KR101285800B1 - System for distortion compensation of ultra fast impulse signal on coaxial cable - Google Patents

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KR101285800B1
KR101285800B1 KR1020110097938A KR20110097938A KR101285800B1 KR 101285800 B1 KR101285800 B1 KR 101285800B1 KR 1020110097938 A KR1020110097938 A KR 1020110097938A KR 20110097938 A KR20110097938 A KR 20110097938A KR 101285800 B1 KR101285800 B1 KR 101285800B1
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한승문
허창수
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Abstract

본 발명은 동축케이블 상에서 발생하는 초고속 임펄스 신호의 왜곡문제 해결 시스템에 관한 것으로서, 측정하고자 하는 임펄스 신호를 입력하고 라플라스 변환하여 왜곡되기 전 펄스신호의 주파수 스펙트럼 파형의 식(

Figure 112011075569042-pat00125
)을 도출하는 입력모듈; 동축 케이블을 네트워크 분석기를 통해 크기와 위상값을 포함하는
Figure 112011075569042-pat00126
또는
Figure 112011075569042-pat00127
값을 도출하고 복소수식으로 변환시키는 네트워크분석모듈; 네트워크분석모듈를 통해 도출한
Figure 112011075569042-pat00128
또는
Figure 112011075569042-pat00129
을 데이터 분석 프로그램을 이용하여 곡선접합(curve fitting)하여 케이블의 전달함수
Figure 112011075569042-pat00130
(S)를 도출하는 케이블특성추출모듈; 입력모듈를 통해 도출한 (
Figure 112011075569042-pat00131
), 보상상수(k) 및 케이블특성추출모듈를 통해 도출한 전달함수
Figure 112011075569042-pat00132
(S)를 이용하여 왜곡된 펄스 신호를 도출하는 왜곡펄스신호계산모듈; 및 왜곡펄스신호계산모듈를 통해 도출한 데이터값을 곡선접합(curve fitting)을 수행하여 왜곡되지 않은 신호의 상승시간과 첨두값을 도출하는 왜곡신호보상모듈; 를 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 원래 신호의 상승시간 및 첨두값를 도출하는 일반화된 시스템을 제공함으로써, 데이터시트의 케이블 특성값 및 왜곡된 신호의 상승시간과 첨두값을 이용하여 왜곡되지 않은 원래 신호의 상승시간 및 첨두값을 빠른 시간내에 도출하는 효과가 있다.The present invention relates to a system for solving a high-speed impulse signal distortion problem occurring on a coaxial cable, and the frequency spectrum waveform of the pulse signal before being distorted by inputting an impulse signal to be measured and subjected to Laplace conversion (
Figure 112011075569042-pat00125
An input module for deriving); Coaxial cable containing the magnitude and phase value through the network analyzer
Figure 112011075569042-pat00126
or
Figure 112011075569042-pat00127
A network analysis module for deriving a value and converting the value into a complex equation; Derived through the network analysis module
Figure 112011075569042-pat00128
or
Figure 112011075569042-pat00129
Cable transfer function by curve fitting using a data analysis program
Figure 112011075569042-pat00130
Cable characteristic extraction module for deriving (S); Derived through the input module (
Figure 112011075569042-pat00131
), The transfer constant derived from the compensation constant (k) and the cable characteristic extraction module
Figure 112011075569042-pat00132
A distortion pulse signal calculation module for deriving a distorted pulse signal using (S); And a distortion signal compensation module configured to perform curve fitting on the data values derived through the distortion pulse signal calculation module to derive the rise time and the peak value of the non-distorted signal. .
According to the present invention as described above, by providing a generalized system for deriving the rise time and peak value of the original signal, by using the cable characteristic value of the data sheet and the rise time and peak value of the distorted signal, There is an effect of deriving the rise time and the peak value in a short time.

Description

동축케이블 상에서 발생하는 초고속 임펄스 신호의 왜곡문제 해결 시스템{SYSTEM FOR DISTORTION COMPENSATION OF ULTRA FAST IMPULSE SIGNAL ON COAXIAL CABLE}SYSTEM FOR DISTORTION COMPENSATION OF ULTRA FAST IMPULSE SIGNAL ON COAXIAL CABLE}

본 발명은 임펄스 신호의 왜곡문제 해결 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 계측기를 통해 도출한 왜곡된 신호의 상승시간 및 첨두값, 그리고 케이블의 특성을 이용하여 왜곡되지 않은 원래 신호의 상승시간 및 첨두값을 도출하는 동축케이블 상에서 발생하는 초고속 임펄스 신호의 왜곡문제 해결 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a system for solving the distortion problem of an impulse signal, and more particularly, the rise time and peak value of a distorted signal derived from a measuring instrument, and the rise time and peak of an original signal that is not distorted using the characteristics of a cable. The present invention relates to a system for solving distortion problems of ultra-high speed impulse signals occurring on coaxial cables.

현재 우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 각종 무선 통신 기기의 고주파 회로는 주로 회로 기판상에 소자들을 실장시킴으로써 구현되고 있으며, 이러한 회로 기판과 외부 신호원과의 신호 송/수신을 위해 동축 케이블이 널리 사용되고 있다.Currently, high frequency circuits of various wireless communication devices commonly found around us are mainly implemented by mounting elements on circuit boards, and coaxial cables are widely used for signal transmission and reception between such circuit boards and external signal sources. .

상기 동축 케이블은 아날로그 신호, 디지털 신호 모두를 전송할 수 있는 매체로서, 내부 도체는 유전체로 이루어진 내부 절연체에 의해 감싸여 있고, 상기 내부 절연체를 외부 도체가 감싸고, 마지막으로 상기 외부 도체를 외부 절연체가 감싸고 있는 동심 구조를 갖는다.The coaxial cable is a medium capable of transmitting both an analog signal and a digital signal, and an inner conductor is surrounded by an inner insulator made of a dielectric, an outer conductor surrounds the inner insulator, and finally an outer insulator wraps the outer conductor. Has a concentric structure.

