본 논문에서는 고출력 및 고효율 특성을 지니는 질화갈륨(gallium nitride, GaN) 고출력 트랜지스터 소자를 이용하여 WiMAX 및 LTE(long term evolution) 시스템에 사용 가능한 60watt급 고출력증폭기 모듈을 팔렛트(palette) 타입으로 개발한 결과에 대하여 기술한다. 높은 이득을 얻기 위한 라인업(lineup) 구성을 위해 저전력이면서 고이득을 지니는 전치증폭단, 8watt급의 GaN 구동증폭단, 그리고 30watt급 GaN 소자 2개를 도허티(doherty) 구조로 구성한 60watt 고출력증폭단을 사용하였으며, 이로부터 2.5~2.68GHz에서 61.4dB의 이득과 ${\pm}$0.075dB의 우수한 이득 평탄도를 얻었다. 특히 구동단과 고출력증폭단은 고효율 및 고출력 특성의 GaN 소자를 사용하였고, 또한 추가적인 효율 개선을 위해 도허티 구조를 적용함으로써 보다 높은 효율을 가지도록 하였다. 현재 전 세계적으로 널리 사용되고 있는 WiMAX 신호를 사용하여 제작된 팔렛트 타입의 증폭기 모듈의 성능을 측정하였는데, RRH(remote radio head) 타입으로 구성된 사용 예에서 WiMAX 변조 신호 10watt 출력 기준으로 약 37~38%의 효율을 나타내었다. 제작된 증폭기 모듈을 디지털 전치왜곡기(digital predistorter, DPD)와 연동하여 시험한 결과 WiMAX 변조 신호 10watt 출력에서 ACLR은 46dBc 이상의 특성을 지닌다.
본 논문은 삽입 손실이 작은 레디알 전력 결합기를 이용하여 낮은 전력의 증폭기 8개를 결합하여 고출력 증폭기를 구현한 것이다. 구현된 레디알 전력 결합기는 8개의 입력 포트를 갖고 있는 비공진형 특성을 갖고 있으며 마이크로스트립으로 구현하였고, 1.045 GHz 동작 주파수에서 확인한 결합기의 특성은 삽입손실 0.7 dB, 반사손실 12 dB 이상을 얻었다. 또한, 사용된 낮은 전력의 증폭기는 AFT27S010NT1 트랜지스터를 이용하여 설계하였으며, 동작 주파수에서 동일한 이득, 위상 및 일정한 출력 특성을 만족하도록 설계하였다. 제작된 레디알 전력 결합기와 8 W 출력의 드라이브 증폭기를 이용하여 낮은 전력의 증폭기 8개 구동시켜서 결합한 고출력 증폭기는 1.045 GHz 동작 주파수에서 33 W의 출력 특성을 얻었다. 또한, 낮은 전력 증폭기가 고장이 발생했을 때 레디알 결합기를 이용한 증폭기의 출력특성이 점진적으로 열화되는 결과를 확인하였다.
본 논문은 입자 가속기에 이용되는 165 MHz, 5 kW 고전력 증폭기의 제작에 대한 내용을 서술하였다. 이 고전력 증폭기 구성은 주 증폭기를 구동할 수 있는 드라이브 증폭기 모듈, 16개의 600 W 클래스 AB 푸쉬풀 증폭기 모듈 그리고 이 모듈 출력을 분배 또는 결합하기 위해 집중소자 LC로 구현한 입출력의 윌킨슨 결합기로 구성되어 있다. 그리고 정상적인 출력과 부하에서 반사되는 전력을 감시하여 증폭기를 보호하기 위한 방향성 결합기가 구성되어있으며, 600 W 주 증폭기는 입력전원에 의해서 발생되는 열을 방출시키기 위해서 방열판 밑에 물을 통과시키는 관을 넣어 방열하는 워터 쿨링 방법을 사용하였다. 여기서 구현된 증폭기는 중심주파수 165 MHz에서 포화 전력레벨이 5.0 kW 출력레벨에서 62.5 %의 효율을 얻었다.
Amplifier linearity plays a major role in the quality of mordern communication systems. The Power amplifier should be operated near saturation region to achieve high efficiency But at this region amplitude and phase distortions of the amplifier remarkably increase with the input power increase and cause a significant adjacent channel interference. In this paper, an independently controllable AM/AM and AM/PM predistortion linearizers consisted of two bias feed resistance linearizers is proposed. This linearizer allows independent adjustment of the AM/AM and AM/PM curves by using two adjustable voltages to compensate tile power amplifier non-linearities. The predistortion linearizer can improve the ACPR by 5.3dB with cdma2000 multi carrier signals. And by applying this linearizer to two-tone(880MHz) power amplifier, third order IMD products are improved up to 8(dB).
