KR20180064944A - EMI crosstalk Canceller - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전자파간섭(누화)제거기(Crosstalk Canceller), 제어기(Controller) 등으로 구성된다. 전자파 간섭 제거기는 전자파 간섭(누화)제거 설계에서 도출된 주파수 응답특성을 구현하기 위한 수동소자 회로망과 수동소자 응답의 오프셋을 보상하는 아날로그 증폭기로 구성된다. 모니터는 전자파 간섭 제거기에 의한 간섭잡음 저감량을 계산하고 디스플레이하여 사용자가 전자파 간섭 제거기의 동작을 확인할 수 있도록 한다. 제어기는 외부 환경에 적응하여 전자파 간섭 제거기가 동작할 수 있도록 전자파 간섭 제거기의 특성을 변경하는 역할을 수행한다.
The present invention comprises an electromagnetic wave interference (crosstalk) canceler, a controller, and the like. The electromagnetic interference canceller consists of a passive element network to realize the frequency response characteristic derived from the electromagnetic interference (crosstalk) elimination design and an analog amplifier to compensate the offset of the passive element response. The monitor calculates and displays the interference noise reduction amount by the electromagnetic interference canceller so that the user can confirm the operation of the electromagnetic interference canceller. The controller is adapted to adapt the external environment and change the characteristics of the electromagnetic interference canceller so that the electromagnetic interference canceller operates.
산업용, 선박 내 장비 및 시스템들은 선박 국제 규격(IEC 60945)에 맞추어 전자파, 기능, 성능 등과 관련하여 충분한 테스트를 수행하고 공인인증기관에서 적합 인증서를 발행한다. 하지만 이러한 인증 시험들은 장비 및 시스템에만 국한되어진 것으로, 실제 산업이나 선박 내 환경에서 발행하는 전자파 문제 및 그에 따른 에러 발생, 전자파 간섭이 존재한다. 이로 인하여 장비들은 빈번히 파손 및 오동작이 일어나고 있으며, 전자파 문제 발생 시 장비 및 시스템의 메이커들은 당사들의 문제가 아님을 피력하고 있는 상황에 대한 대책으로 사용조건에 따라 염분, 분진, 가스분위기 등 불안전한 환경으로부터 장치를 보호하고 발화의 원인이 되는 조건을 차단 할 수 있는 대책이 요구된다. 이러한 전자파 문제점과 불안전한 환경에 대하여 각 조선소에서 대책 방안을 고심하고 있으며, 이에 대한 문제점 파악 및 해결은 근본적으로 이루어지지 못하고 있다. 가연성 가스 및 곡물 등을 적재한 저장소나 선박(LNG선, 특수선)은 전기장치 또는 기계적 문제점으로부터 발생되는 발화원으로부터 화재 및 폭발에서 벗어나기 위해서는 인화성 가스가 장치 내부로 들어가지 않도록 만들어진 구조나 발화점 이상의 에너지를 원천적으로 발생하지 않도록 제작된 특수한 구조나 기능이 요구 되고 있다. 단지 장비 간 이격, 케이블 이격 등에 대한 메이커들의 권장사항을 통보받아 수행하고 있으나 이 권장사항이 근본적이고 객관적인 기준 없이 보수적으로 설정되는 경향이 있어 모든 회사의 장비에 대한 권장사항을 고려할 경우 설비비용, 유지 보수비용이 증가하는 문제가 있다. 또한 권장사항을 고려한다고 하더라도 근본적인 해결책이 되지 못하여 선박안전, 장비에 대한 신뢰성 및 정보 전달의 능력 등을 신뢰할 수 없으므로 기술적인 검증과 보완이 필요하다. EMC (Electromagnetic Compatibility, 전자기 적합성) 문제의 중요성이 대두되고 있으며, 최근 산업 위험구역의 지능형 장비의 늘에 남에 따른 전자기적 요소가 점화원이 되어 발생하는 폭발사고와 선박의 자동화 추세에 따라 선박전기설비에서 센서장비들의 비중이 높아지고, e-navigation 전략에 따라 선박의 안전 및 화물상태의 점검을 위한 육상과의 통신장비의 비중 또한 높아지고 있으며, 산업용 위험구역이나 선박에서 운용되는 제어, 통신 장비들은 진동 등의 외란이 지속되는 선박환경에서 디지털 신호 뿐만 아니라 잡음에 민감한 아날로그 신호를 검출해야 하기 때문에 일반 육상 장비들에 비해 보다 월등한 수준의 안정성과 정확성이 요구되며, 상기 이유로 산업 및 선박전기설비에서의 EMC 문제의 중요성이 강조되고 있음. 특히 안전문제가 중요해지고, 산업 네트워크 시스템, 전자 계측장비, IT융합 선박, 스마트 선박, 전기 추진 (electric propulsion) 선박 등 전기, 전자 기술에 의존하는 선박기술이 개발됨에 따라 폭발 인화성 화합물을 생산하는 업주들과 선주들의 선박 EMC 문제 등 제품의 신뢰성에 대한 요구가 커지고 있는 실정이며, 기존 선박들은 선주들의 요구사항을 준수하기 위해, 선박전기설비를 구성하는 각 장비들은 IEC 60945 등의 EMC 규격을 준수하여, 각 장비들로부터 방출되는 전자파의 방사를 제한하고 외부 전자파의 유입에 영향을 받지 않고 안정적으로 동작하도록 바인딩을 하여 전자파 내성을 유지하고 있다. 특히, 선박용 케이블 바인딩 전형적인 예로는 전원회로, 조명, 기타 유사한 회로 및 케이블 사용조건, 계측 및 신호 회로, AM/FM 안테나, 에코 사운드, 속도 로그, 본질 안전 회로 등에 이용되고 있었다. 또한, 이러한 EMC 환경의 변화와 EMC 대책의 어려움이 있으며, 특히 선박 국제 규격에 따라, 선박전기설비를 구성하는 각 장비들은 IEC 60945 등의 EMC 규격을 준수하여, 각 장비들로부터 방사되는 전자파를 제한하고 외부 전자파의 유입에 영향을 받지 않고 안정적으로 동작하도록 전자파 내성을 유지하고 있으며, 개별 장비의 EMC 규격을 만족함에도 불구하고, 다양한 선박 장비 및 케이블이 한정된 선박 공간 내에서 점차 근접하여 전자파 내성 조건을 만족해야 하는 시험 조건이 매우 까다로워지고 있다. 전자파 간섭 제거 기술 개발의 필요성을 살펴보면, 최근 선박에서의 EMC 환경 변화에 따른 기술적 어려움을 해결하기 위해, 장비들을 연결하는 전원 및 신호/제어 케이블 간의 이격 조건을 완화하면서도 각 장비들이 전자파 내성을 유지하도록 하는 새로운 기술의 개발이 필요한 상황이다. 이에 본 발명에서는 근접 배치된 전원 및 신호/제어 케이블 전단 또는 후단에 케이블간의 전자파 간섭을 제거하는 전자파 간섭 제거기를 설치하여, 향후 스마트 선박 시스템에서 더욱 중요해 질 전자파 대책에 대비하고, 동시에 전원 케이블과 신호/제어 케이블의 이격 및 차폐에 의한 경제적 비용 증가, 케이블 중량 및 부피의 증가 문제가 있었다. 따라서, 종래기술은 케이블을 이격화하여 전자파 문제를 해결하였다. 그러나, 이는 근본적인 문제해결방안이 되지 못하므로 이를 전자파 제거회로에 의하여 문제를 해결하는 방안을 제안하고자 한다. Industrial, in-vessel equipment and systems perform sufficient tests in accordance with the International Standard for Ships (IEC 60945) in relation to electromagnetic waves, functions and performance and issue certificates of conformity at accredited certification bodies. However, these certification tests are confined to equipment and systems. There are problems of electromagnetic waves issued in real industry or ship environment, and there are errors and electromagnetic interference. As a result, the equipment is frequently damaged and malfunctioning. In case of electromagnetic problems, equipment and system makers are notified that they are not a problem of our company. It is necessary to take measures to protect the device from the ignition and to shut off the condition