shopkeeper/korean_wiki_content_only_120125 huggingface dataset:
마이크로폰과 같은 일반적인 전문가용 오디오 소스는 3핀 XLR 단자를 가지고 있다. 하나는 실드 또는 섀시 접지에 연결되고, 다른 두 개는 신호 도체용이다. 신호선은 동일한 신호의 두 복사본을 반대 극성으로 전달할 수 있지만(차동 시그널링) 반드시 그럴 필요는 없다. 이들은 종종 "핫(hot)" 및 "콜드(cold)"라고 불리며, AES14-1992(r2004) 표준 [및 EIA 표준 RS-297-A]은 변환기에서 양압으로 인해 양의 신호를 전달하는 핀을 '핫'으로 간주해야 한다고 제안한다. 핀 2는 '핫' 핀으로 지정되었으며, 이 지정은 시스템의 나머지 부분에서 일관된 극성을 유지하는 데 유용하다. 이 도체들은 소스에서 목적지까지 동일한 경로를 이동하므로, 모든 간섭이 두 도체에 동일하게 유도된다는 가정이 있다. 신호를 수신하는 장치는 두 신호 간의 차이를 비교하여(종종 전기 접지를 무시하고) 유도된 전기 잡음을 무시할 수 있도록 한다. 유도된 잡음은 각 밸런스 신호 도체에 동일한 양과 동일한 극성으로 존재하므로, 두 신호 간의 차이는 변하지 않을 것이다. 원하는 신호에서 유도된 잡음을 성공적으로 제거하는 것은 부분적으로 밸런스 신호 도체가 동일한 양과 유형의 간섭을 수신하는지에 달려 있다. 이는 일반적으로 밸런스 신호 전송에 사용되는 꼬임, 편조 또는 공동 피복 케이블로 이어진다.
밸런스 및 차동.
밸런스트 라인에 대한 많은 설명은 대칭 신호(즉, 크기는 같지만 극성은 반대인 신호)를 가정하지만, 이는 두 개념을 혼동하게 할 수 있다. 즉, 신호 대칭과 밸런스트 라인은 서로 완전히 독립적이다. 밸런스트 라인에서 필수적인 것은 드라이버, 라인 및 수신기에서 두 도체에 동일한 임피던스를 갖는 것이다(임피던스 밸런싱). 이러한 조건은 외부 잡음이 라인의 각 레그에 동일하게 영향을 미치도록 보장하고, 따라서 수신기에 의해 제거되는 공통 모드 신호로 나타나게 한다. 각 레그 간에 탁월한 공통 모드 임피던스 밸런싱을 제공하지만 대칭 신호를 제공하지 않는 밸런스 구동 회로가 있다. 대칭 차동 신호는 헤드룸과 관련이 있으며 간섭 제거에 필수는 아니다.
발룬.
밸런스트 라인과 언밸런스트 라인을 연결하려면 발룬이 필요하다. 예를 들어, 발룬은 라인 레벨 오디오 또는 E-캐리어 레벨 1 신호를 동축 케이블(언밸런스)을 통해 카테고리 5 케이블 길이로 전송하는 데 사용될 수 있으며, CAT5 케이블의 양 끝에 한 쌍의 발룬을 사용한다. 신호가 밸런스트 라인을 통해 이동하면 잡음이 유도되어 신호에 추가된다. CAT5 라인은 신중하게 임피던스 밸런스가 맞춰져 있으므로 잡음은 두 도체에 동일한(공통 모드) 전압을 유도한다. 수신단에서 발룬은 두 도체 간의 전압 차이에만 반응하므로, 경로를 따라 유입된 잡음을 제거하고 원래 신호를 그대로 유지한다.
한때 흔했던 무선주파수 발룬의 적용은 텔레비전 수신기의 안테나 단자에서 찾을 수 있었다. 일반적으로 300옴 밸런스 트윈 리드 안테나 입력은 케이블 TV 시스템의 동축 케이블에 발룬을 통해서만 연결될 수 있었다.
전송선로의 특성 임피던스 formula_1는 높은 주파수 작동에서 중요한 매개변수이다. 병렬 2선 전송선로의 경우,
여기서 formula_3은 전선 중심 사이 거리의 절반, formula_4은 전선 반경, formula_5, formula_6는 각각 주변 매질의 투자율 및 유전율이다. 전선 간격이 전선 반경보다 훨씬 크고 자기 재료가 없을 때 유효한 일반적으로 사용되는 근사치는 다음과 같다.
여기서 formula_8은 주변 매질의 비유전율이다.
송전에서 삼상 전력 전송에 사용되는 세 도체는 세 선 전압의 순간 합이 명목상 0이므로 밸런스트 라인이라고 불린다. 그러나 이 분야에서의 밸런스는 소스 및 부하의 대칭을 의미하며, 전기 통신에서 의미하는 라인 자체의 임피던스 밸런스와는 무관하다.
철도의 전철화에 사용되는 단상 전력 전송의 경우, 두 도체가 동위상 및 역위상 전압을 전달하여 라인이 밸런스를 이룬다.
각 극이 접지에 대해 동일한 전압으로 작동하는 양극식 HVDC 라인도 밸런스트 라인이다.
8250 UART(UART)는 직렬 통신 인터페이스 구현을 위해 설계된 집적 회로이다. 이 부품은 원래 내셔널 세미컨덕터 코퍼레이션에서 제조했다. PC 및 프린터 또는 모뎀과 같은 관련 장비에 일반적으로 사용되었다. 8250은 온칩 프로그래밍 가능한 비트레이트 생성기를 포함하여 일반적인 비트레이트와 특수 목적의 비트레이트 모두에 사용할 수 있었고, 임의의 결정 진동자 참조 주파수로부터 정확하게 파생될 수 있었다.
이 칩 지정에는 동일한 칩 시리즈의 이후 버전에 대한 접미사 문자가 붙는다. 예를 들어, 원래 8250은 일부 버그를 수정한 8250A 및 8250B 버전이 곧 출시되었다. 특히, 원래 8250은 첫 번째 전송 시도 중에 CTS 라인이 비동기적으로 활성화되면 문자의 전송을 반복할 수 있었다.
높은 수요로 인해 다른 제조업체들도 곧 호환 칩을 제공하기 시작했다. 웨스턴 디지털은 Async Communications Interface Adapter (ACIA) 및 Async Communications Element (ACE)라는 이름으로 WD8250 칩을 제공했다.
IBM PC/AT 시리즈 컴퓨터에 일반적으로 사용되는 16450(A) UART는 더 높은 직렬 회선 속도를 허용하여 8250을 개선했다.
OS/2, 윈도우 NT 또는 다양한 종류의 유닉스와 같은 PC 하드웨어에 다중작업 운영 체제가 도입되면서 문자 단위 인터럽트 요청을 처리하는 데 사용할 수 있는 짧은 시간이 문제가 되었다. 따라서 IBM PS/2 직렬 포트는 수신 문자를 수집하기 위한 16바이트 FIFO 또는 버퍼 메모리가 내장된 16550(A) UART를 도입했다.
이후 모델들은 더 큰 메모리를 추가하고, 더 높은 속도를 지원하며, 하나의 칩에 여러 포트를 결합했으며, 결국 현재 일반적으로 사용되는 슈퍼 I/O 회로의 일부가 되어 PC 메인보드에 대부분의 입출력 로직을 통합했다.
회선 인터페이스는 다음으로 구성된다.
