KR20040081461A - 변조기-증폭기 - Google Patents
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Abstract
한 개 이상의 입력 신호(16)를 수신하기 위한 입력부(12), 기준 신호를 발생시키는 기준 신호 제너레이터(20), 입력부(12)와 기준 신호 제너레이터(20)에 연결되어, 입력 신호(16)에 바탕한 제 1 신호와 기준 신호 간의 관계를 검출하는 비교기 스테이지(18)를 포함하는 패러미터 음 재생성 시스템에서 사용하는 변조기-증폭기(10)가 소개된다. 비교기(18)에 연결되는 스위칭 전력 스테이지(26)는 비교기로부터의 출력과 입력 신호(16)의 조합으로부터 도출된 제 2 신호를 수신한다. 이때, 입력 신호(16)와, 스위칭 전력 스테이지(26)의 상태 변화 타이밍 간에는 비선형 관계가 성립하여, 입력 신호(16)의 주파수에 대해 주파수 시프트되는 출력이 발생되며, 이 출력은 한 개 이상의 측파대를 포함한다.
Description
오디오 신호 정보를 통합하기 위한 캐리어 신호의 변조는 잘 알려져 있다. 단일 측파대(SSB)와 이중 측파대(DSB 또는 AM) 변조(고측파대 및 저측파대 포함)가 RF 통신 장비로 수십년동안 오디오 정보의 송신 및 재생성에 사용되고 있다. 최근에는, 패러미터 오디오 재생성 분야에서, 초음파 캐리어 신호의 변조가 실행되고 있다. 이 신호가 증폭된 후 초음파 트랜스듀서를 통하여 오디오 정보의 가청 재생성을 이끈다.
일반적으로, 오디오 신호 정보를 운반하는 데는 한 개 이상의 측파대가 사용된다. 오디오 정보는 트랜스듀서가 위치한 유체 매질을 포함하는 패러미터 어레이에서 재생성될 수 있다. 유체는 통상적으로 대기, 즉, 공기이지만, 물과 같은 다른 유체일 수도 있다. 어레이 매질은 변조된 캐리어 주파수에서 트랜스듀서에 의해 여기되며, 통상적으로, 공기(또는 물) 매질 분자의 비선형 상호작용에 의해 가청 오디오 파를 얻는다. 이 가청파들은 변조된 캐리어 신호로 오디오 정보를 재생성한다. 다른 신호 처리도 이루어질 수 있다.
패러미터 음 재생성은 수많은 잠재적 응용분야를 가지고 있다. 이 기술을 이용한 비교적 큰 전력 요건의 음파 재생성은 이들 응용 분야 범위에서 인지되고 있는 관심사이다. 내재적으로, 이 기술은 가청 주파수(오디오 주파수)에서 매질의 직접 여기보다는 더 큰 전력을 요한다. 예를 들어, 기존의 오디오 시스템은 오디오 정보를 재생성하는 압축파들을 직접 발생시킨다. 그러나 패러미터 재생성에서는 압축파가 오디오 신호의 주파수보다 높은 주파수(가령, 10배 이상)에서 생성된다. 따라서, 트랜스듀서에 의해 구동되는 요소와 이에 연결된 매질의 편위 방향을 변화시키는 것은 매우 여러번 발생하며, 각각의 변화가 에너지를 소모한다. 변조된 캐리어 주파수로 트랜스듀서(스피커)에 전달될 신호의 변조 및 증폭을 위한 효율적 기술이 발전함으로서, 패러미터 음 재생성 응용분야에 상당히 유익한 결과가 나타나고 있다. 이는 패리미터 음 재생성의 처리과정이 전력을 많이 필요로하기 때문이고, 전력 효율이 개선됨으로서 더 우수한 재생성의 하한에 직접 영향이 미치고, 전력 소모가 적어지며, 특정 응용분야에서 관심대상인 어레이 내에 트랜스듀서로부터 떨어진 위치에서 보다 많은 볼륨을 가능하게 하고, 특히, 상기 거리가 크고 요망 음압 레벨(SPL)이 관심 거리에서 큰 경우에 그러하기 때문이다.
더욱이, 캐리어 변조 및 오디오 소스 신호 증폭의 처리과정들은 자체적으로 왜곡을 삽입시킬 수 있다. 예를 들어, 스위칭 증폭기의 출력 단계에서 스위칭의 가청 산물이 문제가 될 수 있다. 더욱이, 캐리어 주파수에 가까운 주파수(가령, 캐리어 주파수의 10배나 그 이하)에서의 증폭 및 변조 스위칭 시에, 종래 기술을 이용할 때 상당한 성가신 산물들이 나타난다. 이러한 왜곡 및 산물은 패러미터 어레이로 청취자가 들을 때 상당하고 성가실 수 있다. 이러한 산물은 들려오는 오디오 정보의 품질을 일반적으로 저하시킬 수 있다. 바람직스럽지 않은 이러한 산물 및 왜곡을 감소시키기 위해 많은 작업이 실행되고 있다. 그런, 비교적 높은 신호 강도가 필요하기 때문에, 그리고 트랜스듀서에서의 전력 증가로 인해, 이 문제점이 계속 나타나고 있고, 패러미터 어레이의 청취자에게 질낮은 소리를 제공할 수 있다.
전력 효율 및 가청 신호 품질의 개선은 패러미터 음 재생성 기술을 수용시키기 위해 계속될 것이다. 이러한 개선은 기준 신호나 캐리어 신호의 변조가 사용되는 다른 영역에서도 유용할 수 있다. 발명의 구현에 대한 세부사항은 초음파 캐리어를 이용한 패러미터 음 재생성에 관한 것이나, 여기서 공개되는 개선사항은 타영역에서도 중요한 응용분야를 가질 수 있다.
본 출원은 2002년 1월 18일자 미국특허출원 60/350,414 호를 우선권주장하며, 그 내용은 본원에서 참고로 전체인용된다.
본 발명은 오디오 신호의 통신 및 재생성에 사용되는 변조기 및 증폭기에 관한 것이다. 특히 본 발명은 패러미터 음 재생성에서 캐리어가 한 개 이상의 측파대에서 변조되는 증폭 및 변조 장비에 관한 것이다.
도 1은 패러미터 음 재생성에서의 발명의 환경을 도시하는 발명의 한 실시예에 따른 기능적 블록도표.
도 2는 발명의 한 실시예의 포괄적 기능 블록도표.
도 3은 도 2에 도시된 실시예에 관한 추가 세부사항을 제시하는 조합형 탑-레벨 기능 블록도표 및 도식적 도면.
도 4는 한 실시예에 따른 3-레벨 파형의 그래픽 방식 표현과, 퓨리에 시리즈 확장의 3-레벨 파형의 스펙트럼의 도면.
도 5는 일례의 파형들을 가진, 기능 블록 도표 포맷으로 도시되는 3-레벨 펄스 제너레이터의 비교도면.
도 6은 한 실시예의 테스트 셋업을 도시하는 기능 블록도표.
도 7은 도 6에 도시된 셋업에 의해 발생되는 파형들의 비교도면.
도 8은 도 6에 도시된 장치로부터 AM 및 SSB 출력의 주파수 스펙트럼 디스플레이의 비교 도면.
도 9는 신호 경로에 아크 사인 함수 하드웨어를 위치시킬 필요없이 선형 3-레벨 펄스 파형을 직접 합성하는 데 사인파가 사용되는 방식을 설명하는 그래픽 도면.
도 10은 발명의 한 실시예에서 3-레벨 및 2-레벨 AM의 사인파 합성을 도시하는 여러 파형들의 그래픽 도면.
도 11은 발명의 한 실시예에서 2-레벨 및 3-레벨 SSB 변조의 사인파 합성을 도시하는 여러 파형들의 그래픽 도면.
도 12는 한 실시예에서 이벤트 제너레이터를 도시하는 상세한 블록도표.
도 13은 한 실시예에서 AM 변조기를 도시하는 상세한 블록도표.
도 14는 한 실시예에서 SSB 변조기를 도시하는 상세한 블록도표.
도 15는 한 실시예에서 도 21에 도시되는 바와 같은 일례의 ModAmp(변조기-증폭기)에 대한 시간 및 주파수 도메인 플랏의 비교도.
도 16은 한 실시예에서 도 21에 도시되는 바와 같은 일례의 ModAmp에 대한 시간 및 주파수 도메인 플랏의 비교도.
도 17은 한 실시예에서 도 21에 도시되는 바와 같은 일례의 ModAmp에 대한 시간 및 주파수 도메인 플랏의 비교도.
도 18은 한 실시예에서 도 21에 도시되는 바와 같은 일례의 ModAmp에 대한 시간 및 주파수 도메인 플랏의 비교도.
도 19는 한 실시예에서 도 21에 도시되는 바와 같은 일례의 ModAmp에 대한 시간 및 주파수 도메인 플랏의 비교도.
도 20은 한 실시예에서 도 21에 도시되는 바와 같은 일례의 ModAmp에 대한 시간 및 주파수 도메인 플랏의 비교도.
도 21은 한 실시예에서 일례의 ModAmp 셋업을 도시하는 탑-레벨 블록도표.
도 22a와 b는 삼각형 및 사인파 실시예에 대한 전력 공급 거절 회로의 도식적 블록도표.
도 23은 한 실시예의 변조기-증폭기의 도식적 도면.
도 24는 도 23의 도면의 연속 도면.
도 25는 한 실시예에서 ModAmp의 파형 비교도.
도 26은 한 실시예에서 일례의 ModAmp 셋업을 도시하는 탑-레벨 블록도표.
도 27은 한 실시예에서 이벤트 제너레이터를 도시하는 상세한 블록도표.
도 28은 한 실시예에서 AM 변조기를 도시하는 상세한 블록도표.
도 29는 한 실시예에서 SSB 변조기를 도시하는 상세한 블록도표.
도 30은 한 실시예에 따른 시뮬레이션을 위한 세팅의 스크린 도면.
도 31은 한 실시예에서 도 21에 도시되는 일례의 ModAmp에 대한 시간 및 주파수 도메인 플랏 비교도.
도 32a와 b는 삼각형 및 사인파 실시예에 대한 전력 공급 거절 회로의 도식적 도면.
도 33은 한 실시예에서 프리-프로세서(pre-processor)를 도시하는 블록도표.
도 34는 한 실시예에서 시스템의 동적 범위 컴프레서 성분을 도시하는 블록도표.
도 35는 한 실시예에서 동적 캐리어 제어기를 도시하는 블록도표.
도 36은 한 실시예에서 변조기-증폭기의 블록도표.
도 37은 도 36의 도면의 연속 도면.
도 38은 도 36 및 도 37의 도면의 연속 도면.
도 39는 도 36-38의 연속 도면.
패러미터 어레이의 음 재생성을 위해 변조된 초음파 주파수 신호의 캐리어 변조 및 전력 증폭을 위한 시스템을 발전시키는 것이 바람직하다. 다음은 항번호에 따라 발명의 대상을 요약한 것이다.
1. 매질에서 오디오 정보를 재생성하기 위한 패러미터 음 재생성 시스템에 사용하기 위한 변조기-증폭기로서, 상기 변조기-증폭기는,
- 오디오 정보를 포함하는 한 개 이상의 입력 신호를 수신하기 위한 입력부,
- 한 개 이상의 기준 신호를 발생시키기 위한 한 개 이상의 기준 신호 제너레이터,
- 상기 한 개 이상의 입력 신호에 바탕한 제 1 신호와 상기 한 개 이상의 기준 신호 간의 관계를 검출하여 이를 바탕으로 제 2 신호를 발생시키기 위해, 상기 입력부 및 상기 기준 신호 제너레이터에 연결되는 한 개 이상의 비교기, 그리고
- 상기 한 개 이상의 비교기로부터의 출력으로부터 도출되는 상기 제 2 신호를 수신하기 위해, 상기 한 개 이상의 비교기에 연결되는 한 개 이상의 스위칭 전력 스테이지
를 포함하며, 이때, 상기 한 개 이상의 입력 신호와 상기 스위칭 전력 스테이지의 상태 변화 타이밍간의 관계가 비선형이어서, 오디오 정보를 포함하는 한 개 이상의 측파대를 포함하면서 입력 신호의 주파수에 대해 주파수 시프트된 출력을 발생시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 매질이 공기를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 매질이 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 출력 신호가 두 개의 측파대를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 출력 신호가 두 개의 측파대를 포함하고, 상기 출력 신호가
a) 상기 오디오 정보가 두 측파대 사이에서 불균등하게 나누어지는 지, 그리고
b) 이 신호의 강도가 두 측파대 사이에서 불균등하게 나누어지는 지
의 두 조건 중 한가지 이상을 만족시키는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 변조기-증폭기가 단일 측파대(SSB)나 이중 측파대(DSB) 변조를 행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 신호가 2-레벨, 3-레벨, 4-레벨, 5-레벨 중 하나인 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 한 개 이상의 기준 신호가 사인파, 삼각파, 그리고 사각파형 중 하나인 주기적 파형을 가지는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 변조기-증폭기가 아날로그 방식으로 구현되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 변조기-증폭기가 디지털 방식으로 구현되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
11. 제 10 항에 있어서, 게이트 어레이를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 게이트 어레이가 필드-프로그래밍형인 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 변조기-증폭기는 한 개의 캐리어 레벨 제어기를추가로 포함하고, 이에 따라, 상기 캐리어 신호의 진폭을 변화시킴으로서 출력 전력이 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
14. 제 1 항에 있어서, 상기 출력 전력이 출력 신호의 진폭을 변화시킴으로서 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
15. 제 14 항에 있어서, 스위칭 전력 스테이지의 상태들 간의 전압 스윙을 조정함으로서 상기 출력 전력이 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
16. 제 1 항에 있어서, 상기 출력 신호 진폭은 한 개 이상의 스위칭 전력 스테이지에서 정수값과의 곱으로 나타나는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
17. 제 13 항에 있어서, 상기 변조기-증폭기는,
- 상기 입력 신호의 레벨을 바탕으로 한 개의 레벨 신호를 발생시키는 신호 프로세서
를 추가로 포함하고, 이때, 상기 캐리어가 상기 레벨 신호에 따라 진폭 변조되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 캐리어 레벨 제어기는 상기 입력 신호를 바탕으로 기준 신호의 진폭을 변조하여, 매질의 응압 레벨 증가를 제공하도록 전력이 추가되고 매질의 음압 레벨 감소를 위해 전력이 감소되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
19. 제 1 항에 있어서, 상기 스위칭 출력 스테이지의 스위칭 주파수가 상기 한 개 이상의 기준 신호 주파수의 10배보다 작은 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
20. 제 19 항에 있어서, 상기 스위칭 출력 스테이지의 스위칭 주파수가 상기 한 개 이상의 기준 신호 주파수의 6배보다 작은 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
21. 제 19 항에 있어서, 상기 스위칭 주파수가 캐리어 주파수의 정수배인 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
22. 제 1 항에 있어서, 상기 비선형 관계가 아크사인 함수를 바탕으로 하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
23. 제 22 항에 있어서, 입력 신호의 오디오 정보의, 스위칭에 의한 왜곡을 최소화시키도록 상기 함수가 선택되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
24. 제 1 항에 있어서, 사인파형을 포함하는 입력 신호를 처리하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
25. 제 24 항에 있어서, 동상 신호 및 쿼드러처 신호를 포함하는 입력 신호를 처리하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
26. 제 1 항에 있어서, 상기 기준 신호 주파수는 변조기-증폭기를 연결할 교류 벽체-소켓 전력의 주파수를 바탕으로 하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
27. 제 26 항에 있어서, 상기 변조기-증폭기는,
- 기선택된 패러미터 값의 범위로부터 벗어나는 교류 전력으로부터 발생하는 유효하지 않은 조건을 방지하기 위한 보호 회로
를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
28. 제 1 항에 있어서, 상기 변조기-증폭기는,
- 대역통과 증폭기,
- AM 송신기 및 SSB 송신기 중 하나의 일부분,
- SONAR 시스템의 일부분,
- 진단용 초음파 시스템의 일부분, 그리고
- 주파수 변환 증폭기
중 하나로 기능할 수 있는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
29. 제 7 항에 있어서, 출력 신호 스위칭은 캐리어 주파수의 2배, 3배, 4배, 5배, 6배 중 하나에서 발생하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
30. 제 29 항에 있어서, 상기 출력 신호는 고측파대, 저측파대, 고측파대 및 저측파대 중 한가지 종류인 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
31. 변조기-증폭기에 있어서, 이 변조기-증폭기는,
- 오디오 정보를 포함하는 한 개 이상의 입력 신호를 수신하기 위한 입력부,
- 한 개 이상의 기준 신호를 발생시키기 위한 한 개 이상의 기준 신호 제너레이터, 그리고
- 상기 한 개 이상의 입력 신호와 스위칭 출력 파형의 상태 변환 간에 비선형 관계가 성립되도록 상기 한 개 이상의 기준 신호를 변조하기 위한 스위치 모드 변조기
를 포함하고, 이때, 상기 변조기-증폭기는 한 매질에서 오디오 정보를 재생성하기 위해 패러미터 음 재생성 시스템에서 사용할 수 있도록 동작하고, 상기 변조기-증폭기는 출력 신호를 발생시키며, 상기 출력 신호는 한 개 이상의 측파대를 포함하면서 상기 한 개 이상의 입력 신호의 주파수에 대해 주파수 시프트되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
32. 제 1 항에 있어서, 상기 매질이 공기를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
33. 제 1 항에 있어서, 상기 기준 신호가 이중 측파대 변조되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
34. 제 1 항에 있어서, 상기 기준 신호가 저측파대 변조되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
35. 제 1 항에 있어서, 상기 출력은 두 개의 측파대를 포함하고, 상기 출력은,
a) 오디오 정보가 두 측파대 사이에서 불균등하게 나누어지고, 그리고
b) 상기 출력 신호 강도가 두 측파대 사이에서 불균등하게 나누어지는
두 조건 중 한가지 이상의 조건을 충족시키는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
36. 제 1 항에 있어서, SSB 변조와 DSB 변조를 실행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
37. 제 1 항에 있어서, 상기 기준 신호가 단일-에지 변조되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
38. 제 1 항에 있어서, 상기 출력 스위칭이 2-레벨, 3-레벨, 4-레벨, 5-레벨스위칭 중 한가지인 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
39. 제 1 항에 있어서, 상기 기준 신호가 사인파형 및 삼각파형 중 한가지인 주기적 파형을 가지는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
40. 제 1 항에 있어서, 상기 변조기-증폭기가 한 개 이상의 디지털 방식으로 구현되고, 상기 입력 신호가 펄스-코드 변조(PCM)되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
41. 제 31 항에 있어서, 필드 프로그래밍형 게이트 어레이를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
