Gate-Bias Control Technique for Envelope Tracking Doherty Power Amplifier

문정환,김장헌,김일두,김정준,김범만,Moon, Jung-Hwan,Kim, Jang-Heon,Kim, Il-Du,Kim, Jung-Joon,Kim, Bum-Man The Korean Institute of Electromagnetic Engineerin 2008 한국전자파학회논문지 Vol.19 No.8

본 논문에서는 선형성 증가를 위해 도허티 증폭기의 게이트 바이어스를 조정하는 방식을 제시하였다. 도허티 증폭기의 선형성 향상은 출력 결합 지점에서의 고조파 상쇄를 통해 이루어진다. 하지만 고조파의 상쇄는 그 크기와 위상이 출력 지점에서 같은 크기와 서로 다른 위상을 가지고 있어야 이루어질 수 있는데, 넓은 출력 전력 범위에서 위와 같은 조건을 만족시키는 것은 쉽지 않다. 선형성 증가를 위해 도허티 증폭기의 캐리어 증폭기와 피킹 증폭기의 선형성 특성을 입력 전력과 각 증폭기의 게이트 바이어스를 조정함으로써 살펴보았다. 살펴본 특성을 기본으로 하여 고조파 상쇄 전력 범위를 증가시키기 위해, 각 전력 레벨에 맞는 게이트 바이어스를 증폭기에 인가하였다. 게이트 바이어스 제어를 통한 선형성 향상을 알아보기 위해, 2.345 GHz에서 Eudyna사의 10-W PEP GaN HEMT EGN010MK 소자를 이용하여 도허티 전력 증폭기를 설계하였고, $P_{1dB}$로부터 10 dB back-off 지점인 33 dBm에서 고효율과 고선형성을 위해 최적화 되었다. WCDMA 1-FA 신호에 대해 제안된 게이트 바이어스 컨트롤 된 도허티 증폭기는 2.8 dB의 선형성 개선을 확인할 수 있었으며, 26 %의 PAE를 확인할 수 있었다. 또한, 802.16-2004 신호에 대해 RCE가 2 dB 증가됨을 확인할 수 있었다. The gate-biases of the Doherty power amplifier are controlled to improve the linearity performance. The linearity improvement mechanism of the Doherty amplifier is the harmonic cancellation of the carrier and peaking amplifier at the output power combining point. However, it is difficult to cancel the harmonic power for the broader power range because the condition for cancelling is varied by power. For the linearity improvement, we have explored the linearity characteristic of the Doherty amplifier according to the input power and gate biases of the carrier and peaking amplifier. To extend the region of harmonic power cancellation, we have injected the proper gate bias to the carrier and peaking amplifier according to the input power levels. To validate the linearity improvement, the Doherty amplifier is designed using Eudyna 10-W PEP GaN HEMT EGN010MKs at 2.345 GHz and optimized to achieve a high linearity and efficiency at an average output power of 33 dBm, backed off about 10 dB from the $P_{1dB}$. In the experiments, the envelope tracking Doherty amplifier delivers a significantly improved adjacent channel leakage ratio performance of -37.4 dBc, which is an enhancement of about 2.8 dB, maintaining the high PAE of about 26 % for the WCDMA 1-FA signal at an average output power of 33 dBm. For the 802.16-2004 signal, the amplifier is also improved by about 2 dB, -35 dB.