상기 동축 케이블은 외부의 전기적 간섭을 적게 받고, 전력 손실이 적기 때문에 고주파 시스템에 널리 사용되고 있다.The coaxial cable is widely used in high frequency systems because it receives less external electrical interference and less power loss.

단일 주파수의 경우 동손과 유전손이 발생하나, 분산 문제가 발생하지 않기 때문에 실험적으로 원래의 신호를 비교하여 전압이 얼마나 줄어들었는가를 확인하기만 하면, 원래의 신호를 복원하기가 쉽다. 케이블 특성상 주파수에 따라 손실계수가 정해져 있기 때문에 해당 신호의 주파수만 안다면, 손실계수를 곱하여 원래의 신호 레벨을 복원할 수 있다.In the case of a single frequency, copper loss and dielectric loss occur, but since dispersion problems do not occur, it is easy to recover the original signal simply by experimentally comparing the original signal and confirming how much the voltage is reduced. Since the loss factor is determined according to the frequency of the cable, if only the frequency of the signal is known, the loss factor can be multiplied to restore the original signal level.

그러나, 임펄스 신호의 경우 ??은 영역에 걸쳐있는 주파수 대역폭을 가지고있기 때문에 분산 문제가 발생하여 특정주파수에서의 손실계수만을 곱해준다고 해서 원래의 신호의 상승시간과 첨두값을 알 수가 없다.However, in the case of the impulse signal, ?? has a frequency bandwidth that spans the area, so a dispersion problem occurs and multiplying only the loss coefficient at a specific frequency does not give rise to the rise time and peak value of the original signal.

최근들어, 본 발명과 관련하여 연구 개발이 이루어지고 있으며, 대한민국 공개 특허공보 10-2007-0052396호(상호 변조 왜곡 억압을 위한 케이블 고정접속 장치)외 다수개가 공개되어 있다.In recent years, research and development have been made in connection with the present invention, and many other publications have been disclosed, including Korean Patent Application Publication No. 10-2007-0052396 (cable connection device for suppressing intermodulation distortion).

선행문헌은 신호를 전달하는 동축케이블이 회로기판에 삽입되어 수용되도록 형성되는 몸체부와; 상기 회로기판의 하부면을 지지하는 제1 지지부; 및 상기 제1 지지부와 소정 간격으로 상기 회로기판의 상부면을 지지하는 제2 지지부;를 포함하여 구성된다.The prior document has a body portion is formed so that the coaxial cable for transmitting a signal is inserted into the circuit board; A first support part supporting a bottom surface of the circuit board; And a second support part supporting the upper surface of the circuit board at a predetermined distance from the first support part.

전술한 바와 같은 선행문헌은 회로기판과 도체판이 절연되어 상호 변조 왜곡의 크기를 줄여서 신호를 전달할 수 있다.As described above, the prior art document may insulate the circuit board and the conductor board to transmit a signal by reducing the magnitude of the intermodulation distortion.

그러나, 전술한 선행문헌이 완전히 왜곡을 해결하기는 불가능 하며, 원래신호의 상승시간과 첨두값을 알 수가 없다.However, the above-mentioned prior document cannot completely solve the distortion, and the rise time and peak value of the original signal cannot be known.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 계측기를 통해 도출한 왜곡된 신호의 상승시간 및 첨두값, 그리고 케이블의 특성을 이용하여 왜곡되지 않은 원래 신호의 상승시간 및 첨두값을 빠른 시간내에 도출하는 동축케이블 상에서 발생하는 초고속 임펄스 신호의 왜곡문제 해결 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, the present invention derives the rise time and peak value of the original signal, which is not distorted, in a short time by using the rise time and peak value of the distorted signal derived from the measuring instrument and the characteristics of the cable. It is an object of the present invention to provide a system for solving a distortion problem of an ultra-high speed impulse signal occurring on a coaxial cable.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 동축케이블 상에서 발생하는 초고속 임펄스 신호의 왜곡문제 해결 시스템은, 측정하고자 하는 임펄스 신호를 입력하고 라플라스 변환하여 왜곡되기 전 펄스신호의 주파수 스펙트럼 파형의 식(

Figure 112011075569042-pat00001
)을 도출하는 입력모듈; 동축 케이블을 네트워크 분석기를 통해 크기와 위상값을 포함하는
Figure 112011075569042-pat00002
또는
Figure 112011075569042-pat00003
값을 도출하고 복소수식으로 변환시키는 네트워크분석모듈; 네트워크분석모듈를 통해 도출한
Figure 112011075569042-pat00004
또는
Figure 112011075569042-pat00005
을 데이터 분석 프로그램을 이용하여 곡선접합(curve fitting)하여 케이블의 전달함수
Figure 112011075569042-pat00006
(S)를 도출하는 케이블특성추출모듈; 입력모듈를 통해 도출한 (
Figure 112011075569042-pat00007
), 보상상수(k) 및 케이블특성추출모듈를 통해 도출한 전달함수
Figure 112011075569042-pat00008
(S)를 이용하여 왜곡된 펄스 신호를 도출하는 왜곡펄스신호계산모듈; 및 왜곡펄스신호계산모듈를 통해 도출한 데이터값을 곡선접합(curve fitting)을 수행하여 왜곡되지 않은 신호의 상승시간과 첨두값을 도출하는 왜곡신호보상모듈; 를 포함한다.In order to achieve the above technical problem, a system for solving a distortion problem of an ultra-high speed impulse signal occurring on a coaxial cable according to the present invention includes inputting an impulse signal to be measured, and performing a Laplace transform on an equation of a frequency spectrum waveform of a pulse signal before distortion.
Figure 112011075569042-pat00001
An input module for deriving); Coaxial cable containing the magnitude and phase value through the network analyzer
Figure 112011075569042-pat00002
or
Figure 112011075569042-pat00003
A network analysis module for deriving a value and converting the value into a complex equation; Derived through the network analysis module
Figure 112011075569042-pat00004
or
Figure 112011075569042-pat00005
Cable transfer function by curve fitting using a data analysis program
Figure 112011075569042-pat00006
Cable characteristic extraction module for deriving (S); Derived through the input module (
Figure 112011075569042-pat00007
), The transfer constant derived from the compensation constant (k) and the cable characteristic extraction module
Figure 112011075569042-pat00008
A distortion pulse signal calculation module for deriving a distorted pulse signal using (S); And a distortion signal compensation module configured to perform curve fitting on the data values derived through the distortion pulse signal calculation module to derive the rise time and the peak value of the non-distorted signal. .