causing the ignition. In order to solve these electromagnetic wave problems and insecure environment, each shipyard is looking for measures to solve the problem, and it is not fundamentally solved. In order to escape fire and explosion from ignition sources generated from electrical devices or mechanical problems, the storage or vessels (combustible gas, grain, etc.) loaded with liquefied natural gas A special structure or function that is designed not to occur at the source is required. However, these recommendations tend to be set conservatively with no fundamental and objective criteria, so that when considering the recommendation of all the equipment of the company, the cost of equipment, maintenance There is a problem that the maintenance cost increases. Also, considering the recommendation, technical verification and supplementation is needed because it is not a fundamental solution and can not be relied on the safety of the ship, the reliability of the equipment and the ability to transmit information. EMC (Electromagnetic Compatibility) problems are emerging in recent years. Recently, due to the explosion accident caused by electromagnetic elements as ignition sources and the automation trend of vessels, , The proportion of sensor equipment is increasing and the proportion of communication equipments on the ground for checking safety and cargo condition of vessels is increasing according to e-navigation strategy. In the ship environment where disturbance continues, it is required to detect not only digital signals but also analog signals sensitive to noise. Therefore, it is required to have higher level of stability and accuracy than general land equipment. For this reason, EMC The importance of the problem is emphasized. Especially, as the safety problem becomes more important and ship technologies that depend on electric and electronic technologies such as industrial network system, electronic measurement equipment, IT convergence vessel, smart vessel, electric propulsion vessel are developed, owners of explosive and inflammable compounds In order to comply with the shipowners' requirements, existing vessels are required to comply with EMC standards such as IEC 60945 in order to comply with the requirements of ship owners. , The radiation of the electromagnetic waves radiated from each equipment is restricted and the electromagnetic wave resistance is maintained by binding to operate stably without being influenced by the inflow of external electromagnetic waves. In particular, marine cable bindings have been used in power circuits, lighting and other similar circuit and cable conditions, measurement and signal circuits, AM / FM antennas, echo sounds, speed logs and intrinsically safe circuits. In addition, there is a change in the EMC environment and difficulty of countermeasures against EMC. In particular, according to the International Standard of Ships, each equipment constituting the ship's electrical equipment complies with EMC standards such as IEC 60945 and limits the electromagnetic waves radiated from each equipment. And maintains electromagnetic immunity to operate stably without being influenced by the influx of external electromagnetic waves. Despite satisfying the EMC standard of the individual equipment, various ship equipments and cables are gradually getting close to each other in the limited ship space, The test conditions that must be satisfied are becoming very demanding. In order to solve the technical difficulties caused by changes in the EMC environment in ships, it is necessary to reduce the separation between the power supply and the signal / control cable connecting equipment, while maintaining the electromagnetic wave resistance of each equipment It is necessary to develop a new technology. Therefore, in the present invention, an electromagnetic wave interference eliminator for eliminating electromagnetic wave interference between cables is provided at the front or rear end of a power supply and a signal / control cable disposed close to each other, so as to prepare for electromagnetic wave measures to be more important in the future smart ship system, / Increase in economic cost due to separation and shielding of control cable, increase in cable weight and volume. Therefore, the prior art has solved the electromagnetic problem by separating the cable. However, since this is not a fundamental problem-solving method, it is proposed to solve the problem by the electromagnetic wave cancellation circuit.