2.14-GHz 대역 고효율 Class-F 전력 증폭기 개발

김정준,문정환,김장헌,김일두,전명수,김범만,Kim, Jung-Joon,Moon, Jung-Hwan,Kim, Jang-Heon,Kim, Il-Du,Jun, Myoung-Su,Kim, Bum-Man 한국전자파학회 2007 한국전자파학회논문지 Vol.18 No.8

본 논문에서는 Freescale사의 Si-LDMOSFET 4-W 소자를 이용하여 고효율 class-F 전력 증폭기를 구현하였다. Class-F 전력 증폭기를 구현하는데 있어서 모든 하모닉 성분들에 대해 원하는 임피던스를 갖도록 조정하기는 불가능하기 때문에 2차와3차 하모닉 성분만을 조율하여 회로의 간결함과 동시에 상대적으로 높은 효율을 얻을 수 있었다. 또한, 본 논문에 설계된 증폭기는 보다 정확하게 하모닉 성분을 조율하기 위해, LDMOSFET의 대신 호 등가 모델에서 가장 큰 영향을 미치는 drain-source capacitance(Cds)와 bonding inductance(Lb)를 추출하여 하모닉 조율 회로를 설계하였다 제작된 고효율 class-F 전력 증폭기의 측정 결과 drain-efficiency(DE) 65.1%, power-added-efficiency(PAE) 60.3%의 효율을 얻을 수 있었다. We have implemented a highly efficient 2.14-GHz class-F amplifier using Freescale 4-W peak envelope power(PEP) RF Si lateral diffusion metal-oxide-semiconductor field effect transistor(LDMOSFET). Because the control of the all harmonic contents is very difficult, we have managed only the $2^{nd}\;and\;3^{rd}$ harmonics to obtain the high efficiency with simple harmonic control circuit. In order to design the harmonic control circuit accurately, we extracted the bonding wire inductance and drain-source capacitance which are dominant parasitic and package effect components of the device. And then, we have fabricated the class-F amplifier. The measured drain and power-added efficiency are 65.1 % and 60,3 %, respectively.

Advanced Hybrid EER Transmitter for WCDMA Application Using Efficiency Optimized Power Amplifier and Modified Bias Modulator

김일두,우영윤,홍성철,김장헌,문정환,전명수,김정준,김범만,Kim, Il-Du,Woo, Young-Yun,Hong, Sung-Chul,Kim, Jang-Heon,Moon, Jung-Hwan,Jun, Myoung-Su,Kim, Jung-Joon,Kim, Bum-Man The Korean Institute of Electromagnetic Engineerin 2007 한국전자파학회논문지 Vol.18 No.8

본 논문에서는 효율 특성에서 특화된 전력 증폭기(PA)와 개선된 바이어스 모듈레이터를 이용하여 새로운 하이브리드 포락선 제거 및 복원(EER) 전력 송신기를 제안하였다. 전력 증폭기는 모듈레이션 신호의 평균 전력영역에서 대부분 동작하기 때문에 평균 드레인 바이어스 전압에서 전력 증폭기의 효율은 전체 전력 송신기의 효율 특성에 매우 중요한 영향을 미친다. 따라서 전력 증폭기의 효율을 평균 드레인 바이어스 전압 영역에서 최적화하였다. 또한, 바이어스 모듈레이터는 메모리 영향을 최소화하기 위하여 에미터 팔로워(Emitter Follower)와 결합되도록 하였다. 포화 전력 증폭기인 역 Class F급 전력 증폭기가 1 GHz 대역 포워드 링크 싱글 캐리어를 가지는 WCDMA 신호에 대해서 최고 전력이 5W인 LDMOSFET을 이용하여 설계되었다. 실험 결과, 바이어스 모듈레이터는 31.8V의 최고 전력 크기를 가지면서 64.16%의 효율을 유지하였다. 제안된 전력 증폭기와 바이어스 모듈레이터를 결합한 전력 송신기는 기존 방식으로 설계된 전력 증폭기와 결합하였을 경우보다 8.11%나 개선된 44.19%의 전체 효율 특성을 보였다. 게다가, F급 동작을 보이면서 전체 출력 전력은 기존 방식의 전력 증폭기를 결합할 경우보다 2.9dB 개선된 32.33 dBm으로 개선되었고, PAE와 5MHz 옵셋에서의 ACLR은 각각 38,28%, -35.9 dBc를 기록하였다. 이와 같은 결과들은 고선형성과 함께 고효율 특성을 가지는 전력 송신기에 매우 적합한 구조가 될 수 있다는 것을 명확히 보여주고 있다. We have proposed a new "hybrid" envelope elimination and restoration(EER) transmitter architecture using an efficiency optimized power amplifier(PA) and modified bias modulator. The efficiency of the PA at the average drain voltage is very important for the overall transmitter efficiency because the PA operates mostly at the average power region of the modulation signal. Accordingly, the efficiency of the PA has been optimized at the region. Besides, the bias modulator has been accompanied with the emitter follower for the minimization of memory effect. A saturation amplifier, class $F^{-1}$ is built using a 5-W PEP LDMOSFET for forward-link single-carrier wideband code-division multiple-access(WCDMA) at 1-GHz. For the interlock experiment, the bias modulator has been built with the efficiency of 64.16% and peak output voltage of 31.8 V. The transmitter with the proposed PA and bias modulator has been achieved an efficiency of 44.19%, an improvement of 8.11%. Besides, the output power is enhanced to 32.33 dBm due to the class F operation and the PAE is 38.28% with ACLRs of -35.9 dBc at 5-MHz offset. These results show that the proposed architecture is a very good candidate for the linear and efficient high power transmitter.

