본 논문에서는 저전력 고속 모바일 I/O 인터페이스를 위한 저스윙 차동 니어-그라운드 시그널링 (NGS) 트랜시버를 소개한다. 제안하는 트랜스미터는 온-칩 레귤레이터로 정류된 프로그래머블한 스윙을 가지는 전압-모드 드라이버와 비대칭 상승/하강시간을 가지는 전단드라이버를 사용한다. 제안하는 리시버는 고주파이득을 신장시키는 피드-포워드 커패시터를 이용한 새로운 다중경로이득 차동앰프를 사용한다. 또한, 이 리시버는 가변적인 트랜스미터 출력스윙에 의한 입력 공통모드 변화를 보상하며, 리시버 입력단 증폭기의 전류 미스매치를 최소화하기 위하여 새로운 적응형 바이어스 생성기를 포함한다. 트랜스미터와 리시버에 적용된 새로운 간단하고 효과적인 임피던스 매칭 기술들의 사용으로 우수한 시그널 인테그리티와 높은 파워 효율을 이뤄냈다. 65 nm CMOS 공정으로 설계된 제안하는 트랜시버는 10 cm 길이의 FR4 PCB에서 채널당 13 Gbps의 전송속도와 0.3 pJ/bit (= 0.3 mW/Gbps)의 높은 파워 효율을 갖는다.
유럽의 Eureka-147에 기반을 둔 DAB(Digital Audio Broadcasting) 서비스를 한 단계 더 발전시킨 형태인 DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 서비스는 지상파 DMB 서비스와 위성 DMB 서비스로 구분된다. 이 중 위성 DMB 서비스는 휴대용 수신기나 차량용 수신기를 통하여 다채널 멀티미디어 방송을 시청할 수 있는 새로운 개념의 위성 방송 서비스이다. 본 논문에서는 COFDM(Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing)에 기반을 둔 시스템 A 방식 위성 DMB 시스템의 링크 레벨 성능을 고찰한다. 비선형 특성에 민감한 OFDM 방식을 이용함에 따라 비선형 HPA(High Power Amplifier)가 시스템에 미치는 영향을 분석하고, 이에 대하여 Back-off를 고려한 링크 레벨 시뮬레이션을 수행함으로써, 적절한 back-off 값을 결정한다. 또한 위성 DMB 시스템 A에 적합한 동기화 기법에 대하여 분석 및 검증하고 시간 및 주파수 오프셋의 영향을 고려한 링크 레벨 성능을 분석함으로써 위성 DMB 시스템 A 방식에 대한 전반적인 링크 레벨 성능을 검증한다.
초음파신호를 이용하여 두 물체 사이의 거리를 측정할 수 있도록 초음파신호를 발생시키고 이를 수신하여 증폭하는 프론트-앤드 IC를 설계하였다. 40[kHz]~300[kHz]의 초음파 신호를 발생시켜서 피에조진동자를 통해 간헐적으로 송신하는 회로와 피에조 수신기에서 받은 미세한 반사 신호를 증폭하여 노이즈를 제거한 후 처음 송신된 신호와의 시간 차이를 펄스폭으로 출력하고 이를 이용하여 물체사이의 거리를 계산할 수 있는 기능을 내장하였다. 본 설계에서는 두 가지 기술을 작용하여 기능을 개선하였다. 첫째, 주파수 자동조정(SFC) 회로이다. OTA회로의 gm을 가변시켜 초음파 신호발생기의 출력주파수와 수신단의 밴드패스필터의 중심주파수가 서로 연동되도록 조정해 줌으로써 신호 복원을 용이하게 하였다. 둘째, 가변 이득 조절회로(VGC)이다. 이 회로는 두 물체사이의 거리에 상관없이 수신되는 신호의 진폭이 일정하도록 동작하는 기능을 한다. 또한, 출력레벨변환회로를 적용하여 송신신호의 진폭을 40[V]로 상승시켜 측정거리를 늘리는 시도를 하였다. 시뮬레이션을 위한 공정은 0.6um] 급, 40[V] CMOS 공정을 사용하였다. 전원전압 5[V], 소비전력은 약 12[mW]정도이다. 회로의 규모가 최소화 되어 있고 외부소자 수를 줄였기 때문에 휴대형기기에 편리하게 사용할 수 있게 하였다.
