• 대한전자공학회논문지TC
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• 제44권2호
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• pp.81-86
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• 2007

본 논문에서는 class-F 전력 증폭기의 높은 선형성과 고효율을 얻기 위해 PBG구조와 EER (Envelope Elimination and Restoration) 구조를 적용하였다. class-F급 전력 증폭기의 효율을 개선시키기 위해 EER 구조의 포락선 검파기를 응용하여 전력 증폭기의 구동 전력을 조절하였다. 또한 PBG 구조를 class-F 전력증폭기의 출력단에 적용함으로써 정합회로의 비정합에 의한 고조파 성분들을 제거하여 높은 선형성을 얻었다. 본 논문에서 제안한 PBG 구조의 응용과 EER 구조를 응용한 전력 증폭기 구조는 적응형 바이어스를 이용한 Doherty 전력 증폭기에 비해 PAE가 34.56% 개선되었고 일반적인 Doherty 증폭기에 비해 $3^{rd}$ IMD가 -10.66 dBc 이상 개선되었다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제45권1호
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• pp.110-114
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• 2008

본 논문에서는 단일 FET를 이용하여 2.14GHz/5.2GHz 이중대역 고효율 Class F 전력증폭기를 설계 구현하였다. 전송선로를 이용하여 초기의 정합값을 적절히 이동시켜 하나의 능동소자로 2.14GHz/5.2GHz의 이중대역에서 동작되는 전력증폭기를 설계하였으며, 2.14GHz에서 32.65dBm의 출력과 11dB의 출력이득 36%의 전력효율을, 5.2GHz에서 7dB의 출력이득의 특성을 보였다. 고조파를 제어 회로를 설계하여 증폭기의 출력단에 추가 하여 Class F로 동작하는 이중대역 전력증폭기를 설계 하였다. 이중대역 Class F 전력증폭기는 2.14GHz에서 9.9dB의 출력이득과 30dBm의 출력, 55%의 전력효율을 가졌으며, 5.2GHz에서 11.7dB의 출력이득을 갖는 특성을 보였다. 고조파 제어 회로를 이용한 이중대역 Class F 전력증폭기가 전력효율을 향상시킴을 보였다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제46권2호
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• pp.141-146
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• 2009

본 논문에서는 새로운 고조파 조절 회로를 이용한 Si LDMOSFET 고효율 전력증폭기를 구현하였다. 본 고조파 조절 회로는 2차, 3차 고조파 성분에 대하여 단락 임피던스를 갖으며, 입출력 정합 회로를 설계하기 위하여 사용된다. 제안된 고조파 조절 회로의 효율 개선 효과가 class-F 혹은 inverse class-F 고조파 조절 회로 보다 우수하다는 것을 증명하였다. 또한, 고조파 조절 회로가 출력 정합 회로뿐만 아니라, 입력 정합 회로에도 사용될 경우, 제안된 전력증폭기의 효율은 더욱 더 개선된다. 제안된 전력증폭기의 최대 전력 효율 (PAE)의 측정값은 1.71 GHz의 주파수 대역에서 82.68%이다. Class-F와 inverse class-F 전력증폭기와 비교할 때, 제안된 전력증폭기의 최대 PAE 측정값은 $5.08\;{\sim}\;9.91\;%$ 향상된다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제22권12호
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• pp.1060-1068
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• 2011

본 논문에서는 900 MHz 대역에서 동작하는 전류 모드 Class-D(Current-Mode Class-D: CMCD) 전력 증폭기를 설계 및 제작하고 특성을 분석하였다. 차동 구조에 의해 짝수차 고조파 성분이 제거된다는 점에 착안하여 출력단의 일반적인 CMCD 회로의 병렬 공진기를 제거하고 inverse class-F 전력 증폭기를 push-pull 구조로 연결하여 CMCD 전력 증폭기를 설계하였다. 로드-풀 기법을 이용하여 GaN 소자 기반의 inverse class-F 및 이를 적용한 CMCD 전력 증폭기를 설계 및 제작하였다. 제작한 CMCD는 34.2 dBm의 출력과 64.5 %의 드레인 효율을 가지며, 이는 출력측에 공진기 구조를 가지는 일반적인 CMCD 전력 증폭기의 드레인 효율과 비교했을 때 13.6 %의 효율 향상을 가진다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제45권9호
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• pp.49-54
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• 2008

본 논문에서는 class F 전력 증폭기의 출력 정합단에 새로운 광전자밴드갭(PBG) 구조를 적용하여 높은 효율을 얻을 수 있도록 하였다. 제안된 나선형 PBG 구조는 비평면 제조 공정을 요구하지 않는 유전체 판 위에 패턴을 뜬 2차원의 규칙적인 격자이다. 이 구조는 2차 고조파에서 높은 저지 특성을 갖는다. 또한 더욱 가파른 스커트 특성을 보인다. 이 새로운 PBG 구조는 효율향상을 위하여 class F 전력 증폭기에 적용되어 질 수 있다. 나선형 PBG 구조를 적용한 class F 전력 증폭기의 power-added efficiency(PAE)는 코드분할 다중접속(CDMA) 응용에서 73.62 %의 효율을 얻을 수 있었다. 이 결과는 제안한 PBG 구조를 적용하지 알은 기존의 Class F 전력 증폭기와 비교했을 때 6.2 % 향상된 결과를 보여준다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제45권12호
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• pp.7-12
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• 2008