클럭 인터페이스:
컴퓨터 인터페이스:
인터럽트 라인은 다음 이벤트 중 하나가 발생할 때 (IER 비트가 활성화된 경우) 높음으로 트리거된다. 수신기 라인 상태, 수신 데이터 사용 가능, 송신기 홀딩 레지스터 비어 있음, MODEM 상태. 인터럽트 신호는 적절한 인터럽트 서비스 또는 리셋 작업(MR을 통해) 시 낮음 레벨로 재설정된다.
8250 UART는 적어도 1978년부터 여러 8비트 컴퓨터에 사용되었다.
IBM은 IBM PC (1981)에 8250 UART를 사용했다. 8250A 및 8250B 개정판이 나중에 출시되었고, 16450은 IBM PC/AT (1984)와 함께 도입되었다.
출시 버전 간의 주요 차이점은 최대 통신 속도였다.
IBM은 인텔 칩에 내부 비트레이트 생성기가 없었기 때문에 직렬 포트 어댑터에 인텔 8251을 사용하기를 거부했고, 어댑터는 더 복잡하고 비용이 많이 들게 되었다. 나중에 IBM은 "동기 통신 어댑터"를 개발했지만 인기가 없었다.
내셔널 인스트루먼츠 코퍼레이션(National Instruments Corporation), 약칭 NI는 미국계 다국적 기업으로, 텍사스, 오스틴에 본사를 두고 전 세계적으로 사업을 운영한다. 이 회사는 자동화된 테스트 장비, 반도체 생산 장비, 가상 계측 소프트웨어의 제조사이다. 일반적인 응용 분야로는 (DAQ), 계측기 제어, 시스템 관리, 기계 학습 및 비전 등이 있다. 에머슨 일렉트릭에 인수된 후, NI는 2023년 10월부터 에머슨의 테스트 및 측정 사업부로 운영되고 있다.
2022년 이 회사는 전 세계 35,000개 이상의 기업에 제품을 판매했으며, 매출은 16억 6천만 미국 달러를 기록했다.
1970년대 초, 제임스 트루차드, 제프 코도스키, 빌 나울린은 텍사스 대학교 오스틴 응용 연구소에서 근무하고 있었다. 미국 해군 프로젝트를 수행하는 동안, 그들은 초기 컴퓨터 기술을 활용하여 데이터를 수집하고 분석했다. 당시의 데이터 수집 방법이 미흡하다고 판단한 세 사람은 이 목적을 위한 새로운 제품을 만들기로 결정했다. 1976년, 그들은 트루차드의 차고에서 일하면서 회사를 설립했다. 그들은 처음에는 Longhorn Instruments와 Texas Digital과 같은 이름으로 법인화를 시도했지만 거부되었다. 결국 그들은 National Instruments라는 이름으로 정착했다.
인터퍼스트 은행에서 10,000달러의 대출을 받아 이들은 PDP-11/04 미니컴퓨터를 구입하고 이를 위한 GPIB 인터페이스를 설계 및 구축하는 첫 프로젝트에 착수했다. 이들의 첫 판매는 샌안토니오의 켈리 공군 기지에 대한 전화 판매에서 비롯되었다. 당시 세 명의 창업자는 여전히 텍사스 대학교에서 근무하고 있었다.
1977년, 그들은 주문, 청구 및 고객 문의를 처리하는 책임이 있는 최초의 정규직 직원인 킴 해리슨-호젠을 고용했다. 그 해 말까지 그들은 세 개의 보드를 판매했으며, 추가 비즈니스를 장려하기 위해 회사는 PDP-11 미니컴퓨터 사용자 15,000명에게 메일러를 제작 및 배포했다. 판매가 증가하기 시작하자, 1978년에 그들은 오스틴의 9513 버넷 로드에 있는 600평방피트의 전용 사무실 공간으로 이전할 수 있었다.
1970년대 말, 회사는 40만 달러의 주문을 기록하여 6만 달러의 이익을 올렸다. 1980년, 트루차드, 코도스키, 나울린은 내셔널 인스트루먼츠에 전념하기 위해 직장을 그만두었다. 그 해 말, 그들은 회사를 더 큰 사무실로 옮겨 의 사무실 공간을 임대했다. 수익 창출을 돕기 위해 회사는 연료 펌프 신용카드 시스템과 미국 해군 음파 탐지기 음향 테스트를 위한 파형 발생기를 포함한 수많은 특별 프로젝트를 수행했다. 1981년, 회사는 100만 달러 매출을 달성했으며, 이로 인해 1982년에는 사무실로 이전했다.
1983년, 내셔널 인스트루먼츠는 IBM PC에 기기를 연결하기 위한 첫 GPIB 보드를 개발했다. 매킨토시 컴퓨터의 등장으로 코도스키는 텍사스 대학교의 학생 연구원들의 도움을 받아 새로운 인터페이스를 활용하는 방법에 대한 연구를 시작했다. 이로 인해 NI의 대표 제품인 매킨토시 컴퓨터용 LabVIEW 그래픽 개발 플랫폼이 1986년에 출시되었다. 이 소프트웨어는 엔지니어와 과학자들이 텍스트 기반 코드를 입력하는 대신 아이콘을 "연결"하여 그래픽으로 프로그래밍할 수 있게 한다. 다음 해에는 LabWindows로 알려진 LabVIEW 버전이 DOS 환경용으로 출시되었다.
1986년까지 회사는 100명의 직원을 고용했다. 다음 해인 1987년, NI는 도쿄에 첫 해외 지사를 열었다.
직원 수가 늘어나 임대 중인 건물 거의 전체를 차지하게 되자, NI는 1990년에 6504 브릿지 포인트 파크웨이의 새 건물로 이전했으며, 이 건물은 1991년에 회사가 매입했다. 루프 360 다리 근처의 오스틴 호수를 따라 위치한 이 건물은 "실리콘 힐스 = 브릿지 포인트"로 알려지게 되었다.
NI는 1991년 LabVIEW에 대한 첫 특허를 받았다. 같은 해 후반에 계측기용 신호 조절 확장(SCXI)을 도입하여 PC의 신호 처리 기능을 확장했고, 1992년에는 LabVIEW가 Windows 기반 PC 및 유닉스 워크스테이션용으로 처음 출시되었다. NI는 또한 내셔널 인스트루먼츠 얼라이언스 파트너 프로그램을 만들었다. 1993년, 회사는 연간 매출 1억 달러의 이정표를 달성했다. C/C++ 프로그래머를 유치하기 위해 그 해 후반에 NI는 LabWindows/CVI를 도입했다. 다음 해에는 한 직원이 비교적 새로운 월드 와이드 웹을 실험하여 회사의 첫 웹 페이지인 natinst.com을 개발했다.
회사는 약 규모의 캠퍼스에서 공간 부족을 겪기 시작했다. 1994년, NI는 오스틴 북부의 노스 모팩 대로를 따라 위치한 부지에 새 캠퍼스 건설을 시작했다. 이때까지 NI는 1,000명의 직원을 보유하게 되었다. 1998년에 문을 연 새 NI 캠퍼스는 직원 친화적으로 설계되었다. 농구 및 배구 코트, 직원 체육관, 캠퍼스 전체를 아우르는 산책로를 포함한 전용 "놀이" 공간이 있다. 캠퍼스의 각 건물은 창문으로 둘러싸여 있으며 개방형 평면도를 특징으로 한다. 직원들이 CEO를 부르는 "닥터 T"는 개방형 큐비클에 앉아 있으며 지정된 주차 공간이 없다. 직원들은 보상 패키지의 일부로 비상장 회사 주식을 부여받았다. 회사가 1995년에 상장하기로 결정했을 때, 300명 이상의 현직 및 전직 직원들이 주식을 소유하고 있었다. 회사는 NATI로 나스닥 거래소에 상장되었다.
