새로운 자동 튜닝 기능을 가지고 있는 CMOS 다중 모드 기저 대역 필터의 설계

이강윤,구현철,허정,Lee Kang-Yoon,Ku Hyunchul,Hur Jeong 대한전자공학회 2006 電子工學會論文誌-SD (Semiconductor and devices) Vol.43 No.2

본 논문에서는 PDC/GSM/EDGE/WCDMA를 동시에 지원하는 CMOS 다중 모드 기저대역 필터의 구조 및 새롭게 제안하는 자동 튜닝 방법을 제시한다. 기저 대역 채널 선택 필터를 구현하기 위해서 5차 Chebyshev 저대역 통과 필터를 설계하였다. 면적을 최소화하기 위해서 각 모드들 사이의 저항과 커패시터가 효율적으로 공유되었다. 또한, 공정 변화에 의한 영향을 상쇄시키기 위한 새로운 차단 주파수 튜닝 방법이 제안 되었다. 새로운 튜닝 방법은 면적과 MOS 스위치에 의한 노이즈의 영향을 줄일 수 있다. This paper presents a CMOS multi-mode baseband filter architecture to support PDC/GSM/EDGE/WCDMA and its new automatic tuning method. 5-th order Chebyshev low pass filter is designed for implementing the baseband channel-select filter. Capacitors and resistors were shared efficiently between modes to minimize the area. And, the new cut-off frequency tuning method is proposed to compensate the process variation. This method can reduce the area and the noise level due to MOS switches.

비선형 RF 전력 증폭기의 효율적 다항식 기반 이산 행동 모델링 기법에 관한 연구

김대근(Daegeun Kim),구현철(Hyunchul Ku) 한국전자파학회 2010 한국전자파학회논문지 Vol.21 No.11

본 논문에서는 비선형 RF 전력 증폭기의 효율적인 다항식 기반의 이산 신호 모델링 방법을 제시하였다. 비선형 RF 증폭기의 입, 출력 신호의 샘플링 과정을 통하여 이산 비선형 모델을 추출하는 과정을 기술하고, 테일러 급수와 메모리 다항식 구조를 이용한 다항식 기반의 비선형 이산 모델에서 모델 인자인 샘플률, 비선형 차수, 최대 메모리 깊이의 변화에 따른 모델의 오차를 분석하였다. 다항식 기반의 비선형 모델에서 오차는 샘플률, 비선형 차수, 최대 메모리 깊이에 대하여 특정 값 이후부터 일반적으로 수렴하는 특성을 보인다. 이에 모델 인자값에 따른 시스템의 복잡성을 고려하는 효율적인 이산 신호 모델링 기법을 제시하였다. 모델링 효율 지수를 정의하고, 이를 활용하여 최적의 모델 인자 값을 추출하는 방법을 제시하였다. 제시한 방법을 WiBro, WCDMA 등의 다양한 신호를 가지는 RF 전력 증폭기의 모델링에 적용하고, 제시한 방법의 효율성을 검증하였다. 제안된 기법은 빠른 속도의 모델링과 저렴한 가격의 디지털부를 사용할 수 있게 하여 차후 광대역 송신기에서의 빠른 속도와 낮은 가격의 디지털 전치 왜곡기 구성 등에 활용될 수 있을 것으로 사료된다. In this paper, we suggest a scheme to develop an efficient discrete nonlinear model based on polynomial structure for a RF power amplifier(PA). We describe a procedure to extract a discrete nonlinear model such as Taylor series or memory polynomial by sampling the input and output signal of RF PA. The performance of the model is analyzed varying the model parameters such as sample rate, nonlinear order, and memory depth. The results show that the relative error of the model is converged if the parameters are larger than specific values. We suggest an efficient modeling scheme considering complexity of the discrete model depending on the values of the model parameters. Modeling efficiency index(MEI) is defined, and it is used to extract optimum values for the model parameters. The suggested scheme is applied to discrete modeling of various RF PAs with various input signals such as WCDMA, WiBro, etc. The suggested scheme can be applied to the efficient design of digital predistorter for the wideband transmitter.

배열 전력 증폭기 그룹별 바이어싱 제어를 이용한 빔포밍 송신기 효율 향상 기법

김현우(Hyeon Woo Kim),구현철(Hyunchul Ku) 한국전자파학회 2023 한국전자파학회논문지 Vol.34 No.10

확장된 메모리 다항식 모델을 이용한 전력 증폭기 모델링 및 디지털 사전 왜곡기 설계

이영섭(Youngsup Lee),구현철(Hyunchul Ku),김정휘(Jeong-Hwi Kim),류규태(Kyoo-Tae Ryoo) 한국전자파학회 2008 한국전자파학회논문지 Vol.19 No.11