금융감독, 금융위기 그리고 생명보험사의 수익성: OECD국가비교연구

김범,( W. Jean Kwon ),( Bum J. Kim ),( W. Jean Kwon ) 한국리스크관리학회 2015 리스크 管理硏究 Vol.26 No.4

본 연구는 OECD국가의 생명보험사를 대상으로 수익성 결정요인을 살펴보고 각국의 금융규제체계가 수익성에 미치는 영향력을 실증적으로 분석하였다. 생명보험사의 감독과 규제를 건전성규제와 영업행위규제로 구분하고 개별 규제를 주관하는 감독기관의 설립형태를 고려하였다. 건전성규제의 수행기관의 설립형태는 미국과 독일을 제외한 모든 OECD국가에서 생명보험사의 수익성에 유의한 영향을 미치고 있었다. 특히, 금융업권 별로 개별 감독수행기관이 있는 경우보다 단일 감독기관이 은행과 보험 등을 모두 감독하는 경우에 생명보험사의 수익성이 증가하는 경향을 보였다. 또한, 영업행위규제 측면에서도 감독수행기관의 설립형태는 통계적으로 유의하게 생명보험사의 수익성에 영향을 미쳤는데 미국과 독일의 경우에 생명보험사의 수익성이 감소하고 있는 경향을 보였다. This paper is to examine and identify firm-specific determinants of profitability and to test the impact of regulatory system to life insurance companies in OECD countries. We consider two important agency structures of insurance industry supervision and regulations, prudential supervision and business conduct regulation. The agency structure of prudential supervision is significant in OECD countries, but not in Germany and the US. We found that FSA-type, excluding Germany and the US, may help insurers increase their profitability compared to the companies with Sectoral-type agency structure. Meanwhile, the agency structure of business conduct can also be found in OECD countries. This is because the business conduct is considered socially important in Germany and the US. FSA may lessen the insurer profitability, especially in Germany.

Perfectly-Matched DC Blocks Terminated in Arbitrary Impedances

안희란,김범만,Ahn, Hee-Ran,Kim, Bum-Man The Korean Institute of Electromagnetic Engineerin 2007 한국전자파학회논문지 Vol.18 No.8