42. 제 1 항에 있어서, 상기 매질의 음압 레벨이 캐리어 신호의 진폭을 변화시킴으로서 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
43. 제 1 항에 있어서, 스위칭 전력 스테이지에서 전압 스윙을 조정함으로서 출력 전력이 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
44. 제 43 항에 있어서, 조정될 수 있는 실수값과 진폭을 곱함으로서 출력 전력이 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
45. 제 1 항에 있어서, 스위칭 전력 스테이지의 레벨 수가 1, 2, 3, 4를 포함하는 정수 더하기 1인 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
46. 제 1 항에 있어서, 동적 캐리어 레벨 제어기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
47. 제 46 항에 있어서, 상기 동적 캐리어 레벨 제어기가 상기 입력 신호를 바탕으로 상기 기준 신호의 진폭을 변조시키고, 이에 따라, 패러미터 재생성 시스템에 의해 동작한 매질의 음압 레벨 증가를 위해 전력이 추가되고, 매질의 음압 레벨을 감소시키기 위해 전력이 감소되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
48. 제 1 항에 있어서, 스위칭 출력 전력 스테이지의 스위칭 주파수가 기준 신호 주파수의 10배보다 작은 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
49. 제 48 항에 있어서, 스위칭 주파수가 기준 신호 주파수의 2배, 4배, 8배 중 하나인 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
50. 제 19 항에 있어서, 스위칭 주파수가 캐리어 주파수의 정수배이며, 상기 정수는 2, 3, 4, 5, 6, 7 중 하나인 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
51. 제 1 항에 있어서, 한 개 이상의 입력 신호와, 스위칭 출력 스테이지의 상태 변화 타이밍간의 관계가 아크사인 함수를 바탕으로 하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
52. 제 51 항에 있어서, 출력 신호의 오디오 정보의, 스위칭에 의한 왜곡을 최소화하도록 상기 함수가 선택되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
53. 제 31 항에 있어서, 사인파형을 포함하는 입력 신호를 처리하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
54. 제 53 항에 있어서, 동상 신호 및 쿼드러처 신호를 포함하는 입력 신호를 처리하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
55. 제 1 항에 있어서, 변조기-증폭기를 연결할 교류 벽체-소켓 전력의 주파수에 상기 기준 신호 주파수가 비례하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
56. 제 55 항에 있어서,
- 기선택된 패러미터 값의 범위로부터 벗어나는 교류 전력으로부터 발생하는 유효하지 않은 조건을 방지하기 위한 보호 회로
를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
57. 제 1 항에 있어서, 공급 전압의 변화 및 잡음을 완화시키도록 구성된 전력 공급 거절 회로를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
58. 제 57 항에 있어서, 상기 전력 공급 거절 회로가 삼각파 및 사인파 기준 신호를 안정화시키기 위해 피드포워드(feed-forward) 진폭/펄스-폭 조정 기술을 이용하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
59. 제 31 항에 있어서, 상기 기준 신호가 a) 저측파대, b) 고측파대, 그리고 c) 고저측파대 중 한가지에서 오디오 정보를 포함하도록 변조되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
60. 제 59 항에 있어서, 스위칭 전력 스테이지가 2, 3, 4, 5 중 하나와 같은 레벨 수를 가지는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
61. 제 60 항에 있어서, 상기 스위칭이 기준 신호 주파수의 2, 3, 4, 5, 6배 중 하나에서 발생하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
62. 제 31 항에 있어서, 주파수 변조, QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 그리고 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 중 한가지에 대하여 동작하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
63. 음파 전송 매질에서 음파 패러미터 어레이로 오디오 신호를 재생성하는 음파 출력을 발생시키는 시스템으로서,
이 시스템은 변조기-증폭기와 초음파 트랜스듀서를 포함하고,
상기 변조기-증폭기는 변조된 캐리어 출력을 생성하며, 상기 변조된 캐리어 출력은 처리된 오디오 신호를 포함하도록 변조된 초음파 주파수의 캐리어 파형을 포함하고, 상기 변조된 캐리어 출력은 음파 패러미터 어레이로부터 오디오 신호를 재생성하도록 트랜스듀서를 구동시키며,
상기 변조기-증폭기는 이벤트 제너레이터를 포함하고, 상기 이벤트 제너레이터는 오디오 신호와 기준 신호의 비교치를 바탕으로 타이밍 신호를 발생시키며,
상기 변조기-증폭기는 스위칭 출력 스테이지를 추가로 포함하고, 상기 이벤트 제너레이터는 상기 스위칭 출력 스테이지에 신호를 보내며, 상기 출력 스테이지의 스위칭 상태 변화의 타이밍이 비선형 함수에 의해 상기 오디오 신호에 연계되고,
상기 초음파 트랜스듀서는 변조된 캐리어 출력을 초음파 파형으로 변환하여, 매질에 오디오 파를 생성하고, 이에 따라, 사전처리된 오디오 소스 신호가 매질의 패러미터 어레이로부터 증폭되어 재생성되는 것을 특징으로 하는 음파 패러미터 어레이로 오디오 신호를 재생성하는 음파 출력을 발생시키는 시스템.
64. 제 63 항에 있어서, 상기 비선형 함수가 아크사인 함수인 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
65. 제 63 항에 있어서, 상기 매질이 공기를 포함하는 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
66. 제 63 항에 있어서, 상기 기준 신호가 a) 변조된 고측파대, b) 변조된저측파대, c) 변조된 이중 측파대(AM) 중 하나인 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
67. 제 63 항에 있어서, 조합된 변조기/증폭기가 진폭 변조와 측파대 변조를 실행할 수 있는 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
68. 제 1 항에 있어서, 상기 기준 신호가 사인파형이고, 상기 이벤트 제너레이터가 한 개 이상의 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
69. 제 1 항에 있어서, 상기 조합된 변조기/증폭기가 디지털 방식으로 구현되는 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
70. 제 69 항에 있어서, 상기 입력 신호가 펄스 코드 변조(PCM)되는 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
71. 제 63 항에 있어서, 상기 변조기/증폭기가 게이트 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
72. 제 71 항에 있어서, 상기 게이트 어레이가 필드-프로그래밍형인 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
73. 제 63 항에 있어서, 상기 변조기/증폭기가 스위칭 출력 스테이지를 포함하고, 이때, 스테디-스테이트 레벨의 수가 0보다 크고 8보다 작은 정수 더하기 1인 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
74. 제 73 항에 있어서, 상기 기준 신호가 a) 변조된 단일 측파대, 그리고 b) 변조된 이중 측파대 중 한가지인 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
75. 제 74 항에 있어서, 상기 스위칭 출력 스테이지가 기준 신호 주파수의 2배, 3배, 4배, 5배, 6배 중 한가지인 스위칭 주파수를 포함하는 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
76. 제 63 항에 있어서, 스위칭 출력 스테이지의 상태 변화 타이밍에 대한 오디오 신호의 비선형 관계를 이용하여 a) SSB, b) DSB, c) FM, d) QPSK, e) QAM 변조 중 한가지를 실행하도록 구성될 수 있는 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
77. 제 63 항에 있어서, 전력 공급 거절 회로를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
78. 제 63 항에 있어서, 입력 신호 레벨을 바탕으로 기준 신호의 진폭을 변조하는 동적 캐리어 레벨 제어기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
79. 제 78 항에 있어서, 상기 동적 캐리어 레벨 제어기가 입력 오디오 신호 레벨을 바탕으로 캐리어의 진폭을 변조하고, 이에 따라, 소스 신호의 감지된 요건을 바탕으로 매질 내 오디오 출력의 음압 레벨을 증가시키도록 전력이 진폭에 추가되고 음압 레벨을 감소시키도록 전력이 감소되는 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
80. 제 63 항에 있어서, 변조기-증폭기의 스위칭 출력 스테이지가 캐리어 주파수의 10배보다 작은 스위칭 주파수를 가지는 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
81. 제 63 항에 있어서, 출력 신호로부터 스위칭 산물을 제거시키도록 저역통과 필터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
82. 패러미터 음 재생성 시스템에서 사용하기 위한 변조기-증폭기로서, 상기 변조기-증폭기는,
- 기준 신호 제너레이터,
- 입력 신호를 기준 신호와 비교하기 위한 한 개 이상의 비교기를 포함하면서 입력 신호에서 검출된 이벤트들에 바탕하여 타이밍 신호를 발생시키기 위한 이벤트 검출기-신호 제너레이터,
- 타이밍 신호에 따라 기준 신호를 변조하기 위한 스위칭 출력 스테이지로서, 이에 따라, 변조기-출력 스테이지에서의 상태 변화 타이밍과 입력 신호간 비선형 관계를 실현하도록 신호 변조가 신호의 전력 증폭과 일체형으로 연계되는, 이러한 스위칭 출력 스테이지
를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
83. 제 82 항에 있어서, 상기 비선형 관계가 아크사인 함수를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
84. 제 82 항에 있어서, 상기 기준 신호가 저측파대, 고측파대, 또는 이중측파대 변조 중 하나인 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
85. 제 84 항에 있어서, 상기 스위칭 출력 스테이지의 스테디-스테이트 레벨의 수는 2, 3, 4, 5 중 한가지로 선택되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
86. 제 85 항에 있어서, 스위칭은 기준 신호 주파수의 2배, 3배, 4배 중 한가지에서 발생되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
87. 제 82 항에 있어서, 공급 전압의 변화를 완화시키도록 전력 공급 거절 회로를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
88. 패러미터 음 재생성 시스템에서 사용하기 위한 스위칭 모드 변조기-전력 증폭기에 있어서, 이 변조기-증폭기는,
- 캐리어 신호 제너레이터,
- 기준 신호와 오디오 입력 신호의 비교 결과를 바탕으로 이벤트 신호를 발생시키는 한 개 이상의 비교기를 포함하는 이벤트 검출기 이벤트 신호 제너레이터,
- 캐리어 신호를 변조할 때 이벤트 신호에 따라 스위칭을 실행하는 변조기-스위칭 모드 증폭기 출력 스테이지로서, 이때, 출력 스테이지의 상태 변화와 오디오 신호에서 검출된 이벤트 간의 관계가 비선형이고, 상기 변조기-증폭기는 패러미터 음 재생성 시스템에서 사용하기 위한 것임을 특징으로 하는 스위칭 모드 변조기-전력 증폭기.
89. 제 88 항에 있어서, 상기 비선형 관계가 아크사인 함수를 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 변조기-전력 증폭기.
90. 제 88 항에 있어서, 상기 기준 신호가 저측파대 변조, 고측파대 변조, 또는 이중측파대 변조 중 하나인 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 변조기-전력 증폭기.
91. 제 90 항에 있어서, 상기 스위칭 전력 출력 스테이지의 스테디-스테이트 레벨의 수가 2, 3, 4, 5 중 하나인 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 변조기-전력증폭기.
92. 제 90 항에 있어서, 상기 스위칭이 기준 신호 주파수의 2, 3, 4 배 중 하나에서 발생하는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 변조기-전력 증폭기.
93. 제 88 항에 있어서, 공급 전압의 변화를 완화시키기 위해 전력 공급 거절 회로를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 스위칭 모드 변조기-전력 증폭기.
94. 변조기-증폭기에 있어서, 이 변조기-증폭기는,
- 캐리어 신호 제너레이터,
- 오디오 입력 신호에서 검출된 이벤트를 바탕으로 상태 변화 신호를 발생시키고 입력 신호를 기준 신호와 비교하는 이벤트 검출기, 그리고
- 상태 변화 신호를 바탕으로 패러미터 음 재생성을 위해 캐리어를 변조시키기 위한 변조기-스위칭 출력 스테이지로서, 이때, 상기 출력 스테이지의 스테디-스테이트 레벨들간 스위칭 타이밍이 비선형 함수에 의해 오디오 입력 신호와 연계되는, 이러한 변조기-스위칭 출력 스테이지
를 포함하며, 이때, 스위칭 주파수가 캐리어 주파수의 2배, 3배, 4배 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
95. 제 94 항에 있어서, 스테디-스테이트 레벨들의 수가 2, 3, 4, 5 중 하나인 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
96. 제 95 항에 있어서, 상기 기준 신호가 억제될 수 있고, 상기 변조기-증폭기가 대역통과 증폭기로 동작할 수 있는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
97. 제 96 항에 있어서, SONAR 장비에 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는변조기-증폭기.
98. 변조기-증폭기에 있어서, 이 변조기-증폭기는,
- 캐리어 기준 신호를 발생시키는 캐리어 기준 제너레이터,
- 오디오 입력 신호를 캐리어 기준 신호에 비교하여 상기 비교결과를 바탕으로 이벤트 트리거 신호를 발생시키는 이벤트 제너레이터,
- 이벤트 트리거 신호들을 수신하여 캐리어 신호의 이중 측파대 변조를 발생시키는 AM 변조기,
- 이벤트 트리거 신호들을 수신하여 캐리어 신호의 SSB 변조를 발생시키는 SSB 변조기, 그리고
- AM 변조 또는 SSB 변조 캐리어 신호를 수신하여, 이를 바탕으로 패러미터 음 재생성 시스템에서 초음파 트랜스듀서를 구동하기에 적절한 구동 신호를 출력하는 출력 드라이버
를 포함하며, 이때, 이벤트 트리거 신호들이 비선형 함수에 의해 오디오 입력 신호에 연계되고, 변조는 이벤트 트리거 신호를 바탕으로 한 스위치-모드 변조인 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
99. 제 98 항에 있어서,
- 변조기-증폭기에 전력을 공급하는 전원, 그리고
- 전력공급 거절 회로
를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
100. 제 98 항에 있어서, 동상 및 쿼드러처 오디오 입력 신호를 발생시키도록 오디오 입력을 사전처리하는 오디오 프리프로세서를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
101. 제 100 항에 있어서, 사전처리된 오디오 입력을 바탕으로 캐리어 레벨을 동적으로 제어하는 오디오 프리프로세서를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
102. 제 1 항에 있어서, 변조/증폭 스위칭시 2-레벨, 3-레벨, 4-레벨, 5-레벨의 스테디-스테이트 중 하나에 대해 변조기-증폭기가 구성되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
103. 제 102 항에 있어서, SSB 변조 및 DSB 변조 중 한가지 이상을 실행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
104. 제 102 항에 있어서, 각각의 변조에 대하여 3차 고조파가 감소되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
105. 제 103 항에 있어서, 캐리어 주파수의 2배, 3배, 4배 중 하나에서 스위칭이 발생하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
106. 제 103 항에 있어서, 스태거 드라이브를 바탕으로 2-레벨 SSB 변조를 행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
111. 패러미터 스피커 시스템에서 사용하기 위한 오디오 신호의 주파수 시프트 및 증폭 방법으로서, 이 방법은,
1) 한 개 이상의 입력 오디오 신호를 수신하고,
2) 한 개 이상의 기준 신호를 생성하며,
3) 상기 한 개 이상의 입력 오디오 신호를 상기 한 개 이상의 기준 신호와 비교하여, 비교된 한 개 이상의 프로덕트 신호를 도출하고,
4) 한 개 이상의 프로덕트 신호를 기준 신호와 조합하며,
5) 스위칭 전력 스테이지에 상기 한 개 이상의 프로덕트 신호를 전달하여, 상기 스위칭 전력 스테이지에서,
a) 입력 오디오 신호에 대해 비선형 프리프로세싱을 실행하고, 그리고
b) 한 개 이상의 기준 신호로 비-삼각파를 이용하는
동작을 실행하며, 그리고
6) 스위칭 전력 스테이지에서 기준 신호를 변조함으로서 입력 오디오 신호를 주파수 시프트하고 증폭시키는
단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호의 주파수 시프트 및 증폭 방법.
