-in-range인 10MHz대를 얻을 수 있었다.
본 논문은 direct digital synthesizer, 연산 증폭기 및 이득/위상 검출기로 구성된 소형 임피던스 분석기를 사용하여 차분 주파수 영역 반사 계측을 기반으로 한 케이블 결함 모니터링 시스템을 제시한다. 제안된 시스템은 주파수 영역 반사계측을 위한 고가의 벡터 네트워크 분석기를 저비용으로 대체할 수 있으므로, 장기간 동안 다중 지점을 모니터링하는 센서 네트워크 구성이 가능하다. 이 시스템의 성능은 전원 케이블의 결함 지점을 진단하는 실험을 통해 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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