상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 안출된 것으로서, 전자파 간섭배제회로를 이용하여 전자파 간섭문제를 해결하고자 하는 과제가 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and there is a problem to solve the electromagnetic interference problem by using an electromagnetic interference elimination circuit.
본 발명은 이러한 전자파 문제를 객관적이고 근본적으로 해결하하는 방안으로 첫 번째는 하나의 장비에서 연결되는 전원케이블과 통신케이블 간의 전자파 발생 제거이다. 두 번째는 다른 장비 또는 케이블에서 발생하는 전자파 발생 제거이다. The first objective of the present invention is to solve the electromagnetic wave problem objectively and fundamentally. The first is to remove the electromagnetic wave generated between the power cable and the communication cable connected in one apparatus. The second is the elimination of electromagnetic emissions from other equipment or cables.
케이블 전자파 간섭 제거회로는 도5-6에서 보는 바와 같이 케이블의 양단 또는 한 쪽 단에 장착되어 전력선과 신호선간의 전기적 결합 특성을 보상하고, 케이블 어셈블리 내의 전력선과 외부 장비로부터 전달되는 잡음신호를 차단하는 역할을 수행한다. 누화 제거회로는 케이블 어셈블리 내부에 근접한 도선간의 전기적 결합을 능동회로 방식으로 제거하고, 케이블의 저항성분으로 인해 발생하는 전달 신호의 손실을 보상해주는 등화기 (equalizer) 기능을 겸한다. 제안된 기술은 기존의 케이블 구성을 변경시키지 않고 간섭 제거회로를 추가하는 것만으로 케이블의 간섭을 통해 장비에 인가될 수 있는 잡음을 제거하는 개념으로, 라인 중간에서 발생하는 잡음 인입을 개별적으로 대처할 필요가 없으며, 케이블 자체의 손실을 복원하여 원하는 신호의 효율적인 전달을 가능하게 한다.
As shown in FIGS. 5-6, the cable electromagnetic interference cancellation circuit is installed at both ends or one end of the cable to compensate for the electrical coupling characteristics between the power line and the signal line, to block the power line in the cable assembly and the noise signal transmitted from the external equipment Role. The crosstalk canceling circuit removes the electrical coupling between the adjacent wires in the cable assembly in an active circuit manner and also serves as an equalizer function to compensate the loss of the transmission signal caused by the resistance component of the cable. The proposed technique eliminates the noise that can be applied to the equipment through the interference of the cable by simply adding an interference cancellation circuit without changing the existing cable configuration. It is necessary to individually cope with the noises generated in the middle of the line And restores the loss of the cable itself, thereby enabling efficient transmission of the desired signal.
근접 배치된 전원 및 신호/제어 케이블 전단 또는 후단에 케이블간의 전자파 간섭(누화(crosstalk))을 제거하는 전자파 간섭 제거기를 설치하여, 향후 스마트 선박 시스템에서 더욱 중요해 질 전자파 대책에 대비하고, 동시에 전원 케이블과 신호/제어 케이블의 이격 및 차폐에 의한 경제적 비용 증가, 케이블 중량 및 부피의 증가 문제를 해결하는 효과가 있다.
An electromagnetic interference eliminator that eliminates electromagnetic interference (crosstalk) between cables at the front or rear of the proximity arranged power supply and signal / control cable is installed to prepare for electromagnetic wave measures that will become more important in future smart ship systems. At the same time, An increase in the economic cost due to the separation and shielding of the signal / control cable, and an increase in cable weight and volume.
도1은 전자파 문제가 발생하는 도면이다.
도2는 케이블을 이격화하여 이를 해결하는 방법을 나타낸 도면이다
도3은 기존의 누화제거기의 블록도이다.
도4는 종래의전자파 간섭(누화) 제거 시스템이다.
도5는 노이즈 제거기이다.
도6은 외부 노이즈 제거기의 블록도이다.
도7은 본 발명에 의한 전자파 간섭제거기의 블록도이다.
도8은 전자파 간섭 제거기 시작품 형상이다.