또한, 왜곡펄스신호계산모듈은, 입력모듈를 통해 도출한(

Figure 112011075569042-pat00009
), 보상상수(k) 및 케이블특성추출모듈를 통해 도출한 전달함수
Figure 112011075569042-pat00010
(S)를 이용하여 왜곡된 펄스 신호를 도출하되, 다음의 [수식6]를 통해 도출하는 것을 포함한다.In addition, the distortion pulse signal calculation module is derived through the input module (
Figure 112011075569042-pat00009
), The transfer constant derived from the compensation constant (k) and the cable characteristic extraction module
Figure 112011075569042-pat00010
Deriving a distorted pulse signal using (S), including the following through [Equation 6].

Figure 112011075569042-pat00011
[수식6]
Figure 112011075569042-pat00011
[Equation 6]

또한, 왜곡펄스신호계산모듈은 [수식6]의 2개의 특이점을 포함하는 피적분항을 2개의 특이점 사이에서 Cauchy 적분을 통해 다음의 [수식7]과 같은 왜곡 펄스 함수를 도출하는 것을 포함한다.In addition, the distortion pulse signal calculation module includes deriving an integral term including two singular points of [Equation 6] through Cauchy integration between the two singular points, as shown in the following [Equation 7].

Figure 112011075569042-pat00012
[수식7]
Figure 112011075569042-pat00012
[Equation 7]

여기서,

Figure 112011075569042-pat00013
는 원래 펄스 신호의 peak값,
Figure 112011075569042-pat00014
와
Figure 112011075569042-pat00015
는 특이점,
Figure 112011075569042-pat00016
(s)는
Figure 112011075569042-pat00017
(s)의 실수 부분.here,
Figure 112011075569042-pat00013
Is the peak value of the original pulse signal,
Figure 112011075569042-pat00014
Wow
Figure 112011075569042-pat00015
Is singularity,
Figure 112011075569042-pat00016
(s) is
Figure 112011075569042-pat00017
the real part of (s).

또한, 왜곡신호보상모듈은 왜곡펄스신호계산모듈를 통해 도출한 데이터값을 곡선접합(curve fitting)을 수행하여 다음의 [수식8]과 같은 왜곡으로 인한 상승시간의 지연값을 도출하는 것을 포함한다.In addition, the distortion signal compensation module includes performing curve fitting on the data values derived through the distortion pulse signal calculation module to derive a delay value of the rise time due to the distortion as shown in Equation 8 below.

Figure 112011075569042-pat00018
[수식8]
Figure 112011075569042-pat00018
[Equation 8]

여기서,

Figure 112011075569042-pat00019
는 왜곡으로 인한 상승시간의 뒤쳐짐(지연) 정도,
Figure 112011075569042-pat00020
는 원래 신호의 상승시간.here,
Figure 112011075569042-pat00019
Is the lag of the rise time due to distortion,
Figure 112011075569042-pat00020
Is the rise time of the original signal.

또한, 왜곡신호보상모율은, 동축 케이블의 데이터시트를 참고하여 특성값(

Figure 112011075569042-pat00021
,
Figure 112011075569042-pat00022
)과 왜곡된 신호의 상승시간을 다음의 [수식11]에 대입하여 원래 신호의 상승시간을 도출하는 것을 포함한다.For the distortion signal compensation ratio, refer to the data sheet of the coaxial cable.
Figure 112011075569042-pat00021
,
Figure 112011075569042-pat00022
) And substituting the rise time of the distorted signal into Equation 11 below to derive the rise time of the original signal.

Figure 112011075569042-pat00023
[수식11]
Figure 112011075569042-pat00023
[Equation 11]

여기서,

Figure 112011075569042-pat00024
및
Figure 112011075569042-pat00025
는 동축 케이블의 특성,
Figure 112011075569042-pat00026
는 왜곡된 신호의 상승시간.here,
Figure 112011075569042-pat00024
And
Figure 112011075569042-pat00025
Characteristics of coaxial cable,
Figure 112011075569042-pat00026
Is the rise time of the distorted signal.

또한, 왜곡펄스신호계산모듈를 통해 도출한 데이터값을 곡선접합(curve fitting)을 수행하여 다음의 [수식12]와 같은 왜곡된 신호의 첨두값과 왜곡되지 않은 원래 신호의 첨두값의 비율을 도출하는 것을 포함한다.In addition, curve fitting is performed on the data values derived through the distortion pulse signal calculation module to derive a ratio of the peak value of the distorted signal and the peak value of the undistorted original signal as shown in Equation 12 below. It includes.

Figure 112011075569042-pat00027
[수식12]
Figure 112011075569042-pat00027
[Equation 12]

여기서,

Figure 112011075569042-pat00028
는 왜곡된 신호의 첨두값,
Figure 112011075569042-pat00029
는 왜곡된 신호의 상승시간,
Figure 112011075569042-pat00030
는 원래 왜곡되지 않은 신호의 첨두값.here,
Figure 112011075569042-pat00028
Is the peak value of the distorted signal,
Figure 112011075569042-pat00029
Is the rise time of the distorted signal,
Figure 112011075569042-pat00030
Is the peak of the original undistorted signal.

그리고, 왜곡신호보상모듈은 동축 케이블의 데이터시트를 참고하여 특성값(

Figure 112011075569042-pat00031
,
Figure 112011075569042-pat00032
), 왜곡된 신호의 상승시간 및 왜곡된 신호의 첨두값를 다음의 [수식14]에 대입하여 왜곡되지 않은 원래 신호의 첨두값을 도출하는 것을 포함한다.For the distortion signal compensation module, refer to the data sheet of the coaxial cable.
Figure 112011075569042-pat00031
,
Figure 112011075569042-pat00032
), Substituting the rise time of the distorted signal and the peak value of the distorted signal into the following Equation 14 to derive the peak value of the original signal that is not distorted.

