KR102064407B1 - 광대역 신호의 특정 고조파를 선별하여 신호를 처리하는 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광대역 신호의 특정 고조파를 선별하여 신호를 처리하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광대역 신호에 있어 개별 기본파에 대한 2차 고조파의 상대적인 위상과 크기를 발생시키며, 대역별 고조파를 분리하여 처리함으로써, 원하지 않는 성분의 고조파를 배제하는 효과를 제공함과 동시에 채널별로 2차 고조파 신호의 위상과 크기를 개별로 또는 모든 채널을 통합하여 제어함으로써, 다양한 파형의 추출이 가능한 광대역 신호의 특정 고조파를 선별하여 신호를 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

광대역 신호의 특정 고조파를 선별하여 신호를 처리하는 장치 및 방법{Apparatus and method for processing signals by selecting specific harmonics of a broadband signal}

본 발명은 광대역 신호의 특정 고조파를 선별하여 신호를 처리하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광대역 신호에 있어 개별 기본파에 대한 2차 고조파의 상대적인 위상과 크기를 발생시키며, 대역별 고조파를 분리하여 처리함으로써, 원하지 않는 성분의 고조파를 배제하는 효과를 제공함과 동시에 채널별로 2차 고조파 신호의 위상과 크기를 개별로 또는 모든 채널을 통합하여 제어함으로써, 다양한 파형의 추출이 가능한 광대역 신호의 특정 고조파를 선별하여 신호를 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 고조파 성분은 없으면 없을수록 좋은 것이므로 실제로 필요한 부분이　있다고 보기는 어렵다.

현재 사용하고 있는 신호 성분에는 고조파 성분이 기본적으로 포함되어 있으며, 이를 억압하면 할수록 신호 품질은 좋아질 수 있으나, 포함되어 있는 고조파 성분을 완전히 제거할 수는 없었다.

특히, 증폭기의 경우, 고 출력으로 설계해야 하는 경우가 있으며, 무선 송신기를 그 예로 들자면, 송출탑에서 지상에 휴대용 기기등에 신호를 보내기 위해서는 엄청난 파워의 신호를 송출해야 한다.

이때, 신호는 증폭기를 통해 증폭해야 하지만, 출력을 높이면 높일수록 선형성이 나빠지므로 증폭만 한다면 하모닉(고조파) 성분도 같이 증가하게 되는 문제가 발생하게 된다.

도 1에 도시한 바와 같이, 왜곡 성분의 크기는 신호의 진폭에 비례하는 것을 알 수 있다.

구체적으로 2차 고조파는 신호 진폭의 2배, 3차 고조파는 3배, n차 고조파는 n배의 기울기로 신호 진폭의 크기에 비례하여 증가한다.

또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 넓은 대역폭의 신호를 처리함에 있어 기본파와 조화된 2차 고조파 성분에 대하여 관심이 있을 경우에 고조파가 원래 신호의 기본파와 중첩되기도 하기 때문에 기본파와 고조파를 나누어 식별하는 것이 불가능하다.

따라서, 기본파와 고조파를 나누어 식별할 수 있는 기술과 이와 더불어 채널별로 2차 고조파 신호의 위상과 크기를 개별 또는 통합하여 제어함으로써, 다양한 파형의 신호를 추출할 수 있는 기술이 필요하게 된 것이다.

(선행문헌) 대한민국 등록특허공보 제10-1423111호(2014.07.18)

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 제안된 것으로서, 본 발명의 제1 목적은 광대역 신호에 있어 개별 기본파에 대한 2차 고조파의 상대적인 위상과 크기를 발생시키며, 대역별 고조파를 분리하여 처리함으로써, 원하지 않는 성분의 고조파를 배제하는데 있다.

본 발명의 제2 목적은 채널별로 2차 고조파 신호의 위상과 크기를 개별로 또는 모든 채널을 통합하여 제어함으로써, 다양한 파형의 추출이 가능하도록 하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 광대역 신호의 특정 고조파를 선별하여 신호를 처리하는 장치는,

적어도 2개 이상의 채널신호처리기(100) 로 설정된 2차고조파의 위상과 크기 제어 신호를 제공하기 위한 위상설정부(10)와,

적어도 2개 이상의 채널신호처리기(100) 로 설정된 2차고조파의 레벨(크기, dB)을 제공하기 위한 레벨설정부(20)와,

설정된 대역폭만을 통과시키며, 통과된 채널 신호에 대해 고조파를 발생시킨 후, 기본파와 2차고조파를 추출하고, 추출된 2차고조파의 위상과 크기 제어신호를 위상설정부(10)로부터 획득하여 해당 위상과 크기를 각각 조절하며, 레벨설정부(20)로부터 설정된 2차고조파의 레벨을 획득하여 2차고조파의 레벨을 설정하며, 레벨이 설정된 2차고조파와 기본파를 합산하여 채널 신호를 최종출력부(1000)로 출력시키기 위한 적어도 2개 이상의 채널신호처리기(100) 와,

상기 적어도 2개 이상의 채널신호처리기(100) 들로부터 제공된 채널 신호들을 합산하여 최종 출력 신호를 제공하기 위한 최종출력부(1000)를 포함한다.

이상의 구성 및 작용을 지니는 본 발명에 따른 광대역 신호의 특정 고조파를 선별하여 신호를 처리하는 장치 및 방법을 통해, 광대역 신호에 있어 개별 기본파에 대한 2차 고조파의 상대적인 위상과 크기를 발생시키며, 대역별 고조파를 분리하여 처리함으로써, 원하지 않는 성분의 고조파를 배제하는 효과를 발휘하게 된다.

또한, 채널별로 2차 고조파 신호의 위상과 크기를 개별로 또는 모든 채널을 통합하여 제어함으로써, 다양한 파형의 추출이 가능한 효과를 발휘하게 된다.

