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다중 안테나 시스템을 위한 CMOS Class-E 전력증폭기의 효율 개선에 관한 연구
김형준(Hyoungjun Kim),주진희(Jinhee Joo),서철헌(Chulhun Seo) 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌-TC (Telecommunications) Vol.45 No.12
본 논문에서는 전력증폭기의 입력신호의 크기에 따라 CMOS class-E 전력증폭기의 게이트와 드레인의 바이어스 전압을 조절함으로써 낮은 출력전력에서도 80% 이상의 고효율 특성을 갖는 CMOS class-E 전력증폭기를 설계하였다. 입력신호의 포락선을 검파하여 전력증폭기의 바이어스 전압을 조절하는 방법을 이용하였고, 동작주파수는 2.14㎓, 출력전력은 22㏈m에서 25㏈m, 전력부가효율은 모든 입력전력레벨에서 80.15%에서 82.96%의 특성을 얻을 수 있었다. In this paper, bias control circuit structure have been employed to improve the power added efficiency of the CMOS class-E power a mplifier on low input power level. The gate and drain bias voltage has been controlled with the envelope of the input RF signal. The proposed CMOS class-E power amplifier using bias controlled circuit has been improved the PAE on low output power level. The operating frequency is 2.14㎓ and the output power is 22㏈m to 25㏈m. In addition to, it has been evident that the designed the structure has showed more than a 80% increase in PAE for flatness over all input power level, respectively.
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최혁환,김성우,임채성,오현숙,권태하 한국정보통신학회 2003 한국정보통신학회논문지 Vol.7 No.1
본 연구에서는 ISM 밴드의 블루투스 응용을 위한 2단 CMOS E급 전력증폭기를 설계하였다. 제안된 전력증폭기는 2.4GHz의 주파수에서 동작하며 0.35um CMOS기술과 Hspice 툴을 이용하여 설계 및 시뮬레이션 되었고 Mentor 툴을 이용하여 레이아웃되었다. 전력증폭기의 구조는 간단한 2단으로 설계하였다. 첫단에는 입력매칭네트웍과 전압증폭단인 전치증폭기로, 둘째단은 최대효율과 최대전력을 위한 E급 전력증폭단과 출력 매칭네트웍으로 구성하였다 내부단은 가장 간단한 구조의 L구조의 매칭네트웍을 이용하여 제작될 전체칩의 크기를 최소화하였다. 본 연구에서 제안된 전력증폭기는 2.4GHz의 동작주파수와 2.5V의 낮은 공급전압에서 25.4dBm의 출력전력과 약 39%의 전력부가효율을 얻을 수 있었다. 패드를 제외한 칩의 크기는 약 0.9${\times}$0.8(mm2)였다. In this paper, low voltage and two stage CMOS Class E RF power amplifier for ISM(Industrial/Scientific/Medical) Open Band is presented. The power amplifier operates at 2.4GHz frequency, and is designed and simulated with a 0.35um CMOS technology and HSPICE simulator. The power amplifier is simple structure of two stage Class E power amplifier. The design procedure determing matching network was presented. The power amplifier is composed of input stage matching network, preamplifier, interstage matching network, power amplifier, and output stage matching network. The matching networks of input stage and interstage were constituted by pi($\pi$) type and L type respectively. At 2.4GHz operating frequency, and with a 2.5V supply voltage, the power amplifier delivers 23dBm output power to a 50${\Omega}$ load with 39% power added efficiency(PAE).
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Class-E CMOS PAs for GSM Applications
Hongtak Lee,Yumi Lee,Changkun Park,Songcheol Hong 한국전자파학회JEES 2009 Journal of Electromagnetic Engineering and Science Vol.9 No.1
Various Class-E CMOS power amplifiers for GSM applications are presented. A stage-convertible transformer for a dual mode power amplifier is proposed to increase efficiency in the low-output power region. An integrated passive device(IPD) process is used to reduce combiner losses. A split secondary 1:2 transformer with IPD process is designed to obtain efficient and symmetric power combining. A quasi-four-pair structure of CMOS PA is also proposed to overcome the complexities of power combining.
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최영식,최혁환,Choi Young-Shig,Choi Heyk-Hwan 한국정보통신학회 2005 한국정보통신학회논문지 Vol.9 No.2
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. In this paper we have designed a two-stage Class I power amplifier operated at 2.4CHz for Class-1 Bluetooth application. The power amplifier employs class-I topology to exploit its soft-switching property for high efficiency. The latch-structured pre-amplifier with amplifiers makes its output signal as sharp as possible for soft switching of the next power amplifier. It improves the overall efficiency of the proposed power amplifier. It shows 65.8$\%$ PAE, 20dB power gain and 20dBm output power.
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A 1.9-GHz CMOS power amplifier using an interdigitated transmission line transformer
Park, Changkun,Baek, Sang-Hyun,Ku, Bon-Hyun,Hong, Songcheol Wiley Subscription Services, Inc., A Wiley Company 2007 MICROWAVE AND OPTICAL TECHNOLOGY LETTERS Vol.49 No.12
<P>A 1.9-GHz CMOS differential power amplifier for polar transmitter applications is designed using a 0.25-μm RF CMOS process. The input transformer and output transformer are fully integrated on the chip. The transmission line transformer is used as an output power combiner and an output matching component. To increase the coupling factor of the transformer, an interdigitated transmission line transformer is used and it achieves a drain efficiency of 28% at the maximum output power. The maximum output power is 28.2 dBm with a 1.8-V supply voltage. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. Microwave Opt Technol Lett 49: 3162–3166, 2007; Published online in Wiley InterScience (www.interscience.wiley.com).DOI 10.1002/mop.22957</P>
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