도9는 전자파 간섭 제거기의 내부 형상이다.
도10은 도선의 주파수 응답특성곡선이다.
도11은 회로 특성해석결과이다.
도12은 회로 합성 개념도이다.
도13은 누화 제거기 외부형상이다.
도14는 누화 제거기 분해도이다.
도15는 누화기 작동 실험결과이다.
도16은 누화제거 회로의 응답특성을 고려한 로직회로도이다.Fig. 1 is a view showing an electromagnetic wave problem.
2 is a view showing a method of separating a cable and resolving it
3 is a block diagram of a conventional crosstalk remover.
4 is a conventional electromagnetic interference (crosstalk) canceling system.
5 is a noise remover.
6 is a block diagram of an external noise canceller.
7 is a block diagram of an electromagnetic interference canceller according to the present invention.
8 is a prototype of the electromagnetic interference canceller.
9 is an internal shape of the electromagnetic interference canceller.
10 is a frequency response characteristic curve of the conductor.
11 shows the results of circuit characteristic analysis.
12 is a circuit synthesis conceptual view.
13 is an external shape of the crosstalk canceler.
14 is an exploded view of a crosstalk eliminator.
Fig. 15 shows experimental results of the operation of the oscillator.
16 is a logic circuit diagram in consideration of the response characteristic of the crosstalk canceling circuit.
이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다. 이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
종래에는 전자파 간섭 제거 (crosstalk cancellation) 기술 개발 현황은 고속 디지털 신호를 전송하는 통신회로 설계 분야에서 디지털 신호처리 분야와 연계되어 많은 연구가 이루어져 왔다. 가연성 가스 및 곡물 등을 적재한 저장소나 선박(LNG선, 특수선)은 전기장치 또는 기계적 문제점으로부터 발생되는 발화원으로부터 화재 및 폭발에서 벗어나기 위해서는 인화성 가스가 장치 내부로 들어가지 않도록 만들어진 구조나 발화점 이상의 에너지를 원천적으로 발생하지 않도록 제작된 특수한 구조나 기능이 요구 되고 있다. 도2와 같이 장비 간 이격, 케이블 이격 등에 대한 메이커들의 권장사항을 통보받아 수행하고 있으나 이 권장사항이 근본적이고 객관적인 기준 없이 보수적으로 설정되는 경향이 있어 모든 회사의 장비에 대한 권장사항을 고려할 경우 설비비용, 유지 보수비용이 증가하는 문제가 있다. 또한 권장사항을 고려한다고 하더라도 근본적인 해결책이 되지 못하여 선박안전, 장비에 대한 신뢰성 및 정보 전달의 능력 등을 신뢰할 수 없으므로 기술적인 검증과 보완이 필요하였다.
Conventionally, the development status of crosstalk cancellation technology has been studied in connection with the field of digital signal processing in the field of communication circuit design for transmitting high-speed digital signals. In order to escape from fire and explosion from ignition sources generated from electric devices or mechanical problems, the storage or ship (LNG or special line) loaded with flammable gas and grain must be designed so that the flammable gas does not enter into the device, A special structure or function that is designed not to occur at the source is required. As shown in Fig. 2, the manufacturers are notified of the manufacturer's recommendation on the separation between the equipment and the cable. However, since the recommendations tend to be set conservatively without fundamental and objective criteria, There is a problem that cost and maintenance cost increase. Also, considering the recommendation, technical verification and supplementation were needed because it is not a fundamental solution and reliability of ship safety, reliability of equipment and ability of information transmission is not reliable.
도1은 전자파 문제가 발생하는 도면이다. 도1에서와 같이, 종래에는 신호/제어 케이블에 입력되는 전자파를 문제를 해결하지 못하여 전자/통신기기가 오동작하는 문제점이 있었다. Fig. 1 is a view showing an electromagnetic wave problem. As shown in FIG. 1, there is a problem that the electromagnetic / communication device malfunctions because the electromagnetic wave inputted to the signal / control cable can not be solved.
도2 케이블을 이격화하여 이를 해결하는 방법을 나타낸 도면이다. 도2에서 보는 바와같이 종래에는 장비간 이격에 의하여 전자파 간섭 문제를 해결하였다. Fig. 2 is a view showing a method of separating a cable and resolving it. As shown in FIG. 2, the problem of electromagnetic interference has been solved by the separation between the prior art devices.
도3은 기존의 누화제거기의 블록도이다. 도3에서 보는 바와 같이 케이블 전, 단에서 인접한 aggressor의 신호를 검출하고 일정한 지연을 가한 후 victim 출력에서 누화에 의한 잡음 성분을 상쇄시키는 방식을 사용하였다. 3 is a block diagram of a conventional crosstalk remover. As shown in FIG. 3, a method of canceling the crosstalk noise component at the victim output after detecting the signal of the adjacent aggressor at the front and the end of the cable and applying a constant delay is used.