도 1은 일반적인 신호 레벨과 왜곡의 관계를 나타낸 그래프.
도 2는 광대역 신호에서 기본파(청색)와 제2고조파(적색) 간의 중첩 그래프 예시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 신호의 특정 고조파를 선별하여 신호를 처리하는 장치를 개략적으로 나타낸 구성도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 신호의 특정 고조파를 선별하여 신호를 처리하는 장치가 복수 개 구성될 경우를 나타낸 전체 구성도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 신호의 특정 고조파를 선별하여 신호를 처리하는 장치의 채널 주파수 배분 예시도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 신호의 특정 고조파를 선별하여 신호를 처리하는 장치의 1/3 옥타브(Octave) 간격으로 편성한 채널밴드패스필터부의 채널 구성 예시도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 신호의 특정 고조파를 선별하여 신호를 처리하는 장치의 1/3 옥타브(Octave) 간격으로 편성한 채널신호처리기(100) 각각의 주파수 응답 그래프 예시도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 신호의 특정 고조파를 선별하여 신호를 처리하는 장치의 기본파만 있는 경우의 파형 예시도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 신호의 특정 고조파를 선별하여 신호를 처리하는 장치의 채널신호처리기(100) 를 통해 기본파에 2차고조파가 20% 추가된 경우에 위상차별 합성 파형 예시도.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 신호의 특정 고조파를 선별하여 신호를 처리하는 장치의 채널신호처리기(100) 를 통해 기본파에 2차고조파가 50% 추가된 경우에 위상차별 합성 파형 예시도.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 신호의 특정 고조파를 선별하여 신호를 처리하는 방법의 흐름도.

이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만, 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다.

또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시 예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시 예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 과제를 해결하기 위한 수단은 하기와 같다.

즉, 본 발명의 광대역 신호의 특정 고조파를 선별하여 신호를 처리하는 장치 는,

적어도 2개 이상의 채널신호처리기(100)로 설정된 2차고조파의 위상과 크기 제어 신호를 제공하기 위한 위상설정부(10)와,

적어도 2개 이상의 채널신호처리기(100)로 설정된 2차고조파의 레벨을 제공하기 위한 레벨설정부(20)와,

설정된 대역폭만을 통과시키며, 통과된 채널 신호에 대해 고조파를 발생시킨 후, 기본파와 2차고조파를 추출하고, 추출된 2차고조파의 위상과 크기 제어신호를 위상설정부(10)로부터 획득하여 해당 위상과 크기를 각각 조절하며, 레벨설정부(20)로부터 설정된 2차고조파의 레벨을 획득하여 2차고조파의 레벨을 설정하며, 레벨이 설정된 2차고조파와 기본파를 합산하여 채널 신호를 최종출력부(1000)로 출력시키기 위한 적어도 2개 이상의 채널신호처리기(100)와,

상기 적어도 2개 이상의 채널신호처리기(100)들로부터 제공된 채널 신호들을 합산하여 최종 출력 신호를 제공하기 위한 최종출력부(1000)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 채널신호처리기(100)는,

설정된 대역폭만을 통과시키기 위한 채널밴드패스필터부(110);

상기 채널밴드패스필터부를 통과한 채널 신호에 대하여 고조파를 발생시키기 위한 왜곡부(120);

상기 왜곡부를 통과한 고조파에서 2차고조파를 통과시키기 위한 2차고조파밴드패스필터부(130);

상기 왜곡부를 통과한 고조파에서 기본파를 통과시키기 위한 기본차밴드패스필터부(140);

위상설정부(10)로부터 2차고조파의 위상과 크기 제어신호를 획득하여 상기 2차고조파밴드패스필터부(130)를 통과한 2차고조파를 획득하여 위상과 크기 제어신호에 따라 위상과 크기를 각각 조절하여 파형을 조절하기 위한 타임딜레이부(150);

레벨설정부(20)로부터 설정된 2차고조파의 레벨을 획득하여 타임딜레이부(150)에 의해 조절된 파형에 레벨을 부여하기 위한 2차고조파레벨부(160);

기본차밴드패스필터부(140)로부터 기본파를 획득하여 레벨을 부여하기 위한 기본차레벨부(170);

상기 2차고조파레벨부(160)와 기본차레벨부(170)로부터 레벨링된 기본파와 2차고조파를 합산하여 채널신호출력부로 제공하기 위한 합산부(180);

상기 합산부에 의해 제공된 채널 신호를 최종출력부(1000)로 제공하기 위한 채널신호출력부(190);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 채널신호처리기(100)는,

설정된 대역이 3차고조파 이상의 주파수 성분을 제외하기 위하여 1/3 옥타브필터로 적용되는 채널밴드패스필터부(110)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 적어도 2개 이상의 채널신호처리기(100)로 구성될 경우에,

상기 위상설정부(10)는,

2차 고조파 신호의 위상과 크기 제어 신호를 각각의 채널신호처리기별로 제공하여 개별적으로 제어하거나,

적어도 2개 이상의 채널신호처리기(100)에 동일한 2차 고조파 신호의 위상과 크기 제어 신호를 제공하여 통합적으로 제어하는 것을 특징으로 하며,

상기 레벨설정부(20)는,

적어도 2개 이상의 채널신호처리기(100)로 구성될 경우에,

2차고조파의 레벨을 각각의 채널신호처리기별로 제공하여 개별적으로 레벨을 설정하거나,

적어도 2개 이상의 채널신호처리기(100)에 동일한 레벨을 제공하여 통합적으로 레벨을 설정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명인 광대역 신호의 특정 고조파를 선별하여 신호를 처리하는 장치는,

수동소자, 능동소자, 연산에 의한 디지털신호처리장치(DSP), 프로그램이 가능한 논리 소자(CPLD, FPGA) 중 어느 하나의 수단으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명인 광대역 신호의 특정 고조파를 선별하여 신호를 처리하는 방법은,