5세대 이동통신 시스템에서 스펙트럼 효율을 향상시키기 위한 새로운 후보 변조기술들이 제안되고 있다. 후보 변조기술로 다중반송파 기반의 UFMC(Universal Filtered Multi-Carrier), FBMC(Filter Bank Multi-Carrier)가 큰 주목을 받고 있으며, 최근 저복잡도 처리가 가능한 W(Weighted)-OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템 또한 주목받고 있다. 본 논문에서는 기본적인 OFDM 시스템과 함께 UFMC, FBMC, W-OFDM 시스템에 HPA(High Power Amplifier) 비선형 특성이 고려되었을 경우, 각 시스템의 스펙트럼 특성과 BER(Bit Error Rate) 특성을 종합적으로 평가하여 보다 유력한 시스템을 찾는다. 시뮬레이션 결과로, 동일한 비선형 HPA 환경에서는 UFMC, FBMC, W-OFDM 시스템이 모두 유사한 스펙트럼 특성과 BER 특성을 보이는 것을 확인할 수 있다. 이러한 이유로 비선형 HPA 환경에서는 시간영역에서 저복잡도의 Windowing 처리만을 요구하는 W-OFDM 시스템이 다른 시스템에 비하여 유리함을 확인할 수 있다.
금속기판 위에 결합된 저온 소성 세라믹(low temperature co-fired ceramics on metal, LTCC- M)은 소성 후에 x-, y- 방향으로의 수축을 1% 이하로 억제할 수 있어 수동 소자를 내장하는데 매우 유리하며, 금속 기판 전체를 접지로 사용함으로써 노이즈를 감소시킬 수 있다. 본 고에서는 내부 실장 수동 소자별 특성차에 대하여 소개하고, 이러한 내부 실장 소자를 이용하여 실제로 제작된 PAM(power amplifier module)을 소개하였다. 내장된 수동 소자는 테스트 패턴 상에서 10~20%의 변화값을 보였으며 실제 모듈에 적용하여도 목표치에 부합하는 소자 구성이 가능하였다. 수동 소자가 내부에 실장됨으로써 신호 처리 시간을 감소시킬 수 있고, 납점의 감소로 공정을 단순화시킬 수 있을 뿐만 아니라 신뢰성 또한 증가시킬 수 있으므로 향후 RF모듈 외에 파워 및 고기능 소자 등 다양한 분야에 응용이 가능할 것이다.
본 논문에서는 배터리의 전류, 전압을 측정하기 위한 analog front-end IC 를 설계 하였다. 회로는 크게 programmable gain instrumentation amplifier (PGIA)와 델타-시그마 모듈레이터로 구성 되어 있다. 델타-시그마 모듈레이터는 2차 단일 비트 구조이고 0.25 ${\mu}m$ CMOS 공정을 사용 하였다. 설계된 회로는 오버 샘플링 비율이 256일 때 2 kHz 신호 대역에서 signal-to-noise ratio (SNR)는 82 dB 의 성능을 가지고, differential nonlinearity (DNL)은 ${\pm}$ 0.3 LSB (16bit 기준), integral nonlinearity (INL)은 ${\pm}$ 0.5 LSB 이다. 전체 소비 전력은 4.5 mW 이다.