본 논문에서는 RF 전력 증폭기의 메모리 효과 모델링의 정확성을 향상시키기 위한 확장된 메모리 다항식 모델을 제안하고 검증하였다. 볼테라 커널 중에서 대각행렬의 성분만을 고려하는 기본적인 메모리 다항식 기반의 모델의 정확성을 향상시키기 위하여 지연차수가 다른 성분들에 의한 교차항을 추가하여 확장 모델을 구성하였다. 제안된 확장 메모리 다항식의 복잡성을 메모리리스 모델, 메모리 다항식 모델과 비교하였다. 확장된 모델을 이용하여 비선형 관계식을 행렬식으로 표현한 후, 최소 자승법(least square method)을 이용하여 변수를 추출하는 모델링 기법을 제시하였다. 또한, 제안된 기법과 간접 학습 방식을 이용하여 디지털 사전 왜곡기를 구현하기 위한 디지털 사전 왜곡부 구현 방안 및 디지털 신호 처리(DSP) 방식을 제시하였다. 제안된 모델의 성능을 검증하기 위하여 2.3 ㎓ 대역의 WiBro 신호를 인가한 10 W급 GaN HEMT 전력 증폭기와 30 W급 LDMOS 전력 증폭기에 대하여 모델의 정확도를 비교 검토하였으며, 10 W GaN HEMT 전력 증폭기에 대하여 제안된 모델을 이용하는 간접 학습 방식에 기반한 디지털 사전 왜곡기를 적용하여 인접 채널 간섭비(ACPR) 성능을 검증하였다. 제안한 모델은 메모리 다항식에 비하여 모델의 정확성을 향상시키고 10 W GaN HEMT에 대하여 디지털 사전 왜곡기 적용시 기존 방식에 비하여 3차 비선형 영역에서 평균 3 ㏈의 ACPR 성능 향상을 보여주었다. This paper suggests an extended memory polynomial model that improves accuracy in modeling memory effects of RF power amplifiers(PAs), and verifies effectiveness of the suggested method. The extended memory polynomial model includes cross-terms that are products of input terms that have different delay values to improve the limited accuracy of basic memory polynomial model that includes the diagonal terms of Volterra kernels. The complexity of the memoryless model, memory polynomial model, and the suggested model are compared. The extended memory polynomial model is represented with a matrix equation, and the Volterra kernels are extracted using least square method. In addition, the structure of digital predistorter and digital signal processing(DSP) algorithm based on the suggested model and indirect learning method are proposed to implement a digital predistortion linearization. To verify the suggested model, the predicted output of the model is compared with the measured output for a 10 W GaN HEMT RF PA and 30 W LDMOS RF PA using 2.3 ㎓ WiBro input signal, and adjacent-channel power ratio(ACPR) performance with the proposed digital predistortion is measured. The proposed model increases model accuracy for the PAs, and improves the linearization performance by reducing ACPR.

5.8GHz RF 무선전력전송 시스템 효율 향상을 위한 위상제어기 및 배열안테나 설계 기법

이의범(Euibum Lee),구현철(Hyunchul Ku) 대한전기학회 2019 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2019 No.7

다중 대역 송신을 위한 디지털 사전 왜곡 기법을 이용한 비선형 전력 증폭기의 고조파 신호 선형화

오경태(Kyungtae Oh),구현철(Hyunchul Ku),김동수(Dongsu Kim),한철구(Cheol-Koo Hahn) 한국전자파학회 2008 한국전자파학회논문지 Vol.19 No.12

본 논문에서는 입력 복소 포락선 신호와 m차 고조파 대역의 출력 복소 포락선 신호 사이의 비선형성 관계를 이론적으로 분석하고, 이를 모델링하기 위하여 AM/AMm, AM/PMm을 정의하였다. 제안된 모델을 측정 데이터로부터 추출하는 방안을 제안하였고, InGaP 전력 증폭기에 대하여 기본 주파수 대역과 3차 고조파 대역에서의 신호를 측정하여 제안된 모델 및 기법의 유효성을 검증하였다. 또한, 제안된 고조파 신호 대역에 대한 모델을 기반으로 고조파 대역 신호의 선형화를 위한 디지털 사전 왜곡 기법을 제안하였다. 디지털 사전 왜곡기에서 비선형 역함수 구현을 위해 수치 해석적인 방법과 Look-Up Table(LUT) 방식을 이용하였다. 고조파 신호 선형화를 위한 디지털 사전 왜곡기를 포함하는 송신기를 구현하고 16-QAM과 64-QAM의 입력 신호에 대해서 3차 고조파 출력신호의 스펙트럼과 I/Q 신호 성상도를 측정하였다. 고조파 대역에서 비선형 왜곡에 의해서 의미 없는 신호는 제안된 기법으로 구성된 송신기에 의해 선형화되었으며, 그 결과 각 신호에 대한 Error-Vector Magnitudes(EVM)이 6.4 %와 6.5 %로 측정되었다. 제안된 기법은 향후 SDR과 CR 등의 차세대 다중 대역 송신 시스템에 적용될 수 있을 것으로 사료된다. In this paper, a nonlinear relationship between an input complex envelope and an output complex envelope of m-th harmonic zone is theoretically analyzed, and AM/AMm and AM/PMm are defined. A scheme to extract these characteristics from measured in-phase and quadrature-phase data is suggested. The proposed analysis is verified with a fundamental-fundamental and fundamental-third harmonic measurements for a InGaP power amplifier(PA). Based on the harmonic-band nonlinear analysis and extraction scheme, a new technique to send a signal in m-th harmonic band with a harmonic signal Linearization Digital Predistortion(DPD) scheme is presented. A numerical analysis and a Look-Up Table(LUT) based DPD algorithms to linearize output signal on m-th harmonic zone are developed. For a 16- and a 64-QAM input signals, a DPD for third harmonic signal linearization is implemented, and output spectrum and signal constellation are measured. The wholly distorted signals are linearized, and thus the measured Error Vector Magnitudes (EVM) are 6.4 % and 6.5 % respectively. The results show that a proposed scheme linearizes a nonlinearly distorted harmonic band signals. The proposed nonlinear analysis and predistortion scheme can be applied to multiband transmitter in next generation software defined radio(SDR)/cognitive radio(CR) wireless system.

저전력 자기공진 무선전력전송 시스템에서 고효율 전압체배기 기반 정류 회로 설계

김주완(Ju-wan Kim),구현철(Hyunchul Ku) 대한전기학회 2019 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2019 No.7

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 %.

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 ㏈.

직하형 BLU에서 확산 렌즈 성능 분석을 위한 필터링 기법

김주완(Juwan Kim),강원실(Wonshil Kang),구현철(Hyunchul Ku) 대한전자공학회 2016 대한전자공학회 학술대회 Vol.2016 No.6