1990년대 후반에 이 회사는 공급업체 정의 계측기를 맞춤형 PC 기반 시스템으로 대체할 수 있는 고급 DAQ 보드를 제공했다. 회사가 조지타운 시스템 룩아웃 소프트웨어를 인수한 후, NI 제품은 공장 현장에서 실행되는 애플리케이션에 더욱 통합되었다. 1996년까지 회사는 연간 매출 2억 달러를 달성했으며 포브스 매거진의 200대 중소기업 목록에 선정되었다. 다음 몇 년 동안 NI는 머신 비전 소프트웨어 및 하드웨어를 출시했다. 또한 NI는 모듈형 측정 및 자동화를 위한 개방형 산업 표준인 CompactPCI 기반 PXI와 대량 생산 테스트 추적을 위한 NI TestStand를 도입했다.
회사가 ni.com 도메인을 인수한 후 웹 기술에 투자하기 시작하면서 사용자 트래픽과 전자상거래 활동이 크게 증가했다. 이들은 NI 개발자 존을 도입하여 최종 사용자 개발자가 예제 프로그램, 샘플 코드 및 개발 팁에 접근할 수 있게 했으며, 사용자 및 NI 직원을 위한 포럼도 제공했다.
2000년대에 NI는 데브레첸, 헝가리에 규모의 제조 공장을 열어 대부분의 제조를 해외로 수출하기 시작했다. NI는 현재 생산량의 거의 90%를 데브레첸에서 제조하며 지난 10년 동안 여러 번 확장했다. 2011년, 정부의 수백만 달러 보조금으로 NI는 데브레첸의 생산량을 약 20% 늘렸다. 최첨단 자동화 공정 덕분에 인력은 2%만 증가했다. 2002년, 회사는 모팩 캠퍼스에 규모의 빌딩 C를 헌정했으며, 이는 회사의 R&amp;D 운영 본부가 되었다. 이 건물 완공과 함께 NI 캠퍼스는 마침내 오스틴 기반의 모든 직원을 한 곳으로 옮길 충분한 수용력을 갖추게 되었다.
주요 회사 모델은 (B2C)였다. 2006년까지 NI는 유럽에 21개, 아시아/태평양 지역에 12개, 아메리카, 아프리카, 중동에 추가 영업 사무소를 열었다. 연구 개발 센터는 미국, 독일, 인도, 루마니아, 중화인민공화국, 캐나다, 말레이시아에 위치해 있다.
2005년 NI는 저가 데이터 수집 제품 공급업체인 메저먼트 컴퓨팅(Measurement Computing)을 인수했다.
2013년 1월, 내셔널 인스트루먼츠는 Digilent Inc.의 모든 발행 주식을 인수했으며, Digilent Inc.는 완전 소유 자회사가 되었다. Digilent는 2000년 워싱턴 주립 대학교 전기 공학 교수 클린트 콜과 진 애퍼슨이 설립했으며, 대학에 테스트 및 개발 제품을 판매하는 다국적 기업으로 성장했다. Digilent는 개방형 표준 Pmod 인터페이스를 개발했다.
2020년 6월 16일, 내셔널 인스트루먼츠는 공식적으로 회사 이름을 "NI"로 변경한다고 발표했다. 2021년 5월 4일, NI는 선진 운전자 지원 시스템(ADAS) 및 자율 주행 차량 개발을 위한 시뮬레이션 소프트웨어 제공업체인 monoDrive를 인수했다고 발표했다. 2022년 3월, NI가 로젠하임에 본사를 둔 Heinzinger Electronic GmbH의 전기 자동차 시스템 사업부인 Heinzinger Automotive GmbH 인수를 완료했다고 발표되었다.
NI 인수를 위한 수개월간의 협상이 실패한 후, 산업 대기업 에머슨 일렉트릭은 2023년 초에 주주들에게 직접 호소하며 적대적 인수 제안을 시작했다. 2023년 4월, NI는 82억 미국 달러 전액 현금 거래로 매각되는 데 동의했다. 이 거래는 2023년 10월에 완료되었다. 에머슨 내에서 NI는 현재 텍사스주 오스틴에 본사를 둔 Test &amp; Measurement 사업부로 운영된다.
내셔널 인스트루먼츠의 엔지니어링 소프트웨어는 다음과 같다.
내셔널 인스트루먼츠의 하드웨어 플랫폼은 다음과 같다.
일렉트로닉스 워크벤치 그룹.
내셔널 인스트루먼츠 일렉트로닉스 워크벤치 그룹은 NI Multisim 및 NI Ultiboard와 같은 전자회로 설계 소프트웨어 개발을 담당한다. 이전에 캐나다 기반 회사였던 이 그룹은 MultiSIM을 처음 생산하고 ULTIboard와 통합했다.
인터랙티브 이미지 테크놀로지는 온타리오, 토론토에서 조 코닉(Joe Koenig)에 의해 설립되었으며, 교육용 영화 및 다큐멘터리 제작을 전문으로 한다. 온타리오주 정부가 대학에서 전자공학 교육을 위한 교육 도구를 필요로 했을 때, 이 회사는 일렉트로닉스 워크벤치(Electronics Workbench)라는 회로 시뮬레이터를 만들었다. 1996년, 인터랙티브 이미지 테크놀로지는 부사장 로이 브라이언트(Roy Bryant)를 최고운영책임자(COO)로 임명하여 회사의 일상 업무를 감독하고 회사의 (EDA) 제품을 성장시켰다. 브라이언트는 "회사의 일렉트로닉스 워크벤치 EDA 제품 개발 및 마케팅을 감독한" 공로를 인정받는다. 1998년, 이 회사는 네덜란드 나르던의 또 다른 전자 설계 자동화 회사인 Ultimate Technology와 전략적 제휴를 맺었다. Ultimate Technology는 자사의 패키지 ULTIboard로 인쇄 회로 기판 설계 소프트웨어 분야에서 유럽 시장을 선도하는 기업이었다. 일렉트로닉스 워크벤치와 마찬가지로 창립자 제임스 포스트(James Post)는 유럽 전자 잡지를 통해 18만 개의 데모 플로피 디스크를 배포하여 홍보 명성을 얻었다.
1999년에 이 회사들은 합병하여 가장 잘 알려진 제품인 Electronics Workbench의 이름을 따서 개명했다. 그 후 제품 라인에는 회로도 캡처 소프트웨어, MultiSIM 시뮬레이션 프로그램, 그리고 인쇄 회로 기판 설계 도구인 Ultiboard가 포함되었다.
2005년, 이 회사는 내셔널 인스트루먼츠에 인수되어 내셔널 인스트루먼츠 일렉트로닉스 워크벤치 그룹으로 다시 브랜드화되었다.
1995년부터 NI는 오스틴에서 연례 개발자 컨퍼런스인 NIWeek를 개최해왔다. 일주일간 진행되는 이 행사는 오스틴 컨벤션 센터에서 열렸으며, NI 직원과 외부 연사들의 발표를 특징으로 한다. 전시 홀에서는 선정된 산업 통합업체 및 공급업체가 제품을 선보이며, 고객과 대학생들이 NI 도구를 활용한 작업에 대한 논문을 발표한다.