본 논문에서는 센서용 incremental 델타-시그마 아날로그 디지털 변환기를 설계 하였다. 회로는 크게 pre-amplifier, S & H (sample and hold) 회로, MUX와 델타-시그마 모듈레이터, 그리고 데시메이션 필터로 구성 되어 있다. 델타-시그마 모듈레이터는 3차 1-bit 구조이고 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정을 사용 하였다. 설계된 회로는 테스트 결과 5 kHz 신호 대역에서 signal-to-noise and distortion ratio (SNDR)는 87.8 dB의 성능을 가지고, differential nonlinearity (DNL)은 ${\pm}0.25$ LSB (16-bit 기준), integral nonlinearity (INL)은 ${\pm}0.2$ LSB 이다. 델타-시그마 모듈레이터 전체 소비 전력은 $941.6{\mu}W$ 이다. 최종 16-bits 출력을 얻기 위하여 리셋을 인가하는 N cycle을 200 으로 결정하였다.
OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 통신 방식은 무선 고속 데이터 전송에 적합한 방식이다. 하지만 높은 PAPR(peak-to-average power ratio)의 발생으로 HPA(high power amplifier)에서 비선형 왜곡된다. 따라서 본 논문에서는 이 문제점을 개선시키기 위한 PAPR 저감 방법으로 dummy sequence를 삽입하는 새로운 방식의 SLM 기법(dummy sequence insertion - selected mapping: DSI-SLM)을 제안한다. 이 DSI-SLM 기법은 각각의 브렌치에 서로 다른 위상 factor를 곱하는 대신 각각에 일정비율의 부반송파에 dummy 시퀀스를 삽입하여 IFFT 후 가장 낮은 PAPR을 갖는 브렌치의 데이터를 전송한다. 이 방식들에 사용된 dummy 시퀀스는 송신단의 PAPR 저감만을 위해 사용하며 위상 회전 부가 정보 전송 및 복원 과정이 필요치 않아 기존 SLM에 비해 계산량 및 복잡도를 감소시킬 수 있다. 또한 PTS 방식에서 최적의 rotation factor를 찾기 위한 peak value optimization에 의한 계산량 증가 및 송신기의 시간 지연 문제 등을 해결할 수 있다.
Blanching 처리가 고추의 건조율 및 색도에 미치는 효과를 조사하고자 실험실 규모의 열풍 건조기를 제작하였으며 strain gage형의 load cell과 strain amplifier를 이용하여 건조 중의 중량을 연속적으로 기록, 측정하였다. 고추의 건조특성곡선은 대조군에서는 예비, 항율, 감율건조기간이 뚜렷한 반면, blanching 처리군은 감율건조기간만 존재하였으며, 시료의 건조율과 건조상수 값은 blanching 처리 온도와 시간에 비례하여 증가하는 경향이었고, $100^{\circ}C$, 3분 blanching 처리군이 가장 높게 나타났다. Capsanthin 함량 역시 대조군에 비해 처리군이blanching 처리온도와 시간에 비례하였으며 색도 값의 경우 $80^{\circ}C$, 3분 blanching군이 가장 우수하였다. blanching 처리는 전반적으로 고추의 건조율 증진 및 색도 보존에 효과적이며 $80^{\circ}C$, 3분 blanching 처리가 비교적 적합하였다.
본 논문에서 제안된 OTM(On-The-Move) 위성통신 시스템은 차량에 탑재하여 주행중에도 위성통신을 제공하기 위해 다중모드 모노펄스 추적 방식을 사용한다. 이 방식에서는 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifer)가 2개의 입력과 2개의 출력을 가지는 것이 기본 설계 구조이나, 본 논문에서는 OTM 위성통신 시스템의 소형 경량화를 위해 저잡음 증폭기 내에 하향변환부를 추가한 출력채널 단일화 구조를 제안한다. 그러나 출력 채널 단일화 구조에서는 기본모드와 고차모드 경로에서 시간에 따른 위상 차이의 변화가 발생하므로 저잡음 증폭기내에 파일럿 신호를 추가하여 파일럿 신호 위상차와 비교함으로써 시간에 따른 위상 변화를 제거하는 방안을 제시하고 주행시험을 통해 검증한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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