도4는 종래의 전자파 간섭(누화) 제거 시스템이다. 이러한 전자파 간섭 제거시스템은 케이블에 신호가 인가되기 전 또는 후의 송신 및 수신회로에 누화 제거회로를 설계하고 송신 및 수신회로와 일체화하는 기법을 주로 사용하고 있어, 선박 설비에서와 같이 다양한 제조업체에서 설계, 제작된 개별 장비들이 다양한 길이와 구성의 케이블에 연결되는 환경에서 적용하기에 어려움이 있었으며, 이미 알려진 통신환경을 기반으로 설계, 제작되고 기본적으로 디지털 신호를 가정하기 때문에, 아날로그 잡음 성분이 디지털 신호를 전송하는 인접 케이블에 영향을 주거나 전력 노이즈 성분이 통신 신호에 결합되는 등 다양한 상황에 대처할 수 없으며, 대부분 디지털 방식으로 구현되어 설계가 복잡하고 케이블 또는 연결선의 공진, 반사 등에 의한 물리적 영향을 충분히 반영할 수 없었다. 4 is a conventional electromagnetic interference (crosstalk) canceling system. These electromagnetic interference cancellation systems are mainly used for designing a crosstalk canceling circuit in transmission and reception circuits before or after a signal is applied to a cable, and integrating the crosstalk canceling circuit with a transmission and reception circuit. Thus, It is difficult to apply in the environment where individual equipment is connected to cables of various length and configuration. Since it is designed and manufactured based on already known communication environment and basically assumes a digital signal, It can not cope with various situations such as affecting the adjacent cable to be transmitted or the power noise component being combined with the communication signal. Mostly it is implemented in the digital way, which complicates the design and sufficiently reflects the physical effect of resonance, I could not.
이러한 전자파 간섭 문제를 해결하기 위하여 전송선로 앞단과 뒷단에 노이즈 제거기(Canceller1,2)를 두고, 잡음을 제거하였다. 도5는 노이즈 제거기이다. 도6은 외부 노이즈 제거기의 블록도이다. 상기 종래의 문제를 해결하기 위하여 도5-6과 같이 크게 2가지로 분류하여 전자파 간섭제거 시스템으로 해결하고자 한다. 첫 번째는 하나의 장비에서 연결되는 전원케이블과 통신케이블 간의 전자파 발생 제거이다. 두 번째는 다른 장비 또는 케이블에서 발생하는 전자파 발생 제거이다. 케이블 전자파 간섭 제거회로는 도5-6에서 보는 바와 같이 케이블의 양단 또는 한 쪽 단에 장착되어 전력선과 신호선간의 전기적 결합 특성을 보상하고, 케이블 어셈블리 내의 전력선과 외부 장비로부터 전달되는 잡음신호를 차단하는 역할을 수행한다. 누화 제거회로는 케이블 어셈블리 내부에 근접한 도선간의 전기적 결합을 능동회로 방식으로 제거하고, 케이블의 저항성분으로 인해 발생하는 전달 신호의 손실을 보상해주는 등화기 (equalizer) 기능을 겸한다. 제안된 기술은 기존의 케이블 구성을 변경시키지 않고 간섭 제거회로를 추가하는 것만으로 케이블의 간섭을 통해 장비에 인가될 수 있는 잡음을 제거하는 개념으로, 라인 중간에서 발생하는 잡음 인입을 개별적으로 대처할 필요가 없으며, 케이블 자체의 손실을 복원하여 원하는 신호의 효율적인 전달 또한 가능하게 한다. 도7은 본 발명에 따른 전자파 간섭 제거기를 나타내는 도면으로서 이를 참조하여 이를 더 상세하게 설명하면, 도7의 블록도에 보이는 바와 같이 전자파간섭(누화)제거기(Crosstalk Canceller), 모니터(Monitor), 제어기(Controller) 등으로 구성된다. 전자파 간섭 제거기는 전자파 간섭(누화)제거 설계에서 도출된 주파수 응답특성을 구현하기 위한 수동소자 회로망과 수동소자 응답의 오프셋을 보상하는 아날로그 증폭기로 구성된다. 모니터는 전자파 간섭 제거기에 의한 간섭잡음 저감량을 계산하고 디스플레이하여 사용자가 전자파 간섭 제거기의 동작을 확인할 수 있도록 한다. 제어기는 외부 환경에 적응하여 전자파 간섭 제거기가 동작할 수 있도록 전자파 간섭 제거기의 특성을 변경하는 역할을 수행한다.