1996년 춘계 천황상은 중앙경마의 G1급 중상경주 천황상의 113번째 대회이자 춘계(봄) 천황상의 57번째 대회로, 1996년 4월 21일에 교토 경마장에서 개최되었다.
사쿠라 로렐이 나리타 브라이언 등을 제치고 우승을 차지했다.
16550 UART(범용 비동기 송수신기)는 직렬 통신 인터페이스 구현을 위해 설계된 집적 회로이다. 수정된 -A 버전은 1987년 내셔널 세미컨덕터에 의해 출시되었다. 이는 IBM PC 호환 개인용 컴퓨터의 직렬 포트를 구현하는 데 자주 사용되며, 모뎀, 직렬 마우스, 프린터 및 유사한 주변 장치를 위한 RS-232 인터페이스에 연결되는 경우가 많다. 1987년 출시된 IBM PS/2 라인에 사용된 최초의 직렬 칩이었다.
이 부품은 원래 내셔널 세미컨덕터에서 만들었다. 원본 내셔널 세미컨덕터 부품과 다양한 수준의 호환성을 가진 유사한 번호의 장치들이 다른 제조업체에서 만들어진다. 16550과 레지스터 호환되는 UART 기능은 일반적으로 IBM PC 호환 컴퓨터용 다기능 I/O 카드의 기능이며 다른 호환 컴퓨터의 마더보드에 통합될 수 있다.
8250 UART의 공장 설치 부품 교체는 고속 모뎀이 출시되었을 때 IBM PC, XT 및 호환 컴퓨터 소유자에게 흔한 업그레이드였다. 9600 보 (통신 단위) 이상에서는 컴퓨터의 직렬 포트가 문자 손실 없이 지속적인 데이터 흐름을 처리할 수 없다는 것을 소유자들이 발견했다. 8250(1바이트 수신 데이터 버퍼만 가짐)을 16550으로 교체하고, 가끔 시스템 소프트웨어를 패치하거나 설정하여 새 칩의 FIFO 기능을 인식하게 함으로써 고속 연결의 신뢰성과 안정성을 향상시켰다.
16550의 주요 기능은 다음과 같다.
16550의 컴퓨터 하드웨어 및 소프트웨어 인터페이스는 모두 이전 8250 UART 및 16450 UART와 하위 호환된다. 내셔널 세미컨덕터를 인수한 텍사스 인스트루먼트의 현재 버전(1995년부터)은 16550D라고 불린다.
16550A와 그 이후 버전은 16450과 핀 호환되지만, MS-DOS 6.x, Windows 9x, Windows Me 및 Windows 2000에 포함된 마이크로소프트 진단 프로그램(MSD)은 종종 16450 칩을 8250 칩으로 보고한다.
FIFO 버퍼.
이전 8250 UART 및 16450 UART의 한 가지 단점은 수신된 바이트마다 인터럽트가 생성되었다는 점이다. 이는 전송 속도가 증가함에 따라 높은 인터럽트 발생률을 초래했다. 더욱이, 1바이트 버퍼만으로는 인터럽트 서비스 지연이 발생할 경우 수신된 바이트가 덮어쓰여질 실제 위험이 있었다. 이러한 단점을 극복하기 위해 16550 시리즈 UART는 1, 4, 8 또는 14바이트의 프로그래밍 가능한 인터럽트 트리거를 가진 16바이트 FIFO 버퍼를 통합했다.
16550은 또한 송신 FIFO를 통합하지만, 이 기능은 인터럽트 서비스 지연이 최적이 아닌 전송 속도를 초래하고 실제 데이터 손실을 초래하지 않기 때문에 덜 중요하다.
16550A(F) 버전은 9600 보 (통신 단위) 데이터 전송 속도를 가진 모뎀을 사용하는 데 필수적이었다. 14.4 kbit/s (V.32bis 이상) 장치에서는 드롭아웃이 발생했으며, V.42로 압축이 추가되면서 데이터 속도가 계속 증가함에 따라 인터럽트당 더 많은 데이터를 얻는 것이 중요했다.
버퍼 문제.
원래 16550에는 이 FIFO를 사용할 수 없게 하는 버그가 있었다. 내셔널 세미컨덕터는 나중에 이 문제를 수정한 16550A를 출시했다. 그러나 모든 제조업체가 이 명명법을 채택하지는 않았으며, 수정된 칩을 여전히 16550으로 지칭했다.
다른 출처에 따르면, FIFO 문제는 16550AF 모델에서만 수정되었으며, A 모델은 여전히 버그가 있었다. (이 출처에 따르면 C 및 CF 모델도 괜찮다.) 16550AFN 모델은 DMA 전송을 추가했다.
일렉트로닉스에서 초크(choke)는 회로에서 직류와 저주파 교류를 통과시키면서 고주파 교류를 차단하는 데 사용되는 유도자이다. 초크는 일반적으로 자기 철심에 감긴 절연 전선으로 된 코일로 구성되지만, 일부는 전선에 꿰인 도넛 모양의 페라이트 비드로 구성되기도 한다. 초크의 온저항은 주파수에 따라 증가한다. 낮은 전기저항으로 AC와 DC를 모두 거의 전력 손실 없이 통과시키지만, 반응저항이 통과되는 AC의 양을 제한한다.
이름은 고주파를 차단("choking")하고 저주파를 통과시키는 기능에서 유래했다. 이것은 기능적인 이름이다. 유도자가 고주파를 차단하거나 디커플링하는 데 사용될 때 "초크"라는 이름이 사용되지만, 전자 필터나 동조 회로에 사용될 때는 단순히 "유도자"라고 불린다. 초크로 사용하도록 설계된 유도자는 일반적으로 동조 회로나 필터링 애플리케이션에 사용되는 유도자에서 요구되는 저손실 구조(높은 Q 인자)를 갖지 않는다는 점에서 구별된다.
유형 및 구조.
초크는 크게 두 가지 종류로 나뉜다.
저주파 초크.
저주파 초크는 일반적으로 유도계수를 높이기 위해 강자성 철심을 사용한다. 변압기와 유사하게 적층 철심과 공극으로 구성되는 경우가 많다. 철심은 주어진 코어 부피에 대해 유도계수를 증가시킨다. 초크는 라디오 수신기나 증폭기와 같은 진공관 장비용 정류기 전원 공급 장치 설계에 자주 사용되었다. 직류(DC)를 생성하는 직류 모터 컨트롤러에서 흔히 볼 수 있으며, 이들은 대형 전해 커패시터와 함께 사용하여 출력 DC에서 전압 리플(AC)을 제거하는 데 사용되었다. 초크 출력 필터용으로 설계된 정류기 회로는 유도자가 제거될 경우 너무 많은 DC 출력 전압을 생성하고 정류기 및 필터 커패시터에 과도한 돌입 및 리플 전류를 유발할 수 있다. 그러나 높은 리플 전류 정격을 가진 현대의 전해 커패시터와 초크보다 더 많은 전원 공급 장치 리플을 제거하는 전압 조정기는 주파수 전원 공급 장치에서 무겁고 부피가 큰 초크를 제거했다. 더 작은 초크는 스위칭 전원 공급 장치에서 출력에서 고주파 스위칭 과도 현상을 제거하고 때로는 주 입력으로 다시 피드백되는 것을 제거하는 데 사용된다. 이들은 종종 토로이달 페라이트 코어를 사용한다.