적어도 2개 이상의 채널신호처리기(100)가 각각 설정된 대역폭만을 통과시키며, 통과된 채널 신호에 대해 각각 고조파를 발생시킨 후, 각각의 기본파와 2차고조파를 추출하고, 추출된 각각의 2차고조파의 위상과 크기 제어신호를 위상설정부(10)로부터 획득하여 해당 위상과 크기를 각각 조절하며, 레벨설정부(20)로부터 설정된 2차고조파의 레벨을 각각 획득하여 2차고조파의 레벨을 각각 설정하며, 레벨이 설정된 2차고조파와 기본파를 각각 합산하여 각각의 채널 신호를 최종출력부(1000)로 출력시키기 위한 채널별고조파선별필터링단계(S100)와,

최종출력부(1000)가 상기 적어도 2개 이상의 채널신호처리기(100)들로부터 제공된 각각의 채널 신호들을 합산하여 최종 출력 신호를 제공하기 위한 최종합산출력신호제공단계(S200)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 채널별고조파선별필터링단계(S100)는,

채널밴드패스필터부(110)가 설정된 대역폭만을 통과시키기 위한 설정대역폭필터링단계(S110);

왜곡부(120)가 상기 채널밴드패스필터부를 통과한 채널 신호에 대하여 고조파를 발생시키기 위한 고조파발생단계(S120);

2차고조파밴드패스필터부(130)가 상기 왜곡부를 통과한 고조파에서 2차고조파를 통과시키기 위한 2차고조파필터링단계(S130);

기본차밴드패스필터부(140)가 상기 왜곡부를 통과한 고조파에서 기본파를 통과시키기 위한 기본차필터링단계(S140);

타임딜레이부(150)가 위상설정부(10)로부터 2차고조파의 위상과 크기 제어신호를 획득하여 상기 2차고조파밴드패스필터부(130)를 통과한 2차고조파를 획득하여 위상과 크기 제어신호에 따라 위상과 크기를 각각 조절하여 파형을 조절하기 위한 2차고조파위상제어단계(S150);

2차고조파레벨부(160)가 레벨설정부(20)로부터 설정된 2차고조파의 레벨을 획득하여 타임딜레이부(150)에 의해 조절된 파형에 레벨을 부여하기 위한 2차고조파레벨링단계(S160);

기본차레벨부(170)가 기본차밴드패스필터부(140)로부터 기본파를 획득하여 레벨을 부여하기 위한 기본파레벨링단계(S170);

합산부(180)가 상기 2차고조파레벨부(160)와 기본차레벨부(170)로부터 레벨링된 기본파와 2차고조파를 합산하여 채널신호출력부로 제공하기 위한 합산단계(S180);

채널신호출력부(190)가 상기 합산부에 의해 제공된 채널 신호를 최종출력부(1000)로 제공하기 위한 채널신호출력단계(S190);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 채널신호출력단계(S190)를 통해 출력되는 채널 신호를 최종출력부(1000)에서 획득할 경우에,

최종출력부에서 획득된 채널 신호가 적어도 2개 이상일 경우에, 최종출력부는 상기 획득된 적어도 2개 이상의 채널 신호들을 합산하여 최종 출력 신호를 제공하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 설정대역폭필터링단계(S110)는,

채널밴드패스필터부(110)에 의해 설정된 대역이 3차고조파 이상의 주파수 성분을 제외시키는 것을 특징으로 한다.

이하에서는, 본 발명에 의한 광대역 신호의 특정 고조파를 선별하여 신호를 처리하는 장치 및 방법의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 신호의 특정 고조파를 선별하여 신호를 처리하는 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명인 광대역 신호의 특정 고조파를 선별하여 신호를 처리하는 장치는, 크게 위상설정부(10), 레벨설정부(20), 채널신호처리기(100), 최종출력부(1000)를 포함하여 구성되게 된다.

이때, 바람직하게, 상기 채널신호처리기(100)는 적어도 2개 이상 설치 구성되게 된다.

하기에서는 다양한 파형을 추출하기 위하여 적어도 2개 이상의 채널신호처리기(100)가 구성되고 있을 경우로 실시예를 들어 설명하도록 한다.

구체적으로 설명하면, 상기 위상설정부(10)는 적어도 2개 이상의 채널신호처리기(100)로 설정된 2차고조파의 위상과 크기 제어 신호를 제공하게 된다.

즉, 2차고조파의 위상과 크기를 각각의 채널신호처리기(100)마다 개별적으로 달리하여 제공하거나, 혹은 통합적으로 하나의 2차고조파의 위상과 크기를 제공할 수도 있다.

또한, 상기 레벨설정부(20)는 적어도 2개 이상의 채널신호처리기(100)로 설정된 2차고조파의 레벨(크기, dB)을 제공하게 된다.

일반적으로 2차고조파의 레벨을 결정하기 위하여 구성되는 것으로서, 레벨설정부의 레벨 설정 기술은 당업자들은 충분히 이해하고 있다는 것은 자명한 사실이다.

이때, 본 발명의 채널신호처리기(100)는 설정된 대역폭만을 통과시키며, 통과된 채널 신호에 대해 고조파를 발생시킨 후, 기본파와 2차고조파를 추출하게 된다.

이후, 상기 추출된 2차고조파의 위상과 크기 제어신호를 상기 위상설정부(10)로부터 획득하여 해당 위상과 크기를 각각 조절하게 되는 것이다.

이후, 레벨설정부(20)로부터 설정된 2차고조파의 레벨을 획득하여 2차고조파의 레벨을 설정하며, 레벨이 설정된 2차고조파와 기본파를 합산하여 채널 신호를 최종출력부(1000)로 출력시키게 되는 것이다.

이때, 본 발명의 최종출력부(1000)는 채널 신호들을 합산하여 최종 출력 신호를 제공하게 되는데, 이를 위하여 적어도 2개 이상의 채널신호처리기(100)들로부터 채널 신호들을 제공받아야 이를 합산하여 최종 출력 신호를 제공할 수 있게 되는 것이다.

