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다중 톤 신호의 통계적 특성 확보를 통한 광대역 신호 증폭기의 인접 채널 간섭 분석 (Analysis of Adjacent-Channel Leakage-Ratio of Wide-Band Power Amplifiers through Multi-Tone Signals with Statistical Similarity)

  • 박영철
    • 한국전자파학회논문지
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    • 제22권12호
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    • pp.1172-1175
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    • 2011
  • 본 논문에서는 광대역 무선 신호를 증폭하는 전력증폭기의 성능 테스트 시 인접 채널 간섭(ACLR) 특성을 측정하는 데 있어서, 효과적인 다중 톤 생성을 활용한 테스트 방안에 관하여 연구하였다. 그 동안 단일 주파수 정현파 신호를 테스트에 활용하는 경우 신호가 복잡해짐에 따라 오차가 증가하는 문제점이 있기에, 실제 변조 신호와의 측정 오차를 최소화하도록 다중 톤 신호를 설계하는 방식을 제안하였다. 제안된 다중 톤은 시간 축에서의 유사성을 확보하는 방식으로 설계되어 기존의 다중 톤 생성 방식 대비 더욱 적은 수의 톤으로 정확한 결과를 얻을 수 있다. 이의 검증을 위하여 802.11a 규격의 기저 대역 복소 신호를 다중 톤 신호로 대체하였으며, 이를 전력증폭기 성능 검증에 활용하였다. 그 결과, N=10 이상의 톤 수를 확보하는 경우 3차, 5차 비선형성에 의한 ACLR 특성이 실제 신호 활용한 경우와 1 dB 이하의 오차를 나타내었다.

$0.18-{\mu}m$ CMOS공정을 이용한 Ka 대역 근거리 무선통신용 전력증폭기 설계 (Ka-band Power Amplifiers for Short-range Wireless Communication in $0.18-{\mu}m$ CMOS Process)

  • 허상무;이종욱
    • 대한전자공학회논문지SD
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    • 제45권4호
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    • pp.131-136
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    • 2008
  • [ $0.18-{\mu}m$ ] CMOS공정을 이용하여 근거리 무선통신(22-29 GHz)에서 응용할 수 있는 전력증폭기를 설계하였다. 전도성 기판에 의한 손실을 줄이기 위해서 기판 차폐된 두 가지 형태의 전송선로를 설계하고, 40 GHz 까지 측정 및 모델링하였다. 기판 차폐 microstrip line (MSL) 전송선로의 경우 27 GHz에서 약 0.5 dB/mm의 삽입손실을 나타내었다. 기판 차폐 MSL 구조를 이용한 전력증폭기는 0.83$mm^2$의 비교적 작은 면적을 차지하면서도 27 GHz에서 14.7 dB의 소신호 이득과 14.5 dBm의 출력을 나타내었다. 기판 차폐 coplanar waveguide (CPW) 전송선로의 경우 27 GHz에서 약 1.0 dB/mm 삽입손실을 나타내었으며, 이를 이용한 전력증폭기는 26.5 GHz에서 12 dB의 소신호 이득과 12.5 dBm의 출력을 나타내었다. 본 논문의 결과는 $0.18-{\mu}m$ CMOS공정을 이용한 저가격의 근거리 무선통신 시스템을 구현할 수 있는 가능성을 제시한다.

2.4 GHz 저전력 차동 직접 변환 CMOS RF 수신기를 위한 새로운 하이브리드 발룬 회로 (A Novel Hybrid Balun Circuit for 2.4 GHz Low-Power Fully-differential CMOS RF Direct Conversion Receiver)

