UHF 400 MHz 대역 20 W급 전력증폭기를 이용한 협대역 아날로그 전치왜곡 선형화 기법

Narrow-Band Analog Pre-Distortion Linearization Technique using UHF 400 MHz Band 20 W Power Amplifier

Abstract

본 논문에서는 UHF 400 MHz 대역 20 W급 전력증폭기를 이용하여 협대역 아날로그 전치왜곡 선형화 기법에 관한 연구를 하였다. 아날로그 전치왜곡기로는 MAXIM사(社)에서 제공하는 SC1894 전력증폭 선형화기를 사용하였으며, look-up 테이블 기법을 통해 기존 칩에서 동작하지 않는 1 MHz 이하의 대역폭에 대한 혼변조 신호 특성 및 인접채널전력 개선을 확인 하였다. 400 MHz (400 ~ 500 MHz)대역에서1 채널오프셋 기준 최대 17.46 dB, 2 채널 오프셋 기준 최대 16.6 dB의 혼변조 신호 특성 및 인접채널전력 개선을 확인하였다. 같은 선형성을 요구하는 시스템에 있어 40 W 이상 출력전력에서 12.41% 의 전력효율 개선을 확인하였다.

In this paper, we have studied narrow-band analog pre-distortion linearization technique using UHF 400 MHz band 20 W power amplifier. The analog pre-distorter used the SC1894 radio frequency power amplifier linearizer(RFPAL) provided by MAXIM Corp and through the look-up table technique confirmed the intermodulation distortion(IMD) performance and the adjusted channel leakage ratio(ACLR) improvement for bandwidth below 1 MHz which does not operate on existing chips. In the 400 MHz (400 ~ 500 MHz) band, IMD performance and the ACLR improvement of up to 17.46 dB based on 1-channel offset and up to 16.6 dB based on 2-channel offset were confirmed. In the system requiring the same linearity, we confirmed power efficiency improvement of 12.41% at output power of over 40 W.

그림 1. 출력전력에 VS 신호왜곡 Fig. 1. Output power vs signal distortion.

그림 2. 아날로그 pre-distortion이 적용된 전력증폭기 입/출력 특성 Fig. 2. I/O characteristic of power amplifier with analog pre-distortion.

그림 3. Maxim사 SC1894 아날로그 pre-distortion 칩 구조 및 기능 블록도[9]. Fig. 3. Maxim Corp. SC1894 analog pre-distortion chip architecture and functional block diagram[9].

그림 4. Maxim사 SC1894 기본 동작 순서도. Fig. 4. Maxim Corp. SC1894 basic operation flowchart.

그림 5. Look-up 테이블이 적용된 Maxim사 SC1894 동작 순서도 Fig. 5. Maxim Corp. SC1894 operation flowchart with look-up table technique.

그림 6. 아날로그 pre-distortion 계수값 추출 및 look-up 테이블 적용 화면 (a) 계수값 추출 화면 (b) Look-up 테이블 적용 화면. Fig. 6. Analog pre-distortion coefficient extraction and look-up table application screen (a) Coefficient extraction screen (b) Look-up table application screen.

그림 7. 아날로그 pre-distortion UHF 400 MHz 대역 20 W급 전력증폭기 블록도. Fig. 7. Analog pre-distortion UHF 400 MHz band 20 W power amplifier block diagram.

그림 8. 아날로그 pre-distortion UHF 400 MHz 대역 20 W급 전력증폭기 형상 Fig. 8. Analog pre-distortion UHF 400 MHz band 20 W power amplifier structure.

그림 9. 아날로그 pre-distortion UHF 400 MHz 대역 20 W급 전력증폭기 시험 구성. Fig. 9. Test configuration of analog pre-distortion UHF 400 MHz band 20 W power amplifier.

그림 10. APD on/off에 따른 450 MHz에서의 ACLR 측정값 Fig. 10. ACLR measurement for APD on/off at 450 MHz.

그림 11. 40 W 이상 출력전력에 대한 450 MHz에서의 ACLR 측정결과 Fig. 11. ACLR measurement result for output power of over 40 W at 450 MHz.

표 1. 입력신호에 대한 Maxim사 SC1894 칩 동작조건 Table 1. Operating condition of Maxim Corp. SC1894 chip for input signal.

표 2. 주파수별 APD on/off에 대한 ACLR 측정결과 Table 2. ACLR measurement result for APD on/off in each frequency.

표 3. 주파수별 40 W 이상 출력전력에 대한 효율 측정결과 Table 3. Efficiency measurement result for output power of over 40 W in each frequency.