112. 제 111 항에 있어서, 스위칭 전력 스테이지에서 상태 변화의 타이밍과 오디오 입력 신호간에 비선형 관계가 성립되는 것을 특징으로 하는 오디오 신호의 주파수 시프트 및 증폭 방법.
113. 제 112 항에 있어서, 오디오 입력 신호의 상기 비선형 처리는 아크사인 함수를 바탕으로 하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호의 주파수 시프트 및 증폭 방법.
114. 제 113 항에 있어서, 비-삼각파가 사인파인 것을 특징으로 하는 오디오 신호의 주파수 시프트 및 증폭 방법.
115. 제 111 항에 있어서, 상기 기준 신호가 저-측파대, 고-측파대, 또는 고저 측파대 중 하나에서 변조되는 것을 특징으로 하는 오디오 신호의 주파수 시프트 및 증폭 방법.
116. 제 111 항에 있어서, 스위칭 전력 스테이지에서의 스위칭이 캐리어 주파수의 2배, 3배, 4배, 5배, 6배 중 하나에서 발생되는 것을 특징으로 하는 오디오 신호의 주파수 시프트 및 증폭 방법.
117. 제 111 항에 있어서, 한 개 이상의 기준 신호를 생성하는 것은, 전력 공급 거절 회로를 제공하고 기준 신호 주파수를 선택된 범위 내로 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호의 주파수 시프트 및 증폭 방법.
118. 제 111 항에 있어서, 상기 방법은,
- 주파수 변조를 실행하고,
- QPSK 를 실행하며, 그리고
- QAM을 실행하는
단계들 중 한가지 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호의 주파수 시프트 및 증폭 방법.
1. 매질에서 오디오 정보를 재생성하기 위한 패러미터 음 재생성 시스템에 사용하기 위한 변조기-증폭기로서, 상기 변조기-증폭기는,
- 오디오 정보를 포함하는 한 개 이상의 입력 신호를 수신하기 위한 입력부,
- 한 개 이상의 기준 신호를 발생시키기 위한 한 개 이상의 기준 신호 제너레이터,
- 상기 한 개 이상의 입력 신호에 바탕한 제 1 신호와 상기 한 개 이상의 기준 신호 간의 관계를 검출하여 이를 바탕으로 제 2 신호를 발생시키기 위해, 상기 입력부 및 상기 기준 신호 제너레이터에 연결되는 한 개 이상의 비교기, 그리고
- 상기 제 2 신호를 수신하여, 한 개 이상의 측파대 및 오디오 정보를 포함하는 출력 신호를 구동하기 위해, 상기 한 개 이상의 비교기에 연결되는 한 개 이상의 스위칭 전력 스테이지
를 포함하며, 이때, 상기 한 개 이상의 입력 신호와 상기 스위칭 전력 스테이지의 상태 변화 타이밍간의 관계가 비선형인 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 매질이 공기를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 매질이 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 출력 신호가 두 개의 측파대를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 출력 신호가 두 개의 측파대를 포함하고, 상기 출력 신호가
a) 상기 오디오 정보가 두 측파대 사이에서 불균등하게 나누어지는 지, 그리고
b) 이 신호의 강도가 두 측파대 사이에서 불균등하게 나누어지는 지
의 두 조건 중 한가지 이상을 만족시키는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 변조기-증폭기가 단일 측파대(SSB)나 이중 측파대(DSB) 변조를 행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 신호가 2-레벨, 3-레벨, 4-레벨, 5-레벨 중 하나인 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 한 개 이상의 기준 신호가 사인파, 삼각파, 그리고 사각파형 중 하나인 주기적 파형을 가지는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 변조기-증폭기가 아날로그 전자 소자로 구현되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 변조기-증폭기가 한 개 이상의 디지털 전자 소자로 구현되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 한 개 이상의 디지털 전자 소자가 게이트 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 게이트 어레이가 필드-프로그래밍형인 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 한 개 이상의 기준 신호 제너레이터는 한 개의 캐리어 레벨 제어기를 추가로 포함하고, 이에 따라, 상기 한 개 이상의 기준 신호의 진폭을 변화시킴으로서 출력 전력이 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
14. 제 1 항에 있어서, 상기 출력 전력이 출력 신호의 진폭을 변화시킴으로서 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
15. 제 14 항에 있어서, 한 개 이상의 스위칭 전력 스테이지의 상태들 간의 전압 스윙을 조정함으로서 상기 출력 전력이 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
16. 제 1 항에 있어서, 상기 출력 신호 진폭은 한 개 이상의 스위칭 전력 스테이지에서 정수값과의 곱으로 나타나는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
17. 제 1 항에 있어서, 상기 변조기-증폭기는,
- 상기 한 개 이상의 입력 신호의 레벨을 바탕으로 한 개의 레벨 신호를 발생시키는 입력부와 통신하는 신호 프로세서
를 추가로 포함하고, 이때, 상기 한 개 이상의 기준 신호가 상기 레벨 신호에 따라 진폭 변조되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 한 개 이상의 기준 신호 제너레이터는 상기 한 개 이상의 입력 신호를 바탕으로 한 개 이상의 기준 신호의 진폭을 변조하여, 출력 신호의 전력을 조정하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
19. 제 1 항에 있어서, 상기 스위칭 출력 스테이지의 스위칭 주파수가 상기 한 개 이상의 기준 신호 주파수의 10배보다 작은 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
20. 제 1 항에 있어서, 상기 스위칭 출력 스테이지의 스위칭 주파수가 상기 한 개 이상의 기준 신호 주파수의 6배보다 작은 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
21. 제 1 항에 있어서, 상기 비선형 관계가 아크사인 함수를 바탕으로 하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
22. 제 1 항에 있어서, 출력 신호의 오디오 정보의, 스위칭에 의한 왜곡을 최소화시키도록 상기 비선형 관계가 선택되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
23. 제 1 항에 있어서, 상기 한 개 이상의 입력 신호가 사인파형을 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
24. 제 1 항에 있어서, 상기 한 개 이상의 입력 신호가 동상 신호 및 쿼드러처 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
25. 제 1 항에 있어서, 상기 변조기-증폭기는,
- 기선택된 패러미터 값의 범위로부터 입력 전력이 벗어날 때, 상기 한 개 이상의 스위칭 전력 스테이지를 재설정(reset)하거나 꺼버리기(turn off) 위해 상기 한 개 이상의 스위칭 전력 스테이지에 연결되는 보호 회로
를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
26. 제 1 항에 있어서, 상기 변조기-증폭기는,
- 대역통과 증폭기,
- AM 송신기 및 SSB 송신기 중 하나의 일부분,
- SONAR 시스템의 일부분,
- 진단용 초음파 시스템의 일부분, 그리고
- 주파수 변환 증폭기
중 하나로 기능할 수 있는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
27. 제 1 항에 있어서, 출력 신호 스위칭은 상기 한 개 이상의 기준 신호의 주파수의 2배, 3배, 4배, 5배, 6배 중 하나에서 발생하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
28. 제 1 항에 있어서, 상기 출력 신호는 고측파대, 저측파대, 고측파대 및 저측파대 중 한가지 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
29. 변조기-증폭기에 있어서, 이 변조기-증폭기는,
- 오디오 정보를 포함하는 한 개 이상의 입력 신호를 수신하기 위한 입력부,
- 한 개 이상의 기준 신호를 발생시키기 위한 한 개 이상의 기준 신호 제너레이터, 그리고
- 상기 한 개 이상의 입력 신호와 스위칭 출력 파형의 상태 변환 간에 비선형 관계가 성립되도록 상기 한 개 이상의 기준 신호를 변조하기 위한 스위치 모드 변조기
를 포함하고, 이때, 상기 변조기-증폭기는 한 매질에서 오디오 정보를 재생성하기 위해 패러미터 음 재생성 시스템에서 사용할 수 있도록 동작하고, 상기 변조기-증폭기는 출력 신호를 발생시키며, 상기 출력 신호는 한 개 이상의 측파대를 포함하면서 상기 한 개 이상의 입력 신호의 주파수에 대해 주파수 시프트되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
30. 제 29 항에 있어서, 상기 매질이 공기를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
31. 제 29 항에 있어서, 상기 출력은 두 개의 측파대를 포함하고, 상기 출력은,
a) 오디오 정보가 두 측파대 사이에서 불균등하게 나누어지고, 그리고
b) 상기 출력 신호 강도가 두 측파대 사이에서 불균등하게 나누어지는
두 조건 중 한가지 이상의 조건을 충족시키는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
32. 제 29 항에 있어서, SSB 변조나 DSB 변조를 실행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
33. 제 29 항에 있어서, 상기 한 개 이상의 기준 신호가 단일-에지 변조되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
34. 제 29 항에 있어서, 상기 출력 스위칭이 2-레벨, 3-레벨, 4-레벨, 5-레벨 스위칭 중 한가지를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
35. 제 29 항에 있어서, 상기 한 개 이상의 기준 신호가 사인파형 및 삼각파형 중 한가지인 주기적 파형을 가지는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
36. 제 29 항에 있어서, 상기 변조기-증폭기가 한 개 이상의 디지털 전자 소자로 구현되고, 상기 한 개 이상의 입력 신호가 펄스-코드 변조(PCM)를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
37. 제 31 항에 있어서, 상기 한 개 이상의 디지털 전자 소자가 디지털 프로그래밍형 게이트 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
38. 제 29 항에 있어서, 상기 매질의 음압 레벨이 캐리어 신호의 진폭을 변화시킴으로서 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
39. 제 29 항에 있어서, 스위치 모드 변조기와 통신하는 동적 캐리어 레벨 제어기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
40. 제 39 항에 있어서, 상기 동적 캐리어 레벨 제어기가 상기 한 개 이상의 입력 신호를 바탕으로 상기 한 개 이상의 기준 신호의 진폭을 변조시키고, 이에 따라, 패러미터 재생성 시스템에 의해 동작한 매질의 음압 레벨 증가를 위해 전력이 추가되고, 매질의 음압 레벨을 감소시키기 위해 전력이 감소되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
41. 제 29 항에 있어서, 한 개 이상의 입력 신호와, 스위칭 출력 스테이지의 상태 변화 타이밍간의 관계가 아크사인 함수를 바탕으로 하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
42. 제 41 항에 있어서, 출력 신호의 오디오 정보의, 스위칭에 의한 왜곡을 최소화하도록 상기 관계가 선택되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
43. 제 29 항에 있어서, 상기 한 개 이상의 입력 신호가 동상 신호 및 쿼드러처 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
44. 제 29 항에 있어서, 변조기-증폭기를 연결할 교류 벽체-소켓 전력의 주파수에 상기 한 개 이상의 기준 신호 주파수가 비례하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
45. 제 29 항에 있어서,
- 삼각파 및 사인파 기준 신호에 대해 피드포워드(feed-forward) 진폭/펄스-폭 조정 기술을 이용하는 전력 공급 거절 회로
를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
46. 제 29 항에 있어서, 상기 한 개 이상의 기준 신호가 a) 저측파대, b) 고측파대, 그리고 c) 고저측파대 중 한가지에서 오디오 정보를 포함하도록 변조되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
47. 제 31 항에 있어서, 상기 변조기-증폭기는 주파수 변조, QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 그리고 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 중 한가지에 대하여 동작하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
48. 음파 전송 매질에서 음파 패러미터 어레이로 오디오 신호를 재생성하는 음파 출력을 발생시키는 시스템으로서,
이 시스템은 변조기-증폭기와, 변조기-증폭기에 연결되는 초음파 트랜스듀서를 포함하고,
상기 변조기-증폭기는 변조된 캐리어 출력을 생성하며, 상기 변조된 캐리어 출력은 처리된 오디오 신호를 포함하도록 변조된 초음파 주파수의 캐리어 파형을 포함하고, 상기 변조된 캐리어 출력은 음파 패러미터 어레이로부터 오디오 신호를 재생성하도록 트랜스듀서를 구동시키며,
상기 변조기-증폭기는 이벤트 제너레이터를 포함하고, 상기 이벤트 제너레이터는 오디오 신호와 기준 신호의 비교치를 바탕으로 타이밍 신호를 발생시키며,
상기 변조기-증폭기는 상기 이벤트 제너레이터에 연결된 스위칭 출력 스테이지를 추가로 포함하고, 상기 이벤트 제너레이터는 상기 스위칭 출력 스테이지에 신호를 보내며, 상기 출력 스테이지의 스위칭 상태 변화의 타이밍이 비선형 함수에의해 상기 오디오 신호에 연계되고,
상기 초음파 트랜스듀서는 변조된 캐리어 출력을 초음파 파형으로 변환하여, 매질에 오디오 파를 생성하고, 이에 따라, 사전처리된 오디오 소스 신호가 매질의 패러미터 어레이로부터 증폭되어 재생성되는 것을 특징으로 하는 음파 전송 매질에서 음파 패러미터 어레이로 오디오 신호를 재생성하는 음파 출력을 발생시키는 시스템.