일부 자동차 오디오 애호가들은 자동차 오디오 시스템(특히 서브우퍼 배선에서 증폭된 신호에서 고주파를 제거하기 위해)에 초크 코일을 사용한다.
무선주파수 초크.
무선주파수 초크(RFC)는 종종 유도계수와 전체적인 작동을 증가시키는 철분 또는 페라이트 코어를 사용한다. 기생 용량 및 근접효과 (전자기학) 손실을 줄이기 위해 복잡한 패턴(바스켓 권선)으로 감기는 경우가 많다. 훨씬 더 높은 주파수용 초크는 비자성 코어와 낮은 유도계수를 갖는다.
라인에서 디지털 RF 노이즈를 제거하는 데 사용되는 현대적인 형태의 초크는 전선에 끼워진 원통형 또는 토러스형 페라이트 코어인 페라이트 비드이다. 이들은 종종 컴퓨터 케이블에서 볼 수 있다.
공통 모드 초크.
공통 모드(CM) 초크는 초크가 공통 모드 신호에 작용하도록 사용되는 특별한 애플리케이션이다.
이 초크는 전원 공급 장치 라인과 같이 고전류 전선에 자주 유입되어 원치 않는 작동을 유발할 수 있는 전자파장애(EMI) 및 무선주파수 간섭(RFI)을 억제하는 데 유용하다. 이 노이즈를 줄이는 것은 종종 단일 코어에 두 개의 병렬 코일 권선을 사용하는 공통 모드 초크를 사용하여 이루어진다. 공통 모드 초크는 차동 전류를 통과시키면서 두 전선에 영향을 미치는 신호를 차단한다. 공통 모드 초크 코어 내의 차동 모드 전류에 의해 생성되는 자기장은 서로 상쇄되는 경향이 있으므로 초크는 차동 모드 전류에 거의 임피던스를 제공하지 않는다. 이는 권선의 배치를 통해 차동 모드 신호에 대해 동일하지만 반대되는 필드를 생성하여 서로 상쇄되도록 함으로써 달성된다. 일반적으로 이는 코어가 큰 차동 모드 전류에 대해 포화되지 않음을 의미하며, 최대 전류 정격은 대신 권선 저항의 가열 효과에 의해 결정된다. 반면에 공통 모드 전류는 서로 강화하는 권선의 결합 유도 용량으로 인해 높은 임피던스 경로를 본다.
CM 초크는 일반적으로 산업, 전기 및 통신 애플리케이션에서 노이즈 및 관련 전자파장애를 제거하거나 줄이는 데 사용된다.
CM 초크가 CM 전류를 전도할 때, 권선에 의해 생성된 자기장 대부분은 높은 투자율 때문에 유도자 코어 내에 갇힌다. 이 경우, 누설 자속, 즉 CM 초크의 근 자기장 방출은 낮다. 그러나 권선을 통해 흐르는 DM 전류는 권선이 이 경우 음으로 결합되기 때문에 높은 방출 근 자기장을 생성한다. 근 자기장 방출을 줄이기 위해 CM 초크에 꼬임 권선 구조를 적용할 수 있다.
균형 잡힌 꼬임 권선 CM 초크와 기존의 균형 잡힌 이중 권선 CM 초크의 차이점은 권선이 코어 개방 창의 중앙에서 상호 작용한다는 것이다. CM 전류를 전도할 때, 균형 잡힌 꼬임 권선 CM 유도자는 기존 CM 유도자와 동일한 CM 유도 용량을 제공할 수 있다. DM 전류를 전도할 때, 등가 전류 루프는 공간에서 역방향 자기장을 생성하여 서로 상쇄되는 경향이 있다.
1996년 천황상은 다음을 의미한다.
전자기학에서 클라우지우스-모소티 관계(Clausius–Mossotti relation)는 O. F. 모소티와 루돌프 클라우지우스의 이름을 따서 명명되었으며, 재료의 유전율 (상대적 유전율)을 재료를 구성하는 원자 및 분자의 원자 편극률 또는 이들의 균질 혼합물의 관점에서 표현한다. 이것은 물질의 굴절률(유전율이 아닌)과 편극률을 관련시키는 과 동등하다. 이 식은 국제단위계로 다음과 같이 표현될 수 있다.
재료가 두 가지 이상의 물질의 혼합물로 구성된 경우, 위 방정식의 우변은 다음과 같은 형태로 로 색인된 각 물질의 분자 편극률 기여의 합으로 구성된다.
CGS 단위계에서 클라우지우스-모소티 관계는 일반적으로 분자 편극률 부피 formula_4를 나타내도록 다시 쓰여지며, 이는 부피 단위(cm3)를 갖는다. 각 단위계에 대해 문헌에서 formula_5와 formula_6 둘 다에 "분자 편극률"이라는 짧은 이름을 사용하는 관행으로 인해 혼동이 발생할 수 있다.
클라우지우스-모소티 관계는 편극률과 관련된 유도된 쌍극자만을 가정하므로 상당한 영구 쌍극자를 가진 물질에는 적용할 수 없다. 이는 충분히 낮은 밀도와 압력에서 및 와 같은 기체에 적용할 수 있다. 예를 들어, 클라우지우스-모소티 관계는 25 °C에서 125 °C 사이 1000 atm까지의 N2 가스에 대해 정확하다. 또한, 클라우지우스-모소티 관계는 인가된 전기장이 영구 쌍극자 모드가 비활성 상태가 될 만큼 충분히 높은 주파수일 경우 물질에 적용할 수 있다.
로렌츠-로렌츠 방정식.
로렌츠-로렌츠 방정식은 클라우지우스-모소티 관계와 비슷하지만, 물질의 유전율이 아닌 굴절률을 편극률과 관련시킨다. 로렌츠-로렌츠 방정식은 1869년에 이를 발표한 덴마크 수학자이자 과학자인 루드비 로렌츠와 1878년에 독립적으로 이를 발견한 네덜란드 물리학자 헨드릭 로런츠의 이름을 따서 명명되었다.
로렌츠-로렌츠 방정식의 가장 일반적인 형태는 (가우스-CGS 단위로) 다음과 같다.
여기서 은 굴절률, 은 단위 부피당 분자 수, formula_8은 평균 편극률이다.
이 방정식은 균질한 고체뿐만 아니라 액체 및 기체에도 대략적으로 유효하다.
많은 기체에서와 같이 굴절률의 제곱이 formula_9일 때, 방정식은 다음으로 축소된다.
또는 간단히
이는 일반적인 압력의 기체에 적용된다. 기체의 굴절률 은 몰 굴절률 로 다음과 같이 표현될 수 있다.
여기서 는 기체의 압력, 은 일반 기체 상수, 는 (절대) 온도이며, 이들은 함께 개수밀도을 결정한다.
FDTD법, 풀어서 유한차분 시간영역법(Finite-difference time-domain method) 또는 이 방법(Yee lattice, 케인 S. 이, 1934년생 중국계 미국인 응용 수학자의 이름을 따서 명명됨)은 전산 전자기학을 모델링하는 데 사용되는 수치해석학 기술이다.