임의의 종단 임피던스를 갖는 DC block을 정합하기 위한 새로운 설계식이 소개되었으며, 이 설계식을 이용한 microstrip DC block이 제작, 측정되었다. 기존의 DC block은 완전히 정합기지 않았기 때문에, 한 단자에서 여기 된 power가 다른 단자로 모두 전달되지 않는 문제점이 있었다, 이런 문제점을 해결하기 위하여, 한 단자의 등가 공진기 회로를 제시하였으며, 이 등가회로를 이용하여, coupling coefficient에 관계없이, 어느 경우에도 완전 정합을 이룰 수 있는 설계식을 유도했다. 이 설계식을 이용하여 측정된 microstrip DC block의 삽입, 반사 손실은 중심 주파수 4.1 GHz에서 0.82dB, -31dB를 보였으며, 이 측정 결과는 예상된 결과와 잘 일치함을 보여주고 있다. Design equations of DC blocks terminated in arbitrary impedances are newly suggested and a microstrip DC block is tested for the perfect matching. The DC block is a two-port passive component and the power excited at a port is transmitted into another port. However, all the excited power at the input can not be delivered to the output and therefore most of the conventional DC blocks can not be perfectly matched with arbitrary termination impedances. To solve the matching problem, its one-port equivalent resonant circuit model, front which design equations can be derived, is newly suggested. Using the derived design equations, any DC block can be designed, perfectly matched without any restriction of coupling coefficients. To verify the derived design equations, measurements were carried out and the results are in good agreement with prediction, showing insertion and return losses at 4.1 GHz are 0.82dB and -31dB, respectively.

익명성을 제공하는 P2P 시스템 비교 분석

김현철(Kim Hyun-Cheol),김범한(Kim Bum-Han),이동훈(Lee Dong-Hoon) 한국방송·미디어공학회 2008 한국방송공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2008 No.-

Peer-to-Peer 네트워크는 사용자들이 컨텐츠를 공유하고 배포하기 위한 매우 유용하고 널리 알려진 클라이언트-클라이언트 네트워크이다. 근래에 다양한 방송 컨텐츠들이 생겨나고 광고 수익을 얻기 위한 기업들의 전략과 컨텐츠를 필요로 하는 사용자들의 요구사항이 맞아 떨어지면서 새로운 수익 구조가 발생하였다. 이러한 컨텐츠를 사용자들이 공유하고 배포하기 위한 수단으로 P2P 네트워크가 가장 효과적인 방법이다. P2P 네트워크에서는 사용자들의 정보가 드러나지 않도록 익명성을 제공하는 것이 관건이다. 본 논문에서는 서로 다른 접근을 통해 익명성을 제공하는 P2P 시스템을 비교 분석하고 P2P 네트워크에서 가능한 공격들을 다루고 이를 막기 위한 대응 방법을 알아본다.

차량용 블랙박스 시스템을 위한 실시간 무결성 보장기법

김윤규(Yungyu Kim),김범한(Bum Han Kim),이동훈(Dong Hoon Lee) 한국정보보호학회 2009 정보보호학회논문지 Vol.19 No.6

차량용 블랙박스는 음성, 영상 및 자동차의 여러 운행정보를 저장하는 매체이며, 이를 근거로 사고의 재구성이 가능하기 때문에 최근 자동차 시장에서 주목을 받고 있다. 또한 상업용 차량을 중심으로 블랙박스의 장착이 확산되면서 수년 내에 시장은 더욱 커질 전망이다. 그러나 현재의 블랙박스는 저장된 데이터에 대한 변경을 확인할 수 있는 무결성을 제공하지 못하기 때문에 사고 원인에 대한 법적 증거로 채택되기에는 적합하지 않다. 즉, 블랙박스는 생성한 데이터를 단지 저장만 할 뿐이기 때문에 저장된 데이터는 외부공격자나 내부공격자에 의해 위, 변조될 수가 있다. 무결성을 보호받지 못한 데이터는 신뢰 받을 수 없기 때문에 이점은 자동차 보험회사나 법정에서 큰 이슈이다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결할 수 있는 차량용 블랙박스 시스템을 위한 실시간 데이터의 무결성을 보장하는 기법을 제안하고, 이 기법을 구현한 시뮬레이션 프로그램의 실험 결과를 제시한다. Recently, a great attention has been paid to a vehicle black box device in the auto markets since it provides an accident re-construction based on the data which contains audio, video, and some meaningful driving informations. It is expected that the device will get to promote around commercial vehicles and the market will greatly grow within a few years. Drivers who equips the device in their car believes that it can find the origin of an accident and help an objective judge. Unfortunately, the current one does not provide the integrity of the data stored in the device. That is the data can be forged or modified by outsider or insider adversary because it is just designed to keep the latest data produced by itself. This fact cause a great concern in car insurance and law enforcement, since the unprotected data cannot be trusted. To resolve the problem, in this paper, we propose a novel real-time integrity protection scheme for vehicle black box device. We also present the evaluation results by simulation using our software implementation.