49. 제 48 항에 있어서, 상기 비선형 함수가 아크사인 함수인 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
50. 제 48 항에 있어서, 상기 매질이 공기를 포함하는 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
51. 제 48 항에 있어서, 상기 기준 신호가 a) 변조된 고측파대, b) 변조된 저측파대, c) 변조된 이중 측파대(AM) 중 하나인 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
52. 제 48 항에 있어서, 조합된 변조기/증폭기가 진폭 변조나 측파대 변조를 실행할 수 있는 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
53. 제 48 항에 있어서, 상기 기준 신호가 사인파형이고, 상기 이벤트 제너레이터가 한 개 이상의 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
54. 제 48 항에 있어서, 상기 조합된 변조기/증폭기가 디지털 신호 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
55. 제 54 항에 있어서, 상기 입력 신호가 펄스 코드 변조(PCM)되는 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
56. 제 48 항에 있어서, 상기 변조기/증폭기가 게이트 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
57. 제 56 항에 있어서, 상기 게이트 어레이가 필드-프로그래밍형인 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
58. 제 48 항에 있어서, 상기 변조기/증폭기가 스위칭 출력 스테이지를 포함하고, 이때, 스테디-스테이트 레벨이 2 이상 8 미만인 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
59. 제 48 항에 있어서, 한 개 이상의 기준 신호가 a) 변조된 단일 측파대, 그리고 b) 변조된 이중 측파대 중 한가지인 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
60. 제 48 항에 있어서, 상기 스위칭 출력 스테이지가 기준 신호 주파수의 2배, 3배, 4배, 5배, 6배 중 한가지인 스위칭 주파수를 포함하는 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
61. 제 48 항에 있어서, 스위칭 출력 스테이지의 상태 변화 타이밍에 대한 오디오 신호의 비선형 관계를 이용하여 a) SSB, b) DSB, c) FM, d) QPSK, e) QAM 변조 중 한가지를 실행하도록 구성될 수 있는 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
62. 제 48 항에 있어서, 상기 스위칭 출력 스테이지에 연결되는 전력 공급거절 회로를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
63. 제 48 항에 있어서, 입력 신호 레벨을 바탕으로 기준 신호의 진폭을 변조하는, 스위칭 출력 스테이지에 연결된 동적 캐리어 레벨 제어기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
64. 제 63 항에 있어서, 상기 동적 캐리어 레벨 제어기가 입력 오디오 신호 레벨을 바탕으로 캐리어의 진폭을 변조하고, 이에 따라, 소스 신호의 감지된 요건을 바탕으로 매질 내 오디오 출력의 음압 레벨을 증가시키도록 전력이 진폭에 추가되고 음압 레벨을 감소시키도록 전력이 감소되는 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
65. 제 48 항에 있어서, 변조기-증폭기의 스위칭 출력 스테이지가 캐리어 주파수의 10배보다 작은 스위칭 주파수를 가지는 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
66. 제 48 항에 있어서, 출력 신호로부터 스위칭 산물을 제거시키도록 저역통과 필터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
67. 패러미터 음 재생성 시스템에서 사용하기 위한 변조기-증폭기로서, 상기 변조기-증폭기는,
- 기준 신호를 발생시키기 위한 기준 신호 제너레이터,
- 입력 신호를 기준 신호와 비교하기 위한 한 개 이상의 비교기를 포함하면서 입력 신호에서 검출된 이벤트들에 바탕하여 타이밍 신호를 발생시키기 위한 이벤트 검출기-신호 제너레이터,
- 타이밍 신호에 따라 기준 신호를 변조하기 위한 스위칭 출력 스테이지로서, 이에 따라, 변조기-출력 스테이지에서의 상태 변화 타이밍과 입력 신호간 비선형 관계를 실현하도록 신호 변조가 신호의 전력 증폭과 일체형으로 연계되는, 이러한 스위칭 출력 스테이지
를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
68. 제 67 항에 있어서, 상기 비선형 관계가 아크사인 함수를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
69. 제 67 항에 있어서, 상기 기준 신호가 저측파대, 고측파대, 또는 이중측파대 변조 중 하나인 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
70. 제 67 항에 있어서, 상기 스위칭 출력 스테이지의 스테디-스테이트 레벨의 수는 2, 3, 4, 5 중 한가지로 선택되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
71. 제 70 항에 있어서, 스위칭 출력 스테이지 내의 스위칭은 기준 신호 주파수의 2배, 3배, 4배 중 한가지에서 발생되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
72. 제 67 항에 있어서, 공급 전압의 변화를 완화시키도록 전력 공급 거절 회로를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
73. 변조기-증폭기에 있어서, 이 변조기-증폭기는,
- 캐리어 신호 제너레이터,
- 오디오 입력 신호에서 검출된 이벤트를 바탕으로 상태 변화 신호를 발생시키고 입력 신호를 기준 신호와 비교하는 이벤트 검출기, 그리고
- 상태 변화 신호를 바탕으로 패러미터 음 재생성을 위해 캐리어를 변조시키기 위한 변조기-스위칭 출력 스테이지로서, 이때, 상기 출력 스테이지의 스테디-스테이트 레벨들간 스위칭 타이밍이 비선형 함수에 의해 오디오 입력 신호와 연계되는, 이러한 변조기-스위칭 출력 스테이지
를 포함하며, 이때, 스위칭 주파수가 캐리어 주파수의 2배, 3배, 4배 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
74. 제 73 항에 있어서, 스테디-스테이트 레벨들의 수가 2, 3, 4, 5 중 하나인 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
75. 제 73 항에 있어서, 상기 기준 신호가 억제될 수 있고, 상기 변조기-증폭기가 대역통과 증폭기로 동작할 수 있는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
76. 제 73 항에 있어서, SONAR 장비에 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
77. 변조기-증폭기에 있어서, 이 변조기-증폭기는,
- 캐리어 기준 신호를 발생시키는 캐리어 기준 제너레이터,
- 오디오 입력 신호를 캐리어 기준 신호에 비교하여 상기 비교결과를 바탕으로 이벤트 트리거 신호를 발생시키는 이벤트 제너레이터,
- 이벤트 트리거 신호들을 수신하여 캐리어 신호의 이중 측파대 변조를 발생시키는 AM 변조기,
- 이벤트 트리거 신호들을 수신하여 캐리어 신호의 SSB 변조를 발생시키는 SSB 변조기, 그리고
- AM 변조 또는 SSB 변조 캐리어 신호를 수신하여, 이를 바탕으로 패러미터음 재생성 시스템에서 초음파 트랜스듀서를 구동하기에 적절한 구동 신호를 출력하는 출력 드라이버
를 포함하며, 이때, 이벤트 트리거 신호들이 비선형 함수에 의해 오디오 입력 신호에 연계되고, 변조는 이벤트 트리거 신호를 바탕으로 한 스위치-모드 변조인 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
78. 제 77 항에 있어서,
- 변조기-증폭기에 전력을 공급하는 전원, 그리고
- 전력공급 거절 회로
를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
79. 제 77 항에 있어서, 동상 및 쿼드러처 오디오 입력 신호를 발생시키도록 사전처리된 오디오 입력을 발생시키기 위한 오디오 프리프로세서를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
80. 제 79 항에 있어서, 사전처리된 오디오 입력을 바탕으로 캐리어 레벨을 동적으로 제어하는 오디오 프리프로세서를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
81. 제 77 항에 있어서, 변조/증폭 스위칭시 2-레벨, 3-레벨, 4-레벨, 5-레벨의 스테디-스테이트 중 하나에 대해 변조기-증폭기가 구성되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
82. 제 77 항에 있어서, SSB 변조 및 DSB 변조 중 한가지 이상을 실행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
83. 제 77 항에 있어서, 각각의 변조에 대하여 3차 고조파가 감소되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
84. 제 77 항에 있어서, 캐리어 주파수의 2배, 3배, 4배 중 하나에서 스위칭이 발생하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
85. 제 77 항에 있어서, 스태거 드라이브를 바탕으로 2-레벨 SSB 변조를 행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
86. 패러미터 스피커 시스템에서 사용하기 위한 오디오 신호의 주파수 시프트 및 증폭 방법으로서, 이 방법은,
1) 한 개 이상의 입력 오디오 신호를 수신하고,
2) 한 개 이상의 기준 신호를 생성하며,
3) 상기 한 개 이상의 입력 오디오 신호를 상기 한 개 이상의 기준 신호와 비교하여, 비교된 한 개 이상의 프로덕트 신호를 도출하고,
4) 스위칭 전력 스테이지에 상기 한 개 이상의 프로덕트 신호를 전달하여, 상기 스위칭 전력 스테이지에서,
a) 입력 오디오 신호에 대해 비선형 프리프로세싱을 실행하고, 그리고
b) 한 개 이상의 기준 신호로 비-삼각파를 생성하는
동작을 실행하며, 그리고
5) 스위칭 전력 스테이지에서 기준 신호를 변조함으로서 입력 오디오 신호를 주파수 시프트하고 증폭시키는
단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호의 주파수 시프트 및 증폭방법.
87. 제 86 항에 있어서, 스위칭 전력 스테이지에서 상태 변화의 타이밍과 오디오 입력 신호간에 비선형 관계가 성립되는 것을 특징으로 하는 오디오 신호의 주파수 시프트 및 증폭 방법.
88. 제 86 항에 있어서, 오디오 입력 신호의 상기 비선형 처리는 아크사인 함수를 바탕으로 하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호의 주파수 시프트 및 증폭 방법.
89. 제 86 항에 있어서, 비-삼각파가 사인파인 것을 특징으로 하는 오디오 신호의 주파수 시프트 및 증폭 방법.
90. 제 86 항에 있어서, 상기 기준 신호가 저-측파대, 고-측파대, 또는 고저 측파대 중 하나에서 변조되는 것을 특징으로 하는 오디오 신호의 주파수 시프트 및 증폭 방법.
91. 제 86 항에 있어서, 스위칭 전력 스테이지에서의 스위칭이 캐리어 주파수의 2배, 3배, 4배, 5배, 6배 중 하나에서 발생되는 것을 특징으로 하는 오디오 신호의 주파수 시프트 및 증폭 방법.
92. 제 86 항에 있어서, 한 개 이상의 기준 신호를 생성하는 것은, 전력 공급 거절 회로를 제공하고 기준 신호 주파수를 선택된 범위 내로 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호의 주파수 시프트 및 증폭 방법.
93. 제 86 항에 있어서, 상기 방법은,
- 주파수 변조를 실행하고,
- QPSK 를 실행하며, 그리고
- QAM을 실행하는
단계들 중 한가지 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호의 주파수 시프트 및 증폭 방법.
94. 제 86 항에 있어서,
- 입력 오디오 신호와 기준 신호의 다중 비교를 바탕으로 다중 비교 프로덕트 신호들을 발생시키고, 그리고
- 다중 비교 프로덕트 신호들을 조합하여 한 개의 비교된 프로덕트 신호를 도출하는
단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호의 주파수 시프트 및 증폭 방법.
95. 제 10 항에 있어서, ASIC(Application Specific Integrated Circuit)를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
96. 제 1 항에 있어서, a) 동적 범위 컴프레서, 그리고 b) 동적 캐리어 레벨 제어기 중 하나를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
도 1은 패러미터 어레이에 변조기-증폭기(ModAmp)(10)를 적용한 도면이다. 패러미터 어레이 시스템은 충분한 에너지로 비가청 초음파 주파수 신호를 방사하는 트랜스듀서(15)를 이용하여 대기상에서 가청음(13)을 발생시킨다. 대기의 비선형 음파 성질은 초음파 신호의 복조를 실행하여, 가청음을 발생시킨다. 전형적인 패러미터 어레이 시스템에서, 초음파 캐리어 신호는 오디오 소스에 의해 변조되고, 그후 증폭되어 고강도 스피커, 에미터, 또는 트랜스듀서에 공급된다. 이 강렬한 초음파에 의해 에미터 앞의 대기가 비선형 트랜스퍼 특성을 보이게 된다. 대기 매질의 비선형성은 합 및 차이 주파수 형태로 변조간 왜곡 산물들을 발생시킨다. 가청음은 차이 주파수에 의해 생성된다. 예를 들어, 1kHz 입력 및 40kHz 캐리어 주파수를 가진 고측파대 변조기는 스피커(15)에서 40kHz 및 41kHz 신호를 생성할 것이다. 비선형 공기 컬럼 복조는 어레이(11)에서 가청 1kHz 톤을 생성할 것이다.
패러미터 어레이(11)들은 물리적으로 작은 트랜스듀서(15)를 이용하여 소리를 타이트한 광선으로 포커싱하는 기능을 제공한다. 패러미터 어레이 개념은 물같은 액체나 공기같은 기체를 포함한 유체에 모두 잘 적용된다. ModAmp는 크기가 작고 효율이 높아 패러미터 어레이 시스템에서 요구되는 변조 및 증폭 기능에 대한 이상적인 해법이다.
AM 및 SSB 송신기, SONAR 신호 변조 및 증폭, 의료용 초음파 장비, 주파수 변환 증폭기, 대역 통과 증폭기, 쿼드러처 위상 편위 키잉, 그리고 쿼드러처 진폭 변조를 포함한다.
도 2에 도시되는 바와 같이, 본 발명에 따른 변조기-증폭기 시스템(10)은 오디오 소스(12)로부터 오디오 신호를 취한다. 이 오디오 신호는 한가지 이상의 방식으로 오디오 신호 프리프로세서(preprocessor)에서 사전처리될 수 있다. 가령, 패러미터 음 재생성에 내재된 일부 왜곡들을 교정하기 위해 사전왜곡될 수 있다. 오디오 신호 입력(16)은 이벤트 제너레이터(18)에 연결된다. 입력 신호는 동상(I) 및 쿼드러처(Q) 사인파형 신호로 표현될 수 있다. 쿼드러처 신호는 동상 신호를 바탕으로 할 때 코사인(90도 위상차) 신호다. 입력 신호는 이벤트 제너레이터에 의해 기준 신호 제너레이터(20)에 의해 생성되는 캐리어 신호와 비교된다.
여러 가지 소자들에 의해 요구되는 전압 및 전류 매개변수들에 따라 전력을 제공하기 위해 전원(22)이 제공된다. 브라운-아웃 보호 회로(24)가 제공될 수 있고, 이때, 기준 신호 주파수는 일부 주파수에서 AC 전력의 벽체 소켓 고압 소스를 바탕으로 한다.
이벤트 제너레이터(18)에 의해 타이밍 신호나 펄스가 생성되고, 이 신호들 과, 캐리어 기준 신호 제너레이터(20)에 의해 발생된 기준 신호가 변조기/증폭기 스위칭 출력 드라이버 스테이지(26)로 공급된다. 여기서 이벤트 제너레이터에 의해 발생된 펄스들에 따라 캐리어 신호가 변조된다. 이는, 캐리어가 SSB 변조기부(28)에 의해 SSB 변조되거나 AM 변조기부(30)에 의해 DSB 변조되도록 실행될 수 있다. 이는 출력 드라이버(32)에서의 상태 스위칭에 의하며, 아래에서 충분히 자세하게 설명될 것이다. 캐리어 신호는 비대칭으로 변조될 수도 있다. 즉, 여러 다른 양에 의해 고측파대 및 저측파대로 변조됨으로서 비대칭으로 변조될 수 있다.
캐리어는 캐리어 주파수의 몇배(가령, 두배, 네배)로 스위칭-변조되며, 변조된 캐리어 신호는 오디오 신호(12)로부터의 오디오 신호의 정보를 매질의 패러미터 어레이(36)에서 재생성하기 위해 트랜스듀서(34)에 공급된다. 오디오 소스로부터의 오디오 신호의 이벤트들과, 출력 드라이버(32)의 스위칭에서의 상태 변화 발생간에는 비선형 관계가 있다. 이는 한 실시예에서 아크사인 함수에 따를 수 있다. 이는 이 관계가 사용될 때 어떤 문제들이 명확하게 풀림을 발전시키고, 이에 따라 왜곡이 최소화되고 캐리어 주파수의 낮은 배수들이 출력 스위칭에 사용될 수 있다. 또한, 출력 스테이지 2, 스테이지 3, 5 등에서, 상태 스위칭이 여러 다른 예의 구현을 위해 사용될 수 있다.
스위칭 출력 드라이버(32)의 상태 변화 타이밍과 오디오 입력 신호간의 비선형 관계는 기존 클래스-D 증폭기에서는 나타나지 않는 특징이다. 이로부터 얻는 장점들은 패러미터 어레이(36)의 패러미터 음 재생성의 적용에 있어 고유한 것은 아니나, 그 이용이 현 특허출원 시점에서 패러미터 분야에서 오늘날까지 고유한 것이다.
도 3에서는 변조기-증폭기(10)가 한 실시예에 따라 도식적으로 전개될 수 있고, 이 경우에, 도 3은 일반화된 ModAmp 2-레벨 SSB 및 DSB 변조기/증폭기에 대해 제시된다. 도시되는 예에서, 입력은 관심대상인 오디오 정보를 포함하는 사인파형이다. 일반적으로 사전에 레코딩된 프로그램 물질이 사용되지만, 생생한 실시간 오디오가 관심대상인 정보일 수도 있다. 입력 신호는 아래 설명되는 바와 같이 동상(40) 및 쿼드러처 신호를 포함하고, 이들은 기준 신호와 비교되어 이벤트 제너레이터(18)에 공급된다. 입력 신호와 기준 신호들간 비선형 기능 관계를 바탕으로 펄스 신호들이 발생된다. 펄스 신호들, 또는 이벤트 트리거가 한 개 이상의 이중 측파대(AM) 변조기나 SSB 변조기, 또는 그 외 다른 종류의 변조기에 공급된다. 예를 들어, 원-에지(one-edge) AM 변조기(44)가 또다른 실시예에서 사용될 수 있다. 변조기로부터 3-레벨 및 2-레벨 출력이 도시되는 실시예에서 제공된다. 출력 스테이지에서 스테디 스테이트간의 스위칭은 이벤트 제너레이터로부터의 펄스 신호들을 포함하는 이벤트 트리거를 바탕으로 한다. 언급한 바와 같이, 입력 신호와 기준 신호를 비교하기 위해 비교기가 제공되어, 상태 변화를 개시하는 데 사용되는 펄스들을 발생시킨다. 스위치 모드가 2-레벨인지, 3-레벨인 지에 따라, 전원(22)에 의해 전력을 공급받는 기준 신호 제너레이터(20)로부터의 기준 신호가 로우-하이 변조되거나 로우-제로-하이 변조되어, AM 출력(46)이나 SSB 출력(48)에 초음파 주파수의 변조된 캐리어 신호를 생성한다. 패러미터 어레이에서 초음파 트랜스듀서를 보다 양호하게 정합시키기 위해 진폭에 상수(일정값)(50)가 추가될 수 있다.
