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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 ㏈.
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.