따라서, 적어도 2개 이상의 채널신호처리기(100)를 구성하게 되는 것이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 신호의 특정 고조파를 선별하여 신호를 처리하는 장치가 복수 개 구성될 경우를 나타낸 전체 구성도이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명인 광대역 신호의 특정 고조파를 선별하여 신호를 처리하는 장치는,

적어도 2개 이상의 채널신호처리기(100)와 각각의 채널신호처리기(100)로부터 제공된 채널 신호들을 합산하여 최종 출력 신호를 제공하는 최종출력부(1000)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 채널신호처리기(100)는,

설정된 대역폭만을 통과시키기 위한 채널밴드패스필터부(110);

상기 채널밴드패스필터부를 통과한 채널 신호에 대하여 고조파를 발생시키기 위한 왜곡부(120);

상기 왜곡부를 통과한 고조파에서 2차고조파를 통과시키기 위한 2차고조파밴드패스필터부(130);

상기 왜곡부를 통과한 고조파에서 기본파를 통과시키기 위한 기본차밴드패스필터부(140);

위상설정부(10)로부터 2차고조파의 위상과 크기 제어신호를 획득하여 상기 2차고조파밴드패스필터부(130)를 통과한 2차고조파를 획득하여 위상과 크기 제어신호에 따라 위상과 크기를 각각 조절하여 파형을 조절하기 위한 타임딜레이부(150);

레벨설정부(20)로부터 설정된 2차고조파의 레벨(크기, dB)을 획득하여 타임딜레이부(150)에 의해 조절된 파형에 레벨을 부여하기 위한 2차고조파레벨부(160);

기본차밴드패스필터부(140)로부터 기본파를 획득하여 레벨을 부여하기 위한 기본차레벨부(170);

상기 2차고조파레벨부(160)와 기본차레벨부(170)로부터 레벨링된 기본파와 2차고조파를 합산하여 채널신호출력부로 제공하기 위한 합산부(180);

상기 합산부에 의해 제공된 채널 신호를 최종출력부(1000)로 제공하기 위한 채널신호출력부(190);를 포함하여 구성되게 된다.

구체적으로 설명하면, 상기 채널밴드패스필터부(110)는 설정된 대역폭만을 통과시키기 위한 기능을 수행하게 된다.

도 5에 도시한 바와 같이, 예를 들어, 0번 채널밴드패스필터부의 경우, 중간주파수(Fc)는 17.8Hz , 시작주파수(F1)는 15.9Hz , 종료주파수(F2)는 20.0Hz로 대역폭을 설정하게 되며, 1번 채널밴드패스필터부의 경우, 중간주파수(Fc)는 22.4Hz , 시작주파수(F1)는 20.0Hz , 종료주파수(F2)는 25.2Hz로 대역폭을 설정하게 되는 것이다.

상기와 같이, 0번 채널부터 31번 채널까지 각각의 중간주파수, 시작주파수, 종료주파수를 각각 설정하게 되면 각각 설정된 대역폭만을 상기 채널밴드패스필터부(110)의 동작에 의해 통과시키게 되는 것이다.

한편, 본 발명의 부가적인 양상에 따라, 상기 채널신호처리기(100)는,

설정된 대역이 3차고조파 이상의 주파수 성분을 제외하기 위하여 1/3 옥타브필터로 적용되는 채널밴드패스필터부(110)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

즉, 도 6에 도시한 바와 같이, 1/3 옥타브 간격으로 편성한 채널밴드패스필터부(110)를 이용하여 채널을 구성하게 되면, 각각의 채널은 설정된 대역에서 3차고조파 이상의 주파수 성분을 제외시킬 수 있게 되므로 각각의 채널에서 원하는 기본파와 2차고조파 만을 획득할 수가 있게 되는 것이다.

상기한 3차고조파 등의 경우 가장 파괴력이 큰 것으로서, 각종 장치에 손상을 일으키게 되므로 이를 1차적으로 제거하기 위하여 1/3 옥타브 간격으로 편성한 채널밴드패스필터부(110)를 이용하여 채널을 구성하게 되는 것이다.

결국, 상기와 같이, 1/3 옥타브 간격으로 편성한 복수개의 채널밴드패스필터부(110)를 이용하여 채널을 구성하게 되면, 도 7과 같은 각각의 주파수 응답을 나타내게 되는 것이다.

그리고, 상기 왜곡부(120)는 상기 채널밴드패스필터부를 통과한 채널 신호에 대하여 고조파를 발생시키게 되고, 2차고조파밴드패스필터부(130)를 통해 상기 왜곡부를 통과한 고조파에서 2차고조파를 통과시키게 되는 것이다.

또한, 기본차밴드패스필터부(140)를 통해 상기 왜곡부를 통과한 고조파에서 기본파를 통과시키게 되는 것이다.

그리고, 타임딜레이부(150)는 2차고조파의 위상과 크기를 제어하기 위하여 구성하게 되는데, 구체적으로는 위상설정부(10)로부터 2차고조파의 위상과 크기 제어신호를 획득하여 상기 2차고조파밴드패스필터부(130)를 통과한 2차고조파를 획득하여 위상과 크기 제어신호에 따라 위상과 크기를 각각 조절하여 파형을 조절하게 되는 것이다.

이때, 기본파의 경우에는 위상과 크기를 제어하지 않아야 기본파와 2차고조파를 판별해내기가 수월해지므로 상기와 같이, 타임딜레이부를 통해 2차고조파의 위상과 크기를 제어하게 되는 것이다.

이후, 상기 2차고조파레벨부(160)는 레벨설정부(20)로부터 설정된 2차고조파의 레벨(크기, dB)을 획득하여 타임딜레이부(150)에 의해 조절된 파형에 레벨을 부여하게 되며, 기본차레벨부(170)를 통해 기본차밴드패스필터부(140)로부터 기본파를 획득하여 레벨을 부여하게 되는 것이다.

