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LINC 전력 증폭기의 경로 오차 영향 분석 및 보상에 관한 연구
임종균(Jonggyun Lim),강원실(Wonshil Kang),구현철(Hyunchul Ku) 한국전자파학회 2010 한국전자파학회논문지 Vol.21 No.8
본 논문에서는 LINC(LInear amplification with Nonlinear Component) 시스템의 두 경로 간의 이득 및 위상 오차의 발생에 의한 신호 왜곡을 분석하고, 이를 기반으로 생성한 LUT(Look Up Table)를 활용하여 효율적으로 경로오차를 제거하는 기법을 제안한다. LINC 시스템은 Outphasing 기법을 활용하기 때문에 경로 오차에 의한 EVM(Error Vector Magnitude) 및 ACPR(Adjacent Channel Power Ratio)의 성능 저하가 커진다. 이득 오차, 위상 오차를 두 개의 변수로 하여 EVM과 ACPR을 구하는 방법을 도출하였다. 도출한 방법을 기반으로 EVM, ACPR에 관한 2차원 LUT를 생성하고, 파일럿 신호 없이 효율적으로 경로 오차를 도출하는 기법을 제안하였다. DSP(Digital Signal Processing) 기반의 경로 보상기를 포함한 LINC 시스템을 구축하고 성능을 검증하였다. 대역폭 1.5 ㎒, 4.7 ㏈의 PAPR(Peak to Average Power Ratio)을 갖는 16QAM 신호에 대하여 보상 전에 경로 간 95 %의 이득비율과 19.33˚의 위상 지연을 가지고 있는 LINC 시스템에 대하여 제안된 기법을 적용한 경우, 경로 간 이득 비율은 99 % 이상, 위상 지연 값은 0.5˚ 이하로 보정되었으며, ACPR은 18.1 ㏈ 향상됨을 확인하였다. In this paper, we analyse the effect of the path imbalances(gain and phase mismatches) in LINC(LInear amplification with Nonlinear Component) system, and propose a simple scheme using LUTs(Look Up Table) to compensate the path imbalances. The EVM(Error Vector Magnitude) and ACPR(Adjacent Channel Power Ratio) of the LINC system are degraded significantly by the path imbalances because it adopts an outphasing technique. The EVM and ACPR are theoretically extracted for two variables(gain and phase mismatch factors) and 2-D LUTs for those are generated based on the analysis. The efficient and simple compensation scheme for the path imbalances is proposed using the 2-D LUTs. A LINC system with the suggested compensation scheme is implemented, and the proposed method is verified with an experiment. A 16-QAM signal with 1.5 ㎒ bandwidth is used. Before the compensation, the path gain ratio was 95 % and phase error was 19.33˚. The proposed scheme adjusts those values with 99 % and 0.5˚, and improves ACPR about 18.1 ㏈.
왕문걸(Wenjie Wang),강원실(Wonshil Kang),구현철(Hyunchul Ku) 한국전자파학회 2021 한국전자파학회논문지 Vol.32 No.11
본 논문에서는 Ka-대역 QFN(quad flat no-lead) 패키지에 사용되는 와이어 본딩 기법에서의 본딩 와이어의 전기적 특성을 분석하여 등가 모델을 제안하고, 그 유효성을 검증하였다. 본딩 와이어의 길이에 따른 인덕턴스와 저항 성분 변화 및 다중 본딩 와이어에서 발생하는 상호 인덕턴스를 고려하여 등가 모델을 개발하였다. 등가 모델의 각 소자 성분 값을 유도하기 위한 해석적 방법을 제시하고, 그 모델의 유효성을 검증하기 위하여 모델에서 유도된 S-파라미터 결과를 3차원 전자기 시뮬레이션 결과와 비교 제시하였다. 제안된 본딩 와이어 등가 모델을 이용하여 설계된 Ka-대역 QFN 패키지에서 반사 손실과 삽입 손실을 최적화한 본딩 와이어의 개수 및 길이를 도출하고, 이를 적용하여 QFN 패키지를 제작하고 S-파라미터 성능을 검증하였다. 설계 제작된 Ka-대역 QFN 패키지 본딩 와이어의 RF 특성이 29 GHz에서 S11(반사 손실)이 −26 dB, S21(삽입 손실)이 −1.8 dB의 성능을 보였으며, 모의실험 결과와 유사한 결과임을 확인하였다. In this study, an equivalent model of bonding wire used in the Ka-band quad flat no-lead (QFN) package was proposed. The proposed equivalent model was constructed using resistors and inductors according to the length of the bonding wire and the mutual inductance between the multi-bonding wires. For verification, the S-parameters derived from the equivalent model were compared with the three-dimensional (3D) electromagnetic simulation results. Moreover, a Ka-band QFN package was designed using the proposed equivalent model. The number and length of the bonding wires required to optimize the return loss (S11) and the insertion loss (S21) of the designed Ka-band QFN package were derived and applied. In the fabricated Ka-band QFN package, the S11 and S21 were measured to be −26 dB to −1.8 dB at 29 GHz, respectively, and it was confirmed that the measurement results were similar to the simulation results.
