이동통신 시스템의 OFDMA 방식은 신호에 대한 PAPR(Peak to Average Power Ratio) 값의 증가를 가져왔다. 이동통신 시스템 전력 소모의 대부분을 차지하는 전력 증폭기에 대한 효율 개선은 매우 중요한 핵심 기술이다. 전력 증폭기의 선형 특성 개선을 위해 디지털전치왜곡 기술을 사용하였으며, 전력 증폭기의 효율 개선을 위해 비대칭 도허티(Asymmetric Doherty) 방식을 사용하였다. 본 논문에서는 기존 비대칭 도허티 구조와 다른 새로운 구조의 비대칭 도허티 구조를 제안하였다. 제안하는 새로운 구조의 비대칭 도허티 방식에서는 전력 증폭기 구동단을 주경로와 첨두경로로 분리하였으며, 위상 변환기를 이용하여 도허티 증폭기의 전력 결합 특성을 개선하였다. 또한 구동단 첨두 증폭기 gate bais에 대한 포락선 추적 기술을 적용하여 효율을 개선하였다.
본 논문에서는 900 MHz대역에서 70 % 이상의 고효율을 갖는 전류 모드 D급 전력증폭기를 설계, 제작하였다. 푸시-풀 B급 전력증폭기의 구조를 기초로 하여 병렬 고조파 컨트롤 회로를 적용하여, 기존 D급 전력증폭기의 큰 손실 요인이었던 소자 내 커패시턴스의 충, 방전에 의한 전력 손실을 최소화하였다. 측정결과, 900 MHz 대역, 출력전력 3.2 W에서 73 % 전력 부가 효율, 그리고 출력전력 5 W에서 72 % 전력 부가 효율을 각각 얻었으며 DC 전력에 따라 출력의 크기가 선형적으로 변화하는 D급 전력증폭기의 특성을 확인하였다.
In an electron storage ring of Pohang Light Source (PLS), electrons lose their energy in every turn by the synchronous radiation. A high power RF amplifier is employed to compensate the electron energy that is lost by the synchronous radiation. The specification of RF amplifier is an continuous output power of 60 kW at 500.082 MHz operating frequency. The power is supplied to RF cavities in the storage ring tunnel. Total number of amplifier system currently required is three. Tile total number will be increased upto five as the operating condition of storage ring is upgraded. The RF amplifier is mainly consisted of a high voltage DC power supply, an intermediate RF power amplifier (IPA), and a klystron tube. In this article, the design of RF amplifier system and characteristics of the klystron tube will be discussed.
본 논문에서는 feedforward와 post-distortion 기법을 이용하여 평형 증폭기 내에서 발생하는 혼변조 왜곡 성분을 제거할 수 있는 새로운 왜곡 상쇄 메커니즘인 cross post-distortion 선형화 기법을 제안한다. 출력 동적 영역과 대역폭 측면에서 제안하는 선형화 방식은 기존의 feedforward 방식에 뒤지지 않는 성능을 가지고 있으면서 상대적으로 높은 효율을 제공한다. 이론적 뒷받침을 위해 제안하는 시스템과 feedforward 방식의 전력 증폭기와 오차증폭기의 전력 용량을 비교 분석하였고, IMT-2000 대역에서 실제 구현을 통하여 이를 실험적으로 뒷받침하였다. 최대 출력 전력 240 W의 기지국용 상용 대전력 증폭기에 적용했을 때, wideband code division multiple access (WCDMA) 4FA 신호에 대하여 평균 출력 전력 40 dBm에서 약 18.6 dB의 개선 효과를 얻었다. 제작된 전력 증폭기는 WCDMA 신호 기준으로 feedforward 방식에 비해 약 2 % 개선된 효율을 보였다.