이 기법을 이용하여, 입력 신호(16)는 진폭 변조(AM)나 단일 측파대 변조(SSB)같은 다양한 기법으로 캐리어를 변조시키는 데 사용될 수 있다. 변조기는 소수의 구분된 출력 진폭(또는 전압 레벨)을 가진 출력을 발생시킨다. 일반적으로 두 개나 세 개의 구분된 출력 레벨들이 사용된다. 변조기 출력은 전압 스윙을 증가시킴으로서 임의적 수준으로 증폭될 수 있다. 가장 간단한 형태에서, 변조기 출력은 높거나 낮은 이진 신호이다. 이 이진 신호는 전압 스윙을 증가시키기 위해 MOSFET 스위치에 공급되어, 이 신호를 증가시키거나 증폭시킬 수 있다. 이 스위칭 기법을 이용함으로서, 고효율 전력 변조기/증폭기가 구현될 수 있다. 조합된 변조기/증폭기는 이 문헌에서 ModAmp로 불린다. ModAmp 출력 스펙트럼은 요망하는 변조된 신호와 고주파수 스위칭 산물들로 구성된다. 전형적인 응용예에서, 저역통과 필터가 고주파수 스위칭 산물들을 제거하는 데 사용된다. 변조기 출력에 존재하는 캐리어 톤을 보유할 필요는 없다. AM이나 SSB 신호는 존재하는 캐리어를 가질 수 있고, 또는 억제된 캐리어 형태로 동작될 수 있다. 캐리어가 억제될 경우, SSB ModAmp는 주파수 변환 및 증폭을 실행한다. 즉, 입력 신호가 ModAmp에 의해 주파수 변화되고 증폭된다.
도 4에서, 점진적으로 넓은 펄스 폭을 가진 양방향 펄스 파형이 아래 방정식 (7)에 의해 제시되는 바와 같이 진폭들 a1에 대해 점차적으로 큰 기본파를 제시한다. 3-레벨 파형의 스펙트럼은 기본파와 홀수차 고조파로 구성된다. 도면에 도시되는 바와 같이 3-레벨 신호의 양의 펄스 폭 및 음의 펄스 폭을 변화시킴으로서, 우리는 기본파 톤 a1의 강도를 변화시킬 수 있다. 이 3-레벨 파형의 펄스 폭 변조는 캐리어 주파수에서 AM 변조를 실행하기 위한 효율적 방식이다. 그러나 이에 앞서, 기본파 톤 진폭이 펄스 폭에 따라 어떻게 변화하는 지를 우리는 이해하여야 한다. 기본파 톤 및 고조파 톤의 진폭은 다음의 예들에서처럼 아래에서 도출된다. 3-레벨 파형은 기본파와 홀수차 고조파만을 발생시킨다. 이는 캐리어 주파수보다 세배 높은 제 1 대역외 성분을 제시한다. 기술되는 파형이 3-레벨 파형이지만, 2 레벨 파형도 물론 사용될 수 있다. 이는 아래에서 차후에 논의될 것이다. 이 변조 기술은 다-레벨 신호로 용이하게 확장될 수 있다.
출력 신호의 기본파 진폭은 펄스 폭 매개변수의 비선형 함수이다. 주기 T = 1/f0인 실제 주기 신호가 퓨리에 시리즈 확장에서 다음과 같이 쓰여질 수 있음을 상기해보자.
여기서,
그리고
이때,
ω0= 2πf0= 2π/T (4)
퓨리에 계수 an과 bn은 주기 신호 f(t)의 스펙트럼을 구성하는 코사인 및 사인 신호의 진폭들을 나타낸다. 양방향 펄스 파형(도 4)의 경우에 방정식 2와 3을 이용할 때, 기본파 및 고조파 톤의 진폭들이 다음과 같이 주어질 수 있다.
n이 1,3,5,...의 홀수일 경우, an= V(4/πn)sin(2πnf0τ)
n이 짝수일 경우, an= 0 (5)
모든 n에 대하여 bn= 0 (6)
이때, V는 도 4에 표시되는 바와 같이 출력 파형(또는 전원 전압)의 피크 값이다.
중요한 관심사는 기본파의 진폭 a1이 펄스 폭 제어 매개변수 τ에 따라 어떻게 변화하느냐 하는 것이다. 방정식 5로부터, 기본파 진폭이 아래와 같은 τ의 비선형 함수에 의해 제시됨을 알 수 있다.
a1= V(4/π)sin(2πτ/T) (7)
기본파 진폭은 τ=T/4일 때 최대 피크 값 V(4/π) = V x 1.273을 가진다. 이는 스퀘어 파 출력 신호에 해당한다. 캐리어 주파수에서 피크 출력 레벨이 전원의 V보다 클 수 있음에 주목하여야 한다.
한 개의 삼각파와 두 개의 비교기가 3-레벨 파형을 발생시키는 데 사용될 수 있다(도 5). 삼각파는 3-레벨 펄스 파형을 합성하는 데 사용될 수 있다. 3-레벨 펄스 제너레이터의 출력은 로우 레벨 변조기 출력을 생성하도록 직접 필터링될 수도 있고, 또는, 고-전력 변조기 출력을 얻기 위해 증폭될 수도 있다. 도면으로부터, 비교기 한도 변수 y가 0에서 1 사이에서 변함에 따라, τ는 T/4에서 0까지 변할 것이다.
τ = T/4(1 -y) (8)
선형 AM 변조를 실행하고자 하는 경우를 가정해보자. 즉, 출력의 기본파 진폭이 일부 입력 변수나 신호 x에 따라 (0과 4/π의 최대값 사이에서) 선형으로 변환하기를 원하는 경우를 가정해보자. 구체적으로, 기본파의 진폭은 다음과 같다.
a1= K(4/π)x (9)
이때, K는 상수(일반적으로 K=V)이다. K=V일 경우, 기본파 진폭은 x가 0에서 1까지 변함에 따라 0과 최대값(V/4π) 사이에서 변할 것이다. 방정식 7, 8, 9를 조합함으로서, 도 5의 비교기 한도 변수 y가 다음과 같이 표현될 수 있음을 입증하는것은 용이하다.
y = 1 - (2/π)asin((K/V)x) (10)
방정식 10은 기본파 진폭의 제어 변수 x에 대한 선형 변화를 얻기 위한 필요 조건이다. 이 방정식은 도 5의 선형 펄스 폭 변조기를 이용할 때 적용된다. 방정식 10은 저-왜곡 AM 및 SSB 변조에 대한 필요조건(충분조건은 아님)이다. 퓨리에 시리즈 확장에 의해 제시되는 스펙트럼이 주기 신호에 대해서만 유효한 것이므로, 펄스 폭(그리고 T)이 시간에 따라 일정하게 유지됨에 주목하여야 한다. 더욱이, 오디오 신호를 비교기에 삼각파로 공급하는 것은 기본파 진폭에 대한 펄스 폭의 비선형 관계로 인해 출력 스펙트럼에 상당한 왜곡을 일으킬 것이다. 따라서, 우리는 아크사인 함수로 시스템을 선형화시켜야 한다. 이 변조기 예로 아크사인 함수를 실행하지 않으면 왜곡이 나타날 것이다.
그후, 제어 변수 x를 상수값으로 유지하는 것보다는, 이를 입력 신호와 함께 변화시킨다. 이는 f0의 캐리어 주파수에서 입력 신호의 AM 변조를 구현한다. 도 6은 아크사인 선형화기와 삼각파 비교기를 이용하는 AM 및 SSB 변조기를 블록도표로 도시한다. 입력은 두 사인파의 합으로서, 한 사인파는 2,100 Hz, 다른 한 사인파는 9,300 Hz이다. 그후, DC 바이어스/오프셋이 신호에 추가되고, 이 신호는 아크사인 함수를 포함하는 AM 선형화기에 공급된다. 40kHz 삼각파가 3-레벨 펄스 제너레이터와 함께 사용되어, AM 출력을 발생시킨다.
SSB 변조를 구현하기 위해, 유사한 신호 처리 경로가 블록도표의 하부에서사용된다. 차이점은 입력 신호가 쿼드러처로 제시되는 것이고 삼각파가 90도만큼 편위되는 것이다. 일반화된 입력 신호의 경우, 힐버트 변환이 사용되어, 요구되는 해석적 신호(동상 및 쿼드러처 성분으로 구성됨)를 발생시킬 수 있다. 저측파대 출력은 2AM 출력을 뺌으로서 도출된다. 고측파대는 두 개의 AM 출력을 더할 경우 얻어질 것이다.
AM 및 SSB 변조기에 대한 파형이 시뮬레이션 출력의 시간 도메인 파형으로 도 7에 도시되어 있다. 일반적으로, SSB 파형은 5가지의 진폭 레벨로 나타날 수 있다. 왜냐하면, 이 파형이 두 개의 3-레벨 파형의 합이기 때문이다. 그러나, 변조기의 오프셋이 적절하게 설정되고 입력 신호 레벨이 어떤 값으로 제한될 경우, SSB 출력은 세가지 레벨만을 취할 것이다.
AM 및 SSB 출력의 스펙트럼이 도 8에 도시된다. AM의 경우에, 캐리어와 40kHz 및 고저 측파 톤들이 스펙트럼의 좌측부에 명료하게 나타난다. 캐리어 주파수의 세배(120 kHz)에 나타나는 스위칭 산물이 또한 보인다. 스위칭 산물은 저역통과 필터에 의해 제거될 수 있다. 아날로그 신호를 150 kHz의 8차 타원형 저역통과 필터에 통과시켜서, 상기 아날로그 신호를 400 kHz에서 샘플링하고, 8,192 포인트 패스트 퓨리에 변환(FFT)을 해닝 윈도(Hanning window)로 취함으로서 시뮬레이션으로 스펙트럼 디스플레이가 발생된다. 더 높은 주파수의 스위칭 산물 역시 존재하지만 200 kHz 이상에서 도시되지 않는다. 스펙트럼 디스플레이는 150 KHz까지만 정확하며, 이는 150 kHz라는 것이 저역통과 필터가 롤오프(rolloff)되기 시작하는 지점이기 때문이다. 필터는 FFT의 위신호를 방지한다.
ModAmp의 전력 증폭부를 실현하기 위해, 스위칭 출력 파형이 요망 진폭으로 증가되어, 저역 통과 필터를 통과 후, 고주파수 스위칭 성분들을 감쇠시킨다. 전력 증폭기에 기반한 3-레벨 SSB 변조는 H-브리지를 이용할 수 있고, 이 브리지의 두 해프들(halves)을 적절히 스위칭하여, 3-레벨 출력을 얻는다. 이 기술을 이용하는 ModAmp의 예가 아래에 상세하게 제시된다.
DC 바이어스는 명목 캐리어 레벨을 설정한다. 대안의 구현에서, 우리는 캐리어를 억제시켜서 동작할 수 있다.
우리는 사인파 비교기의 대상을 이제 거둬들인다. 반면에 위에서는 입력 신호 x의 아크사인을 연산하였다. 그래서 삼각파 입력을 가진 비교기를 이용할 때 선형 동작을 구현할 수 있다. 그러나, 삼각파 대신에, 우리는 서로 다른 비교기 구조로 사인파 신호를 이용함으로서 아크사인을 연산할 수 있다. 이는 신호 경로에서 아크사인 함수에 대한 필요성을 제거한다. 선형화된 3-레벨 출력 신호는 도 9에 도시되는 바와 같이 사인파 기준 발진기를 이용함으로서 직접 합성될 수 있다. 이 경우에, 사인파의 절대값이 입력 x보다 작은 시간동안 한 개의 펄스가 발생된다. 사인파가 입력값 x와 교차하는 지점은 순간 t=τ를 정의하며, 다음의 방정식이 도면으로부터 유추될 수 있다.
x = Asin(2πτ/T) (11)
이때, A는 사인파 기준 신호의 진폭이다.
τ에 대해 이 방정식을 풀고 이를 기본파 진폭에 대한 방정식 7로 치환하면, 입력값 x와 출력 톤 진폭간의 선형 관계를 얻을 수 있다.
a1= (V/A)(4/π)x (12)
A가 V/K로 설정되면, 이 방정식은 방정식 9와 같다. 여기서 중요한 점은 기본파 진폭이 입력 또는 제어 변수 x의 선형 함수라는 점이다.
도 10에서는 H-브리지를 이용한 3-레벨 AM 및 SSB가 논의된다. 한 실시예에서, H-브리지를 이용하고 두 개의 해프 브리지(half bridge)를 적절히 구동함으로서 3-레벨 AM을 구현할 수 있다. 도 10은 AM 변조기 출력을 발생시키는 데 사용될 수 있는 여러 파형들을 도시한다. H-브리지의 두 해프들은 3-레벨 AM 출력을 얻기 위해 A 및 B "직접 구동(Direct Drive)" 신호들에 의해 구동될 수 있다. 대안으로, A' 및 B' 신호로 도시되는 바와 같이 "스태거 구동(staggered drive)"이 사용될 수 있다. 모든 출력 파형들은 도 10에서처럼 타이밍 이벤트에서 상태 변화를 트리거링함으로서 발생될 수 있다. 3-레벨 출력의 경우 DC 바이어스가 적절히 설정되어야만 하며, 입력 신호 진폭은 제한되어야 한다. 부하가 H-브리지의 중심에 위치할 경우, 그 차이가 요망하는 3-레벨 AM 출력 신호를 우리에게 제공한다. 번호가 표시된 박스들은 파형 변화를 트리거링하는 타이밍 이벤트들을 표시한다. 2-레벨 출력은 캐리어 주파수에서 스퀘어 파를 추가함으로서 도출된다.
도 11에서는 단일 측파대(SSB)에 대한 신호가 도시된다. 이 경우에, 사인파 및 코사인파가 동상 XI및 쿼드러처 XQ성분(서로 90도 위상차를 보임)으로 구성되는 입력 신호와 비교된다. 동상 및 쿼드러처 성분은 힐버트 변환기를 이용하여 도출되는 것이 일반적이다. 14개의 이벤트들이 입력 신호의 제로 크로싱에서, 또는입력 신호의 사인파와의 크로싱으로 도면에 형성된다. H-브리지 구동 신호들에 대한 두 개의 대안의 세트는 As, Bs, A's, B's로 도시된다. 부하가 H-브리지의 중심에 위치할 경우, 이 차이는 요망하는 3-레벨 SSB 출력 신호를 제공한다. 또한, 번호가 붙여진 박스들은 파형 변화를 트리거링하는 타이밍 이벤트들을 표시한다. B 2-레벨 출력은 캐리어 주파수에서 스퀘어 파를 추가함으로서 도출된다.
도 3의 변조기/증폭기의 탑-레벨 블록도표로 되돌아가보면, 한 실시예에서 사인파형 입력 테스트 신호가 쿼드러처로 발생되며, 이벤트 제너레이터 블록(18)의 실수 입력과 허수 입력을 구동한다. 이벤트 제너레이터는 AM 및 SSB 변조기(30, 28)에 의해 각각 사용되는 14개의 짧은 펄스나 이벤트 트리거를 도출한다. 이벤트 제너레이터, AM, 그리고 SSB 변조기가 아래에 상세하게 설명된다.
도 12를 참고할 때, 각각의 제로 크로싱 검출기는 입력이 도시되는 방향으로 제로를 지날 때 하나의 짧은 펄스를 출력한다. 이벤트 트리거 신호들은 도면의 위쪽에서 아래쪽으로, 도 10 및 도 11에의 박스로 도시되는 이벤트 번호들에 대응한다.
도 13에서는 ModAmp 실시예와 함께 사용될 수 있는 한 실시예의 DSB (AM) 변조기가 도시된다. 이벤트 트리거는 플립-플롭(60, 62, 64)을 설정하고 재설정하여, 도 10의 스태거 구동을 이용하여 3-레벨 및 2-레벨 AM 출력을 발생시킨다.
도 14에서는 ModAMp 실시예와 함께 사용될 수 있는 한 실시예의 SSB 변조기가 도시된다. 이벤트 트리거는 플립-플롭(70, 72, 74)을 설정하고 재설정하여, 도 11의 스태거 구동을 이용하여 3-레벨 및 2-레벨 AM 출력을 발생시킨다.
변조기 출력에 존재하는 캐리어 톤을 가지는 것이 불필요하다. AM이나 SSB 신호는 존재하는 캐리어를 가질 수도 있고, 또는, 캐리어 억제 방식으로 동작할 수도 있다. 스태거 구동을 이용할 때, 우리는 캐리어가 억제되도록 DC 바이어스 레벨을 제로로 설정할 수 있다. 캐리어 억제의 경우에, 3-레벨 파형의 어떤 주어진 펄스는 스태거 구동 에지(staggered drive edges)의 타이밍 순서에 따라, 양이 방향으로 나갈 수도 있고 음의 방향으로 나갈 수도 있다. 캐리어 억제의 경우에, SSB ModAmp는 주파수 변환 대역통과 증폭기로 기능한다. 즉, ModAmp 주파수는 입력 스펙트럼을 캐리어 주파수에 의해 결정되는 바와 같이 다른 주파수 대역으로 변환한다.