In order to solve the electromagnetic interference problem, noise eliminators (
도7을 참조하여 더 상세하게 설명하면, 누화제거기(100); D/A 컨버터(200); 제어기(300); A/D 컨버터(400)로 구성되고, 상기 누화제거기(100)는 수동회로망(110); 보상 증폭기(120)으로 구성되며, 전자파 간섭이 제거되는 단계를 상세하게 설명하면, 입력 전원케이블에서 전원이 입력되면, 누화제거기(100)을 통해 출력전원으로 출력되며, 출력 전원의 접지단에 연결된 신호를 일정시간동안 지연(τ)시키고, 이를 다시 A/D 컨버터(400)에 의해 디지털신호로 변환하여 이 신호는 다시 제어기(300)에 의하여 일정한 신호처리과정을 거쳐서, 이 신호는 D/A 컨버터에 의하여 아날로그 신호로 변환하여 상기 수동회로망(110); 보상증폭기(120)에 증폭율 조정, 저항, 인턱터, 커패시터의 저항값, 인덕턴스, 커패시턴스를 조절하여 전자파 간섭을 줄이는 구조로 되어 있다. 이를 정리하면, 전자파간섭 누화제거기의 누화를 줄이는 방법은 입력 전원케이블에서 전원이 입력되는 단계; 상기 입력전압에 인가되는 입력 전원케이블에 인가된 전도성 노이즈를 누화제거기(100)을 통해 상기 전도성 노이즈를 제거하는 단계를 거쳐 출력전압으로 나타나며, 상기 출력전압을 출력단의 접지단에 연결된 신호를 일정시간동안 지연(τ)시키는 단계; 상기 지연된 신호를 A/D 컨버터(400)에 의해 디지털신호로 변환하는 단계; 상기 디지털신호로 변환된 신호를 제어기(300)에 입력하는 단계; 상기 제어기(300)은 일정한 신호처리과정을 거쳐서 D/A 컨버터(200)에 신호를 입력하는 단계; 상기 D/A 컨버터(200)에 입력된 신호를 아날로그 신호로 변환하여 상기 수동회로망(110); 보상증폭기(120)에 증폭율 조정, 저항, 인턱터, 커패시터의 저항값, 인덕턴스, 커패시턴스를 조절하는 단계; 상기 저항값, 인덕턴스, 커패시턴스 값 조절에 의하여 증폭율, 주파수를 조절하는 단계; 이러한 연속적인 피드백 과정에 의하여 전자파간섭 누화제거기의 누화를 줄이는 방법이 가능하다. 상기 전자파 간섭 제거기는 또한, 선박 및 해상용 누화제거기(EMC Canceller)의 소형·경량화 및 방수.방진 구조를 위해 설계 기술요소 중 정밀 구조설계 및 제작을 위해 시제품의 구성, 구조, 물성 등의 특징을 표기하는 과정이 필요하며, 누화제거기(EMC Canceller) 가 최적한 성능을 발휘할 수 있도록 전체 모형과 개별 요소로 구분하는 구조로서, 선박 제품은 특성상 외부에 장착되어 있는경우가 대부분이므로 반드시 방수 기능을 가지며, 최소 용접부 보완을 위해 SUS304보다 해수부식을 향상시키고 용접후 내입계 부식이 양호하며 응력제거 열처리후의 입계부식이 뛰어난 SUS316L 재질이어야 한다. 전자파 간섭 제거의 특성을 지닌 회로를 보호하고 내부 폭발 Spark에 의한 위험구역 점화원이 되는 문제를 해결할 수 있는 목적으로 염분에 강하고, 방폭 기능이 있는 모듈 핵심 소재 및 부품을 도8-9와 같은 형상을 구현한다. 도8은 전자파 간섭 제거기 형상이고, 도9는 전자파 간섭 제거기의 내부 형상이다. 제안한 회로에 대한 검증은 아래와 같이, 수행하였으며, 그 결과는 아래와 같다. 케이블의 주파수 특성 : 누화 제거회로의 설계를 위해 우선 케이블 어셈블리에 포함 된 다수의 케이블의 전달 및 결합 특성을 주파수 영역에서 규명해야 한다. 주파수 응답 특성은 초기 설계 단계에서 전자기장 시뮬레이션을 통해 얻을 수 있고, 상세 설계 단계에서는 네트워크 분석기를 이용한 측정을 통해 추출할 수 있다. 도10은 평면 접지상에 위치한 두 개의 전기적으로 결합된 도선의 주파수 응답 특성의 예로서, 신호전달 (transmission), 반사 (reflection), 그리고 누화 (crosstalk) 특성을 보이고 있다. 누화는 근단 누화 (near-end crosstalk, NEXT)와 원단 누화 (far-end crosstalk, FEXT)로 구분되며, 전장 설비 조건에 따라 근단, 원단 누화만을 저감하거나 양단의 누화를 모두 저감해야 한다.
More specifically, referring to FIG. 7, a
도10을 참조하여 도선의 주파수 응답특성곡선을 설명하면, 누화 제거회로의 주파수 응답 특성 도출: 케이블의 주파수 특성을 규명한 후, 누화 제거회로의 주파수 응답특성을 도출할 수 있다. 누화 제거회로가 케이블 어셈블리에 장착되었을 때의 전체 응답 특성은 누화 제거회로와 케이블 각각의 주파수 응답특성이 전달 계수 (transmission parameter, T-parameter) 행렬 형태로 표현되었을 때 두 행렬의 곱으로 표현되며, 전체 전달 파라미터를 산란 계수 (scattering parameter, S-parameter) 행렬로 환산했을 때 행렬의 요소 중 누화특성과 관련된 값을 최소화하는 누화 제거회로의 특성을 계산할 수 있다. 도10은 도9에서 보인 2개 도선 구조에 대해 누화특성을 최소화하는 회로의 특성을 해석적으로 도출하고 이를 개념적으로 적용한 결과이다. 근단 누화 저감 조건과 원단 누화 조건을 별도로 적용하였으며, 그 결과 두 경우 모두 전달 특성에서의 손실이 줄어드는 동시에 누화 특성이 개선됨을 확인할 수 있다. Referring to Fig. 10, the frequency response characteristic curve of the conductor will be described. Derivation of the frequency response characteristic of the crosstalk canceling circuit: After identifying the frequency characteristics of the cable, the frequency response characteristic of the crosstalk canceling circuit can be derived. The total response characteristic when the crosstalk canceling circuit is mounted on the cable assembly is expressed as a product of two matrices when the frequency response characteristics of the crosstalk canceling circuit and the cable are expressed in the form of a transmission parameter (T-parameter) matrix, The characteristics of the crosstalk canceling circuit that minimizes the crosstalk-related value among elements of the matrix can be calculated by converting the entire transfer parameter into a scattering parameter (S-parameter) matrix. 10 is a graphical representation of the characteristics of a circuit minimizing the crosstalk characteristics for the two conductor structures shown in FIG. 9 and conceptually applying the same. As a result, it is confirmed that the loss of transmission characteristics is reduced and the crosstalk characteristics are improved in both cases.