본 논문에서는 고출력 증폭기의 출력 정합단에서 발생하는 2차, 3차 고조파 성분을 억제하여 단일 고출력 증폭기의 선형성을 개선시키고 $3^{rd}$ IMD의 전치 왜곡에 의한 선형성 개선 PAM (Power Amplifier Module)을 제안하였다. 고조파를 억제하기 위해 정합회로는 메타전자파 구조를 갖도록 설계되었으며 2, 3차 고조파가 각각 27 dBc 이상 억제되었다. $3^{rd}$ IMD의 전치 왜곡은 구동 증폭기에서 발생하는 $3^{rd}$ IMD의 위상을 조절하여 -30도가 되도록 하였으며 이때 고출력 증폭기에서 발생되는 $3^{rd}$ IMD와 상쇄를 일으켜 고출력 증폭기 보다 6 dBc 이상 개선된 고조파 성분을 갖도록 설계되었다. 제안된 PAM은 36.98 dBm의 출력 전력과 21.6 dB의 전력 이득, 29.4 %의 전력 효율을 얻었으며 2차 고조파가 -53 dBc로 참조 증폭기에 비해 20dBc 이상 억제되는 특성을 얻었다.
주로 TWT로 사용되어 오던 2GHz 대 고출력증식기를 근래 개발되어 시판되기 시작한 microwave bipolar transistor를 사용하여 설계 제작하였다. 특히 고출력을 얻을 목적으로 balanced amplifier로 구성하였으며 microstripline을 사용해서 우수한 impedance정합효과를 얻었다. RF출력의 divider 및 combiner로서는 제작상의 편의를 감안해서 stripline directional coupler방식을 채택했으며 이것은 quadrature hybrid coupler로서 좋은 동작특성을 보였다. 직접 실용화를 감안해서 설계, 시작된 본 마이크로파 트랜지스터 증폭기는 측정결과 RF출력 14watt, 이득 14dB, 편파수대역폭 180MHz, 효율 40%의 우수한 종합특성을 얻었다.
A C-band 50 W high-power microwave monolithic integrated circuit amplifier for use in a phased-array radar system was designed and fabricated using commercial $0.25{\mu}m$ AlGaN/GaN technology. This two-stage amplifier can achieve a saturated output power of 50 W with higher than 35% power-added efficiency and 22 dB small-signal gain over a frequency range of 5.5 GHz to 6.2 GHz. With a compact $14.82mm^2$ chip area, an output power density of $3.2W/mm^2$ is demonstrated.
In this paper, we discuss the design of high gain low noise amplifier by using the 0.2sum CMOS technology. A cascode inverter is adopted to implement the low noise amplifier. The proposed cascode inverter LNA is one stage amplifier with a voltage reference and without choke inductors. The designed 2.4GHz LNA achieves a power gain of 25dB, a noise figure of 2.2dB, and power consumption of 255㎽ at 2.5V power supply.
본 논문에서는 탐색 레이다에서 사용되는 C-대역의 고출력전력증폭장치 및 구성품의 설계, 제작과 측정에 대하여 기술하였다. 반도체 소자인 GaN(질화갈륨)을 적용하여 반도체전력증폭조립체를 설계 및 제작하였고, 설계 제작된 도파관 형태의 송신신호결합조립체를 통해 병렬로 구성된 반도체전력증폭조립체의 송신신호 출력을 결합하여 고출력 송신신호 출력을 발생한다. 제작된 고출력전력증폭장치는 C-대역 500 MHz 대역폭, 최대 10.5 % 듀티, 송신펄스폭 $0.0{\sim}000{\mu}s$에서 송신출력 44.98 kW(76.53 dBm) 이상이다.
This paper has been studied a rower amplifier for IMT-2000 handset. Circuit design is performed and optimized by using HP ADS RF software. Designed amplifier consist of 2 stage, has 25㏈ gain, over 27㏈m output power and about 40% power efficiency. Power amplifier operation frequency range is 1955${\pm}$70MHz. Mask layout of the designed Amplifier consisting of 4 mask. The measured results of these values are satisfying the specification of IMT-2000 handset.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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