시간 의존적 편미분 방정식에 대한 유한차분 기법은 전산 유체 역학 문제에서 수년 동안 사용되어 왔으며, 2차 정확도를 달성하기 위해 공간 및 시간에서 엇갈린 격자에 중심 유한차분 연산자를 사용하는 아이디어를 포함한다.
1966년 그의 중요한 논문에서 제시된 이의 FDTD 기법의 참신함은 맥스웰의 회전 방정식에서 각 전기장 및 자기장 벡터 성분에 대해 공간 및 시간에서 엇갈린 격자에 중심 유한차분 연산자를 적용하는 것이었다.
"유한차분 시간영역"이라는 명칭과 그에 해당하는 "FDTD" 약어는 1980년 앨런 태플로브에 의해 시작되었다.
1990년경부터 FDTD 기법은 재료 구조와 전자기파 상호작용을 다루는 많은 과학 및 공학 문제를 전산적으로 모델링하는 주요 수단으로 부상했다. 현재 FDTD 모델링 응용 분야는 거의 직류 (지구-전리층 도파관 전체를 포함하는 초저주파 지구물리학)부터 마이크로파 (레이더 신호 기술, 안테나, 무선 통신 장치, 디지털 상호 연결, 생체 의학 영상/치료)를 거쳐 가시광선 (광결정, 나노플라스몬, 솔리톤 및 생체 광학)에 이른다. 2006년에는 과학 및 공학 문헌에 약 2,000건의 FDTD 관련 출판물이 등장했다 (참고: 인기). 2013년 기준으로, 최소 25개의 상용/독점 FDTD 소프트웨어 공급업체, 13개의 자유 소프트웨어/오픈 소스 소프트웨어 FDTD 프로젝트, 그리고 2개의 프리웨어/클로즈드 소스 FDTD 프로젝트가 있으며, 일부는 상업적 용도로 사용되지 않는다 (참고: 외부 링크).
FDTD 및 맥스웰 방정식의 개발.
맥스웰 방정식에 대한 FDTD 수치 기법의 기초, 기술 개발 및 가능한 미래에 대한 이해는 먼저 그 역사를 고려함으로써 개발될 수 있다. 다음은 이 분야의 주요 출판물 중 일부를 나열한다.
FDTD 모델 및 방법.
맥스웰 미분 방정식을 살펴보면, 시간 내 E-장 변화(시간 미분)가 공간 내 H-장 변화(회전)에 의존한다는 것을 알 수 있다. 이로 인해 FDTD 시간 스텝 관계가 기본적으로 성립하는데, 이는 공간의 어느 지점에서든 시간에 따른 E-장의 업데이트된 값이 E-장의 저장된 값과 공간 내 H-장의 국부 분포에 대한 수치적 회전에 의존한다는 것이다.
H-장도 유사한 방식으로 시간 스텝을 밟는다. 공간의 어느 지점에서든 시간에 따른 H-장의 업데이트된 값은 H-장의 저장된 값과 공간 내 E-장의 국부 분포에 대한 수치적 회전에 의존한다. E-장 및 H-장 업데이트를 반복하면 컴퓨터 메모리에 저장된 수치 격자에서 고려 중인 연속적인 전자기파의 샘플링 데이터 아날로그가 전파되는 시간 진행 과정이 발생한다.
이 설명은 1차원, 2차원 및 3차원 FDTD 기법에 모두 해당된다. 여러 차원을 고려할 때 수치적 회전을 계산하는 것은 복잡해질 수 있다. 케인 이의 1966년 선구적인 논문은 직교 좌표 계산 격자의 직사각형 단위 셀 주위에 E-장 및 H-장 벡터 성분을 공간적으로 엇갈리게 배치하여 각 E-장 벡터 성분이 한 쌍의 H-장 벡터 성분 사이에 중간에 위치하도록 제안했다. 현재 이 격자로 알려진 이 방법은 매우 견고한 것으로 입증되었으며, 많은 현재 FDTD 소프트웨어 구성의 핵심으로 남아 있다.
또한 이(Yee)는 E-장과 H-장의 업데이트가 엇갈리게 진행되는 도약 방식을 제안했다. 즉, E-장 업데이트는 연속적인 H-장 업데이트 사이의 각 시간 단계 중간에 수행되고, 그 반대도 마찬가지이다. 장점으로는 이 명시적 시간 진행 방식은 동시 방정식을 풀 필요를 피하며, 또한 소산 없는 수치적 파동 전파를 제공한다. 단점으로는 이 방식은 수치적 안정성을 보장하기 위해 시간 단계에 상한선을 요구한다. 결과적으로 특정 유형의 시뮬레이션은 완료하는 데 수천 번의 시간 단계가 필요할 수 있다.
FDTD 방법 사용.
맥스웰 방정식의 FDTD 해를 구현하려면 먼저 계산 영역을 설정해야 한다. 계산 영역은 시뮬레이션이 수행될 물리적 영역을 의미한다. E-장과 H-장은 해당 계산 영역 내 공간의 모든 지점에서 결정된다. 계산 영역 내 각 셀의 재료를 지정해야 한다. 일반적으로 재료는 자유 공간(공기), 금속 또는 유전체이다. 투자율, 유전율 및 도전율이 지정되는 한 어떤 재료도 사용할 수 있다.
테이블 형식의 분산 재료의 유전율은 FDTD 방식에 직접 대입할 수 없다.
대신, 여러 데바이, 드루데, 로렌츠 또는 임계점 항을 사용하여 근사할 수 있다.
이 근사는 개방형 피팅 프로그램을 사용하여 얻을 수 있으며 반드시 물리적 의미를 가질 필요는 없다.
계산 영역과 격자 재료가 설정되면 소스가 지정된다. 소스는 전선 위의 전류, 인가된 전기장 또는 입사 평면파가 될 수 있다.
후자의 경우 FDTD는 임의 모양의 물체, 다양한 입사각에서의 평면 주기 구조, 및 무한 주기 구조의 광자 밴드 구조로부터의 빛 산란을 시뮬레이션하는 데 사용될 수 있다.
E-장과 H-장이 직접 결정되므로 시뮬레이션의 출력은 일반적으로 계산 영역 내의 한 점 또는 일련의 점에서의 E-장 또는 H-장이다. 시뮬레이션은 E-장과 H-장을 시간적으로 앞으로 진행시킨다.
시뮬레이션에서 반환된 E-장과 H-장에 대한 처리가 수행될 수 있다. 데이터 처리는 시뮬레이션이 진행되는 동안에도 발생할 수 있다.
FDTD 기술은 압축된 공간 영역 내에서 전자기장을 계산하지만, 산란 및 방사된 원거리장은 근거리-원거리장 변환을 통해 얻을 수 있다.
FDTD 방법의 선형성 때문에 FDTD 방법의 안정성 영역은 폰 노이만 안정성 분석에 의해 결정될 수 있다. 이 방법은 전기장과 자기장이 단색 복소수 지수에 비례한다고 가정한다. 단일 시간 단계 후에 안정적인 장의 진폭 크기는 같거나 작게 유지되어야 한다. 이는 FDTD 매개변수 간의 관계를 설명하여 안정성을 보장하는 코란트-프리드리히-레비 조건으로 이어진다.
FDTD 모델링의 장점.
모든 모델링 기법에는 장점과 단점이 있으며, FDTD 방법도 다르지 않다.
격자 절단 기술.
