• 한국전자파학회:학술대회논문집
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• 한국전자파학회 2003년도 종합학술발표회 논문집 Vol.13 No.1
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• pp.118-121
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• 2003

A new approach, using MEMS, for improving the performance of high efficiency amplifiers is proposed in this paper. The MEMS tuning element is described as a variable-length shorted CPW stub. Class-E amplifiers can be optimally tuned by these MEMS tuning elements because their operation varies with the impedance of the output tuning circuit. A MEMS tuning element was simulated using full-wave EM simulators to obtain its S-parameters. A Class-E amplifier with the MEMS was designed at 8GHz. The non-linear operation of this amplifier was simulated to explore the effect of the MEMS tuning. Comparing the initially designed amplifier without MEMS, the Power Added Efficiency (PAE) of the amplifier with MEMS is improved from 46.3% to 66.9%. For the amplifier with MEMS, the nonlinear simulation results are PAE = 66.90%, $\eta$(drain efficiency) = 75.89%, and $P_{out}$ = 23.37 dBm at 8 GHz. In this paper, the concept of the MEMS tuning element is successfully applied to the Class E amplifier designed with transmission lines.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제7권4호
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• pp.274-280
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• 2007

This paper demonstrates an efficiency improvement of the class E power amplifier (PA) by tuning-out the input capacitance ($C_{IN}$) of the power HBT with a shunt inductance. In order to obtain high output power, the PA needs the large emitter size of a transistor. The larger the emitter size, the higher the parasitic capacitance. The parasitic $C_{IN}$ affects the distortion of the voltage signal at the base node and changes the duty cycle to decrease the PA's efficiency. Adopting the L-C resonance, we obtain a remarkable efficiency improvement of as much as 7%. This PA exhibits output power of 29 dBm and collector efficiency of 71% at 1.9 GHz.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2010년도 춘계학술대회
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• pp.673-675
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• 2010

본 논문은 400 MHz 대역 시스템에 적용할 수 있는 고 효율을 유지하는 적응형 E급 증폭기를 제안하였다. 이 증폭기는 입력 주파수 변화에 공진기 주파수가 적응되도록 마이크로프로세서를 사용하여 고 효율을 유지하도록 하였다. 이러한 적응형 E급 증폭기의 동작을 보이기 위해서 중심 주파수는 450 MHz 이고, 대역폭은 100 MHz인 증폭기를 제작하여 이 주파수 구간에서는 60% 이상의 효율을 유지하였고, 최대 효율은 74.8%를 얻었다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제43권8호
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• pp.91-96
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• 2006

스위칭모드로 동작하는 증폭기는 수 MHz 대역이상의 주파수에서 고효율의 특성을 가지고 있다고 알려져 있으며, 이러한 스위칭모드 증폭기 중 I급 증폭기는 이론적으로 스위칭 동작을 통해 100%의 효율을 얻을 수 있다. 본 논문에서는 회로 시뮬레이터를 이용한 하모닉 밸런스 해석을 통해 E급 증폭기를 설계하였다. 설계된 증폭기는 pHEMT 및 마이크로스트립선로로 구현하였으며, 제작된 E급 증폭기는 2.4GHz에서 출력전력이 17.6dBm일 때 66%의 전력부가효율을 가진다. 이 증폭기는 -3dBm의 입력 무선랜 신호를 인가하였을 때 출력스펙트럼 측정 결과가 무선랜 스펙트럼 마스크 표준규격을 만족한다. 즉, $P_{ldB}$의 출력스펙트럼은 요구 스펙트럼 마스크를 만족하지 못하며 9dB back off을 하였을 때 요구 스팩트럼을 만족하는 결과를 나타내었다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제44권3호
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• pp.92-97
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• 2007

스위칭 모우드 증폭기를 마이크로파 대역에서 이용하고자 하는 많은 연구가 있으며, 이러한 증폭기 중 E급 증폭기는 이론적으로 스위칭 동작을 통해 100%의 효율을 얻을 수 있다. 본 논문에서는 2.4GHz 대역 마이크로파 E급 증폭기로 출력 전력이 17.6dBm, 66%의 전력부가효율을 갖는 설계된 증폭기를 무선 랜 송신부에서 사용하기 위해 증폭기의 비선형 왜곡을 보상하고자 테이블 참조기법(Look Up Table)을 이용한 기저대역 사전왜곡 기법을 적용하였다. 설계된 증폭기는 -3dBm의 입력 무선랜신호를 인가하였을 때 출력스펙트럼 측정 결과가 IEEE 무선랜 스펙트럼 마스크 표준규격을 만족하며, 기저대역 사전왜곡을 적용하였을 때 중심주파수에서 20MHz offset인 주파수에서 최대 5dB의 ACPR 특성이 향상되었다.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제9권5호
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• pp.72-79
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• 2010