본 논문에서는 블루투스 Class-1에 응용 가능한 중심주파수 2.4CHz의 2단 Class E 전력 증폭기를 설계하였다. 전력 증폭기는 고효율 특성을 위해 소프트-스위칭을 하는 Class E로 설계하였다. 증폭기 가 포함된 래치-구조의 구동증폭기는 다음단의 전력 증폭기를 소프트-스위칭 모드로 동작시키기 위해 빠른 상승시간과 하강시간의 출력신호를 만든다. 이 구조는 전력 증폭기의 효율특성을 개선시킨다. 제안한 전력 증폭기는 65.8$\%$의 전력부가효율, 20dBm의 출력전력과 20dB의 전력이득을 나타낸다.
본 논문은 고효율 고선형 특성을 얻기 위하여 신테라사가 제공한 디지털로 제어되는 아날로그 전치왜곡 칩을 이용한 도허티 전력증폭기를 설계하였다. 여기서 사용된 아날로그 전치왜곡기는 입력과 출력신호를 비교하여 출력의 혼변조 신호 특성을 개선하기 위하여 입력 신호의 크기와 위상을 조절함으로서 선형성을 개선시켰다. 또한, 도허티 전력증폭기를 설계하여 이용함으로써 고효율의 특성을 얻었다. 제작된 전력증폭기는 중심주파수 2150 MHz에서 평형증폭기와 비교하여 11% 이상의 효율 개선 효과와 출력 전력 100W 이하에서 인접채널 전력을 15 dB 이상 개선시켰다.
A 6-GHz-to-18-GHz monolithic nonuniform distributed power amplifier has been designed using the load modulation of increased series gate capacitance. This amplifier was implemented using a $0.25-{\mu}m$ AlGaN/GaN HEMT process on a SiC substrate. With the proposed load modulation, we enhanced the amplifier's simulated performance by 4.8 dB in output power, and by 13.1% in power-added efficiency (PAE) at the upper limit of the bandwidth, compared with an amplifier with uniform gate coupling capacitors. Under the pulse-mode condition of a $100-{\mu}s$ pulse period and a 10% duty cycle, the fabricated power amplifier showed a saturated output power of 39.5 dBm (9 W) to 40.4 dBm (11 W) with an associated PAE of 17% to 22%, and input/output return losses of more than 10 dB within 6 GHz to 18 GHz.
A highly efficient class E power amplifier is demonstrated for application to wireless power transfer system. The amplifier is designed with an L-type matching at the output for harmonic rejection and output matching. The power loss and the effect of each component in the amplifier with the matching circuit are analyzed with the current ratio transmitted to the output load. Inductors with a quality factor of more than 120 are used in a dc feed and the matching circuit to improve transmission efficiency. The single-ended amplifier with 20 V supply voltage shows 7.7 W output power and 90.8% power added efficiency at 6.78 MHz. The wireless power transfer (WPT) system with the amplifier shows 5.4 W transmitted power and 82.3% overall efficiency. The analysis and measurements show that high-Q inductors are required for the amplifier design to realize highly efficient WPT system.
This paper presents a method for minimizing standby power consumption in wireless power transfer (WPT) system via magnetic resonance coupling (MRC) that operates at 6.78 MHz. The proposed circuit controls the required capacitance according to operational condition in order to reduce standby power consumption. Based on an impedance characteristic of the class-E power amplifier, operational principles of the proposed circuit are analyzed. Moreover, to verify the effectiveness of the proposed class-E power amplifier, an 8 W prototype for WPT system is implemented. The measured input power of the proposed class-E power amplifier at standby condition is reduced from 5.81 W to 3.53 W.
We propose a Ku-band driver and high-power amplifier monolithic microwave integrated circuits (MMICs) employing a compensating gate bias circuit using a commercial 0.5 ${\mu}m$ GaAs pHEMT technology. The integrated gate bias circuit provides compensation for the threshold voltage and temperature variations as well as independence of the supply voltage variations. A fabricated two-stage Ku-band driver amplifier MMIC exhibits a typical output power of 30.5 dBm and power-added efficiency (PAE) of 37% over a 13.5 GHz to 15.0 GHz frequency band, while a fabricated three-stage Ku-band high-power amplifier MMIC exhibits a maximum saturated output power of 39.25 dBm (8.4 W) and PAE of 22.7% at 14.5 GHz.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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