Compact and Wideband Coupled-Line 3-dB Ring Hybrids

안희란,김정준,김범만,Ahn, Hee-Ran,Kim, Jung-Joon,Kim, Bum-Man The Korean Institute of Electromagnetic Engineerin 2008 한국전자파학회논문지 Vol.19 No.8

두 종류의 넓은 대역폭을 갖는 ring hybrids(하나는 coupled line이 포함되어 있고, 다른 하나는 left-handed transmission line을 포함한 ring hybrids)가 비교되었으며, 비교 결과로부터 coupled line을 포함한 ring hybrid가 모든 면에서 우수한 특성을 가짐을 보여줬다. 그러나, coupled line을 포함한 ring hybrid는 -3 dB coupling power를 가질 경우에 한해서만이 perfect matching이 이루어지기 때문에, perfect matching을 갖는 coupled line ring hybrid는 2차원으로 구현하기는 거의 불가능하다. 이 문제를 해결하기 위해서 coupled line을 해석했고, 그 해석 결과로부터 coupling coefficient에 관계없이 어느 경우에도 perfect matching을 이룰 수 있는 설계 식을 유도했다. 이 설계식을 이용하여, transmission line의 길이가 ${\pi}$보다 큰 경우에도 적용될 수 있는 크기를 줄이기 위한 새로운 형태의 transmission line 등가회로를 제시했다. 이 새로운 형태의 transmission line의 등가회로를 이용하면 기존의 ring hybrid의 $3\;{\lambda}/4$의 transmission line을 줄이는 데 사용할 수 있기 때문에 ring hybrid의 크기를 더욱 줄이는데 장점이 될 수 있다. 이 등가회로를 증명하기 위해서, coupling power를 고정하고 또는 transmission line의 길이를 고정하는 2가지 형태의 simulation을 하였으며, 대역폭은 coupled line의 coupling power에 직접적인 상관 관계가 있음을 보였다. 기존의 등가회로와 새로운 형태의 등가회로를 이용하여, 작고 넓은 대역폭을 가지는 ring hybrid를 제시하였다. 새로 제시된 ring hybrid를 이용하여, 기존의 ring hybrid와 비교하였다. 비교 결과로부터, 본 논문에서 제시한 ring hybrid의 전체 ring 둘레가 1/3보다 더 작음에도 불구하고, 대역폭이 훨씬 넓음을 보여줬다. 작고 넓은 대역폭을 가지는 ring hybrid를 측정했으며, 측정 결과는 -2.78 dB, -3.34 dB, -2.8 dB, -3.2 dB의 power division 특성을 보여줬으며, matching과 isolation은 20 % 이상의 대역폭에서 -20 dB보다 좋은 특성을 보여줬다. In this paper, two types of wideband 3-dB ring hybrids are compared and discussed to show the ring hybrid with a set of coupled-line sections better. However, the better one still has a realization problem that perfect matching can be achieved only with -3 dB coupling power. To solve the problem, a set of coupled-line sections with two shorts is synthesized using one- and two-port equivalent circuits and design equations are derived to have perfect matching, regardless of the coupling power. Based on the design equations, a modified ${\Pi}-type$ of transmission-line equivalent circuit is newly suggested. It consists of coupled-line sections with two shorts and two open stubs and can be used to reduce a transmission-line section, especially when its electrical length is greater than ${\pi}$. Therefore, the $3\;{\lambda}/4$ transmission-line section of a conventional ring hybrid can be reduced to less than ${\pi}/2$. To verify the modified ${\Pi}-type$ of transmission- line equivalent circuit, two kinds of simulations are carried out; one is fixing the electrical length of the coupled-line sections and the other fixing its coupling coefficient. The simulation results show that the bandwidths of resulting small transmission lines are strongly dependent on the coupling power. Using modified and conventional ${\Pi}-types$ of transmission-line equivalent circuits, a small ring hybrid is built and named a compact wideband coupled-line ring hybrid, due to the fact that a set of coupled-line sections is included. One of compact ring hybrids is compared with a conventional ring hybrid and the compared results demonstrate that the bandwidth of a proposed compact ring hybrid is much wider, in spite of being more than three times smaller in size. To test the compact ring hybrids, a microstrip compact ring hybrid, whose total transmission-line length is $220^{\circ}$, is fabricated and measured. The measured power divisions($S_{21}$, $S_{41}$, $S_{23}$ and $S_{43}$) are -2.78 dB, -3.34 dB, -2.8 dB and -3.2 dB, respectively at a design center frequency of 2 GHz, matching and isolation less than -20 dB in more than 20 % fractional bandwidth.

