Earticle

본 논문에서는 비선형 앰프를 선형화하는 LUT (look-up table)에 기반한 디지털 전치왜곡 알고리즘을 제안한다. 제안하는 방식은 기존 다항식 기반의 간접학습 방법을 이용하여 전력증폭기를 선형화하는 사후왜곡기를 먼저 구한 다음 이를 바탕으로 LUT 전치왜곡기를 구한다. 제안하는 기법에서는 기존 다항식 기법의 빠른 학습속도와 우수한 선형성능의 장점을 취하면서 많은 곱셈기로 인한 실시간 전치왜곡의 구현 복잡도를 LUT를 이용하여 낮추는 것이 장점이다. 제안하는 기법의 성능은 위성통신에 사용되는 실제 전력증폭기를 이용한 실험을 통해 확인한다. 구체적으로 약 8 GHz 대역에서 동작하는 광대역 TWTA (Travelling Wave Tube Amplifier)를 이용하여 제안하는 전치왜곡기법과 기존 다항식 전치왜곡 기를 비교한다. 실험결과 LUT의 크기가 64 이상이면 다항식 기법과 성능차이가 거의 없는 것을 확인할 수 있다. 제안하는 기법은 사용하는 곱셈의 개수가 1/10 수준에 불과하기 때문에 구현복잡도 측면에서 장점을 가진다.

This paper proposes a new LUT (look-up table) based digital predistortion technique to linearize non-linear power amplifiers. In the proposed method, a post-distorter is first found using the conventional polynomial based indirect-learning technique. Then, based on the post-predistorter, LUT predistorter is found. The proposed predistorter takes advantages of fast training speed and excellent linearization performance while mitigates the burden of real-time implementation complexity due to multiplications by using LUT. The performance of the proposed technique is examined through experiment with power amplifiers for satellite communications. Specifically, we compare the performances of the conventional polynomial predistorter and the proposed predistorter using 8 GHz band TWTA (Travelling Wave Tube Amplifier). According to the results, when the LUT size is over 16, both techniques shows almost the same performance. Since the proposed predistorter has a 10 times smaller multiplications, the proposed one has advantages in terms of implementation.

This paper presents a new 60 GHz amplifier design method using TSMC 90 nm CMOS technology. The proposed design scheme is based on the way of the distributed amplifier design with open gate & open drain. The proposed architecture is analyzed and we define the upper limit to adopt proposed method in designing 60 GHz amplifier. To verify the effectiveness of the proposed scheme, the 60 GHz power amplifier with three cascade structure is designed and measured. Thanks to the proposed design structure, the fabricated power amplifier shows 29 dB peak gain, 25 dB gain over the 56~65 GHz, 11.5 dBm OP1dB, 13 dBm saturation power and peak 18.8 % PAE(Power Added Efficiency) under 2V supply voltage. Judging from the measurement results, the suggested architecture is a promising way for the future millimeter wave CMOS amplifier.

본 논문에서는 입력신호의 Peak to Average Power Ratio (PAR) 에 따라 원하는 출력전력 백-오프 (Output Power Back-Off, OPBO) 구간에서 최적의 효율특성을 가지는 반전 타입의 비대칭 도허티 전력증폭기의 설계 방법을 제안하였다. 원하는 OPBO 구간에서 비대칭 도허티 전력증폭기의 최적 효율특성을 얻기 위해 주 증폭기와 피킹 증폭기의 피크 전력비를 결정하였고 피크 전력비에 따른 90° 임피던스 변환기의 정확한 임피던스 값을 도출 하였다. 또한 비대칭 도허티 전력증폭기 설계시 최적의 성능을 얻기 위해 오프셋 라인의 길이와 전력 분배비를 계산하였다. 측정결과, 비대칭 도허티 전력증폭기는 CDMA 2000 1x 3-FA 테스트 신호에 대해서 평균 출력 전력 48.7 dBm에서 40%의 전력 효율과 -35 dBc의 인접채널전력비를 얻었다.

In this paper, we propose an inverted type asymmetric Doherty amplifier with optimized efficiency characteristic in wanted output power back-off (OPBO) range according to peak to average power ratio of input signal In order to obtain optimized efficiency of the asymmetric Doherty amplifier in wanted OPBO, peak power ratio between main amplifier and peaking amplifier was determined and then impedance of 90 degrees impedance transformer was obtained by peak power ratio. The offset line length and peak dividing ratio of the asymmetric Doherty amplifier were also calculated. From the measurement results, the proposed amplifier has achieved 40 % drain efficiency and -35 dBc adjacent channel leakage ratio at the average output power of 48.7 dBm for CDMA 2000 1x 3-FA test signal.