케이블의 손실이 크고 고주파에서 반사계수가 커질 경우, 그리고 케이블 어셈블리 내의 도선 개수가 많은 경우 등 일반적인 케이블 특성에 대해서는 앞서 보인 예와 같은 해석적인 누화 제거회로의 특성 도출이 쉽지 않으므로, 수치 알고리즘을 통해 원하는 주파수 응답을 얻을 수 있는 최적해를 도출해야 한다. 반복법에 기반을 둔 수치 알고리즘을 사용할 때 해석적인 방법으로 도출한 해를 초기값으로 사용할 수 있다. It is not easy to derive the characteristics of the analytical crosstalk elimination circuit as shown in the above example for general cable characteristics such as a large loss of cable, a high reflection coefficient at high frequency, and a large number of conductors in the cable assembly. The optimal solution to obtain the frequency response should be derived. When using numerical algorithms based on iterative methods, solutions derived from analytical methods can be used as initial values.
도11은 회로 특성해석결과이다. 이를 설명하면, 누화 제거회로의 구현: 해석적 기법 또는 수치 알고리즘을 통해 도출된 누화 제거회로의 주파수 응답특성은 그림 11에 보이는 바와 같이 수동소자들과 간단한 능동회로들의 조합을 통해 아날로그 회로로 구현될 수 있다. 주파수 응답특성 데이터와 근사한 응답특성을 갖는 회로망을 구하기 위해 2개의 케이블간의 간섭을 고려하는 간단한 구조의 경우 물리적 직관을 적용할 수도 있으나, 일반적인 N개의 케이블이 간섭하는 상황에서는 2N 차원의 산란 계수 행렬이나 임피던스 행렬을 실제 회로망으로 구현해야 하기 때문에 이러한 물리적 직관을 적용하는 것이 불가능하다. 따라서 우선 도출된 주파수 응답특성이 수동소자의 특성을 갖도록 옵셋을 적용한 후 벡터 피팅(vector fitting)과 같은 수동 매크로모델링 기법을 적용하여 근사한 회로망 구조를 도출하고, 도출된 수동회로망을 설계에 적합하도록 변환한 후, 앞서 적용한 옵셋을 보상하는 능동회로를 추가하는 체계화된 회로합성 기법을 적용해야 한다. 또는, 2개의 케이블에 대해 적용한 간섭 제거 회로를 확장하는 방식으로 N개의 케이블에 대한 간섭제거 기능을 근사적으로 구현할 수 있으며, 이러한 방법은 전자파 간섭이 가장 인접한 케이블 사이에서 지배적으로 발생하는 대개의 경우 적용 가능하다. 도12는 회로 합성 개념도이며, 제작한 구조는 도14와 같다. 내압방폭 시험 기준압 1.5배 시험에 만족할 수 있는 구조이다. 염수에 강한 스텐레스 재질(SUS 316)을 채택하여 강성을 유지 하면서 방수.방진 구조 기능을 지닌 소형화 모델링검증하고, 누화기의 PCB, 단자 및 기타소자 장착을 고려한 마운팅 구조로 하고, Cable Gland 및 점점 단자위치의 위치 를 검증하고, Electric Wire(Powern Line) & Data Wire(Lan, Saft Circuit의 가상 위치에 대한 최적화 위치를 설정하였다. 11 shows the results of circuit characteristic analysis. To illustrate this, the implementation of a crosstalk elimination circuit: the frequency response characteristic of a crosstalk canceling circuit derived from an analytical technique or a numerical algorithm is implemented as an analog circuit through a combination of passive elements and simple active circuits as shown in Fig. . In order to obtain a network with frequency response characteristic data and approximate response characteristics, a physical straight pipe can be applied for a simple structure considering the interference between two cables. However, in a situation where N common cables interfere, a 2N dimensional scattering coefficient matrix It is impossible to apply this physical intuition because the impedance matrix must be implemented as a real network. Therefore, first, the offset is applied so that the derived frequency response characteristic has the characteristics of the passive element, and the approximate network structure is derived by applying a manual macro modeling technique such as vector fitting, and the derived passive network is converted After that, a structured circuit synthesis technique that adds an active circuit that compensates for the previously applied offset should be applied. Alternatively, the interference cancellation function for N cables can be approximated by extending the interference cancellation circuit applied to the two cables, and this method can be implemented in almost all cases where electromagnetic interference occurs predominantly among the nearest cables Applicable. Fig. 12 is a circuit synthesis conceptual diagram, and the fabricated structure is shown in Fig. It is a structure which satisfies the test of the pressure explosion test 1.5 times the reference pressure. It adopts a stainless steel material (SUS 316) which is strong against brine and verifies the miniaturization modeling with waterproof and dustproof structure function while maintaining the rigidity. It adopts a mounting structure considering mounting of PCB, terminal and other elements of the riser, We verified the position of the position and set the optimization position for the virtual position of Electric Wire (Power Line) & Data Wire (Lan, Saft Circuit).