  • 장신일;박주봉;신현철
    • 대한전자공학회논문지SD
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    • 제45권4호
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    • pp.86-93
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    • 2008
  • 2.4 GHz 대역 완전차동 직접변환 수신기를 위한 저전력, 저잡음, 고선형성을 가지는 새로운 구조의 하이브리드 발룬(Hybrid Balun) 회로를 제안한다. 제안된 하이브리드 발룬은 수동형 트랜스포머(Passive Transformer)와 손실 보상용 보조 증폭기(Loss-compensating Auxiliary Amplifiers)로 구성된다. 트랜스포머와 보상용 증폭기 사이의 신호의 분리와 결합에 대한 설계 이슈들을 제시하였다. $0.18{\mu}m$ 공정으로 제작된 하이브리드 발룬은 수동형 발룬에 비해 2.4 GHz 대역에서 이득은 2.8 dB 높고 잡음지수는 1.9 dB 낮으며, 측정된 IIP3는 +23 dBm 이다. 전체 전력소모는 1.2 V 전원 전압에서 0.67 mA로서 저전력으로 구현되었다. 하이브리드 발룬 기술을 적용하여 설계된 무선센서노드용 CMOS 직접변환 수신기는 수동형 발룬을 사용했을 때 비해 0.82 mW의 추가 전력소모만으로 전체 잡음 지수를 현저히 낮출 수 있음을 확인하였다.

K-band SMDS용 저잡음 하향변환기의 설계 (The Design of Low Noise Downconverter for K-band Satellite Multipoint Distribution Service)

  • 정인기;이영철;김천석
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제5권6호
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    • pp.1143-1150
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    • 2001
  • 본 논문에서는 K-band 위성방송다점분배서비스(SMDS)용 하향변환기를 설계하였다. SMDS용 하향변환기는 입력신호 주파수 19.2GHz~20.2GHz에 대한 3단 저잡음 증폭기, 대역통과필터와 고 안정국부발진기 및 드레인 믹서, IF단으로 구성하였다. 저 잡음 증폭단은 28㏈의 이득과 1.5㏈의 잡음지수 특성을 보였으며, 국부 발진기는 고 안정 유전체 공진 발진기로 구성하여 주파수 18.25㎓에서 0.5㏈m의 출력전력과 -84.67㏈c/Hz@10KHz의 위상잡음을 나타내었다. 드레인믹서는 19.2㎓~20.2㎓의 RF신호를 인가하였을 때 950MHz~1950MHz 범위에서 변환이득은 5㏈를 나타내었다. 본 연구에서 설계된 K-대역하향변환기는 SMDS 및 국내 K-band 위성인터넷 규격을 만족시킬 수 있었다.

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2.45 GHz ISM대역 고효율 스위칭모드 E급 전력증폭기 및 송신부 설계 (Design of High Efficiency Switching Mode Class E Power Amplifier and Transmitter for 2.45 GHz ISM Band)

  • 고석현;구경헌
    • 한국항행학회논문지
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    • 제24권2호
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    • pp.107-114
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    • 2020
  • 2.4 GHz ISM대역 전력증폭기를 설계하고 송신 시스템을 구현하였다. 고효율 증폭기는 E급이나 F급 증폭기로 구현 가능하다. 본 연구에서는 회로 구조가 간단한 E급으로 20 W 급 고효율 증폭기를 설계하여 ISM 대역 응용에 적용하도록 하였다. E급 회로 설계이론 및 회로 시뮬레이션을 통해 임피던스 정합회로를 설계하였으며 2.45 GHz에서 출력전력 44.2 dBm 및 전력부가효율 69%를 얻었다. 설계된 전력증폭기에 30 dBm의 입력전력을 인가하기 위하여 앞단에 전압제어발진기와 구동증폭기를 제작하여 입력전력 공급회로를 구현하였고, 제작한 전력증폭기는 43.2 dBm 출력 및 65%의 전력부가효율 특성을 나타내었다. 본 연구결과는 무선전력전송, 전파차단장치, 고출력 송신장치 등 다양한 무선통신시스템용 출력 전력증폭기 설계에 활용될 수 있다.

