필터 설계(Design of Filter) 예비보고서 예전꺼

목차

1. 전기 신호의 주파수를 선택하는 필터가 무엇인지 공진(resonance) 관점에서 논하시오.
2. 필터 이론에 등장하는 대역폭(bandwidth)과 Q-factor(quality factor)를 설명하시오

본문내용

(1) 전기적 공진
전기적 공진은 소위 말하는 LC 공진을 말한다. RF관점에서 본 L과 C 에서 보았듯이, 인덕터와 캐패시터는 전/자기 에너지 축적소자이다. 그러한 순간적인 전자기 에너지 축적과 방출 특성 때문에, 캐패시터와 인덕터는 정 반대의 주파수 특성을 보이게 된다. 인덕터는 주파수가 낮을수록 통과를 잘 시키는 특성이 있고, 캐패시터는 반대로 주파수가 높을수록 잘 통과시키게 된다. 이러한 두 특성의 소자가 한꺼번에 직/병렬로 붙으면 다음 그림과 같이 된다.

같은 주파수상에서 인덕터는 통과하지 못하도록 힘을 줄 것이며, 캐패시터는 통과할 수 있도록 힘을 쓰게 된다.

<중 략>

L,C 라고 말하면 눈에 보이는 조그만 소자들만 생각하게 되는데 그것은 L,?C 성분을 특별히 강조해서 만들어진 전용 소자일 뿐, 흔히 inductance/capacitance 라 부르는 개념은 어떤 소자를 지칭하는게 아니라 위와 같은 주파수 통과/감쇄 특성을 가지는 어떤 구조나 현상 그 자체를 말하는 것이다. 구조적인 공진 필터도 결국 L , C 등가회로로 구현이 가능하고, 모양이 달라 보일 뿐 분석을 해보면 결국 등가의 inductance?성분과 capacitance 성분을 추출해낼 수 있다.
결국 모든 필터의 근본 원리는 이러한 L, C 성분의 조합이라는 점을 명심해야 한다.

<중 략>

1. Inductor의 경우, 허수부/실수부의 비로 정의되며, 위의 설명처럼 자기장으로 에너지를 축적해두는 경우 손실의 정도를 나타낸다. Inductor가 아니더라도, 회로의 Q값으로 표현되기도 하는데 정의는 같다. 이경우 Loaded Q와 Unloaded Q로 분류되기도 한다.

2. BPF나 공진기, 발진기처럼 특정 주파수 스펙트럼에 샤프하게 에너지가 뜨는 경우, 그 파형의 에너지 집중도를 표현할 때도 Q라는 지표를 사용한다. 그경우 수식은

Q = 중심주파수 / 3dB 대역폭

여기서 3dB 대역폭이란, 에너지가 가장 높은 주파수에서 양쪽으로 3dB씩 떨어지는, 즉 1/2가 되는 지점의 주파수 대역폭 (Bandwidth)을 의미한다.

참고 자료

없음