Figure 112011075569042-pat00033
[수식14]
Figure 112011075569042-pat00033
[Equation 14]

여기서,

Figure 112011075569042-pat00034
및
Figure 112011075569042-pat00035
는 동축 케이블의 특성값,
Figure 112011075569042-pat00036
는 왜곡된 신호의 첨두값,
Figure 112011075569042-pat00037
는 왜곡된 신호의 상승시간.here,
Figure 112011075569042-pat00034
And
Figure 112011075569042-pat00035
Is the characteristic value of the coaxial cable,
Figure 112011075569042-pat00036
Is the peak value of the distorted signal,
Figure 112011075569042-pat00037
Is the rise time of the distorted signal.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 원래 신호의 상승시간 및 첨두값를 도출하는 일반화된 시스템을 제공함으로써, 데이터시트의 케이블 특성값 및 왜곡된 신호의 상승시간과 첨두값을 이용하여 왜곡되지 않은 원래 신호의 상승시간 및 첨두값을 빠른 시간내에 도출하는 효과가 있다.According to the present invention as described above, by providing a generalized system for deriving the rise time and peak value of the original signal, by using the cable characteristic value of the data sheet and the rise time and peak value of the distorted signal, There is an effect of deriving the rise time and the peak value in a short time.

도 1은 본 발명에 따른 동축케이블 상에서 발생하는 초고속 임펄스 신호의 왜곡문제 해결 시스템의 전체 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 동축케이블 상에서 발생하는 초고속 임펄스 신호의 왜곡문제 해결 시스템의 네트워크분석모듈에 관한 일실시예도.
도 3은 본 발명에 따른 동축케이블 상에서 발생하는 초고속 임펄스 신호의 왜곡문제 해결 시스템의 케이블특성추출모듈에 관한 케이블 특성값.
도 4는 본 발명에 따른 동축케이블 상에서 발생하는 초고속 임펄스 신호의 왜곡문제 해결 시스템의 케이블특성추출모듈에 관한 케이블 특성값.
을 도시한 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 동축케이블 상에서 발생하는 초고속 임펄스 신호의 왜곡문제 해결 시스템의 왜곡펄스신호계산모듈에 관한 데이터값.
도 6은 본 발명에 따른 동축케이블 상에서 발생하는 초고속 임펄스 신호의 왜곡문제 해결 시스템의 왜곡펄스신호계산모듈에 관한 데이터값.1 is an overall configuration diagram of a system for solving distortion problem of an ultra-high speed impulse signal occurring on a coaxial cable according to the present invention.
Figure 2 is an embodiment of a network analysis module of the system for solving the distortion problem of the ultra-high speed impulse signal occurring on the coaxial cable according to the present invention.
3 is a cable characteristic value of the cable characteristic extraction module of the system for solving the distortion problem of the ultra-high speed impulse signal occurring on the coaxial cable according to the present invention.
Figure 4 is a cable characteristic value of the cable characteristic extraction module of the system for solving the distortion problem of the ultra-high speed impulse signal occurring on the coaxial cable according to the present invention.
Diagram showing the.
5 is a data value of a distortion pulse signal calculation module of a system for solving a distortion problem of a high speed impulse signal occurring on a coaxial cable according to the present invention;
6 is a data value of a distortion pulse signal calculation module of a system for solving a distortion problem of an ultra-high speed impulse signal occurring on a coaxial cable according to the present invention.

본 발명의 구체적인 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.Specific features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims are to be interpreted in accordance with the technical idea of the present invention based on the principle that the inventor can properly define the concept of the term in order to explain his invention in the best way. It should be interpreted in terms of meaning and concept. It is to be noted that the detailed description of known functions and constructions related to the present invention is omitted when it is determined that the gist of the present invention may be unnecessarily blurred.

이하, 동축케이블 상에서 발생하는 초고속 임펄스 신호의 왜곡문제 해결 시스템 및 그 방법에 대해 첨부한 예시도면을 토대로 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 동축케이블 상에서 발생하는 초고속 임펄스 신호의 왜곡문제 해결 시스템의 전체 구성도이다.Hereinafter, a system and a method for solving the distortion problem of an ultra-high speed impulse signal occurring on a coaxial cable will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 is an overall configuration diagram of a system for solving a distortion problem of an ultra-high speed impulse signal occurring on a coaxial cable according to the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 동축케이블 상에서 발생하는 초고속 임펄스 신호의 왜곡문제 해결 시스템(s)은 입력모듈(100), 네트워크분석모듈(200), 케이블특성추출모듈(300), 왜곡펄스신호계산모듈(400) 및 왜곡신호보상모듈(500)를 포함하여 구성된다.
As shown in FIG. 1, a system for solving a distortion problem of an ultra-high speed impulse signal occurring on a coaxial cable according to the present invention includes an input module 100, a network analysis module 200, a cable characteristic extraction module 300, and a distortion. It comprises a pulse signal calculation module 400 and the distortion signal compensation module 500.

먼저, 입력모듈(100)은 왜곡되지 않은 상태 즉, 측정하고자 하는 임펄스 신호의 상승시간(nsec)을 구하기 위해 다음의 [수식1]과 같이 나타낸다.First, the input module 100 is expressed in the following Equation 1 to obtain the rising time (nsec) of the non-distorted state, that is, the impulse signal to be measured.

Figure 112011075569042-pat00038
[수식1]
Figure 112011075569042-pat00038
[Equation 1]

여기서,

Figure 112011075569042-pat00039
와
Figure 112011075569042-pat00040
는 상승시간 및 펄스폭을 결정하는 시간상수,
Figure 112011075569042-pat00041
는 첨두치, k는 보상상수를 나타낸다.
here,
Figure 112011075569042-pat00039
Wow
Figure 112011075569042-pat00040
Is a time constant that determines rise time and pulse width,
Figure 112011075569042-pat00041
Is the peak and k is the compensation constant.

상기 보상상수 k는 다음의 [수식2]을 통해 계산한다.The compensation constant k is calculated by the following [Equation 2].

