[설계 결과 보고서] MATLAB(Simulink)을 이용한 Band-Ⅲ(BAND-3) 지상파 DMB RF Tuner용 Band Pass Filter 설계

소개글

[설계 결과 보고서] MATLAB(Simulink)을 이용한 Band-Ⅲ(BAND-3) 지상파 DMB RF Tuner용 Band Pass Filter 설계에 대한 보고서 자료입니다.

목차

Ⅰ.설계 목적

Ⅱ.설계 목표 사양
　1.RF Tuner 칩의 블록도
　2.설계 목표 성능

Ⅲ.Band Pass Filter설계 - Simulink
　1.입력신호
　2.Band Pass Filter
　3.기타
　4.최종 Model

Ⅳ.Band Pass Filter확인 - M-File
　1.시간 영역 해석
　2.주파수 영역 해석

Ⅴ.설계 결과 분석

Ⅵ.설계 소감

Ⅶ.참고 문헌

본문내용

in의 To Workspace Block
sig_in2의 To Workspace Block
MBC_out의 To Workspace Block
KBS_out의 To Workspace Block
SBS_out의 To Workspace Block
- 생성된 신호를 확인하기 위하여 M-File과 연동해야 한다. 따라서 M-File과 연동하기 위하여 각 신호를 Workspace로 보내야 한다. 따라서 To Workspace Block를 이용하여 각 데이터를 Workspace로 보낸다.

- 생성되는 데이터 개수를 1000개로 생성하고 Sample time은 입력과 동일하게 하였다. 또한 Save format을 Array로 하였다.
4. 최종 Model
1. 시간영역 해석
(1) M-File
(2) Figure
- 입력 신호와(위 그래프) DMB 사용 주파수만 걸러낸 Band Pass Filter를 통과한 신호(아래 그래프)를 확인할 수 있다.
- 각 방송사별 Band Pass Filter를 통과한 신호를 확인할 수 있다.
2. 주파수 영역 해석
- 주파수 영역의 해석을 위해서 Fourier Transform을 이용하였다. 하지만 Fourier Transform의 경우 그 해석이 수학적인 해석이 될 수 있으므로 별도의 Fourier Transform인 Positive Fourier Transform을 이용하였다. 이 함수는 변환된 그래프 중 한쪽의 값만을 보여준다.
(1) M-File
- positiveFFT
- 주파수 영역의 해석
(2) Figure
- 0~까지 합성된 신호를 볼 수 있다.
- DMB 사용 주파수 Band Pass Filter를 통과한 주파수는 위 그래프과 같이 볼 수 있다. Bandwidth인 173와 217사이의 주파수는 통과하였지만 그 이외의 주파수는 전부 차단된 것을 확인할 수 있다.
- 각 방송사별 주파수가 채널 대역폭의 범위 내에서 나오는 것을 확인할 수 있다. KBS의 경우 대역폭 범위 내의 값인 206.4, SBS의 경우 208.8, MBC의 경우 205.2가 나옴을 확인할 수 있다. 따라서 위에서 제시된 설계 목표에 맞게 설계되었음을 확인할 수 있다.
구 분
Band-Ⅲ 지상파 DMB RF Tuner
설 계
동작주파수대역
174~216
약 174~216
채널대역폭
1.536
약 1.536
잡음특성
4.75
약 4.75
MBS Signal
205.280
약 205.280
KBS Signal
207.008
약 207.008
SBS Signal
208.736
약 208.736
- 분석 : 실제 사용되고 있는 지상파 DMB RF Tuner와 설계한 사양이 거의 동일함을 알 수 있다. 각 방송사별 주파수의 경우는 약간의 차이가 있었지만 채널 대역폭을 감안한다면 그 값이 대역폭의 안에 있기 때문에 같다고 볼 수 있다. 따라서 실제 사용되고 있는 Band Pass Filter와 설계에 사용한 Band Pass Filter가 유사함을 알 수 있다.
- 송영욱 : 처음 MATLAB의 Simulink를 이용하여 필터설계에 대하여 막막한 생각이 들었다. 일단 주제 분야를 선정하는데 있어서 저희 팀은 많은 고민을 했다. 먼저 기본적인 3종류의 필터Low-pass filter, High-pass filter, Band-pass filter(이하BPF)중 BPF를 선택하여 필터설계를 하기로 하였다. 다음으로 Band-pass filter를 활용한 필터 의 종류를 살펴보던 중 지상파 DMB RF Tuner에서 BPF를 활용하여 각 방송사의 주파수를 추출하는 수신한다는 것을 확인하고, Band-III 지상파 DMB RF Tuner에 활용된 Band Pass Filter설계주제로 설정하게 되었다. 설계는 주제 분야를 선정 후 Simulink를 사용하여 빠르게 추진되었다. 전체 신호를 수신하면 BPF를 통과하여 각방소사별 주파수대로 할당되어 나누어 출력하는 시스템으로 구성이 되어있었고, 최종 테스트를 통하여 저희가 추출하고 싶은 3사방송사의 주파수를 예상 값과 비교하여 같은 값을 가지는 것을 확인 할 수 있었다. 이번 설계를 통하여 BPF의 정의를 확실히 알 수 있었으며, MATLAB에 있는 Simulink의 활용방법을 익히고 활용할 수 있는 좋은 기회가 되었다. 또한 이번설계를 활용하여 미숙하지만 전문분야로 나갈 수 있는 기반을 마련 한 것 같은 기분이 들어 뿌듯하게 느껴졌다.
- 김은택 : MATLAB의 기능이 이렇게 많은지 깨달았다. 작년부터 매트랩을 조금씩 해오고 있었다. 과제로서의 툴이나 계산으로서의 툴로 매트랩을 사용하여 오고 있었지만 이렇게 많은 기능들을 통하여 사용자가 편리하게 복잡한 체계를 구성한다는 것이 언제나 놀라울 뿐이다.
이번 설계는 Simulink를 이용하여 필터를 제작하는 것이였다. 따라서 우리는 많은 고심에 Band Pass Filter를 하기로 결정하였다. 하지만 시작부터 많은 난관이 있었다. BPF의 사용 범위, 목적이 너무 다양해서 하나의 선택을 할 수 없었던 것이다. 더욱이 이 사용 범위라는 것이 대부분 통신 이라는 큰 테두리에 있어 차칫 잘못할 경우 다른 팀과의 혼선이 생길 수 있다는 생각도 많이 하였다. 따라서 정한 지상파 DMB에 장착된 RF Tuner의 BPF를 설계하기로 하였고 그의 모델을 정하였다. 따라서 이 모델대로 설계를 진행하였으며, 이러한 모델이 설계와 얼마나 유사한지 확인도 하였다. 실제 시중제품과의 성능차이는 물론 있을 것이다. 하지만 앞으로 Simulink를 비롯한 많은 프로그램들을 이용하여 내 손에서 만들어지는 실제 시중제품을 탄생시켜보도록 많은 노력이 필요할 것이다.
- Essentials of Circuit Analysis, Scitech Media, Boylestad저.
- Band-III 지상파 DMB RF Tuner 칩 설계 기술, 한국전자통신연구원(ETRI).
- MATLAB을 이용한 신호 및 시스템 해석 실습, 글누리, 최인식 외 2명 공저.
- An Introduction with Applocations MATLAB, WILEY, Amos Gilat저.

키워드

matlab,   dmb,   bpf,   대역통과필터,   설계,   Simulink