한편, 부가적인 양태에 따라, 적어도 2개 이상의 채널신호처리기(100)로 구성될 경우에,

상기 위상설정부(10)는,

2차 고조파 신호의 위상과 크기 제어 신호를 각각의 채널신호처리기별로 제공하여 개별적으로 제어하거나,

적어도 2개 이상의 채널신호처리기(100)에 동일한 2차 고조파 신호의 위상과 크기 제어 신호를 제공하여 통합적으로 제어하는 것을 특징으로 한다.

즉, 위상설정부에서는 2차 고조파 신호의 위상과 크기 제어 신호를 각각의 채널신호처리기별로 구체적으로는 타임딜레이부(150)로 제공하여 개별적으로 제어하게 되는 것이다.

예를 들어, 제1채널신호처리기에는 90도 위상, 제2채널신호처리기에는 180도 위상, 제3채널신호처리기에는 270도 위상을 제공하는 것이다.

한편, 위상설정부에서는 적어도 2개 이상의 채널신호처리기(100)에 동일한 2차 고조파 신호의 위상과 크기 제어 신호를 제공하여 통합적으로 제어하게 되는데, 구체적으로는 위상설정부에서는 2차 고조파 신호의 동일한 위상과 크기 제어 신호를 각각의 채널신호처리기별로 구체적으로는 타임딜레이부(150)로 제공하여 통합적으로 제어하게 되는 것이다.

예를 들어, 제1채널신호처리기에는 90도 위상, 제2채널신호처리기에는 90도 위상, 제3채널신호처리기에는 90도 위상을 제공하는 것이다.

또한, 상기 레벨설정부(20)는,

적어도 2개 이상의 채널신호처리기(100)로 구성될 경우에,

2차고조파의 레벨(크기, dB)을 각각의 채널신호처리기별로 제공하여 개별적으로 레벨을 설정하거나,

적어도 2개 이상의 채널신호처리기(100)에 동일한 레벨을 제공하여 통합적으로 레벨을 설정하는 것을 특징으로 한다.

예를 들어, 개별적으로 레벨을 설정할 경우에는 제1채널신호처리기에는 10dB, 제2채널신호처리기에는 20dB, 제3채널신호처리기에는 30dB를 제공하는 것이며, 통합적으로 레벨을 설정할 경우에는 제1채널신호처리기에는 10dB, 제2채널신호처리기에는 10dB, 제3채널신호처리기에는 10dB를 제공하는 것이다.

또한, 상기 합산부(180)는 2차고조파레벨부(160)와 기본차레벨부(170)로부터 레벨링된 기본파와 2차고조파를 합산하여 채널신호출력부로 제공하게 되며, 채널신호출력부(190)는 상기 합산부에 의해 제공된 채널 신호를 최종출력부(1000)로 제공하게 되는 것이다.

예를 들어, 기본파만 존재할 경우에는 도 8과 같은 파형을 채널신호출력부에서 출력하게 되지만, 본 발명의 장치를 이용하여 합산부(180)를 통해 기본파와 2차고조파를 합산하여 채널신호출력부를 통해 출력되는 채널 신호는 도 9 내지 도 10과 같이 출력하게 된다.

즉, 제1채널신호처리기에는 기본파에 2차고조파가 20% 추가시키며, 위상차를 0도로 제어할 경우에 도 9의 도9A와 같은 합성 파형을 제공하게 되고,

제2채널신호처리기에는 기본파에 2차고조파가 20% 추가시키며, 위상차를 90도로 제어할 경우에 도 9의 도9B와 같은 합성 파형을 제공하게 되고,

제3채널신호처리기에는 기본파에 2차고조파가 20% 추가시키며, 위상차를 180도로 제어할 경우에 도 9의 도9C와 같은 합성 파형을 제공하게 되고,

제4채널신호처리기에는 기본파에 2차고조파가 20% 추가시키며, 위상차를 270도로 제어할 경우에 도 9의 도9D와 같은 합성 파형을 제공하게 되는 것이다.

또한, 제5채널신호처리기에는 기본파에 2차고조파가 50% 추가시키며, 위상차를 0도로 제어할 경우에 도 10의 도10A와 같은 합성 파형을 제공하게 되고,

제6채널신호처리기에는 기본파에 2차고조파가 50% 추가시키며, 위상차를 90도로 제어할 경우에 도 10의 도 10B와 같은 합성 파형을 제공하게 되고,

제7채널신호처리기에는 기본파에 2차고조파가 50% 추가시키며, 위상차를 180도로 제어할 경우에 도 10의 도10C와 같은 합성 파형을 제공하게 되고,

제8채널신호처리기에는 기본파에 2차고조파가 50% 추가시키며, 위상차를 270도로 제어할 경우에 도 10의 도10D와 같은 합성 파형을 제공하게 되는 것이다.

따라서, 최종출력부(1000)에서는 상기 적어도 2개 이상의 채널신호처리기(100)들로부터 제공된 채널 신호들을 합산하여 최종 출력 신호를 제공하게 되는 것이다.

예를 들어, 최종출력부(1000)는 제1채널신호처리기에서 제공하는 도 9A와 같은 합성 파형을 제공하는 채널 신호와,

제2채널신호처리기에서 제공하는 도 9B와 같은 합성 파형을 제공하는 채널 신호와,

제3채널신호처리기에서 제공하는 도 9C와 같은 합성 파형을 제공하는 채널 신호와,

제4채널신호처리기에서 도 9D와 같은 합성 파형을 제공하는 채널 신호와,

제5채널신호처리기에서 도 10A와 같은 합성 파형을 제공하는 채널 신호와,

제6채널신호처리기에서 도 10B와 같은 합성 파형을 제공하는 채널 신호와,

제7채널신호처리기에서 도 10C와 같은 합성 파형을 제공하는 채널 신호와,

제8채널신호처리기에서 도 10D와 같은 합성 파형을 제공하는 채널 신호를 합산하여 최종 출력 신호를 제공하게 되는 것이다.