Figure 112011075569042-pat00042
[수식2]
Figure 112011075569042-pat00042
[Equation 2]

측정하고자 하는 임펄스 신호의 주파수 스펙트럼 파형의 식을 구하기 위해 [수식1]를 라플라스 변환하여 나타내면 다음의 [수식3]과 같이 나타낸다.In order to obtain the equation of the frequency spectrum waveform of the impulse signal to be measured, Equation 1 is expressed by Laplace transform as shown in Equation 3 below.

Figure 112011075569042-pat00043
[수식3]
Figure 112011075569042-pat00043
[Equation 3]

펄스의 상승시간은 첨두치의 0.1 지점부터 0.9 지점까지의 시간으로서 정의하고 펄스폭은 Full Width Half Maximum으로 정의한다.
The rise time of the pulse is defined as the time from the 0.1 point to the 0.9 point of the peak and the pulse width is defined as the Full Width Half Maximum.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 네트워크분석모듈(200)은 동축 케이블을 네트워크 분석기(Network Analyzer)를 통해 크기(Amplitude) 및 위상(Phase) 값인

Figure 112011075569042-pat00044
또는
Figure 112011075569042-pat00045
데이터를 도출한다.In addition, as shown in Figure 2, the network analysis module 200 is the amplitude (Amplitude) and phase (Phase) value of the coaxial cable through a network analyzer (Network Analyzer)
Figure 112011075569042-pat00044
or
Figure 112011075569042-pat00045
Derive the data.

여기서,

Figure 112011075569042-pat00046
와
Figure 112011075569042-pat00047
는 같은 데이터 값이므로 어떠한 것을 사용해도 무방하다.here,
Figure 112011075569042-pat00046
Wow
Figure 112011075569042-pat00047
Since is the same data value, you can use any one.

상기 크기(Amplitude)가 A(s)이고 위상(Phase)이

Figure 112011075569042-pat00048
(s)의 함수라고 가정하고, 상기
Figure 112011075569042-pat00049
데이터를 복소수 형태로 변환시키면 다음의 [수식4]와 같이 나타낸다.The amplitude is A (s) and the phase is
Figure 112011075569042-pat00048
Assume that it is a function of (s),
Figure 112011075569042-pat00049
When data is converted into the complex form, it is expressed as the following [Equation 4].

Figure 112011075569042-pat00050
[수식4]
Figure 112011075569042-pat00050
[Equation 4]

여기서, s=

Figure 112011075569042-pat00051
+j
Figure 112011075569042-pat00052
(s는 복소주파수,
Figure 112011075569042-pat00053
는 각주파수),
Figure 112011075569042-pat00054
=2
Figure 112011075569042-pat00055
f (f는 주파수)를 나타낸다.
Where s =
Figure 112011075569042-pat00051
+ j
Figure 112011075569042-pat00052
(s is complex frequency,
Figure 112011075569042-pat00053
Is the angular frequency),
Figure 112011075569042-pat00054
= 2
Figure 112011075569042-pat00055
f (f is frequency).

또한, 케이블특성추출모듈(300)은 상기 네트워크변환모듈(200)를 통해 도출된 S(s)데이터를 데이터 분석 프로그램을 이용하여 곡선접합(curve fitting)을 수행하면 케이블의 전달함수를 도출할 수 있는데 다음의 [수식5]을 이용하여 도출한다.In addition, the cable characteristic extraction module 300 may derive the transfer function of the cable when performing curve fitting on the S (s) data derived through the network conversion module 200 using a data analysis program. This is derived using the following [Equation 5].

Figure 112011075569042-pat00056
[수식5]
Figure 112011075569042-pat00056
[Equation 5]

여기서, n, m을 포함한 미지수들은 도 3 내지 도 4에 도시되며, 각각의 미지수들은 케이블 마다 다르며 케이블의 특성을 나타내는 지표가 된다.
Here, the unknowns including n and m are shown in FIGS. 3 to 4, and each unknown is different for each cable and is an index indicating the characteristics of the cable.

또한, 왜곡펄스신호계산모듈(400)은 상기 입력모듈(100)을 통해 도출한 왜곡되기 전 펄스신호의 주파수 스펙트럼 파형의 식(

Figure 112011075569042-pat00057
)과 보상상수(k) 및 상기 케이블특성추출모듈(300)을 통해 도출한 전달함수
Figure 112011075569042-pat00058
(s)를 다음의 [수식6]에 대입하여 왜곡된 펄스 신호를 구한다.In addition, the distortion pulse signal calculation module 400 is a formula of the frequency spectrum waveform of the pre-distorted pulse signal derived through the input module 100 (
Figure 112011075569042-pat00057
) And the compensation function (k) and the transfer function derived through the cable characteristic extraction module 300
Figure 112011075569042-pat00058
Substituting (s) into Equation 6 below, the distorted pulse signal is obtained.

Figure 112011075569042-pat00059
[수식6]
Figure 112011075569042-pat00059
[Equation 6]

[수식6]의 피적분항은 2개의 특이점(singularity)을 포함하는데 2개의 특이점 사이에서 Cauchy 적분을 수행하면 다음의 [수식7]과 같은 왜곡 펄스 함수를 도출한다.The integral term of [Equation 6] includes two singularities. If Cauchy integration is performed between two singularities, the following distortion pulse function is obtained.

Figure 112011075569042-pat00060
[수식7]
Figure 112011075569042-pat00060
[Equation 7]

여기서,

Figure 112011075569042-pat00061
는 원래 펄스 신호의 peak값,
Figure 112011075569042-pat00062
와
Figure 112011075569042-pat00063
는 특이점,
Figure 112011075569042-pat00064
(s)는
Figure 112011075569042-pat00065
(s)의 실수 부분을 나타낸다.
here,
Figure 112011075569042-pat00061
Is the peak value of the original pulse signal,
Figure 112011075569042-pat00062
Wow
Figure 112011075569042-pat00063
Is singularity,
Figure 112011075569042-pat00064
(s) is
Figure 112011075569042-pat00065
The real part of (s) is shown.