한 실시예에서 진실한 이진 출력의 경우에, 우리는 이 출력이 두 개의 레벨만을 취하는 것을 원한다. 3-레벨 AM 및 SSB 출력은 캐리어 주파수에서 스퀘어 파를 더함으로서 2-레벨 파형으로 변환될 수 있다. 스퀘어 파를 더하는 것은 3-레벨 출력의 캐리어 레벨을 변화시킬 것이다. 그러나, DC 바이어스가 변화하여 2-레벨 동작을 가능하게 할 수 있다(캐리어 억제 유무에 상관없이). 2 레벨 출력 신호에 의해 증폭기가 한 개의 해프 브리지(한개의 풀-브리지 대신)를 이용하여 구축될 수 있고, 이때 단 두 개의 출력 트랜지스터만이 요구된다. DC 바이어스를 적절하게 설정함으로서 억제 캐리어로 2-레벨 변조기가 동작할 수도 있다. 도 15-20은 일반화된 ModAmp 시스템으로부터의 시뮬레이션 결과의 여러 예를 도시한다. 사용되는 테스트 셋업이 도 21에 도시된다. 도 15-20에 도시되는 시간 도메인 및 주파수 도메인 결과는 도 21에 도시되는 테스트 ModAmp 시스템에 의해 발생된 것이다. 도면에서 시간 도메인 및 주파수 도메인 플랏이 비교를 돕기 위해 제시된다.
도 15는 캐리어가 억제된 3-레벨 AM을 도시한다. DC 오프셋 상수를 제로로 설정함으로서 캐리어가 억제된다. 도 16에서는 도 21 시스템에서의 3-레벨 SSB 변조에 대한 시간 및 주파수 도메인 결과가 도시된다. DC 오프셋 상수를 제로로 설정함으로서, 이러한 저측파대 변조기 예에서 캐리어가 억제된다. 시간 도메인 플랏은 사인 및 코사인 기준 파형들과, 동상 및 쿼드러처 입력 신호들을 도시한다. 도 17은 캐리어가 억제된 2-레벨 AM을 도시한다. 본 예에서, DC 오프셋 상수는 05로 설정되어, 이진 파형으로 억제된 캐리어를 얻으며, 이는 아래쪽 시간 도메인 파형에서 도시된다. 도 18은 캐리어가 억제된 2-레벨 SSB 변조의 경우를 도시한다. DC 오프셋 상수는 도 21의 시스템에서 0.35353535로 설정된다. 도 19는 캐리어가 있는 경우의 3-레벨(위쪽 스펙트럼)과 2-레벨(아래쪽 스펙트럼) AM 변조기의 비교도이다. 두 경우에 동일한 기지대역 스펙트럼을 얻기 위해, DC 오프셋 상수는 0.255로 설정된다. 캐리어의 3차 고조파는 120kHz에서 2-레벨 변조기 실시예의 경우에 더 크다. 도 20에서는 캐리어가 있는 경우, 일례의 시뮬레이션이 3-레벨(위쪽) 및 2-레벨(아래쪽) SSB 변조기의 비교결과를 보여준다. DC 오프셋 상수는 0.17676767로 설정된다. 본 실시예에서, 120kHz의 캐리어 3차 고조파는 2-레벨 변조기의 경우가 더 작다. 도 3 및 도 21을 참고할 때, 단일 에지 변조 기법이 암시되며, 이러한 변조기(각 도면의 (44))가 제공될 수 있다. 앞서 규정된 3-레벨 AM 및 SSB 변조기 출력 파형은 리딩 에지(leading edge) 및 트레일링 에지(trailing edge) 변조를 모두 보인다. 대안의 접근법은 단일 에지 변조이다. 예를 들어, 우리는 (사인파의 제로크로싱에서) 고정된 리딩 에지로 3-레벨 AM 신호를 합성할 수 있고, 트레일링 에지의 타이밍만을 변조할 수 있다. 이 단일 에지 변조 AM 파형은 캐리어 주파수에서 스퀘어 파를 더함으로서 2-레벨 파형으로 변환될 수 있다. 이 파형의 장점은 (표준 2-레벨 AM의 경우 6개 대신에) 두 개의 변환/주기만을 가진다는 점이다. 이 접근법의 단점은 변조된 출력 신호에 스펙트럼 왜곡이 발생한다는 점이다.
이 논의를 배경으로 하여, 표 1은 여러 변조기들의 특성을 요약하고 있다. 우리는 한 개의 H-브리지가 네 개의 MOSFET을 요하고, 한 개의 해프 브리지가 2개의 MOSFET을 요한다고 가정한다. "캐리어 주기 당 변환"은 캐리어 주기 당 변조기의 신호 변환의 수를 표시한다. 변환이 적을수록, 고효율 증폭기가 도출된다.
표 1의 5번째 항목은 두 개의 2-레벨 AM 변조기를 이용하며, SSB 출력을 합성하기 위해 그 차이를 취한다. 6번째 항목은 "2-레벨 AM"으로 시작하여, 캐리어의 3차 고조파에서 스퀘어 파를 추가한다. 이는 변조기 출력에서 3차 고조파의 진폭을 감소시키는 데 사용된다. 더 높은 차수의 고조파를 더하는 기법도 역시 가능하다. 7번째 항목은 "3-레벨 AM"으로 시작하여 캐리어의 3차 고조파에서 스퀘어 파를 더한다. 8번째 항목은 두 개의 "3차 고조파를 감소시킨 2-레벨 AM"(6번째 항목)을 조합하여, SSB 출력을 합성한다.
표 1: 여러 변조기들의 특성
| 변조기술 | 부하에 의해 나타나는레벨 수 | 요구되는 MOSFET스위치수 | 캐리어주기당변환 | 스위치쌍당(변환/주기) | ||
| 1 | 3-레벨AM | 3 | 4 | 4 | 2 | |
| 2 | 3-레벨SSB | 3 | 4 | 8 | 4 | |
| 3 | 2-레벨AM | 2 | 2 | 6 | 5 | |
| 4 | 2-레벨SSB | 2 | 2 | 10 | 10 | |
| 5 | 3-레벨AM | 3 | 4 | 12 | 6 | 두 독립형2-레벨 AM 변조 |
| 6 | 2-레벨AM(3차고조파감소) | 3 | 4 | 8 | 4 | 3차고조파에서스퀘어파추가한2-레벨 AM |
| 7 | 2-레벨AM(3차고조파감소) | 2 | 2 | 10 | 10 | 3차고조파에서스퀘어파 추가한3-레벨 AM |
| 8 | SSB(3차고조파감소된 2-레벨AM 두개) | 3 | 4 | 20 | 10 |
우리가 방정식 10에 의해 제시된 피드포워드(feedforward) 기술을 외적으로 구현하지 않으면, ModAmp의 출력 전압 레벨은 전원 전압에 비례할 것이다. 시뮬레이션에서, 전원 전압은 1의 일정 전압이었다고 가정하였다. 그러나, 우리가 전원 전압을 모니터하도록 ModAMp를 수정하고 펄스 폭에 대해 조정을 행할 경우, 이 조정은 전원 전압 변화 및 잡음(가령, 120 Hz 및 그 외 다른 AC 라인 고조파)을 자동적으로 보상할 것이다.
전원 공급 거절은 펄스 폭이 전원 전압의 변화에 따라 변환하는 피드포워드 기술을 이용함으로서 구현될 수 있다. 방정식 10으로부터, 아크사인을 취하기 전에 x가 K/V에 의해 스케일링됨을 알 수 있다. 우리는 K = 1, V = 1이라고 지금까지 시스템 시뮬레이션에서 가정하였다. 전원 전압 V가 변화하면, 펄스 폭이 일관된 출력을 유지하도록 적절하게 조정될 수 있다.
도 22a는 삼각파 기반의 3-레벨 펄스 제너레이터를 이용할 때 방정식 10을 외적으로 구현하는 전원 공급 거절이 있는 시스템을 도시한다. 사인파 3-레벨 펄스 제너레이터 경우에 대하여 대안의 구현이 달성된다. 도 22b는 사인파 기준 신호의 진폭이 전원 전압에 비례하여 변화하는 시스템을 도시한다. 이 동작의 원인을 알기 위해, 사인파 진폭 매개변수를 아래와 같이 설정한다.
A = V/K (13)
이를 방정식 12에 대입해보자. 우리는 전원 전압에 독립적인 출력 진폭을 얻을 수 있다. 구체적으로, 우리는 요망하는 선형 관계를 얻는다.
a1 = K(4/π)x (14)
앞서의 피드포워드 전력 공급 거절 기술 중 한가지를 이용함으로서, 조절되는 전원의 일상적 요건이 제거된다.
변조기-증폭기의 일례의 실시예가 3-레벨 단일 측파대 변조를 실행한다. 그 도식적 도면이 도 23과 24에 도시된다. 마스터 클럭 발진기가 비교기 U1을 이용하여 구현된다. 발진기는 캐리어 주파수의 네배로 동작한다. 두 개의 D-플립플롭으로 구성되는 간단한 상태 머신이 캐리어 주파수에서 쿼드러처로 한쌍의 스퀘어파를 발생시킨다. 두 개의 4차 저역통과 필터가 사용되어, 스퀘어파의 고조파들을 필터링하여, 거의 순수한 사인파 톤을 남긴다. 그 결과는 사인 및 코사인 캐리어 기준 신호들이다.
ModAmp에 대한 입력은 동상 및 쿼드러처(Iin 및 Qin) 오디오 신호로 구성된다. 입력 op-앰프는 입력 신호를 증폭하고 강력하게 제한한다. op 앰프의 출력 전압은 0 V 및 +5 V의 전원 구간에서 제한된다. 이 리미터는 3-레벨 SSB 신호의 최대 펄스 폭을 제한한다. 이득 트리밍 포트(gain trimming pot) 이후에, 오디오 신호는 1 uF 커패시터와 교류 연결된다. 그후 DC 바이어스가 추가되어 캐리어레벨을 설정한다. 이 신호는 상부 비교기 U2에 공급되고, 역전된 사본이 하부 비교기 U3에 공급된다.
비교기의 출력들은 양의 방향으로 진행하고 음의 방향으로 진행행하는 비교기 변환에 대해 짧은 250 ns의 펄스를 발생시키는 에지 검출기 회로에 공급된다. 이 "이벤트 트리거" 신호는 H-브리지의 A 및 B 해프들을 설정하고 클리어링하는 데 사용된다.
도면의 두 번째 페이지에 도시되는 바와 같이, MOSFET의 보완 쌍이 사용되어, 이벤트 트리거 펄스들을 버퍼링한다. 메인 MOSFET들은 신규한 회로 설계에 의해 구동되는 데, 이 회로 설계는 한 개의 작은 펄스 변환기와 한 쌍의 작은 MOSFET을 이용하여 메인 게이트 구동 신호를 발생시킨다. 상세하게 살펴볼 필요없이, 이 드라이버 회로는 짧은 세트를 이용하고 펄스들을 클리어링하여, 메인 MOSFET에 대한 쌍극성 게이트 구동 신호들을 발생시킨다. 드라이버 설계는 MOSFET의 크로스 컨덕션을 방지하고, 넓은 듀티 사이클 범위에서 동작한다.
출력 부하가 두 해프 브리지 사이에 연결되어, SSB 출력을 추출한다. 이 경우에, 직렬 인덕터가 저역통과 필터를 형성한다. 출력 스테이지에 대한 고압 전원이 120 V 교류 라인 전압을 풀-웨이브 정류함으로서, 그리고 커패시터로 필터링함으로서 도출된다. ModAmp 프로토타입의 명세가 표 2에 제시된다.
표 2: 일례의 ModAmp 명세
출력: 200W
효율: 95-98%
IM 왜곡: 0.4%(1KHz 입력이 39kHz 및 40kHz 출력을 발생시킴. DC-60kHz에 대해 왜곡이 측정됨)
회로 설계는 부품 수를 최소화시킴.
입력 전원: 120V AC
크기: ModAMp: 1.9 x 3.8 x 0.3 인치
전원 및 정합네트워크: 1.9 x 3.8 x 1.2 인치
변조기 출력 스펙트럼에 대하여, 변조기 출력 스펙트럼의 닫혀진 형태의 해석학적 표현이, 논의되는 모든 변조 접근법에 대하여 도출될 수 있다(사인파 입력을 가정).
이를 위해, ModAmp는 삼각파 발진기, 사인파 발진기, 그리고 비교기 등과 같은 아날로그 성분들로 구현된다. 그러나, 우리가 디지털(PCM) 입력 신호를 가진다고 가정할 때, 모든 변조 동작을 디지털 방식으로 실행하는 것도 가능하다.
디지털 ModAmp는 다음과 같이 실현될 수 있다. 1) 입력 PCM 파일을 샘플로 제시하고, 2) 샘플로 제시된 입력을 디지털 방식으로 합성된 사인파와 비교하며, 3) MOSFET 전력 스위치에 대한 드라이버 신호를 발생시키도록 비교기 출력을 이용한다. 오버샘플링되거나 보간된 PCM 파형의 제로 크로싱 시간을 찾아냄으로서 문제점이 감소될 수 있다. 과도한 샘플링 레이트없이 제로 크로싱 시간을 정확하게 연산하기 위해, 루트 검색 방법(Newton 방법 등)이 사용될 수 있다.
제로 크로싱 시간이 연산되면, 디지털 PWM 로직이 출력 파형을 발생시킬 수 있다. 에지에서 높은 정확도의 타이밍 분해능이 요구될 경우, 매누 높은 클럭 레이트가 디지털 PWM에 대하여 요구될 것이다. 지나치게 높은 클럭 레이트에 대한 요건을 완화하기 위해, 잡음 성형 등의 기술들이 에지 타이밍을 흐리도록 하기 위해 적용될 수 있다(가령, 델타 시그마 변조).
폴리페이즈 변화(Polyphase Variation)가 한 실시예에서 또한 가능하다. 다중 ModAmp가 병렬로 배치되어 출력 리플 전압을 감소시킬 수 있다. 각각의 증폭기는 그 앞의 증폭기보다 약간 앞선 위상에서 동작할 수 있다. "스태거 위상" ModAmp의 출력은 출력 필터 인덕터를 통해 함께 추가될 수 있다. 이 폴리페이지 접근법에서, 대역외 성분들의 주파수를 증가시켜서, 후기 필터링(post filtering) 요건을 감소시키는 것이 또한 가능하다.
FM 변조기 변화 역시 가능한 한가지 실시예이다. ModAmp의 FM 변조기 버전은 다음의 수정사항을 제외하고는 AM 버전과 동일한 소자들을 이용하여 구현될 수 있다. 먼저, ModAmp에 대한 입력을 상수(일정값)로 설정한다. 이는 상수 캐리어 출력을 제공한다. 두 번째로, 발진기(ModAmp에 따라 삼각파나 사인파)를 전압 제어 발진기(VCO)로 대체한다. 마지막으로, VCO의 제어 입력을 변조기 입력으로 이용한다.
AM 선형화기나 사인파 발진기를 이용하는 것은 불필요하다. 우리는 기본 주파수에서 캐리어 톤으로 발생될 3-레벨이나 2-레벨 파형을 생성하면 되는 것이다. VCO는 FM 변조를 실행하고, 비교기들은 스위칭 신호를 발생시키며, MOSFET 스위치들은 파형을 증폭시킨다. 이 결과는 FM ModAmp이다. 더욱이, 이 기본 원리는 QPSK(Quadrature phase shift keying), QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 등과 같은 다른 변조 기법에게로 확장될 수 있다.
추가적인 실시예들이 논의될 것이며, 일부 앞서 설명과의 중복사항이 포함될 것이다.
도 25를 참고할 때, 단일 측파대(SSB) 합성용 신호들이 제시된다. 이 경우에, 사인 및 코사인파들이 동상 및 쿼드러처 성분들로 구성되는 입력 신호들과 비교된다. 동상 및 쿼드러처 성분들은 힐버트 변환기를 이용함으로서 도출되는 것이 일반적이다. 사인파들의 제로 크로싱에서 또는 사인파들과 입력 신호와의 크로싱에서 14개의 이벤트가 도면을 통해 규정된다.
도 26은 또다른 실시예에서 변조기/증폭기의 탑-레벨 블록도표이다. 사인파 입력 테스트 신호가 쿼드러처로 발생되며, 이벤트 제너레이터 블록의 실수 입력 및 허수 입력을 구동한다(도 27). 이벤트 제너레이터는 AM 및 SSB 변조기에 의해 사용되는 14개의 펄스들(또는 이벤트 트리거)을 도출한다. AM 및 SSB 변조기들이 도 28과 도 29에 각기 제시된다.
이진 출력의 경우, 우리는 두 개의 레벨만을 출력으로 취하고자 한다. 3-레벨 AM 및 SSB 파형들은 캐리어 주파수에서 스퀘어파를 더함으로서 2-레벨 파형으로 변환될 수 있다(도 25 하단 참조). 대안으로, 도 1에서 A'으로 표시된 3-레벨 신호(실선 파형)가 요망하는 SSB 출력을 도출한다. 2-레벨 출력 신호에 의해, 두 개의 출력 트랜지스터만을 요하는 (한개의 풀 H-브리지 대신에) 한 개의 해프 브리지를이용하여 증폭기를 만들 수 있다.