한편, 본 발명인 광대역 신호의 특정 고조파를 선별하여 신호를 처리하는 장치는,

수동소자, 능동소자, 연산에 의한 디지털신호처리장치(DSP), 프로그램이 가능한 논리 소자(CPLD, FPGA) 중 어느 하나의 수단으로 구성될 수 있으며, 상기한 소자를 통해 본 발명에서 제공하고자 하는 효과를 제공할 수 있게 되는 것이다.

결국, 본 발명은 상기와 같은 구성을 통해, 광대역 신호에 있어 개별 기본파에 대한 2차고조파의 상대적인 위상과 크기를 발생시킨 후, 대역별 고조파를 분리하여 처리함으로써 원하지 않는 성분의 고조파를 배제할 수 있으며, 채널별로 2차고조파 신호의 위상과 크기를 개별로 또는 모든 채널을 통합하여 제어함으로써, 다양한 파형의 추출이 가능한 효과를 발휘하게 되는 것이다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 신호의 특정 고조파를 선별하여 신호를 처리하는 방법의 흐름도이다.

도 11에 도시한 바와 같이, 본 발명인 광대역 신호의 특정 고조파를 선별하여 신호를 처리하는 방법은,

적어도 2개 이상의 채널신호처리기(100)가 각각 설정된 대역폭만을 통과시키며, 통과된 채널 신호에 대해 각각 고조파를 발생시킨 후, 각각의 기본파와 2차고조파를 추출하고, 추출된 각각의 2차고조파의 위상과 크기 제어신호를 위상설정부(10)로부터 획득하여 해당 위상과 크기를 각각 조절하며, 레벨설정부(20)로부터 설정된 2차고조파의 레벨을 각각 획득하여 2차고조파의 레벨을 각각 설정하며, 레벨이 설정된 2차고조파와 기본파를 각각 합산하여 각각의 채널 신호를 최종출력부(1000)로 출력시키기 위한 채널별고조파선별필터링단계(S100)와,

최종출력부(1000)가 상기 적어도 2개 이상의 채널신호처리기(100)들로부터 제공된 각각의 채널 신호들을 합산하여 최종 출력 신호를 제공하기 위한 최종합산출력신호제공단계(S200)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 채널별고조파선별필터링단계(S100)는 적어도 2개 이상의 채널신호처리기(100)가 각각 설정된 대역폭만을 통과시키며, 통과된 채널 신호에 대해 각각 고조파를 발생시킨 후, 각각의 기본파와 2차고조파를 추출하고, 추출된 각각의 2차고조파의 위상과 크기 제어신호를 위상설정부(10)로부터 획득하여 해당 위상과 크기를 각각 조절하며, 레벨설정부(20)로부터 설정된 2차고조파의 레벨을 각각 획득하여 2차고조파의 레벨을 각각 설정하며, 레벨이 설정된 2차고조파와 기본파를 각각 합산하여 각각의 채널 신호를 최종출력부(1000)로 출력시키게 되는 것이다.

이는 복수 개의 채널신호처리기(100)를 이용하여 다양한 파형의 채널 신호를 출력하기 위한 것이며, 최종출력부(1000)가 상기 적어도 2개 이상의 채널신호처리기(100)들로부터 제공된 각각의 채널 신호들을 합산하여 최종 출력 신호를 제공(S200)하게 되는 것이다.

한편, 상기한 채널별고조파선별필터링단계(S100)는,

채널밴드패스필터부(110)가 설정된 대역폭만을 통과시키기 위한 설정대역폭필터링단계(S110);

왜곡부(120)가 상기 채널밴드패스필터부를 통과한 채널 신호에 대하여 고조파를 발생시키기 위한 고조파발생단계(S120);

2차고조파밴드패스필터부(130)가 상기 왜곡부를 통과한 고조파에서 2차고조파를 통과시키기 위한 2차고조파필터링단계(S130);

기본차밴드패스필터부(140)가 상기 왜곡부를 통과한 고조파에서 기본파를 통과시키기 위한 기본차필터링단계(S140);

타임딜레이부(150)가 위상설정부(10)로부터 2차고조파의 위상과 크기 제어신호를 획득하여 상기 2차고조파밴드패스필터부(130)를 통과한 2차고조파를 획득하여 위상과 크기 제어신호에 따라 위상과 크기를 각각 조절하여 파형을 조절하기 위한 2차고조파위상제어단계(S150);

2차고조파레벨부(160)가 레벨설정부(20)로부터 설정된 2차고조파의 레벨을 획득하여 타임딜레이부(150)에 의해 조절된 파형에 레벨을 부여하기 위한 2차고조파레벨링단계(S160);

기본차레벨부(170)가 기본차밴드패스필터부(140)로부터 기본파를 획득하여 레벨을 부여하기 위한 기본파레벨링단계(S170);

합산부(180)가 상기 2차고조파레벨부(160)와 기본차레벨부(170)로부터 레벨링된 기본파와 2차고조파를 합산하여 채널신호출력부로 제공하기 위한 합산단계(S180);

채널신호출력부(190)가 상기 합산부에 의해 제공된 채널 신호를 최종출력부(1000)로 제공하기 위한 채널신호출력단계(S190);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로 설명하면, 채널신호처리기(100)에 포함된 채널밴드패스필터부(110)가 설정된 대역폭만을 통과(S110)시키게 되며, 통과된 채널 신호를 왜곡부로 제공하게 되고, 채널신호처리기(100)에 포함된 왜곡부(120)가 상기 채널밴드패스필터부를 통과한 채널 신호에 대하여 고조파를 발생(S120)시키게 된다.