본 논문에서는 다중밴드 안테나 시스템을 위한 고효율 전력증폭기를 제시하였다. 하나의 LDMOSFET으로 이중대역에서 동작하는 class F 전력증폭기를 설계하였다. 전력증폭기의 동작 주파수는 각각 900 MHz와 2.14 GHz이다. 이중대역 동작을 위해 집중 소자로 구현한 Composite Right/Left-Handed(CRLH) 전송선로의 단위 셀을 이용하여 증폭기의 정합단과 고조파 조절 회로를 설계하였다. CRLH 전송선로는 임의로 이중대역 조절이 가능한 메타물질 전송선으로 사용될 수 있다. 증폭기의 정합단에 CRLH 전송선의 주파수 오프셋과 비선형 위상 기울기 특성을 이용하여 임의의 이중대역에서 CRLH 전송선의 동작을 가능하게 하였다. 높은 효율을 얻기 위해 모든 고조파 성분을 조절하는 것은 현실적으로 어려운 일이기 때문에 집중 소자로 구현된 CRLH 전송선을 이용하여 2차와 3차 고조파만을 조절하였다. 또한, 제안된 전력증폭기는 더 높은 효율을 얻기 위하여 출력 정합단 뿐만 아니라 입력 정합단에도 고조파 조절 회로를 사용하여 구현하였다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제47권2호
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• pp.80-85
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• 2010

본 논문에서는 EER(Envelope Elimination and Restoration)구조를 응용하여 전력 증폭기의 효율을 극대화 하였으며, EER 구조의 취약점인 선형성을 메타구조를 이용하여 개선하였다. 고효율을 얻기 위해 class-F급 전력 증폭기를 설계하였으며 포락선 검파기를 이용하여 전력 증폭기의 구동 전력을 조절하였다. 또한, 정합 회로의 비정합에 의한 고조파 성분들을 대역통과 필터의 특성을 갖는 CRLH 메타구조를 이용하여 제거함으로써 높은 선형성을 얻었다. 본 논문에서 제안한 EER 구조를 응용한 전력 증폭기 구조는 일반 전력 증폭기에 비해 PAE(Power Added Efficiency)가 5.93 % 개선되었고, 3차 IMD가 12.83 dB 이상 개선되었다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제47권4호
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• pp.31-37
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• 2010

본 논문에서는 셀룰러와 ISM 대역에서 동작하는 이중 대역 고효율 F급 전력증폭기를 제안하였으며, 이를 위해 우선적으로 E-pHEMT FET를 사용하여 두 (840MHz, 2.4GHz) 대역에서 동작하는 각각의 단일 F급 PA를 설계하여 효율을 확인였다. 그 결과, 840MHz에서 동작하는 PA의 경우 출력 전력 24.4dBm에서 81.2%의 효율을 얻었고, 2.4GHz에서 동작하는 PA는 출력 전력 22.4dBm에서 93.5%의 효율을 얻었다. 이후 두 대역에서의 성능을 이중 대역 F급 전력증폭기에서 구현하기 위하여 이상적인 SPDT 스위치의 개념을 적용한 이중 대역 고조파 제어 회로를 설계하였다. 실제 SPDT 스위치를 적용하기 이전 단계로써 전송선로의 길이를 조절하여 이중 대역에서 동작하는 F급 증폭기를 개발하였다. 실험 결과, 840MHz 모드의 경우에 23.5dBm에서 60.5%의 효율을, 2.4GHz 모드는 19.62dBm에서 50.9%의 효율을 얻을 수 있었다. 이는 저가의 2GHz 이하에서 사용되는 FR-4기판에서도 그 이상의 고조파 제어가 가능하고 고효율의 F급 전력 증폭기 제작이 가능함을 보여준다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제44권7호통권361호
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• pp.12-16
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• 2007

본 논문은 일반적으로 고효율 특성을 가지고 있는 class-F 전력 증폭기의 출력 단에서 기생되는 2차 고조파 성분을 제거함으로 3차 IMD (Intermodulation distortion) 특성을 개선하였다. class-F 전력 증폭기의 경우 과부동 특성으로 인해 고효율을 얻을 수 있으나 선형성 측면에서는 많은 단점을 가지고 있다. 따라서 본 논문은 특별한 선형화 기술을 적용하지 않고 CMRC 구조를 적용하여 2차 고조파를 제거하여 선형성을 나타내는 U 특성을 개선하였다. CMRC 구조의 경우 광대역 저지대역 특성을 가지고 있으며 PBG 구조 보다 작은 크기로 더 좋은 특성을 얻을 수 있다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제18권8호
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• pp.873-879
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• 2007

본 논문에서는 Freescale사의 Si-LDMOSFET 4-W 소자를 이용하여 고효율 class-F 전력 증폭기를 구현하였다. Class-F 전력 증폭기를 구현하는데 있어서 모든 하모닉 성분들에 대해 원하는 임피던스를 갖도록 조정하기는 불가능하기 때문에 2차와3차 하모닉 성분만을 조율하여 회로의 간결함과 동시에 상대적으로 높은 효율을 얻을 수 있었다. 또한, 본 논문에 설계된 증폭기는 보다 정확하게 하모닉 성분을 조율하기 위해, LDMOSFET의 대신 호 등가 모델에서 가장 큰 영향을 미치는 drain-source capacitance(Cds)와 bonding inductance(Lb)를 추출하여 하모닉 조율 회로를 설계하였다 제작된 고효율 class-F 전력 증폭기의 측정 결과 drain-efficiency(DE) 65.1%, power-added-efficiency(PAE) 60.3%의 효율을 얻을 수 있었다.