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UHD급 영상구현을 위한 다층인쇄회로기판의 특성 임피던스 분석에 관한 연구
진종호,손희배,이영철,Jin, Jong-Ho,Son, Hui-Bae,Rhee, Young-Chul 한국정보통신학회 2015 한국정보통신학회논문지 Vol.19 No.7
UHD 고속영상 전송 시스템에서 EMI 특성은 특정 주파수 대역의 신호가 전기적, 구조적으로 주파수가 일치될 때, 에너지가 집중되고 신호의 흐름을 방해하여 왜곡이 발생하므로 시스템이 불안정해지는 원인이 된다. 이러한 신호의 왜곡을 제거하기 위하여 전원 무결성 분석과 EMI 현상에 대한 고주파 설계기법이 요구되어진다. 따라서 본 논문에서는 다층인쇄회로기판(MLB : Multi-Layer Printed Circuit Board) 구조에서 발생하는 고주파 잡음을 최소화하고 신호 무결성과 전원 무결성을 개선하면서 EMI를 억제하는 최적의 MLB 설계방법을 제안한다. 제안한 MLB의 특성 임피던스 파라미터는 비유전율 ε<sub>r</sub> = 4.3, 고속영상 차동신호(HSVDS : High-Speed Vih = 0.145deo Differential Signaling)의 선로 폭 w = 0.203, 패턴의 간격 d = 0.203, 패턴의 두께 t = 0.0175, 베타층 위의 높이 를 고려하여 특성 임피던스 Zdiff = 100.186Ω으로 설계하였다. 실험결과 아이패턴의 출력 크기가 672mV, 지터는 6.593ps, 전송 주파수가 1.322GHz, 신호 대 잡음비는 29.62dB로 전송 품질이 개선 전보다 약 10dB 향상 되었다. In UHD high-speed video transmission system, when a signal within certain frequency region coincides electrically and structurally, the system becomes unstable because the energy is concentrated, and signal flux is interfered and distorted. For the instability, power integrity analysis should be conducted. To remove the signal distortion for MLB, using a high-frequency design technique for EMI phenomenon, EMI which radiates electromagnetic energy fluxed into power layer was analyzed considering system stabilization. In this paper, we proposed an adaptive MLB design method which minimizes high-frequency noise in MLB structure, enhances signal integrity and power integrity, and suppresses EMI. The characteristic impedance for multi-layer circuit board proposed in this study were High-Speed Video Differential Signaling(HSVDS) line width w = 0.203, line gap d = 0.203, beta layer height h = 0.145, line thickness t = 0.0175, dielectric constant ε<sub>r</sub> = 4.3, and characteristic impedance Zdiff = 100.186Ω. When high-speed video differential signal interface board was tested with optimized parameters, the magnitude of Eye diagram output was 672mV, jittering was 6.593ps, transmission frequency was 1.322GHz, signal to noise was 29.62dB showing transmission quality improvement of 10dB compared to previous system.
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PoE(Power Over Ethernet)에서 임펄스성 서지보호 이중화 장치 설계
진종호,김영진,이영철,Jin, Jong-Ho,Kim, Young-Jin,Rhee, Young-Chul 한국전자통신학회 2015 한국전자통신학회 논문지 Vol.10 No.8
본 논문에서는 산업현장에서 자연현상에 의하여 발생하는 임펄스성 서지(surge)에 의한 PoE(Power Over Ethernet)시스템의 통신 장애를 예방하기 위하여 이중화된 임펄스성 서지 보호회로를 설계하여 PoE 통신설비의 임펄스성 서지의 대책 방안을 제안하였다. PoE에 따른 임펄스성 서지신호의 특성을 분석하기 위하여 국제표준 IEC 61000-4-5에 적합한 서지 발생장치를 개발하였으며 서지 발생장치를 PoE 데이터 전송 라인에 인가하여 설계 제작한 이중화된 PoE 전원공급 보호회로에 의하여 순차적으로 임펄스성 서지 신호가 약화됨을 확인하였다. In this paper, in order to prevent impulse surge PoE(Power Over Ethernet) communications error caused by natural phenomenon in industrial sites, countermeasure design of impulse surge of PoE communications equipment is suggested by designing dual impulse surge protection circuit. In order to analyze characteristic of impulse surge noise signal, surge generating device which meet international standard IEC 61000-4-5 is invented. And this device shows that surge signal is weakened by designing dual PoE power supply protection circuit by connecting surge generating device to the PoE data transfer line.
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UHD급 영상패턴 제어를 위한 전송선로의 신호 왜곡현상 분석
손희배,진종호,이영철,Son, Hui-Bae,Jin, Jong-Ho,Rhee, Young-Chul 한국전자통신학회 2014 한국전자통신학회 논문지 Vol.9 No.10
최근 초고화질(4K-UHD) 영상 시스템의 신호전송은 비압축 고속 데이터로 전송되며 고속 신호의 인터페이스 구간에 서로 다른 케이블 사이에서 나타나는 EMI, 스큐(skew) 문제로 인하여 영상신호의 왜곡, 지터 등으로 시스템 구현에 한계가 있다. 이와 같이 비압축 고속 데이터를 고속전송하기 위하여 V-by-One HS 인터페이스 기법을 적용하여 본 논문에서는 고속 영상신호에 대하여 HSD(High Speed Differential) 전송선로의 신호무결성을 분석하였다. UHD 영상패턴 제어 인터페이스의 PCB 설계 방법을 RF 전송기법으로 적용하였으며 구현된 4K-UHD급 영상패턴 제어 신호발생기의 V-by-One HS 영상신호를 측정한 결과, 전송품질이 고속전송신호규격에 만족함을 보였다. Recently signal transmission of ultra high-definition(4K-UHD) video system is transferred as uncompressed high speed data. However, this has a limit to compose the system because EMI between separate cables of high speed interface section and skew bring distortion of the video signal and jitter. In this paper we applied V-by-One HS interface technique to transfer uncompressed high speed data. We analyzed HSD(High Speed Differential) transmission line signal integrity. Also we applied RF transmission technique instead of UHD video pattern control interface PCB design. When we measured V-by-One HS video signal of designed 4K-UHD class signal generator, We found that the transmission performance has been signal standard.
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