이후, 채널신호처리기(100)에 포함된 2차고조파밴드패스필터부(130)가 상기 왜곡부를 통과한 고조파에서 2차고조파를 통과(S130)시키게 되며, 채널신호처리기(100)에 포함된 기본차밴드패스필터부(140)가 상기 왜곡부를 통과한 고조파에서 기본파를 통과(S140)시키게 된다.

설명에서는 인터벌을 두고 처리하는 것으로 설명하고 있으나, 필요에 따라 동시에 2차고조파와 기본파를 처리할 수도 있다는 것은 자명한 사실이다.

이후, 채널신호처리기(100)에 포함된 타임딜레이부(150)가 위상설정부(10)로부터 2차고조파의 위상과 크기 제어신호를 획득하여 상기 2차고조파밴드패스필터부(130)를 통과한 2차고조파를 획득하여 위상과 크기 제어신호에 따라 위상과 크기를 각각 조절하여 파형을 조절(S150)하게 된다.

이후, 채널신호처리기(100)에 포함된 2차고조파레벨부(160)가 레벨설정부(20)로부터 설정된 2차고조파의 레벨을 획득하여 타임딜레이부(150)에 의해 조절된 파형에 레벨을 부여(S160)하게 되며, 채널신호처리기(100)에 포함된 기본차레벨부(170)가 기본차밴드패스필터부(140)로부터 기본파를 획득하여 레벨을 부여(S170)하게 되는 것이다.

이후, 채널신호처리기(100)에 포함된 합산부(180)가 상기 2차고조파레벨부(160)와 기본차레벨부(170)로부터 레벨링된 기본파와 2차고조파를 합산하여 채널신호출력부로 제공(S180)하게 되며, 최종적으로 채널신호처리기(100)에 포함된 채널신호출력부(190)가 상기 합산부에 의해 제공된 채널 신호를 최종출력부(1000)로 제공(S190)하게 되는 것이다.

상기와 같이, 각각의 채널신호처리기(100)들은 상기 설정대역폭필터링단계(S110) 내지 채널신호출력단계(S190)를 거치게 되면, 각각의 채널신호처리기(100)들에서는 각각의 채널 신호들이 출력되고, 출력된 채널 신호들을 최종출력부(1000)로 제공하게 되는 것이다.

이후, 출력되는 채널 신호들을 최종출력부(1000)에서 획득할 경우에,

최종출력부는 상기 획득된 적어도 2개 이상의 채널 신호들을 합산하여 최종 출력 신호를 외부 장치로 제공(S200)하게 되는 것이다.

한편, 부가적인 양태에 따라, 상기 설정대역폭필터링단계(S110)는,

채널밴드패스필터부(110)에 의해 설정된 대역이 3차고조파 이상의 주파수 성분을 제외시키는 것을 특징으로 한다.

이는 도 4에서 구체적으로 설명하였으므로 추가적인 설명은 생략하도록 한다.

본 발명에 의하면, 광대역 신호에 있어 개별 기본파에 대한 2차 고조파의 상대적인 위상과 크기를 발생시키며, 대역별 고조파를 분리하여 처리함으로써, 원하지 않는 성분의 고조파를 배제하는 효과를 발휘하게 된다.

또한, 채널별로 2차 고조파 신호의 위상과 크기를 개별로 또는 모든 채널을 통합하여 제어함으로써, 다양한 파형의 추출이 가능한 효과를 발휘하게 된다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

10 : 위상설정부
20 : 레벨설정부
100 : 채널신호처리기
1000 : 최종출력부

Claims (9)

1. 광대역 신호의 특정 고조파를 선별하여 신호를 처리하는 장치에 있어서,
   적어도 2개 이상의 채널신호처리기(100)로 설정된 2차고조파의 위상과 크기 제어 신호를 제공하기 위한 위상설정부(10)와,
   적어도 2개 이상의 채널신호처리기(100)로 설정된 2차고조파의 레벨을 제공하기 위한 레벨설정부(20)와,
   설정된 대역폭만을 통과시키며, 통과된 채널 신호에 대해 고조파를 발생시킨 후, 기본파와 2차고조파를 추출하고, 추출된 2차고조파의 위상과 크기 제어신호를 위상설정부(10)로부터 획득하여 해당 위상과 크기를 각각 조절하며, 레벨설정부(20)로부터 설정된 2차고조파의 레벨을 획득하여 2차고조파의 레벨을 설정하며, 레벨이 설정된 2차고조파와 기본파를 합산하여 채널 신호를 최종출력부(1000)로 출력시키기 위한 적어도 2개 이상의 채널신호처리기(100)와,
   상기 적어도 2개 이상의 채널신호처리기(100)들로부터 제공된 채널 신호들을 합산하여 최종 출력 신호를 제공하기 위한 최종출력부(1000)를 포함하여 구성되며,
   