본 논문에서는 포락선추적 기능을 갖는 WCDMA 기지국에 사용될 수 있는 GaN FET를 이용한 전력증폭기 모듈을 설계하고, 제작 및 측정결과를 제시하였다. 개발된 전력증폭기 모듈은 소신호 RF 신호를 입력받아 고이득 MMIC 증폭기, 구동 증폭기 및 전력 증폭기 등을 거쳐 10W 이상의 출력을 생성할 수 있다. 또한, Envelope Tracking 응용을 위해서 최종 전력증폭기의 Drain 전압이 가변되어도 전체 모듈이 안정적으로 동작할 수 있도록 발진방지회로, Isolator, 음전압 우선인가 바이어스 회로가 설계되었다. 모든 바이어스 회로와 RF회로를 17.8× 9.8× 2.0 cm3 크기의 하우징 안에 집적화하여 소형화시켰다. 측정결과 바이어스 전압이 4V에서 28V까지 가변할 경우 30dBm에서 40dBm까지 출력이 가변되면서도 35%이상의 일정한 효율 특성을 나타내어 포락선 추적 기능을 수행할 수 있음을 확인하였다.

In this paper, a power amplifier module for WCDMA base-station applications is designed and implemented using GaN field-effect transistors (FETs), which uses an envelope tracking bias system . The designed module consists of an high gain MMIC amplifier, a driver amplifier, a power amplifier, and bias circuits for envelope tracking applications. Especially, a FET bias sequencing circuit and two isolators are integrated for stable RF operations. All circuits are assembled within a single housing, so its dimension is just 17.8× 9.8× 2.0 cm3. Measured results show that the developed power amplifier module has good envelope tracking capability: the power-added efficiency of 35% at the output power range from 30dBm to 40dBm over a wide range of drain bias.

재난안전망에 소형의 이동무선통신망을 보조적으로 사용하면 소규모의 전파 음영지역 해소, 재난지역의 트래픽 과부하 해소 그리고접근이 어려운 지역에서 신속하게 재난통신망을 구축하는데 유용하게 활용할 수 있다. 휴대형 이동기지국은 소형의 이동무선망을구축하는데필요하며, TVWS(TV White Space)를 활용하는이동형기지국은전파의활용과무선망의구축비용측면에서효과적이다. 논문에서는 TVWS에서 동작하는 이동기지국용 전력증폭기를 설계 및 구현하였다. 구현한 전력증폭기는 TV대역인 470 ~ 698MHz 에서 동작하며, 이득은 20.1dB 이상, 입출력 반사손실은 11.4dB 이상, 출력을 off 하였을 때 격리도는 39.9dB 이상이었다. 전력증폭기의 IMD(Intermodulation Distortion) 특성은 470MHz에서 18.8dBm을 출력할 때 61.0dBc, 550MHz에서 18.6dBm 출력시 59.3dBc 그리고 690MHz에서 19.0dBm 출력시 56.5dBc의 특성을 갖는다. 본 논문에서 구현한 전력증폭기는 국내 전파법 규정을 만족하므로 이동기지국용 전력증폭기로 사용할 수 있다.

Using a small mobile wireless network as a supplement to the disaster safety network can be useful for eliminating small radio shadowing areas, reducing traffic overloads in disaster areas, and quickly building a disaster communication network in difficult access areas. Potable base station is needed to build a small mobile wireless network, and the portable base station using TVWS(TV White Space) is effective in terms of utilization of radio frequency resources and construction cost of wireless networks. In this paper, we design and implement a power amplifier for portable base station operating in TVWS. The implemented power amplifier operates at 470 ~ 698MHz. The gain of the implemented amplifier is more than 20.1dB, the input/output return loss is more than 11.4dB, and the isolation is more than 39.9dB when the output is off. The IMD characteristic of the power amplifier has characteristics of 61.0dBc with 18.8dBm output at 470MHz, 59.3dBc wih 18.6dBm output at 550MHz and 56.5dBc with 19.0dBm output at 690MHz. The power amplifier implemented in this paper can be used as a power amplifier for portable base station.

In this paper, the high efficiency and linearity Doherty power amplifier using DGS and adaptive bias technique has been designed and realized for 2.3GHz WiBro applications. The Doherty amplifier has been implemented using silicon MRF 281 LDMOS FET. The RF performances of the Doherty power amplifier (a combination of a class AB carrier amplifier and a bias-tuned class C peaking amplifier) have been compared with those of a class AB amplifier alone, and conventional Doherty amplifier. The Maximum PAE of designed Doherty power amplifier with DGS and adaptive bias technique has been 36.6% at 34.01dBm output power. The proposed Doherty power amplifier showed an improvement 1dB at output power and 7.6% PAE than a class AB amplifier alone.

본 논문에서는 구동단의 IMD 특성과 최종단의 IMD 특성을 조절하여 선형성을 개선하는 방법에 대하여 제안을 하였다. WCDMA 4FA의 입력 신호를 사용하였을 때 평균 전력 50W에서 약 -48dBc@5MHz offset의 ACLR 특성을 얻었다. 제안된 역위상화 선형화 기법은 추가적인 선형회로 없이 구동 증폭단을 이용하여 전치왜곡 효과를 얻을 수 있었다. 이러한 점은 기존 analog predistortion 방식과 feedforward 방식의 단점을 보완하였음에 큰 의미를 가진다.

This paper proposes linearization technique that the linearity is improved by controlling IMD between the drive stage and the output stage. From the experimental results of W-CDMA 4FA input signal, this amplifier has ACLR of -48dBc@5MHz offset at 50W average power. Proposed linearization technique provides predistortion effect for using drive amplifier without additional circuit, which is the significant in this paper that it makes up for the weak point of analog predistortion method and feedforward method.