정착시간 최소화 기법을 적용한 고속 CMOS A/D 변환기 설계 (A High-Speed CMOS A/D Converter Using an Acquistition-Time Minimization Technique))

  • 전병열;전영득;이승훈
    • 전자공학회논문지C
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    • 제36C권5호
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    • pp.57-66
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    • 1999
  • 본 논문에서는 50 MHz 수준의 고속 신호 샘플링을 위해 정착시간 최소화 기법을 적용한 12 비트 50 MHz CMOS A/D 변환기(analon-to-digital-converter : ADC) 회로를 제안한다. 제안하는 ADC는 0.35㎛ double-poly five-metal n-well CMOS 공정을 사용하여 설계 및 레이아웃되었으며, 응용되는 시스템의 속도, 해상도 및 면적 등의 사양을 고려하여 다단 파이프라인 구조가 적용되었다. 기존의 파이프라인 구조를 가진 ADC의 경우, 동작속도를 제한하는 결정적인 회로 불럭은 잔류전압 증폭기이나, 제안하는 정착 시간 최소화 기법은 이러한 잔류전압 증폭기의 동작 전류 제어를 통해 정착시간 단축 및 출력신호의 불규칙성을 최소한으로 줄인다. 3 V 전원전압에서 50 MHz 클럭 주파수를 사용하여 모의실험한 결과, 입출력단을 포함한 전체 ADC는 197mW의 전력소모를 나타내었고, 입출력단의 패드를 포함한 전체 칩면적은 3.2mm×3.6mm이다.

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Envelope Tracking 전력 증폭기의 선형성 개선을 위한 새로운 드레인 바이어스 기법 (New Drain Bias Scheme for Linearity Enhancement of Envelope Tracking Power Amplifiers)

  • 정진호
    • 대한전자공학회논문지TC
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    • 제46권3호
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    • pp.40-47
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    • 2009
  • 본 논문에서는 W-CDMA 기지국용 envelope tracking 전력 증폭기의 선형성 특성을 개선하는 새로운 드레인 바이어스 기법을 제안한다. 기존의 envelope tracking 전력 증폭기에서 드레인 바이어스 전압은 트랜지스터의 문턱전압 근처까지 감소하여 선형성 특성이 크게 나빠진다. 이 문제를 해결하기 위해서 본 연구에서는 입력 신호가 작을 때는 드레인 바이어스 전압이 고정된 class AB로 동작하게 하고 입력 신호가 클 때는 envelope tracking 동작을 하도록 하는 방법을 제안한다. 또한, envelope tracking 동작에서 신호의 왜곡을 줄이도록 드레인 바이어스 전압과 입력 신호의 관계를 새로이 구한다. 제안된 기법의 효과를 검증하기 위하여 class AB Si-LDMOS 전력 증폭기를 사용하여 W-CDMA envelope tracking 전력 증폭기를 설계하였다. 제안된 드레인 바이어스 기법은 평균 효율을 저하시키지 않으면서 선형성 특성을 크게 개선하여 추가의 선형화 기법 없이도 W-CDMA 기지국용 전력 증폭기의 선형성 사양을 만족시키는 것을 시뮬레이션을 통해 확인하였다.

가변부하를 갖는 선형 증폭기를 구동하기 위한 전압적응 변환기용 전력공급기 개발 (Development of Power Supply for Voltage-Adaptable Converter to Drive Linear Amplifiers with Variable Loads)

  • 엄기홍
    • 한국인터넷방송통신학회논문지
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    • 제14권6호
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    • pp.251-257
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    • 2014
  • 모터의 일종으로서 엑츄에이터는 전기 에너지를 운동 에너지로 변환하기 위하여 전류를 이용하여 동작하는 메커니즘을 제어하는 시스템이다. 전압을 가청 신호로 변환하는 기능을 갖는 오디오 액츄 에이터로서는 스피커와 증폭기가 흔히 사용된다. 산업 현장에서는 고출력 고양질의 전력 시스템이 필요하다. 이러한 시스템들이 품질이 좋은 출력을 생성하기 위하여 오디오 시스템의 출력 임피던스를 제어해야 만 한다. 우리는 이 논문에서 가변 부하가 연결되어 있는 능동 증폭기 시스템을 구동하기 위한 적응 특성을 전력 공급기를 제시한다. 전기 신호를 오디오 신호로 변환하는 스피커의 저항값이 변동함에 따라 능동 증폭기에 대한 전력 공급 장치는 부하값의 변동에 적응하여 스피커에 최대 전력을 공급하며, 피크전류의 급격한 변동과 과잉전류의 흐름으로부터 증폭기를 보호하게 된다.