본 논문은 GaN HEMT (Gallium Nitride High Electron Mobility Transistor)를 이용하여 Class-E 스위칭 모드를 적용한 S-대역 레이더용 고효율 스위칭 도허티 전력증폭기를 설계 및 제작하였다. 제안된 도허티 전력증폭기는 캐리어 증폭기와 피킹 증폭기가 고효율 특성을 갖는 Class-E 스위칭 모드로 구성되었다. 측정을 위한 입력 RF 신호는 $100\;{\mu}s$의 펄스폭과 1 kHz의 PRF (Pulse Repetition Frequency)인 duty 10%인 펄스 신호를 사용하였다. 2.85 GHz의 주파수 대역에서 스위칭 도허티 전력증폭기 측정결과 포화전력에서 6 dB 떨어진 지점의 전력부가 효율 (power-added efficiency, PAE) 및 드레인 효율 (drain efficiency)은 각각 64%와 80.6%로 측정되었다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제24권6호
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• pp.613-622
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• 2013

본 논문에서는 ISM 13.56 MHz 대역 무선 전력 전송을 위한 인덕티브 클램핑 class-E 전력증폭기를 설계 및 실험하여 특성을 분석하였다. 구현된 전력증폭기는 수신 안테나가 회전체에 붙는 경우와 같이 송수신 안테나 간의 정합 상태가 변화하는 시스템에서 부정합 상태에서 전력증폭기에 공급되는 전류를 줄여 트랜지스터를 손상시키지 않고 안정적으로 동작하도록 하는 인덕티브 클램핑 방식으로 설계되었으며, 정합 회로를 이용하여 기존의 class-E 전력증폭기보다 고조파 성분에 대한 Filtering 특성을 개선하였다. 구현된 전력증폭기의 입력 주파수는 13.56 MHz, 입력 전력 25 dBm, 동작 전압 DC 28 V에서 측정한 결과, 출력 전력은 43 dBm, 기본 주파수 성분과 2차 고조파 신호 간의 출력 전력 차이 55 dBc 이상, 소모 전류 830 mA으로 전력부가 효율(power added efficiency)은 85 %로 높게 측정됐다. 마지막으로, 수신 안테나를 회전체에 부착하고 구현된 전력증폭기로 송수신 안테나로 전력을 송출하는 실험을 진행하였으며, 송신 안테나의 부정합 상태에는 소모 전류가 420 mA까지 줄어들어 트랜지스터가 손상되지 않는 것을 확인하였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제20권1호
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• pp.1-11
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• 2009

본 논문에서는 플라즈마 응용을 위 한 고효율 및 고안정성을 가지는 RF 발생기용 1 kW급 전력증폭기를 설계 및 제작하였다. 전력증폭기는 푸쉬풀 MOSFET 1개와 고전류 구동 IC로 구성하였으며, E급 증폭기의 구조를 사용함으로써 효율을 개선하였다. 플라즈마 응용에 적합하도록 전력증폭기에 선택적 감쇠기를 사용하여 3가지 모드로 동작하게 함으로써 효율과 안정성을 선택적으로 고려할 수 있도록 하였다. 초기 방전 구간의 불안정성을 개선하기 위하여 RF 발생기의 출력 안정영역을 선택적 감쇠기를 사용하여 전압정재파비(VSWR)를 3.8:1 미만보다 개선된 4.5:1 미만으로 확장하였다. 또한 기존에 적용되는 증폭기에 비하여 크기를 30 % 줄였으며, 주파수 13.56 MHz, 출력 1 kW에서 효율 80 %를 얻으므로 기존에 비하여 효율을 약 13 % 개선하였다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.1313-1321
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• 2008

Composite right/left-handed transmission lines(CRLH-TL) 결합기를 이용한 outphasing E급 전력 증폭기를 2.4 GHz 대역에서 동작하도록 설계하였다. CRLH 전송 선로가 포함된 전력 결합기는 2차와 3차 고조파를 억제하여 선형성을 향상시켰다. 또한, 기존의 outphasing 전력 증폭기가 갖고 있던 출력 손실 문제를 해결하여 PAE 측면에서도 이점을 얻었다. 본 연구에서는 14 dBm의 전력이 인가되었을 때 31.8 dBm의 최대 출력 전압을 측정하였으며, 이 때 PAE는 약 50 %로 확인되었다. 선형성 향상을 확인하기 위한 IMD3 측정에서는 일반적인 기존의 ${\lambda}/4$ 전송 선로를 사용하는 outphasing 전력증폭기를 사용하였을 때보다 약 5 dB 정도의 향상을 확인할 수 있었다.

• Journal of electromagnetic engineering and science
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• 제9권1호
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• pp.32-37
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• 2009

Various Class-E CMOS power amplifiers for GSM applications are presented. A stage-convertible transformer for a dual mode power amplifier is proposed to increase efficiency in the low-output power region. An integrated passive device(IPD) process is used to reduce combiner losses. A split secondary 1:2 transformer with IPD process is designed to obtain efficient and symmetric power combining. A quasi-four-pair structure of CMOS PA is also proposed to overcome the complexities of power combining.