또한, 도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이, [수식7]에 원래의 입력 신호를 변화시켜가며 왜곡된 신호를 도출하고, 두 신호의 상승시간 차이 및 첨두값 차이를 포함하는 데이터를 도출하여 그래프로 나타낸다.
In addition, as shown in Figures 5 to 6, by changing the original input signal in [Equation 7] to derive a distorted signal, and to derive data including the difference between the rise time and the peak value of the two signals Show in graph.

그리고, 왜곡신호보상모듈(500)은 상기 왜곡펄스신호계산모듈(400)을 통해 도출한 데이터값을 곡선접합(curve fitting)하여 1차 함수로 나타내면 다음의 [수식8]과 같은 왜곡으로 인한 상승시간의 지연값을 도출한다.In addition, the distortion signal compensation module 500 curve-fits the data values derived through the distortion pulse signal calculation module 400 to represent a linear function to increase the distortion due to distortion as shown in Equation 8 below. The delay value of time is derived.

Figure 112011075569042-pat00066
[수식8]
Figure 112011075569042-pat00066
[Equation 8]

여기서,

Figure 112011075569042-pat00067
는 왜곡으로 인한 상승시간의 뒤쳐짐(지연) 정도,
Figure 112011075569042-pat00068
는 원래 신호의 상승시간을 나타낸다.
here,
Figure 112011075569042-pat00067
Is the lag of the rise time due to distortion,
Figure 112011075569042-pat00068
Represents the rise time of the original signal.

한편, 원래의 상승시간과 왜곡된 상승시간과의 관계를 수식으로 나타내면 다음의 [수식9]와 같다.On the other hand, the relationship between the original rise time and the distorted rise time is expressed by the following equation (9).

Figure 112011075569042-pat00069
[수식9]
Figure 112011075569042-pat00069
[Equation 9]

여기서,

Figure 112011075569042-pat00070
는 왜곡된 신호의 상승시간을 나타낸다.
here,
Figure 112011075569042-pat00070
Represents the rise time of the distorted signal.

[수식8]를 [수식9]의

Figure 112011075569042-pat00071
에 대입하여 다음의 [수식10]을 도출한다.Equation 8 to Equation 9
Figure 112011075569042-pat00071
Substituting in, yields the following [Equation 10].

Figure 112011075569042-pat00072
[수식10]
Figure 112011075569042-pat00072
[Equation 10]

상기 1.6635 및 0.4674는 기존의 여러 동축 케이블 중 어느 하나의 특성을 나타내는 값으로, [수식10]을 일반화 하면 다음의 [수식11]으로 나타낸다.
1.6635 and 0.4674 are values representing the characteristics of any one of the existing coaxial cables, and when Equation 10 is generalized, Equation 11 is shown.

Figure 112011075569042-pat00073
[수식11]
Figure 112011075569042-pat00073
[Equation 11]

여기서,

Figure 112011075569042-pat00074
및
Figure 112011075569042-pat00075
는 동축 케이블의 특성을 나타내는 것으로서, 사용자가 사용하려는 동축 케이블의 데이터시트를 참고하여
Figure 112011075569042-pat00076
및
Figure 112011075569042-pat00077
값 및 왜곡된 신호의 상승시간을 [수식11]에 대입하면 원래 신호의 상승시간을 도출한다.
here,
Figure 112011075569042-pat00074
And
Figure 112011075569042-pat00075
Indicates the characteristics of the coaxial cable, refer to the data sheet of the coaxial cable
Figure 112011075569042-pat00076
And
Figure 112011075569042-pat00077
Substituting the value and the rise time of the distorted signal into [Equation 11] derives the rise time of the original signal.

또한, 왜곡신호보상모듈(500)은 상기 왜곡펄스신호계산모듈(400)을 통해 도출한 데이터값를 곡선접합(curve fitting)하여 1차 함수로 나타내면 다음의 [수식12]와 같은 왜곡되지 않은 신호의 첨두값과 왜곡된 신호의 첨두값 사이의 비율를 도출한다.In addition, the distortion signal compensation module 500 curve-fits the data values derived through the distortion pulse signal calculation module 400 to represent a linear function to express an undistorted signal as shown in Equation 12 below. The ratio between the peak value and the peak value of the distorted signal is derived.

Figure 112011075569042-pat00078
[수식12]
Figure 112011075569042-pat00078
[Equation 12]

여기서,

Figure 112011075569042-pat00079
는 왜곡된 신호의 첨두값,
Figure 112011075569042-pat00080
는 왜곡된 신호의 상승시간,
Figure 112011075569042-pat00081
는 원래 왜곡되지 않은 신호의 첨두값을 나타낸다.
here,
Figure 112011075569042-pat00079
Is the peak value of the distorted signal,
Figure 112011075569042-pat00080
Is the rise time of the distorted signal,
Figure 112011075569042-pat00081
Denotes the peak of the original undistorted signal.

[수식12]을 통해 구하고자 하는 왜곡되지 않은 신호의 첨두값(원래 신호의 첨두값)으로 정리하면 다음의 [수식13]과 같다.When summed up to the peak value (peak value of the original signal) of the undistorted signal to be obtained through Equation 12, Equation 13 below.

Figure 112011075569042-pat00082
[수식13]
Figure 112011075569042-pat00082
[Equation 13]

상기 0.0011 및 0.923은 기존의 여러 동축 케이블 중 어느 하나의 특성을 나타내는 값으로, [수식13]을 일반화 하면 다음의 [수식14]으로 나타낸다.
The above values 0.0011 and 0.923 represent characteristics of any one of the existing coaxial cables, and when generalized in Equation 13, Equation 14 is used.