개방 영역 FDTD 모델링 문제에 가장 일반적으로 사용되는 격자 절단 기술은 Mur 흡수 경계 조건(ABC), Liao ABC, 및 다양한 완전 일치층 (PML) 공식이다. Mur 및 Liao 기술은 PML보다 간단하다. 그러나 PML(엄밀히 말하면 경계 조건이라기보다는 흡수 영역)은 몇 배 더 낮은 반사를 제공할 수 있다. PML 개념은 J.-P. Berenger가 1994년 Journal of Computational Physics에 실린 선구적인 논문에서 소개했다. 1994년 이후 Berenger의 원래 분리 필드 구현은 단축 PML(UPML), 컨볼루션 PML(CPML) 및 고차 PML로 수정 및 확장되었다. 후자의 두 PML 공식은 소멸파를 흡수하는 능력이 향상되었으므로, 원칙적으로 Berenger의 원래 공식보다 시뮬레이션된 산란 또는 복사 구조에 더 가깝게 배치될 수 있다.
PML로부터의 원치 않는 수치 반사를 줄이기 위해 추가적인 후방 흡수층 기술을 사용할 수 있다.
동일 기간 동안 학술 출판 처리량의 일반적인 증가와 모든 수치 전자기학 (CEM) 기술에 대한 전반적인 관심 확대에도 불구하고, 맥스웰 방정식에 대한 FDTD 전산 해법 접근 방식에 대한 엄청난 관심 확대에는 일곱 가지 주요 이유가 있다.
태플로브는 이러한 요소들이 결합하여 FDTD가 지배적인 전산 전자기학 기술 중 하나로 남을 것임을 시사한다고 주장했다 (다른 다중 물리 문제에서도 마찬가지이다).
Nature Milestones: Photons의 다음 기사는 맥스웰 방정식과 관련된 FDTD 방법의 역사적 중요성을 보여준다:
앨런 태플로브의 인터뷰, "Numerical Solution", 2015년 1월 네이처 포토닉스 특집호에 실린 맥스웰 방정식 출판 150주년 기념. 이 인터뷰는 FDTD 개발이 맥스웰 전자기학 이론의 150년 역사와 어떻게 연결되는지 다루고 있다:
다음 대학 수준 교과서들은 FDTD 방법에 대한 좋은 일반적인 소개를 제공한다:
자유 소프트웨어/오픈 소스 소프트웨어 FDTD 프로젝트:
프리웨어/클로즈드 소스 FDTD 프로젝트 (일부는 상업적 용도로 사용할 수 없음):
자기 돛 또는 마그네틱 세일(magnetic sail)은 우주선 추진에 제안된 방식으로, 우주선의 자기장 발생원이 플라스마 바람(예: 태양풍)과 상호작용하여 인공 자기권을 형성한다(지구의 자기권과 유사). 이 자기권은 돛 역할을 하여 바람으로부터 우주선으로 힘을 전달하며, 이 문서의 제안된 자기 돛 설계에서 자세히 설명된 바와 같이 추진제가 거의 또는 전혀 필요 없다.
애니메이션과 다음 텍스트는 관련 자기 돛의 물리적 원리를 요약한다. 보라색 점으로 표시된 우주선의 자기장 발생원은 확장하는 검은색 원으로 표시된 자기장을 생성한다. 개요 섹션에 요약된 조건 하에서 이 자기장은 자기권계면과 활모양충격파를 형성하며, 이는 왼쪽에서 오는 플라스마 바람의 하전 입자를 자기장이 포획하여 파란색으로 표시된 대로 편향시킨다.
특정 설계에 대한 우주선 주변 인공 자기권의 특정 속성은 개요 섹션에 요약된 바와 같이 성능에 크게 영향을 미친다. 자기유체역학 모델(컴퓨터 시뮬레이션 및 실험실 실험으로 검증됨)은 인공 자기권이 다가오는 플라스마 바람과 상호작용하여 플라스마 바람에서 우주선의 자기장, 그리고 우주선의 자기장 발생원으로 이어지는 일련의 화살표로 표시된 대로 힘을 전달하는 효과적인 돛 차단 영역을 생성하여 우주선을 플라스마 바람과 같은 방향으로 가속시킨다고 예측한다.
이러한 개념은 모든 제안된 자기 돛 시스템 설계에 적용되며, 설계가 자기장을 생성하는 방식과 위에서 설명한 인공 자기권을 얼마나 효율적으로 생성하는지에 차이가 있다. 개념의 역사 섹션은 제안된 설계의 주요 측면과 배경으로서의 관계를 요약한다. 인용된 참고 자료는 많은 방정식을 포함하는 기술적인 내용이며, 정보를 더 쉽게 접근할 수 있도록 이 문서는 개요 섹션부터 시작하여 각 설계, 섹션 또는 기술 지향 독자를 위한 방정식 및 플롯 그룹 앞에 텍스트(가능한 경우 삽화 포함)로 먼저 설명한다. 각 제안된 설계 섹션의 시작 부분에는 중요한 측면에 대한 요약도 포함되어 있어 독자가 해당 설계의 방정식을 건너뛸 수 있다. 설계의 차이는 자기장 발생원 질량 및 필요한 전력과 같은 성능 측정을 결정하며, 이는 다시 힘, 질량 및 가속도와 속도를 결정하여 이 문서 끝에서 자기 돛 설계 간의 성능 비교를 가능하게 한다. 다른 우주선 추진 방법과의 비교에는 일부 자기 돛 설계가 포함되어 있으며, 독자는 열 머리글을 클릭하여 자기 돛 성능을 다른 추진 방법과 비교할 수 있다. 다음 관찰 결과가 이 비교에서 도출된다. 자기 돛 설계는 지구에서 발사하기에 불충분한 추력을 가지며, 성간 매질에서 자기 돛의 감속을 위한 추력(항력)은 상대적으로 크고, 자기 돛과 자성 플라스마 돛 모두 태양풍의 힘을 사용하여 지구에서 멀리 이동하기 위한 상당한 추력을 가진다.
자기 돛에 대한 많은 제안된 설계의 개요와 참고 자료의 삽화는 2018년 드조조디하르조에 의해 발표되었다. 앤드루스와 주브린이 1988년에 처음 제안한 방법은 자기 돛이라고 불리며, 추진제가 필요 없다는 상당한 장점이 있어 무한히 작동할 수 있는 장 추진의 한 형태이다. 자기 돛 설계의 단점은 100|tonnes|kg 정도의 질량을 가진 크고(반지름 50–100km) 초전도 루프에 대전류가 필요하다는 것이었다. 자기 돛 설계는 행성간 이동을 위한 작동 방식, 행성의 전리층 또는 자기권에 대한 추력, 지구 저궤도 탈출뿐만 아니라 다른 수단(예: 핵융합 로켓)으로 빛의 속도에 상당한 비율로 가속된 성간 우주선을 수십 년 동안 감속하는 것에 대한 자세한 설계가 2000년에 발표되었다. 2015년 프릴랜드는 초기 자기 돛 분석의 대부분을 검증했지만, 수치 통합 오류로 인해 추력 예측이 3.1배 낙관적이었다고 판단했다.