도 30에 도시된 패러미터 세팅을 이용하여 두 개의 테스트 톤으로 시뮬레이션이 실행되었다. 도 31의 상단은 3-레벨 및 A'-2-레벨 변조에 대한 시간 도메인 파형을 도시한다. 도 31의 나머지는 두 경우에 대한 스펙트럼을 도시한다. A'-2-레벨 변조는 80kHz 부근에 집중되는 대역외 신호들을 가진다. 본 발명에서 사용되는 PVDF 트랜스듀서는 55kHz 이상에서 무시할만한 출력을 가지기 때문에, 우리는 아날로그 ModAmp에서 간단한 A'-2-레벨 변조 기법을 이용한다.
도 32b의 전원 잡음/리플 거절 접근법이 아날로그 ModAmp에 사용된다. 기준 발진기의 진폭이 MOSFET전원 전압에 비례하여 제어될 경우, 우리는 공급 전압에 독립적인 출력을 얻을 수 있다.
표 3은 여러 변조기들의 특성을 요약하고 있다. 우리는 한 개의 H-브리지가 4개의 MOSFET을 필요로하고, 한 개의 해프-브리지가 2개의 MOSFET을 필요로한다고 가정한다. "캐리어 주기당 변환"은 캐리어 주기당 변조기 출력의 신호 변환 수치를 표시한다. 변환이 적을수록, 고효율의 증폭기를 얻을 수 있다. 5번째 항목은 두 개의 2-레벨 AM 변조기를 이용하며, SSB 출력을 합성하기 위해 그 차이를 취한다. 6번째 항목은 "2-레벨 AM"으로 시작하여, 캐리어의 3차 고조파에서 스퀘어 파를 추가한다. 이는 변조기 출력에서 3차 고조파의 진폭을 감소시키는 데 사용된다. 더 높은 차수의 고조파를 더하는 기법도 역시 가능하다. 7번째 항목은 "3-레벨 AM"으로 시작하여 캐리어의 3차 고조파에서 스퀘어 파를 더한다. 8번째 항목은 두 개의 "3차 고조파를 감소시킨 2-레벨 AM"(6번째 항목)을 조합하여, SSB 출력을 합성한다. 9번째 항목은 본 명세서에서 설명된 아날로그 ModAmp에 사용되는 새로운 기술이다.
표 3: 여러 변조기들의 특성
| 변조기술 | 부하에 의해 나타나는레벨 수 | 요구되는 MOSFET스위치수 | 캐리어주기당변환 | 스위치쌍당(변환/주기) | ||
| 1 | 3-레벨AM | 3 | 4 | 4 | 2 | |
| 2 | 3-레벨SSB | 3 | 4 | 8 | 4 | |
| 3 | 2-레벨AM | 2 | 2 | 6 | 5 | |
| 4 | 2-레벨SSB | 2 | 2 | 10 | 10 | |
| 5 | 3-레벨AM | 3 | 4 | 12 | 6 | 두 독립형2-레벨 AM 변조 |
| 6 | 2-레벨AM(3차고조파감소) | 3 | 4 | 8 | 4 | 3차고조파에서 스퀘어파추가한2-레벨 AM |
| 7 | 2-레벨AM(3차고조파감소) | 2 | 2 | 10 | 10 | 3차고조파에서스퀘어파 추가한 3-레벨 AM |
| 8 | SSB(3차고조파감소된 2-레벨AM 두개) | 3 | 4 | 20 | 10 | |
| 9 | A'2-레벨 신호에 바탕한 2-레벨 SSB | 2 | 2 | 4 | 4 | 신기술.40kHz 캐리어에서 80kHz 잡음 성분을 가짐 |
아날로그 ModAmp에 대한 프리프로세싱(preprocessing) 소프트웨어에 관하여, 소스 오디오 물질은 컴퓨터 상에서 처리되어 I 및 Q 신호(동상 및 쿼드러처 신호)를 발생시키고, 이들은 MP3 플레이어에 좌측 및 우측 채널로 저장된다. 이 소프트웨어는 MATLAB/Simulink로 쓰여지며, 그 블록도표들이 도 33, 도 34, 도 35에 도시된다.
또하나의 실시예에서, 아날로그 ModAmp 회로의 회로도가 도 36 내지 39에 도시된다. 이 증폭기는 MP3 플레이어로부터 아날로그 I 및 Q 신호들을 수신한다. 이신호들은 DC 연결되어, 캐리어 레벨이 프리프로세서 소프트웨어 출력으로부터 동적으로 제어될 수 있도록 한다. 직류 항목을 보존하기 위해 한 개의 MP3 플레이어가 반드시 사용되어야 한다. 삼성 YP-30S가 이를 위해 선택되었다. 2-레벨 저측파대 변조를 실행하는 아날로그 ModAmp가 설계되고 제작되었다. 이 회로들은 다음 문단들에서 설명될 것이다.
전원이 도 36에 도식적으로 전개된다. 고압 전원은 EMP 필터 소자, 풀웨이브 브리지 정류기, 그리고 필터 커패시터로 구성되는 간단한 오프-라인 전원이다. 이 고압 전원은 메인 MOSFET과 보조 전원에 전력을 공급한다. 보조 전원은 ModAmp의 제어 회로와 MP3 플레이어를 위해 5V를 생성한다. 이는 Power Integrations TNY 264 플라이백 레귤레이터 칩을 바탕으로 한다. 이 칩은 완전한 변환기 고립형 플라이백 전원을 위해 모든 제어 회로와 메인 스위치를 포함한다.
사인/코사인 기준 발진기들은 다음과 같이 구현된다. 마스터 클럭 발진기는 LTC 1799 칩, U5이다(도 37). 인덕터 L7은 발진기 잡음이 5V 공급시 수행되지 않음을 보장한다. 발진기는 캐리어 주파수의 네 개에서 동작한다. 두 개의 플립플롭 U6로 구성되는 간단한 상태 머신이 캐리어 주파수에서 쿼드러처로 한쌍의 사인파를 발생시킨다. U7, U8, 및 관련 R 및 C로 구성되는 두 개의 4차 Chebyshev 저역통과 필터가 스퀘어파의 고조파들을 필터링하는 데 사용되어, 거의 순수한 사인파 톤만 남게 된다. 이 결과는 사인 및 코사인 캐리어 기준 신호이다. DC 차단 커패시터 C17과 C25는 필터에 누적된 오프셋 오류를 분리한다. 최종 이득 스테이지 U9는 신호 레벨을 부양하는데 사용된다.
U10과 U11로 구성되는 도 37의 하단의 회로는 전력 공급 거절 회로이다. 이 회로들은 고압 전원에 비례하는 D-플립플롭 간에 대칭의 전원 전압을 강제한다. D 플립플롭의 출력들이 레일마다 변동(swing)되기 때문에, 쿼드러처 스퀘어파 출력 진폭은 고압 전원에 비례한다. 마지막으로, 사인 및 코사인 출력 진폭이 요망하는 바대로 고압 전원에 비례할 것이다.
이 회로 이득은 출력 사인 파형이 높은 입력 라인 전압으로 클리핑되도록 설정된다. 이 클리핑은 파형 피크가 차후 비교기 회로에 의해 이용되지 않기 때문에 부정적 결과를 가지지 않는다. 설계 상의 증가된 진폭은 전체 동적 범위를 증가시킨다.
리셋/브라운아웃 보호 회로가 한 실시예에서 제공될 수 있다. 리셋 칩 U22는 전력 공급시 2초동안 액티브한 로우 리셋 펄스를 트리거링한다. VVC 입력이 4.00V 이하로 떨어지면, 리셋이 또한 주장된다. RESET_F 신호는 활성화시, 전원 도면(도 36)의 스위치 Qa를 통해 메인 MOSFET에 대한 고압 전원을 동작정지시키게 한다. 이 시스템은 5V 공급이 안정화되고 MOSFET 구동 신호가 유효할 때까지 메인 MOSFET의 전력 공급을 지연시키는 데 사용된다. 이 회로는 AC 라인이 80V AC 미만의 브라운아웃 조건 하에서 MOSFET 전원을 또한 셧다운시킨다. 이 설계는 고압 전원이 수그러질 때 리셋 칩의 VCC 입력을 아래로 끌어내리기 위해 다이오드 D4를 이용하여 브라운아웃 리셋을 실행한다. 이 리셋 거동은 중요하다. 왜냐하면, 사인파 기준 신호가 고압에 비례하고 낮아진 기준 신호가 비교기 출력에서 유효하지 않은 제어 파형들을 도출하기 때문이다.
ModAmp에 대한 입력은 동상 및 쿼드러처 오디오 신호들로 구성되며, 이때, DC가 캐리어 레벨을 제어한다. 도 14의 U12, U17, U14B의 회로들은 MP3 플레이어 입력을 취하여, 입력 신호가 없을 때 +5V/2(2.5V)인 강력하게 제한되는 신호(0-5V)를 발생시킨다. 과량의 입력 레벨을 클리핑하는 것은 차후 회로에서 유효하지 않은 비교기 출력을 방지하기 위해 이 스테이지에서 중요하다.
op 앰프 회로는 MP3 플레이어 출력으로부터 비율단위 신호(ratiometric signal)를 취하여, 캐리어 레벨이 증가함에 따라 공칭 2.5V 아래로 떨어지는 출력을 발생시킨다. 이 회로는 +5V 전원 변화로 공칭 발생하는 오프셋 전압 오류를 소거하도록 설계된다.
설명되는 실시예에 포함된 PanComparator Circuits에 관하여, 15kHz 2차 베셀(Bessel) 저역 통과 필터 U14A와 U19A는 입력에 존재할 수 있는 고주파수 신호를 제거하며, 음의 비교기 입력을 구동한다. 탑 비교기 출력은 출력 MOSFET이 클리어링되어야 하는 시간에 대응하는 하강 에지(falling edge) 및 상승 에지(rising edge)를 가진다. 도 25의 파형을 살펴보자(I 및 Q 가 플립(flip)되어, ModAmp가 저측파대 변조를 실행한다). 마찬가지로, 비교기의 하부 에지들은 출력 MOSFET이 설정되어야하는 시간에 대응한다.
Pulse Synthesizer Circuits(펄스 합성기 회로)에 관하여, 비교기들의 출력들은 양으로 진행하고 음으로 진행하는 비교기 변환에 대하여 짧은 350ns 펄스를 발생시키는 에지 검출기 회로에 공급된다. 이 "이벤트 트리거" 신호들은 출력 상태를 설정하고 클리어링하는 데 사용된다. 또한 펄스 드라이버 회로가 제공된다. 도39는 Q1 및 Q2의 게이트를 제어하는 A-설정 및 A-소거 이벤트 트리거 펄스들을 도시한다. 그후, Q1 및 Q2가 T3를 푸시-풀 모드로 구동한다. T3의 주변부는 일련의 짧은 교대형 음으로 진행하는, 그리고 양으로 진행하는 펄스들을 가지며, 그 진폭은 +/1 10V이다.
각각의 메인 MOSFET에 대한 MOSFET 펄스 - 레벨 변환기 및 출력 스테이지를 고려해보자. 이는 한쌍의 스티어링 MOSFET(Q3, Q4 그리고 Q5, Q6)에 의해 구동되며, 짧은 이벤트 트리거 펄스들을 스테디-스테이트 전압 레벨로 변환한다. 서로 다른 게이트 한도를 가진 MOSFET들을 이용함으로서, 그리고 펄스 변환기에서 보조-보조 연결을 이용함으로서, 이 신규한 회로 설계는 메인 MOSFET이 크로스 컨덕션을 방지할 것이고 넓은 듀티 사이클 범위에 대해 동작할 것임을 보장한다.
마지막으로, 트랜스듀서 고립 및 정합 스테이지가 제공된다. 변환기 T4는 메인으로부터 요구되는 트랜스듀서 고립을 달성하며, 정합 인덕터와 커패시터는 트랜스듀서와 조율 회로를 형성하여, 전압 레벨 부양을 돕고 시스템의 등화를 돕는다.