홈 망의 인증 및 접근 제어에 대한 보안 분석

이광재(Gwang-Jae Lee),김범한(Bum-Han Kim),이동훈(Dong-Hoon Lee) 한국방송·미디어공학회 2008 한국방송공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2008 No.-

일상생활에서 사용되는 홈기기들을 원격조정 할 수 있는 것은 매우 흥미롭다. 하지만 우리 생활과 밀접한 기기이므로 더욱 더 안전성을 중요시해야 한다. 이 분야에 대한 연구가 활발히 되면서 점차 무선 통신을 이용하여 가정 내의 각종 기기들을 제어 및 모니터링 하고자 한다. 이는 생활의 편리성을 제공하는 반면에, 이기종망간의 연동 및 무선의 특성으로 인해 보안의 취약성이 노출되기 쉽고, 홈 망의 복잡성으로 인해 다양한 요구사항들이 필요하게 된다. 본 논문에서는 가정 내 다양한 기기들의 원격 제어 및 모니터링을 안전하게 서비스할 수 있는 메커니즘을 분석한다.

네트워크 코딩을 위한 보안 기법 동향 연구

유영준(Young-Jun Yoo),김범한(Bum-han Kim),이동훈(Dong Hoon Lee) 한국정보과학회 2008 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.35 No.2

지금까지의 환경에서 중간노드들의 역할이 단순한 패킷의 단순한 패킷의 저장이나 전달이었다면 네트워크 코딩에서는 중간노드들에게 패킷정보의 적절한 조합 능력을 부여, 전달하게 되는 패킷에 변화를 주어 네트워크 전송의 효율성을 향상시켰다. 따라서 현재 빠른 속도를 요구하게 되는 P2P 네트워크나 유선에 비해 상대적으로 전송효율이 떨어지는 무선 네트워크상에서 네트워크 코딩의 적용에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 논문에서 소개하는 Resilient Network Coding 보안기법은 Byzantine 공격에 효율적으로 대응하며, SPOC, Homomorphic 해시함수를 이용한 기법은 각각 도청과 오염공격에 안전하게 설계되었다. 그 뿐만 아니라 위 보안기법은 효율성을 극대화시키는데 특히 주안점을 두어 실제 환경에 네트워크 코딩에 쓰일 수 있도록 기여하였다. 때문에 본 논문에서는 각 보안기법의 간단한 알고리즘과 각 기법이 얼마나 효율적인지에 대해서 살펴본다.