이후의 설계는 질량을 크게 줄이기 위한 수단을 제안하고 분석했다. 이 설계는 적거나 적당한 양의 배기 추진제를 필요로 하며 수년 동안 추력을 낼 수 있다. 모든 제안된 설계는 태양에서 바깥쪽으로 향하는 태양풍으로부터의 추력을 설명한다. 2000년, 윙글리와 슬로프는 낮은 전력을 필요로 하는 훨씬 작은 코일에 낮은 에너지 플라스마를 주입하여 질량을 훨씬 줄이는 미니 자기권 플라스마 추진(M2P2) 설계를 제안했다. 시뮬레이션은 질량 및 필요한 전력에 비해 인상적인 성능을 예측했지만, 여러 비판은 다음과 같은 문제를 제기했다. 가정된 자기장 감소율이 낙관적이었고 추력이 극적으로 과대평가되었다는 것이다.
2003년부터 후나키 등은 M2P2에 대한 비판에서 제기된 일부 문제를 해결하기 위해 일본 대학들과 협력하여 JAXA에서 일련의 이론적, 시뮬레이션 및 실험적 연구를 발표했으며, 그들의 접근 방식을 자성 플라스마 돛(MPS)이라고 명명했다. 2011년, 후나키와 야마카와는 자기 돛 이론과 개념에 대한 좋은 참고 자료가 되는 책의 한 장을 저술했다. MPS 연구는 자기 돛의 물리적 원리에 대한 이해를 발전시킨 많은 논문을 발표했다. M2P2에서 고려된 것보다 주입된 플라스마의 밀도와 속도가 낮을 때 최상의 성능이 나타났다. 추력 이득은 자기장만 있는 경우와 비교하여 2013년 및 2014년에 계산되었다. 2015년 자기유체역학 추진기(일본에서는 MPD 아크 제트라고도 함) 사용을 고려한 실험적 및 수치적으로 증가된 추력을 보고하는 연구 및 실험이 계속되었으며, 2019년에는 다중 안테나 코일, 2020년에는 다극 MPD 추진기가 보고되었다.
슬로프는 2004년과 2006년에 플라스마 자석(PM)이라는 자기 돛을 위한 정적 자기 쌍극자를 생성하는 방법을 발표했는데, 이는 AC 유도전동기를 뒤집은 것이라고 설명되었다. 한 쌍의 작은 수직 방향 코일이 교류 전원으로 구동되는 고정자 역할을 하여 회전 자계(RMF)를 생성했는데, 분석에서는 이 자기장이 고정자 외부에서 회전자 역할을 하는 전류 디스크를 형성한다고 예측했고 실험실 실험을 통해 이를 입증했다. 전류 디스크는 플라스마 바람에서 포획된 전자로 형성되므로 플라스마 주입이 거의 또는 전혀 필요 없다. 코일 크기(및 질량) 감소와 상당한 추력을 위한 훨씬 낮은 전력 요구 사항 측면에서 상당한 개선을 예측했지만, M2P2에서 가정한 것과 동일한 낙관적인 자기장 감소율을 가설로 삼았다. 2022년에는 목성 관측 속도 실험(JOVE)이라는 우주 비행 시험에서 플라스마 자석 기반 돛을 사용하여 윈드 라이더(Wind Rider)라는 우주선을 지구 근처 지점에서 멀리 가속시키고 목성의 자기권에 대해 감속시키는 것을 제안했다.
2012년 커틀리(Kirtley)와 슬로프(Slough)의 연구는 행성의 전리층 플라스마를 제동 메커니즘으로 사용하기 위해 플라스마 자석 기술을 조사했으며, 이를 플라스마 자석 쉘(Plasma Magnetoshell)이라고 불렀다. 이 논문은 M2P2에 대한 비판에서 제안된 값으로 자기장 감소율을 재진술했는데, 이는 분석적으로 예측된 성능을 극적으로 감소시킨다. 초기 임무는 화성 전리층에서의 감속을 목표로 했다. 2019년 켈리와 리틀(Little)은 플라스마 자석이 아닌 다중 회전 코일을 사용한 시뮬레이션 결과를 발표하여 자석 쉘이 화성, 목성, 해왕성 및 천왕성 주위 궤도 진입에 유효하며, 2021년에는 해왕성의 경우 에어로캡처보다 효율적이라고 밝혔다.
2021년, 양전위 등은 자기 돛과 전기 돛의 조합인 전자기 돛이라고 불리는 추진 시스템에 대한 분석, 수치 계산 및 실험적 검증을 발표했다. 코일 중앙에 전자총으로 보강된 초전도 자기 돛 코일은 전기 돛처럼 전기장을 생성하여 플라스마 바람의 양이온을 편향시켜 추가적인 추력을 제공하며, 이는 전체 시스템 질량을 줄일 수 있다.
작동 방식 섹션은 다음 사용 사례와 관련된 플라스마 입자 밀도 및 바람 속도의 중요한 매개변수를 설명한다.
물리적 원리 섹션은 플라스마 바람의 하전 입자가 자기장과 상호작용하는 방식과 플라스마 바람에서 입자의 거동, 그리고 제안된 설계마다 다른 자기권 내 조건과 관련된 자기장의 형태 및 크기 측면에서 우주선에 얼마나 많은 추력 힘이 발생하는지를 결정하는 조건을 자세히 설명한다.
전자, 양성자, 이온과 같은 하전 입자는 자기장이 없을 경우 진공에서 직선으로 이동한다. 녹색으로 표시된 자기장이 있을 경우 그림에서 볼 수 있듯이 하전 입자는 원형 아크에서 선회하며, 파란색은 양전하 입자(예: 양성자), 빨간색은 전자를 나타낸다. 입자의 자이로반지름은 입자의 운동량(질량과 속도의 곱) 대 자기장의 비율에 비례한다. 1 천문단위(AU)(태양에서 지구까지의 거리)에서 양성자의 자이로반지름은 약 72km이며, 양성자가 전자 질량의 약 1,836배이므로 전자의 자이로반지름은 약 40m이다(그림은 실제 비율로 그려지지 않음). 자기 돛의 성간매질(ISM)에서의 감속 작동 방식의 경우 속도는 빛의 속력의 상당 부분(예: 5% c)이며, 자이로반지름은 양성자의 경우 약 500km, 전자의 경우 약 280m이다. 자기 돛 자기권계면 반지름이 양성자 자이로반지름보다 훨씬 작을 경우, 2017년 그로스(Gros)가 양성자만 고려한 자기 돛 운동학 모델은 감속 전에 초기 우주선 속도가 빛의 속도 10%보다 클 때 추력 힘이 현저히 감소한다고 예측한다.
자기권 반지름이 우주선의 자기장 발생원 반지름보다 훨씬 클 때, 자기 돛을 제외한 모든 제안된 설계는 그림 중앙에 X는 페이지 안으로 흐르는 전류를, 점은 페이지 밖으로 흐르는 전류를 나타내는 암페어 루프에 대해 자기 쌍극자 근사치를 사용한다. 그림은 결과적인 자기장 선과 그 방향을 보여주며, 선 간격이 좁을수록 더 강한 자기장을 나타낸다. 자기 돛은 자기권과 같은 크기의 큰 초전도 코일을 사용하므로, 해당 설계의 세부 사항은 비오-사바르 법칙을 사용하는 자기 돛 MHD 모델을 사용하며, 이는 쌍극자 모델보다 코일 근처와 내부에 더 강한 자기장을 예측한다. 로런츠 힘은 자기장 선에 수직인 하전 입자 속도 부분에만 발생하며, 이는 요약 애니메이션에 묘사된 자기력을 구성한다. 중성자, 원자, 분자와 같은 전기적으로 중성인 입자는 자기장의 영향을 받지 않는다.