A Study on Implementation and Performance of the Power Control High Power Amplifier for Satellite Mobile Communication System

위성통신용 전력제어 고출력증폭기의 구현 및 성능평가에 관한 연구

In this paper, the 3-mode variable gain high power amplifier for a transmitter of INMARSAT-B operating at L-band(1626.5-1646.5 MHz) was developed. This SSPA can amplify 42 dBm in high power mode, 38 dBm in medium power mode and 36 dBm in low power mode for INMARSAT-B. The allowable errol sets +1 dBm as the upper limit and -2 dBm as the lower limit, respectively. To simplify the fabrication process, the whole system is designed by two parts composed of a driving amplifier and a high power amplifier. The HP's MGA-64135 and Motorola's MRF-6401 were used for driving amplifier, and the ERICSSON's PTE-10114 and PTF-10021 for the high power amplifier. The SSPA was fabricated by the RP circuits, the temperature compensation circuits and 3-mode variable gain control circuits and 20 dB parallel coupled-line directional coupler in aluminum housing. In addition, the gain control method was proposed by digital attenuator for 3-mode amplifier. Then il has been experimentally verified that the gain is controlled for single tone signal as well as two tone signals. In this case, the SSPA detects the output power by 20 dB parallel coupled-line directional coupler and phase non-splitter amplifier. The realized SSPA has 41.6 dB, 37.6 dB and 33.2 dB for small signal gain within 20 MHz bandwidth, and the VSWR of input and output port is less than 1.3:1. The minimum value of the 1 dB compression point gets more than 12 dBm for 3-mode variable gain high power amplifier. A typical two tone intermodulation point has 36.5 dBc maximum which is single carrier backed off 3 dB from 1 dB compression point. The maximum output power of 43 dBm was achieved at the 1636.5 MHz. These results reveal a high power of 20 Watt, which was the design target.

본 논문에서는 INMARSAT-B형 송신기에 사용되는 L-BAND(1626.5-1646.5 MHz)용 3단 가변이득 전력증폭기를 연구 개발하였다. 3단 가변이득 전력증폭기는 구동증폭단과 전력증폭단에 의해 고출력 모드일 때 +42 dBm, 중간출력 모드일 때는 +38 dBm, 저출력 모드일 때는 +34 dBm의 전력으로 증폭되며, 각각에 대해 상한 +1 dBm과 하한 2 dBm의 오차를 허용한다. 제작의 간편성 때문에 전체 3단 가변이득 전력증폭기를 크게 구동증폭단과 전력증폭단 두 부분으로 나누어 구현하였으며, 전력증폭부를 구동하기 위한 구동단은 HP사의 MGA-64135와 Motorola사의 MRF-6401을 사용하였으며, 전력증폭단은 ERICSSON사의 PTE-10114와 PTF-10021을 사용하여 RP부, 온도보상회로, 출력 조절회로 및 출력 검출회로를 함께 집적화 하였다. 이득조절은 디지털 감쇠기를 사용하였으며, 출력신호의 세기를 검출하기 위하여 20 dB 방향성 결합기를 이용하였다. 제작된 3단 가변이득 전력증폭기는 20 MHz대역폭 내에서 소신호 이득이 41.6 dB, 37.6 dB, 33.2 dB 를 얻었으며, 입출력 정재파비는 1.3:1 이하, 12 dBm의 PldB, PldB 출력레벨에서 3 dB Back off 시켰을 때 36.5 dBc의 IM3를 얻었다. 1636.5 MHz 주파수에 대해 출력전력은 43 dBm으로서 설계시 목표로 했던 최대 출력전력 20 Watt를 얻었다.