Figure 112011075569042-pat00083
[수식14]
Figure 112011075569042-pat00083
[Equation 14]

여기서,

Figure 112011075569042-pat00084
및
Figure 112011075569042-pat00085
는 동축 케이블의 특성을 나타내는 것으로서, 사용자가 사용하려는 동축 케이블의 데이터시트를 참고하여
Figure 112011075569042-pat00086
및
Figure 112011075569042-pat00087
값을 [수식14]에 대입하면 왜곡된 신호의 첨두값을 통해 원래 신호의 첨두값을 도출한다.here,
Figure 112011075569042-pat00084
And
Figure 112011075569042-pat00085
Indicates the characteristics of the coaxial cable, refer to the data sheet of the coaxial cable
Figure 112011075569042-pat00086
And
Figure 112011075569042-pat00087
Substituting the value into [Equation 14] derives the peak value of the original signal through the peak value of the distorted signal.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등 물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It will be appreciated by those skilled in the art that numerous changes and modifications may be made without departing from the invention. And all such modifications and changes as fall within the scope of the present invention are therefore to be regarded as being within the scope of the present invention.

S: 초고속 임펄스 신호의 왜곡문제 해결 시스템
100: 입력모듈 200: 네트워크분석모듈
300: 케이블특성추출모듈 400: 왜곡펄스신호계산모듈
500: 왜곡신호보상모듈S: Distortion problem solving system of high speed impulse signal
100: input module 200: network analysis module
300: cable characteristic extraction module 400: distortion pulse signal calculation module
500: distortion signal compensation module

Claims (7)

동축케이블 상에서 발생하는 초고속 임펄스 신호의 왜곡문제 해결 시스템에 있어서,
측정하고자 하는 임펄스 신호를 입력하고 라플라스 변환하여 왜곡되기 전 펄스신호의 주파수 스펙트럼 파형의 식(
Figure 112013032445129-pat00088
)을 도출하는 입력모듈(100);
동축 케이블을 네트워크 분석기를 통해 크기와 위상값을 포함하는
Figure 112013032445129-pat00089
또는
Figure 112013032445129-pat00090
값을 도출하고 복소수식으로 변환시키는 네트워크분석모듈(200);
상기 네트워크분석모듈(200)를 통해 도출한
Figure 112013032445129-pat00091
또는
Figure 112013032445129-pat00092
을 데이터 분석 프로그램을 이용하여 곡선접합(curve fitting)하여 케이블의 전달함수
Figure 112013032445129-pat00093
(S)를 도출 하는 케이블특성추출모듈(300);상기 입력모듈(100)를 통해 도출한 (
Figure 112013032445129-pat00094
), 보상상수(k) 및 상기 케이블특성추출모듈(300)를 통해 도출한 전달함수
Figure 112013032445129-pat00095
(S)를 이용하여 왜곡된 펄스 신호를 도출하는 왜곡펄스신호계산모듈(400); 및
상기 왜곡펄스신호계산모듈(400)을 통해 도출한 데이터값을 곡선접합(curve fitting)을 수행하여 왜곡되지 않은 신호의 상승시간과 첨두값을 도출하는 왜곡신호보상모듈(500); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 동축케이블 상에서 발생하는 초고속 임펄스 신호의 왜곡문제 해결 시스템.
In a system for solving the distortion problem of an ultra-high speed impulse signal occurring on a coaxial cable,
Input the impulse signal to be measured and Laplace transform the frequency spectrum of the pulse signal before distortion.
Figure 112013032445129-pat00088
An input module 100 for deriving;
Coaxial cable containing the magnitude and phase value through the network analyzer
Figure 112013032445129-pat00089
or
Figure 112013032445129-pat00090
A network analysis module 200 for deriving a value and converting the value into a complex equation;
Derived through the network analysis module 200
Figure 112013032445129-pat00091
or
Figure 112013032445129-pat00092
Cable transfer function by curve fitting using a data analysis program
Figure 112013032445129-pat00093
Cable characteristic extraction module 300 for deriving (S); Derived through the input module 100 (
Figure 112013032445129-pat00094
), The compensation constant (k) and the transfer function derived through the cable characteristic extraction module 300
Figure 112013032445129-pat00095
A distortion pulse signal calculation module 400 for deriving a distorted pulse signal using (S); And
A distortion signal compensation module 500 for deriving a rise time and a peak value of the undistorted signal by performing curve fitting on the data values derived through the distortion pulse signal calculation module 400; Distortion problem solving system of ultra-high speed impulse signal generated on a coaxial cable comprising a.
제 1항에 있어서,
상기 왜곡펄스신호계산모듈(400)은,
상기 입력모듈(100)를 통해 도출한(
Figure 112011075569042-pat00096
), 보상상수(k) 및 상기 케이블특성추출모듈(300)를 통해 도출한 전달함수
Figure 112011075569042-pat00097
(S)를 이용하여 왜곡된 펄스 신호를 도출하되, 다음의 [수식6]를 통해 도출하는 것을 특징으로 하는 동축케이블 상에서 발생하는 초고속 임펄스 신호의 왜곡문제 해결 시스템.
Figure 112011075569042-pat00098
[수식6]
The method of claim 1,
The distortion pulse signal calculation module 400,
Derived through the input module 100 (
Figure 112011075569042-pat00096
), The compensation constant (k) and the transfer function derived through the cable characteristic extraction module 300
Figure 112011075569042-pat00097
A system for solving distortion problems of ultra-high speed impulse signals generated on a coaxial cable, wherein the distorted pulse signal is derived using (S), but is derived through Equation 6 below.
Figure 112011075569042-pat00098
[Equation 6]
제 2항에 있어서,
상기 왜곡펄스신호계산모듈(400)은,
상기 [수식6]의 2개의 특이점을 포함하는 피적분항을 2개의 특이점 사이에서 Cauchy 적분을 통해 다음의 [수식7]과 같은 왜곡 펄스 함수를 도출하는 것을 특징으로 하는 동축케이블 상에서 발생하는 초고속 임펄스 신호의 왜곡문제 해결 시스템.

Figure 112011075569042-pat00099
[수식7]
여기서,
Figure 112011075569042-pat00100
는 원래 펄스 신호의 peak값,
Figure 112011075569042-pat00101
와
Figure 112011075569042-pat00102
는 특이점,
Figure 112011075569042-pat00103
(s)는
Figure 112011075569042-pat00104
(s)의 실수 부분.
The method of claim 2,
The distortion pulse signal calculation module 400,
An ultrafast impulse generated on a coaxial cable characterized by deriving a distortion pulse function as shown in [Equation 7] through Cauchy integration between the integral term containing two singular points of [Equation 6] between two singular points. Signal distortion problem solving system.