표 4a
표 4b
Claims (95)
- 매질에서 오디오 정보를 재생성하기 위한 패러미터 음 재생성 시스템에 사용하기 위한 변조기-증폭기로서, 상기 변조기-증폭기는,- 오디오 정보를 포함하는 한 개 이상의 입력 신호를 수신하기 위한 입력부,- 한 개 이상의 기준 신호를 발생시키기 위한 한 개 이상의 기준 신호 제너레이터,- 상기 한 개 이상의 입력 신호에 바탕한 제 1 신호와 상기 한 개 이상의 기준 신호 간의 관계를 검출하여 이를 바탕으로 제 2 신호를 발생시키기 위해, 상기 입력부 및 상기 기준 신호 제너레이터에 연결되는 한 개 이상의 비교기, 그리고- 상기 제 2 신호를 수신하여, 한 개 이상의 측파대 및 오디오 정보를 포함하는 출력 신호를 구동하기 위해, 상기 한 개 이상의 비교기에 연결되는 한 개 이상의 스위칭 전력 스테이지를 포함하며, 이때, 상기 한 개 이상의 입력 신호와 상기 스위칭 전력 스테이지의 상태 변화 타이밍간의 관계가 비선형인 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 매질이 공기를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 매질이 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 출력 신호가 두 개의 측파대를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 출력 신호가 두 개의 측파대를 포함하고, 상기 출력 신호가a) 상기 오디오 정보가 두 측파대 사이에서 불균등하게 나누어지는 지, 그리고b) 이 신호의 강도가 두 측파대 사이에서 불균등하게 나누어지는 지의 두 조건 중 한가지 이상을 만족시키는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 변조기-증폭기가 단일 측파대(SSB)나 이중 측파대(DSB) 변조를 행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 신호가 2-레벨, 3-레벨, 4-레벨, 5-레벨 중 하나인 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 한 개 이상의 기준 신호가 사인파, 삼각파, 그리고사각파형 중 하나인 주기적 파형을 가지는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 변조기-증폭기가 아날로그 전자 소자로 구현되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 변조기-증폭기가 한 개 이상의 디지털 전자 소자로 구현되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 10 항에 있어서, 상기 한 개 이상의 디지털 전자 소자가 게이트 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 11 항에 있어서, 상기 게이트 어레이가 필드-프로그래밍형인 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 한 개 이상의 기준 신호 제너레이터는 한 개의 캐리어 레벨 제어기를 추가로 포함하고, 이에 따라, 상기 한 개 이상의 기준 신호의 진폭을 변화시킴으로서 출력 전력이 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 출력 전력이 출력 신호의 진폭을 변화시킴으로서 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 14 항에 있어서, 한 개 이상의 스위칭 전력 스테이지의 상태들 간의 전압 스윙을 조정함으로서 상기 출력 전력이 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 출력 신호 진폭은 한 개 이상의 스위칭 전력 스테이지에서 정수값과의 곱으로 나타나는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 변조기-증폭기는,- 상기 한 개 이상의 입력 신호의 레벨을 바탕으로 한 개의 레벨 신호를 발생시키는 입력부와 통신하는 신호 프로세서를 추가로 포함하고, 이때, 상기 한 개 이상의 기준 신호가 상기 레벨 신호에 따라 진폭 변조되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 17 항에 있어서, 상기 한 개 이상의 기준 신호 제너레이터는 상기 한 개 이상의 입력 신호를 바탕으로 한 개 이상의 기준 신호의 진폭을 변조하여, 출력 신호의 전력을 조정하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 스위칭 출력 스테이지의 스위칭 주파수가 상기 한개 이상의 기준 신호 주파수의 10배보다 작은 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 스위칭 출력 스테이지의 스위칭 주파수가 상기 한 개 이상의 기준 신호 주파수의 6배보다 작은 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 비선형 관계가 아크사인 함수를 바탕으로 하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 1 항에 있어서, 출력 신호의 오디오 정보의, 스위칭에 의한 왜곡을 최소화시키도록 상기 비선형 관계가 선택되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 한 개 이상의 입력 신호가 사인파형을 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 한 개 이상의 입력 신호가 동상 신호 및 쿼드러처 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 변조기-증폭기는,- 기선택된 패러미터 값의 범위로부터 입력 전력이 벗어날 때, 상기 한 개 이상의 스위칭 전력 스테이지를 재설정(reset)하거나 꺼버리기(turn off) 위해 상기 한 개 이상의 스위칭 전력 스테이지에 연결되는 보호 회로를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 변조기-증폭기는,- 대역통과 증폭기,- AM 송신기 및 SSB 송신기 중 하나의 일부분,- SONAR 시스템의 일부분,- 진단용 초음파 시스템의 일부분, 그리고- 주파수 변환 증폭기중 하나로 기능할 수 있는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 1 항에 있어서, 출력 신호 스위칭은 상기 한 개 이상의 기준 신호의 주파수의 2배, 3배, 4배, 5배, 6배 중 하나에서 발생하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 출력 신호는 고측파대, 저측파대, 고측파대 및 저측파대 중 한가지 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 변조기-증폭기에 있어서, 이 변조기-증폭기는,- 오디오 정보를 포함하는 한 개 이상의 입력 신호를 수신하기 위한 입력부,- 한 개 이상의 기준 신호를 발생시키기 위한 한 개 이상의 기준 신호 제너레이터, 그리고- 상기 한 개 이상의 입력 신호와 스위칭 출력 파형의 상태 변환 간에 비선형 관계가 성립되도록 상기 한 개 이상의 기준 신호를 변조하기 위한 스위치 모드 변조기를 포함하고, 이때, 상기 변조기-증폭기는 한 매질에서 오디오 정보를 재생성하기 위해 패러미터 음 재생성 시스템에서 사용할 수 있도록 동작하고, 상기 변조기-증폭기는 출력 신호를 발생시키며, 상기 출력 신호는 한 개 이상의 측파대를 포함하면서 상기 한 개 이상의 입력 신호의 주파수에 대해 주파수 시프트되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 29 항에 있어서, 상기 매질이 공기를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 29 항에 있어서, 상기 출력은 두 개의 측파대를 포함하고, 상기 출력은,a) 오디오 정보가 두 측파대 사이에서 불균등하게 나누어지고, 그리고b) 상기 출력 신호 강도가 두 측파대 사이에서 불균등하게 나누어지는두 조건 중 한가지 이상의 조건을 충족시키는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 29 항에 있어서, SSB 변조나 DSB 변조를 실행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 29 항에 있어서, 상기 한 개 이상의 기준 신호가 단일-에지 변조되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 29 항에 있어서, 상기 출력 스위칭이 2-레벨, 3-레벨, 4-레벨, 5-레벨 스위칭 중 한가지를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 29 항에 있어서, 상기 한 개 이상의 기준 신호가 사인파형 및 삼각파형 중 한가지인 주기적 파형을 가지는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 29 항에 있어서, 상기 변조기-증폭기가 한 개 이상의 디지털 전자 소자로 구현되고, 상기 한 개 이상의 입력 신호가 펄스-코드 변조(PCM)를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 31 항에 있어서, 상기 한 개 이상의 디지털 전자 소자가 디지털 프로그래밍형 게이트 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 29 항에 있어서, 상기 매질의 음압 레벨이 캐리어 신호의 진폭을 변화시킴으로서 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 29 항에 있어서, 스위치 모드 변조기와 통신하는 동적 캐리어 레벨 제어기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 39 항에 있어서, 상기 동적 캐리어 레벨 제어기가 상기 한 개 이상의 입력 신호를 바탕으로 상기 한 개 이상의 기준 신호의 진폭을 변조시키고, 이에 따라, 패러미터 재생성 시스템에 의해 동작한 매질의 음압 레벨 증가를 위해 전력이 추가되고, 매질의 음압 레벨을 감소시키기 위해 전력이 감소되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 29 항에 있어서, 한 개 이상의 입력 신호와, 스위칭 출력 스테이지의 상태 변화 타이밍간의 관계가 아크사인 함수를 바탕으로 하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 41 항에 있어서, 출력 신호의 오디오 정보의, 스위칭에 의한 왜곡을 최소화하도록 상기 관계가 선택되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 29 항에 있어서, 상기 한 개 이상의 입력 신호가 동상 신호 및 쿼드러처 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 29 항에 있어서, 변조기-증폭기를 연결할 교류 벽체-소켓 전력의 주파수에 상기 한 개 이상의 기준 신호 주파수가 비례하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 29 항에 있어서,- 삼각파 및 사인파 기준 신호에 대해 피드포워드(feed-forward) 진폭/펄스-폭 조정 기술을 이용하는 전력 공급 거절 회로를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 29 항에 있어서, 상기 한 개 이상의 기준 신호가 a) 저측파대, b) 고측파대, 그리고 c) 고저측파대 중 한가지에서 오디오 정보를 포함하도록 변조되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 31 항에 있어서, 상기 변조기-증폭기는 주파수 변조, QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 그리고 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 중 한가지에 대하여 동작하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 음파 전송 매질에서 음파 패러미터 어레이로 오디오 신호를 재생성하는 음파 출력을 발생시키는 시스템으로서,이 시스템은 변조기-증폭기와, 변조기-증폭기에 연결되는 초음파 트랜스듀서를 포함하고,상기 변조기-증폭기는 변조된 캐리어 출력을 생성하며, 상기 변조된 캐리어 출력은 처리된 오디오 신호를 포함하도록 변조된 초음파 주파수의 캐리어 파형을 포함하고, 상기 변조된 캐리어 출력은 음파 패러미터 어레이로부터 오디오 신호를 재생성하도록 트랜스듀서를 구동시키며,상기 변조기-증폭기는 이벤트 제너레이터를 포함하고, 상기 이벤트 제너레이터는 오디오 신호와 기준 신호의 비교치를 바탕으로 타이밍 신호를 발생시키며,상기 변조기-증폭기는 상기 이벤트 제너레이터에 연결된 스위칭 출력 스테이지를 추가로 포함하고, 상기 이벤트 제너레이터는 상기 스위칭 출력 스테이지에 신호를 보내며, 상기 출력 스테이지의 스위칭 상태 변화의 타이밍이 비선형 함수에 의해 상기 오디오 신호에 연계되고,상기 초음파 트랜스듀서는 변조된 캐리어 출력을 초음파 파형으로 변환하여, 매질에 오디오 파를 생성하고, 이에 따라, 사전처리된 오디오 소스 신호가 매질의 패러미터 어레이로부터 증폭되어 재생성되는 것을 특징으로 하는 음파 전송 매질에서 음파 패러미터 어레이로 오디오 신호를 재생성하는 음파 출력을 발생시키는 시스템.
- 제 48 항에 있어서, 상기 비선형 함수가 아크사인 함수인 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
- 제 48 항에 있어서, 상기 매질이 공기를 포함하는 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
- 제 48 항에 있어서, 상기 기준 신호가 a) 고측파대, b) 저측파대, c) 이중 측파대(AM) 중 하나로 변조되는 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
- 제 48 항에 있어서, 조합된 변조기/증폭기가 진폭 변조나 측파대 변조를 실행할 수 있는 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
- 제 48 항에 있어서, 상기 기준 신호가 사인파형이고, 상기 이벤트 제너레이터가 한 개 이상의 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
- 제 48 항에 있어서, 상기 조합된 변조기/증폭기가 디지털 신호 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
- 제 54 항에 있어서, 상기 입력 신호가 펄스 코드 변조(PCM)되는 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
- 제 48 항에 있어서, 상기 변조기/증폭기가 게이트 어레이를 포함하는 것을특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
- 제 56 항에 있어서, 상기 게이트 어레이가 필드-프로그래밍형인 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
- 제 48 항에 있어서, 상기 변조기/증폭기가 스위칭 출력 스테이지를 포함하고, 이때, 스테디-스테이트 레벨이 2 이상 8 미만인 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
- 제 48 항에 있어서, 한 개 이상의 기준 신호가 a) 단일 측파대, 그리고 b) 이중 측파대 중 한가지로 변조되는 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
- 제 48 항에 있어서, 상기 스위칭 출력 스테이지가 기준 신호 주파수의 2배, 3배, 4배, 5배, 6배 중 한가지인 스위칭 주파수를 포함하는 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
- 제 48 항에 있어서, 스위칭 출력 스테이지의 상태 변화 타이밍에 대한 오디오 신호의 비선형 관계를 이용하여 a) SSB, b) DSB, c) FM, d) QPSK, e) QAM 변조 중 한가지를 실행하도록 구성될 수 있는 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
- 제 48 항에 있어서, 상기 스위칭 출력 스테이지에 연결되는 전력 공급 거절 회로를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
- 제 48 항에 있어서, 입력 신호 레벨을 바탕으로 기준 신호의 진폭을 변조하는, 스위칭 출력 스테이지에 연결된 동적 캐리어 레벨 제어기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
- 제 63 항에 있어서, 상기 동적 캐리어 레벨 제어기가 입력 오디오 신호 레벨을 바탕으로 캐리어의 진폭을 변조하고, 이에 따라, 소스 신호의 감지된 요건을 바탕으로 매질 내 오디오 출력의 음압 레벨을 증가시키도록 전력이 진폭에 추가되고 음압 레벨을 감소시키도록 전력이 감소되는 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
- 제 48 항에 있어서, 변조기-증폭기의 스위칭 출력 스테이지가 캐리어 주파수의 10배보다 작은 스위칭 주파수를 가지는 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
- 제 48 항에 있어서, 출력 신호로부터 스위칭 산물을 제거시키도록 저역통과 필터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 음파 출력 발생 시스템.
- 패러미터 음 재생성 시스템에서 사용하기 위한 변조기-증폭기로서, 상기 변조기-증폭기는,- 기준 신호를 발생시키기 위한 기준 신호 제너레이터,- 입력 신호를 기준 신호와 비교하기 위한 한 개 이상의 비교기를 포함하면서 입력 신호에서 검출된 이벤트들에 바탕하여 타이밍 신호를 발생시키기 위한 이벤트 검출기-신호 제너레이터,- 타이밍 신호에 따라 기준 신호를 변조하기 위한 스위칭 출력 스테이지로서, 이에 따라, 변조기-출력 스테이지에서의 상태 변화 타이밍과 입력 신호간 비선형 관계를 실현하도록 신호 변조가 신호의 전력 증폭과 일체형으로 연계되는, 이러한 스위칭 출력 스테이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 67 항에 있어서, 상기 비선형 관계가 아크사인 함수를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 67 항에 있어서, 상기 기준 신호가 저측파대, 고측파대, 또는 이중측파대 중 하나로 변조되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 67 항에 있어서, 상기 스위칭 출력 스테이지의 스테디-스테이트 레벨의수는 2, 3, 4, 5 중 한가지로 선택되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 70 항에 있어서, 스위칭 출력 스테이지 내의 스위칭은 기준 신호 주파수의 2배, 3배, 4배 중 한가지에서 발생되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 67 항에 있어서, 공급 전압의 변화를 완화시키도록 전력 공급 거절 회로를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 변조기-증폭기에 있어서, 이 변조기-증폭기는,- 캐리어 신호 제너레이터,- 오디오 입력 신호에서 검출된 이벤트를 바탕으로 상태 변화 신호를 발생시키고 입력 신호를 기준 신호와 비교하는 이벤트 검출기, 그리고- 상태 변화 신호를 바탕으로 패러미터 음 재생성을 위해 캐리어를 변조시키기 위한 변조기-스위칭 출력 스테이지로서, 이때, 상기 출력 스테이지의 스테디-스테이트 레벨들간 스위칭 타이밍이 비선형 함수에 의해 오디오 입력 신호와 연계되는, 이러한 변조기-스위칭 출력 스테이지를 포함하며, 이때, 스위칭 주파수가 캐리어 주파수의 2배, 3배, 4배 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 73 항에 있어서, 스테디-스테이트 레벨들의 수가 2, 3, 4, 5 중 하나인것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 73 항에 있어서, 상기 기준 신호가 억제될 수 있고, 상기 변조기-증폭기가 대역통과 증폭기로 동작할 수 있는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 73 항에 있어서, SONAR 장비에 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 변조기-증폭기에 있어서, 이 변조기-증폭기는,- 캐리어 기준 신호를 발생시키는 캐리어 기준 제너레이터,- 오디오 입력 신호를 캐리어 기준 신호에 비교하여 상기 비교결과를 바탕으로 이벤트 트리거 신호를 발생시키는 이벤트 제너레이터,- 이벤트 트리거 신호들을 수신하여 캐리어 신호의 이중 측파대 변조를 발생시키는 AM 변조기,- 이벤트 트리거 신호들을 수신하여 캐리어 신호의 SSB 변조를 발생시키는 SSB 변조기, 그리고- AM 변조 또는 SSB 변조 캐리어 신호를 수신하여, 이를 바탕으로 패러미터 음 재생성 시스템에서 초음파 트랜스듀서를 구동하기에 적절한 구동 신호를 출력하는 출력 드라이버를 포함하며, 이때, 이벤트 트리거 신호들이 비선형 함수에 의해 오디오 입력 신호에 연계되고, 변조는 이벤트 트리거 신호를 바탕으로 한 스위치-모드 변조인 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 77 항에 있어서,- 변조기-증폭기에 전력을 공급하는 전원, 그리고- 전력공급 거절 회로를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 77 항에 있어서, 동상 및 쿼드러처 오디오 입력 신호를 발생시키도록 사전처리된 오디오 입력을 발생시키기 위한 오디오 프리프로세서를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 79 항에 있어서, 사전처리된 오디오 입력을 바탕으로 캐리어 레벨을 동적으로 제어하는 오디오 프리프로세서를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 77 항에 있어서, 변조/증폭 스위칭시 2-레벨, 3-레벨, 4-레벨, 5-레벨의 스테디-스테이트 중 하나에 대해 변조기-증폭기가 구성되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 77 항에 있어서, SSB 변조 및 DSB 변조 중 한가지 이상을 실행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 77 항에 있어서, 각각의 변조에 대하여 3차 고조파가 감소되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 77 항에 있어서, 캐리어 주파수의 2배, 3배, 4배 중 하나에서 스위칭이 발생하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 제 77 항에 있어서, 스태거 구동(staggered drive)을 바탕으로 2-레벨 SSB 변조를 행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
- 패러미터 스피커 시스템에서 사용하기 위한 오디오 신호의 주파수 시프트 및 증폭 방법으로서, 이 방법은,1) 한 개 이상의 입력 오디오 신호를 수신하고,2) 한 개 이상의 기준 신호를 생성하며,3) 상기 한 개 이상의 입력 오디오 신호를 상기 한 개 이상의 기준 신호와 비교하여, 비교된 한 개 이상의 프로덕트 신호를 도출하고,4) 스위칭 전력 스테이지에 상기 한 개 이상의 프로덕트 신호를 전달하여, 상기 스위칭 전력 스테이지에서,a) 입력 오디오 신호에 대해 비선형 프리프로세싱을 실행하고, 그리고b) 한 개 이상의 기준 신호로 비-삼각파를 생성하는동작을 실행하며, 그리고5) 스위칭 전력 스테이지에서 기준 신호를 변조함으로서 입력 오디오 신호를 주파수 시프트하고 증폭시키는단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호의 주파수 시프트 및 증폭 방법.
- 제 86 항에 있어서, 스위칭 전력 스테이지에서 상태 변화의 타이밍과 오디오 입력 신호간에 비선형 관계가 성립되는 것을 특징으로 하는 오디오 신호의 주파수 시프트 및 증폭 방법.
- 제 86 항에 있어서, 오디오 입력 신호의 상기 비선형 처리는 아크사인 함수를 바탕으로 하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호의 주파수 시프트 및 증폭 방법.
- 제 86 항에 있어서, 비-삼각파가 사인파인 것을 특징으로 하는 오디오 신호의 주파수 시프트 및 증폭 방법.
- 제 86 항에 있어서, 상기 기준 신호가 저-측파대, 고-측파대, 또는 고저 측파대 중 하나에서 변조되는 것을 특징으로 하는 오디오 신호의 주파수 시프트 및증폭 방법.
- 제 86 항에 있어서, 스위칭 전력 스테이지에서의 스위칭이 캐리어 주파수의 2배, 3배, 4배, 5배, 6배 중 하나에서 발생되는 것을 특징으로 하는 오디오 신호의 주파수 시프트 및 증폭 방법.
- 제 86 항에 있어서, 한 개 이상의 기준 신호를 생성하는 것은, 전력 공급 거절 회로를 제공하고 기준 신호 주파수를 선택된 범위 내로 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호의 주파수 시프트 및 증폭 방법.
- 제 86 항에 있어서, 상기 방법은,- 주파수 변조를 실행하고,- QPSK 를 실행하며, 그리고- QAM을 실행하는단계들 중 한가지 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호의 주파수 시프트 및 증폭 방법.
- 제 86 항에 있어서,- 입력 오디오 신호와 기준 신호의 다중 비교를 바탕으로 다중 비교 프로덕트 신호들을 발생시키고, 그리고- 다중 비교 프로덕트 신호들을 조합하여 한 개의 비교된 프로덕트 신호를 도출하는단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호의 주파수 시프트 및 증폭 방법.
- 제 10 항에 있어서, ASIC(Application Specific Integrated Circuit)를 포함하는 것을 특징으로 하는 변조기-증폭기.
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