100 누화제거기
200 D/A 컨버터
300 제어기
400 A/D 컨버터
110 수동회로망
120 보상 증폭기100 Crosstalk Eliminator
200 D / A Converter
300 controller
400 A / D Converter
110 passive network
120 compensation amplifier
Claims (5)
상기 전자파간섭 누화제거기는 누화제거기(100); D/A 컨버터(200); 제어기(300); A/D 컨버터(400)로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자파간섭 누화제거기
An electromagnetic interference canceller for outputting a voltage through a crosstalk canceler (100)
The electromagnetic interference canceller includes a crosstalk eliminator 100; A D / A converter 200; A controller 300; And an A / D converter (400). The electromagnetic interference canceller
상기 누화제거기(100)는 수동회로망(110); 보상 증폭기(120)으 구성되는 것을 특징으로 하는 전자파간섭 누화제거기
The method according to claim 1,
The crosstalk canceler (100) includes a passive network (110); And a compensation amplifier (120). The electromagnetic interference canceller
상기 출력전압은 일정한 지연시간(τ)을 지연시킨 후, 상기 A/D 컨버터(400)를 통해 상기 제어기(300)에 입력되는 것을 특징으로 하는 전자파간섭 누화제거기
The method according to claim 1 or 2,
Wherein the output voltage is input to the controller (300) through the A / D converter (400) after a predetermined delay time (tau) is delayed.
입력 전원케이블에서 전원이 입력되는 단계;
상기 입력전압에 인가되는 입력 전원케이블에 인가된 전도성 노이즈를 누화제거기(100)을 통해 상기 전도성 노이즈를 제거하는 단계를 거쳐 출력전압으로 나타나며,
상기 출력전압을 출력단의 접지단에 연결된 신호를 일정시간동안 지연(τ)시키는 단계;
상기 지연된 신호를 A/D 컨버터(400)에 의해 디지털신호로 변환하는 단계;
상기 디지털신호로 변환된 신호를 제어기(300)에 입력하는 단계;
상기 제어기(300)은 일정한 신호처리과정을 거쳐서 D/A 컨버터(200)에 신호를 입력하는 단계;
상기 D/A 컨버터(200)에 입력된 신호를 아날로그 신호로 변환하여 상기 수동회로망(110); 보상증폭기(120)에 증폭율 조정, 저항, 인턱터, 커패시터의 저항값, 인덕턴스, 커패시턴스를 조절하는 단계;
상기 저항값, 인덕턴스, 커패시턴스 값 조절에 의하여 증폭율, 주파수를 조절하는 단계;
이러한 연속적인 피드백 과정에 의하여 전자파간섭 누화제거기의 누화를 줄이는 방법
A method for reducing crosstalk of an electromagnetic interference crosstalk canceler,
Inputting power from an input power cable;
The conductive noise applied to the input power cable applied to the input voltage is removed through the crosstalk canceler 100 to remove the conductive noise,
Delaying the output voltage by a signal connected to the ground terminal of the output terminal for a predetermined time;
Converting the delayed signal into a digital signal by an A / D converter 400;
Inputting the signal converted into the digital signal into the controller 300;
The controller 300 inputs a signal to the D / A converter 200 through a predetermined signal processing process.
Converts the signal inputted to the D / A converter 200 into an analog signal and outputs the signal to the passive network 110; Adjusting the amplification factor, the resistance, the inductor, the resistance value of the capacitor, the inductance, and the capacitance of the compensation amplifier 120;
Adjusting an amplification factor and a frequency by adjusting the resistance value, the inductance, and the capacitance value;
This continuous feedback process reduces the crosstalk of the electromagnetic interference canceller
상기 제어기(300)에 일정한 신호처리과정을 거쳐서 D/A 컨버터에 신호를 입력하는 단계는 전자파 간섭 노이즈가 최소화되도록 상기 제어기(300)의 제어 프로그램에 의하여 상기 보상 증폭기(120)의 증폭율 및 수동회로망(110)의 저항값, 인덕턴스, 커패시턴스 값을 조절하여 전자파간섭 누화제거기의 누화를 줄이는 방법
[4] The method of claim 3,
The step of inputting a signal to the D / A converter through a predetermined signal processing process to the controller 300 may be performed by a control program of the controller 300 so that electromagnetic interference noise is minimized, A method of reducing the crosstalk of the electromagnetic interference cancellation eliminator by adjusting the resistance value, inductance, and capacitance value of the network 110
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| KR101868420B1 (en) | 2018-07-20 |
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