염도에 따른 수중 무선전력전송 시스템 특성 및 등가모델 연구
이정건(Jeong-Geon Lee),강원실(Wonshil Kang),구현철(Hyunchul Ku) 한국전자파학회 2018 한국전자파학회논문지 Vol.29 No.11
본 논문에서는 수중 환경에서 자기공진기반 무선전력전송 특성을 분석하고, 수중 무선전력전송에 적합한 등가모델을 제시한다. 제안하는 수중 무선전력전송 등가모델은 자유공간 무선전력전송 T 등가모델을 확장하여 매질에 따른 전자기장 감쇠를 반영한 저항, 공진주파수 변화 및 상호인덕턴스 변화를 반영한 커패시터 및 인덕터를 포함한다. 전송매질인 물의 염도에 따른 S 파라미터를 기반으로 제안한 등가모델의 변수를 추출하는 방법을 제시하였다. 제안하는 모델을 검증하기 위하여 6.78 MHz 수중 무선전력전송 시스템을 구축하고, 모델의 전력전송효율 계산 값과 측정값을 비교하였으며, 그 결과 제안하는 모델은 평균 3 % 이내 오차로 특성변화를 예측함을 확인하였다. In this study, we analyze the characteristics of wireless power transfer(WPT) based on magnetic resonance in an underwater environment and propose an equivalent model suitable for underwater WPT. The proposed underwater WPT equivalent model is constructed by expanding the free-space WPT T-model reflecting characteristics change according to media. Considering the water salinity, we propose a method to extract the parameters of the proposed model based on the S parameters. To verify the proposed model, a 6.78-MHz underwater WPT system was constructed and compared with the predicted power transfer efficiency of the model. As a result, it was confirmed that the proposed model predicts the variation of characteristics with an average error of less than 3 %.
Inverse Class-F 기법을 이용한 900 ㎒ 전류 모드 Class-D RF 전력 증폭기 설계
김영웅(Youngwoong Kim),임종균(Jonggyun Lim),강원실(Wonshil Kang),구현철(Hyunchul Ku) 한국전자파학회 2011 한국전자파학회논문지 Vol.22 No.12
본 논문에서는 900 ㎒ 대역에서 동작하는 전류 모드 Class-D(Current-Mode Class-D: CMCD) 전력 증폭기를 설계 및 제작하고 특성을 분석하였다. 차동 구조에 의해 짝수차 고조파 성분이 제거된다는 점에 착안하여 출력단의 일반적인 CMCD 회로의 병렬 공진기를 제거하고 inverse class-F 전력 증폭기를 push-pull 구조로 연결하여 CMCD 전력 증폭기를 설계하였다. 로드-풀 기법을 이용하여 GaN 소자 기반의 inverse class-F 및 이를 적용한 CMCD 전력 증폭기를 설계 및 제작하였다. 제작한 CMCD는 34.2 ㏈m의 출력과 64.5 %의 드레인 효율을 가지며, 이는 출력측에 공진기 구조를 가지는 일반적인 CMCD 전력 증폭기의 드레인 효율과 비교했을 때 13.6 %의 효율 향상을 가진다. In this paper, Current-Mode Class-D(CMCD) RF Power Amplifier(PA) is designed and implemented at 900 ㎒. Conventional CMCD PA has output parallel resonator to reconstruct a fundamental frequency component of the output signal. However the resonator can be removed by connecting inverse class-F PAs because even-harmonic components can be removed by CMCD PA’s push-pull structure. Using load-pull, inverse class-F PA with GaN transistors is designed, and CMCD PA with the inverse class-F PA is implemented. The CMCD PA has 64.5 % drain efficiency, 34.2 ㏈m output power. Comparing with the drain efficiency of a CMCD PA with parallel resonator, the CMCD with the inverse class-F technology has 13.6 % improved drain efficiency.