Figure 112011075569042-pat00099
[Equation 7]
here,
Figure 112011075569042-pat00100
Is the peak value of the original pulse signal,
Figure 112011075569042-pat00101
Wow
Figure 112011075569042-pat00102
Is singularity,
Figure 112011075569042-pat00103
(s) is
Figure 112011075569042-pat00104
the real part of (s).
제 1항에 있어서,
상기 왜곡신호보상모듈(500)은,
상기 왜곡펄스신호계산모듈(400)를 통해 도출한 데이터값을 곡선접합(curve fitting)을 수행하여 다음의 [수식8]과 같은 왜곡으로 인한 상승시간의 지연값을 도출하는 것을 특징으로 하는 동축케이블 상에서 발생하는 초고속 임펄스 신호의 왜곡문제 해결 시스템.

Figure 112011075569042-pat00105
[수식8]
여기서,
Figure 112011075569042-pat00106
는 왜곡으로 인한 상승시간의 뒤쳐짐(지연) 정도,
Figure 112011075569042-pat00107
는 원래 신호의 상승시간.
The method of claim 1,
The distortion signal compensation module 500,
A coaxial cable comprising a curve fitting of a data value derived through the distortion pulse signal calculation module 400 to derive a delay value of a rise time due to distortion as shown in Equation 8 below. Distortion Problem Solving System for High-Speed Impulse Signals

Figure 112011075569042-pat00105
[Equation 8]
here,
Figure 112011075569042-pat00106
Is the lag of the rise time due to distortion,
Figure 112011075569042-pat00107
Is the rise time of the original signal.
제 4항에 있어서,
상기 왜곡신호보상모듈(500)은,
동축 케이블의 데이터시트를 참고하여 특성값(
Figure 112013032445129-pat00108
,
Figure 112013032445129-pat00109
)과 왜곡된 신호의 상승시간을 다음의 [수식11]에 대입하여 원래 신호의 상승시간을 도출하는 것을 특징으로 하는 동축케이블 상에서 발생하는 초고속 임펄스 신호의 왜곡문제 해결 시스템.

Figure 112013032445129-pat00110
[수식11]
여기서,
Figure 112013032445129-pat00111
및
Figure 112013032445129-pat00112
는 동축 케이블의 특성,
Figure 112013032445129-pat00113
는 왜곡된 신호의 상승시간.
5. The method of claim 4,
The distortion signal compensation module 500,
Refer to the data sheet for the coaxial cable and
Figure 112013032445129-pat00108
,
Figure 112013032445129-pat00109
) And the rise time of the distorted signal is substituted into the following Equation 11 to derive the rise time of the original signal.

Figure 112013032445129-pat00110
[Equation 11]
here,
Figure 112013032445129-pat00111
And
Figure 112013032445129-pat00112
Characteristics of coaxial cable,
Figure 112013032445129-pat00113
Is the rise time of the distorted signal.
제 1항에 있어서,
상기 왜곡펄스신호계산모듈(400)를 통해 도출한 데이터값을 곡선접합(curve fitting)을 수행하여 다음의 [수식12]와 같은 왜곡된 신호의 첨두값과 왜곡되지 않은 원래 신호의 첨두값의 비율을 도출하는 것을 특징으로 하는 동축케이블 상에서 발생하는 초고속 임펄스 신호의 왜곡문제 해결 시스템.

Figure 112011075569042-pat00114
[수식12]
여기서,
Figure 112011075569042-pat00115
는 왜곡된 신호의 첨두값,
Figure 112011075569042-pat00116
는 왜곡된 신호의 상승시간,
Figure 112011075569042-pat00117
는 원래 왜곡되지 않은 신호의 첨두값.
The method of claim 1,
The ratio of the peak value of the distorted signal and the peak value of the undistorted original signal is performed by performing curve fitting on the data value derived through the distortion pulse signal calculation module 400. Distortion problem solving system of the ultra-high speed impulse signal generated on the coaxial cable, characterized in that to derive.

Figure 112011075569042-pat00114
[Equation 12]
here,
Figure 112011075569042-pat00115
Is the peak value of the distorted signal,
Figure 112011075569042-pat00116
Is the rise time of the distorted signal,
Figure 112011075569042-pat00117
Is the peak of the original undistorted signal.
제 6항에 있어서,
상기 왜곡신호보상모듈(500)은,
동축 케이블의 데이터시트를 참고하여 특성값(
Figure 112011075569042-pat00118
,
Figure 112011075569042-pat00119
), 왜곡된 신호의 상승시간 및 왜곡된 신호의 첨두값를 다음의 [수식14]에 대입하여 왜곡되지 않은 원래 신호의 첨두값을 도출하는 것을 특징으로 하는 동축케이블 상에서 발생하는 초고속 임펄스 신호의 왜곡문제 해결 시스템.

Figure 112011075569042-pat00120
[수식14]
여기서,
Figure 112011075569042-pat00121
및
Figure 112011075569042-pat00122
는 동축 케이블의 특성값,
Figure 112011075569042-pat00123
는 왜곡된 신호의 첨두값,
Figure 112011075569042-pat00124
는 왜곡된 신호의 상승시간.The method according to claim 6,
The distortion signal compensation module 500,
Refer to the data sheet for the coaxial cable and
Figure 112011075569042-pat00118
,
Figure 112011075569042-pat00119
), The distortion problem of the high-speed impulse signal generated on the coaxial cable characterized in that the peak value of the original signal is not distorted by substituting the rise time of the distorted signal and the peak value of the distorted signal into Equation 14 below. Resolution system.

Figure 112011075569042-pat00120
[Equation 14]
here,
Figure 112011075569042-pat00121
And
Figure 112011075569042-pat00122
Is the characteristic value of the coaxial cable,
Figure 112011075569042-pat00123
Is the peak value of the distorted signal,
Figure 112011075569042-pat00124
Is the rise time of the distorted signal.
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