   상기 채널신호처리기(100)는,
   설정된 대역폭만을 통과시키기 위한 채널밴드패스필터부(110);
   상기 채널밴드패스필터부를 통과한 채널 신호에 대하여 고조파를 발생시키기 위한 왜곡부(120);
   상기 왜곡부를 통과한 고조파에서 2차고조파를 통과시키기 위한 2차고조파밴드패스필터부(130);
   상기 왜곡부를 통과한 고조파에서 기본파를 통과시키기 위한 기본차밴드패스필터부(140);
   위상설정부(10)로부터 2차고조파의 위상과 크기 제어신호를 획득하여 상기 2차고조파밴드패스필터부(130)를 통과한 2차고조파를 획득하여 위상과 크기 제어신호에 따라 위상과 크기를 각각 조절하여 파형을 조절하기 위한 타임딜레이부(150);
   레벨설정부(20)로부터 설정된 2차고조파의 레벨을 획득하여 타임딜레이부(150)에 의해 조절된 파형에 레벨을 부여하기 위한 2차고조파레벨부(160);
   기본차밴드패스필터부(140)로부터 기본파를 획득하여 레벨을 부여하기 위한 기본차레벨부(170);
   상기 2차고조파레벨부(160)와 기본차레벨부(170)로부터 레벨링된 기본파와 2차고조파를 합산하여 채널신호출력부로 제공하기 위한 합산부(180);
   상기 합산부에 의해 제공된 채널 신호를 최종출력부(1000)로 제공하기 위한 채널신호출력부(190);를 포함하여 구성되는 광대역 신호의 특정 고조파를 선별하여 신호를 처리하는 장치.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 채널신호처리기(100)는,
   설정된 대역이 3차고조파 이상의 주파수 성분을 제외하기 위하여 1/3 옥타브필터로 적용되는 채널밴드패스필터부(110)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광대역 신호의 특정 고조파를 선별하여 신호를 처리하는 장치.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 위상설정부(10)는,
   2차 고조파 신호의 위상과 크기 제어 신호를 각각의 채널신호처리기별로 제공하여 개별적으로 제어하거나, 적어도 2개 이상의 채널신호처리기(100)에 동일한 2차 고조파 신호의 위상과 크기 제어 신호를 제공하여 통합적으로 제어하는 것을 특징으로 하며,
   상기 레벨설정부(20)는,
   2차고조파의 레벨을 각각의 채널신호처리기별로 제공하여 개별적으로 레벨을 설정하거나, 적어도 2개 이상의 채널신호처리기(100)에 동일한 레벨을 제공하여 통합적으로 레벨을 설정하는 것을 특징으로 하는 광대역 신호의 특정 고조파를 선별하여 신호를 처리하는 장치.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 광대역 신호의 특정 고조파를 선별하여 신호를 처리하는 장치는,
   수동소자, 능동소자, 연산에 의한 디지털신호처리장치(DSP), 프로그램이 가능한 논리 소자(CPLD, FPGA) 중 어느 하나의 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 광대역 신호의 특정 고조파를 선별하여 신호를 처리하는 장치.
   
6. 광대역 신호의 특정 고조파를 선별하여 신호를 처리하는 방법에 있어서,
   적어도 2개 이상의 채널신호처리기(100)가 각각 설정된 대역폭만을 통과시키며, 통과된 채널 신호에 대해 각각 고조파를 발생시킨 후, 각각의 기본파와 2차고조파를 추출하고, 추출된 각각의 2차고조파의 위상과 크기 제어신호를 위상설정부(10)로부터 획득하여 해당 위상과 크기를 각각 조절하며, 레벨설정부(20)로부터 설정된 2차고조파의 레벨을 각각 획득하여 2차고조파의 레벨을 각각 설정하며, 레벨이 설정된 2차고조파와 기본파를 각각 합산하여 각각의 채널 신호를 최종출력부(1000)로 출력시키기 위한 채널별고조파선별필터링단계(S100)와,
   최종출력부(1000)가 상기 적어도 2개 이상의 채널신호처리기(100)들로부터 제공된 각각의 채널 신호들을 합산하여 최종 출력 신호를 제공하기 위한 최종합산출력신호제공단계(S200)를 포함하고,
   
   상기 채널별고조파선별필터링단계(S100)는,
   채널밴드패스필터부(110)가 설정된 대역폭만을 통과시키기 위한 설정대역폭필터링단계(S110);
   왜곡부(120)가 상기 채널밴드패스필터부를 통과한 채널 신호에 대하여 고조파를 발생시키기 위한 고조파발생단계(S120);
   2차고조파밴드패스필터부(130)가 상기 왜곡부를 통과한 고조파에서 2차고조파를 통과시키기 위한 2차고조파필터링단계(S130);
   기본차밴드패스필터부(140)가 상기 왜곡부를 통과한 고조파에서 기본파를 통과시키기 위한 기본차필터링단계(S140);
   타임딜레이부(150)가 위상설정부(10)로부터 2차고조파의 위상과 크기 제어신호를 획득하여 상기 2차고조파밴드패스필터부(130)를 통과한 2차고조파를 획득하여 위상과 크기 제어신호에 따라 위상과 크기를 각각 조절하여 파형을 조절하기 위한 2차고조파위상제어단계(S150);
   2차고조파레벨부(160)가 레벨설정부(20)로부터 설정된 2차고조파의 레벨을 획득하여 타임딜레이부(150)에 의해 조절된 파형에 레벨을 부여하기 위한 2차고조파레벨링단계(S160);
   기본차레벨부(170)가 기본차밴드패스필터부(140)로부터 기본파를 획득하여 레벨을 부여하기 위한 기본파레벨링단계(S170);
   합산부(180)가 상기 2차고조파레벨부(160)와 기본차레벨부(170)로부터 레벨링된 기본파와 2차고조파를 합산하여 채널신호출력부로 제공하기 위한 합산단계(S180);
   채널신호출력부(190)가 상기 합산부에 의해 제공된 채널 신호를 최종출력부(1000)로 제공하기 위한 채널신호출력단계(S190);를 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 신호의 특정 고조파를 선별하여 신호를 처리하는 방법.
   
7. 삭제
8. 제 6항에 있어서,
   채널신호출력단계(S190)를 통해 출력되는 채널 신호를 최종출력부(1000)에서 획득할 경우에,
   최종출력부에서 획득된 채널 신호가 적어도 2개 이상일 경우에, 최종출력부는 상기 획득된 적어도 2개 이상의 채널 신호들을 합산하여 최종 출력 신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 광대역 신호의 특정 고조파를 선별하여 신호를 처리하는 방법.
   
9. 제 6항에 있어서,
   상기 설정대역폭필터링단계(S110)는,
   채널밴드패스필터부(110)에 의해 설정된 대역이 3차고조파 이상의 주파수 성분을 제외시키는 것을 특징으로 하는 광대역 신호의 특정 고조파를 선별하여 신호를 처리하는 방법.
   
   

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