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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 서철헌
- 발행연도
- 2013
- 저작권
- 숭실대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수2
이 논문의 연구 히스토리 (4)
2012
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전력증폭기의 효율을 향상시키기 위한 노력은 초기 통신시스템에서부터 현재에 이르기까지 다양한 형태로 발전해 왔다. 특히, 현재에 이르러는 Hand-set 중심의 개인 단말기로의 변환이 가속되면서 그 중요성은 더욱 커졌다. 최근에 이르러는 다양한 서비스를 공급하기 위한 단말기의 다중 밴드화(WCDMA, Wibro 등)가 이루어지고 있어 단말기의 배터리 수명이 또 다른 논제가 되고 있음은 분명하다.
전력 증폭기의 효율을 향상시키기 위한 방법으로는 도허티 구조를 이용하는 방법, Switched Gain Stage 방식을 이용한 방법, 구동 바이어스를 조정하는 방법 등이 있다. 위에서 나열한 효율 개선 방안들은 효율에 초점을 맞추어 설계를 했기 때문에 선형성은 상대적으로 나빠지게 된다. 현재에는 고주파에서도 높은 효율을 성취할 수 있는 대표적인 증폭기로 Class-E 와 Class-F 전력 증폭기에 대한 연구를 많이 하고 있다. Class-F의 경우, 전력 밀도가 높고 외부 회로만으로 고조파 성분을 조절하여 효율을 높일 수 있기 때문에 쉽게 접근할 수 있으나, 모든 고조파 성분을 조절하는 회로를 만든다는 것은 실현불가능 하다는 단점을 가지고 있다. 반면 Class-E의 경우는 수많은 고조파 성분들을 조절하지 않고 구조가 간단하여 회로를 간단하게 설계할 수 있으며 높은 효율을 얻을 수 있다. 또한 소자의 전력밀도가 낮기 때문에 최대 출력 전력이 Class-AB의 경우보다 1dB 정도 낮은 단점을 가지고 있다.
본 논문에서는 Class-E 전력증폭기와 적응형 바이어스 조절 회로를 이용하여 이단 고효율 전력증폭기를 설계하였다. 적응형 바이어스 조절회로를 적용하여 낮은 입력 전력에서도 고정된 바이어스 회로보다 높은 효율을 얻을 수 있도록 설계 및 구현하였다. 적응형 바이어스 조절 회로가 적용된 전력증폭기의 입력전력 6dBm 인가했을 때 효율은 약 70 %이고 고정된 바이어스 입력시에 효율은 약 50 %이다. 바이어스 조절을 통해 낮은 입력에서 높은 효율을 갖는 회로를 설계하였다.
전력 증폭기의 효율을 향상시키기 위한 방법으로는 도허티 구조를 이용하는 방법, Switched Gain Stage 방식을 이용한 방법, 구동 바이어스를 조정하는 방법 등이 있다. 위에서 나열한 효율 개선 방안들은 효율에 초점을 맞추어 설계를 했기 때문에 선형성은 상대적으로 나빠지게 된다. 현재에는 고주파에서도 높은 효율을 성취할 수 있는 대표적인 증폭기로 Class-E 와 Class-F 전력 증폭기에 대한 연구를 많이 하고 있다. Class-F의 경우, 전력 밀도가 높고 외부 회로만으로 고조파 성분을 조절하여 효율을 높일 수 있기 때문에 쉽게 접근할 수 있으나, 모든 고조파 성분을 조절하는 회로를 만든다는 것은 실현불가능 하다는 단점을 가지고 있다. 반면 Class-E의 경우는 수많은 고조파 성분들을 조절하지 않고 구조가 간단하여 회로를 간단하게 설계할 수 있으며 높은 효율을 얻을 수 있다. 또한 소자의 전력밀도가 낮기 때문에 최대 출력 전력이 Class-AB의 경우보다 1dB 정도 낮은 단점을 가지고 있다.
본 논문에서는 Class-E 전력증폭기와 적응형 바이어스 조절 회로를 이용하여 이단 고효율 전력증폭기를 설계하였다. 적응형 바이어스 조절회로를 적용하여 낮은 입력 전력에서도 고정된 바이어스 회로보다 높은 효율을 얻을 수 있도록 설계 및 구현하였다. 적응형 바이어스 조절 회로가 적용된 전력증폭기의 입력전력 6dBm 인가했을 때 효율은 약 70 %이고 고정된 바이어스 입력시에 효율은 약 50 %이다. 바이어스 조절을 통해 낮은 입력에서 높은 효율을 갖는 회로를 설계하였다.
목차
목 차국문초록 ⅶ영문초록 ⅷ제 1 장 서론 11.1 연구배경 1제 2 장 적응형 바이어스 조절회로 42.1 적응형 바이어스 방식의 수식적 성능 해석 42.1.1 Gate 바이어스 조절 전력증폭기 특성 62.1.2 Drain 바이어스 조절 전력증폭기 특성 72.1.3 Dual 바이어스 조절 전력증폭기 특성 92.2 적응형 바이어스 회로의 제작 10제 3 장 전력증폭기 143.1 적응형 바이어스 방식의 수식적 성능 해석 143.1.1 Class A 증폭기 143.1.2 Class B 증폭기 163.1.3 Class E 증폭기 173.1.4 Class F 증폭기 193.2 적응형 바이어스 방식의 수식적 성능 해석 203.2.1 선형성 203.2.2 1 dB 이득 압축점 (P1dB) 223.2.3 혼변조 왜곡(IMD) 233.2.4 전력부가효율(PAE) 243.3 Load-Pull 이론 253.3.1 이득정합과 전력정합 253.3.2 cripps 부하선 이론 26제 4 장 고효율 전력증폭기 설계 354.1 Class-E 전력증폭기 이론 354.2 Class-E 전력증폭기 설계 364.3 구동증폭기 설계 38제 5 장 이단 전력 증폭기 설계 405.1 제안된 이단 Class-E 전력증폭기 구조 405.2 이단 Class-E 전력증폭기 설계 415.2.1 설계과정 415.2.2 소자선택 425.2.3 제안된 이단 Class-E 전력 증폭기 설계 및 제작 42제 6 장 적응형 바이어스 조절 회로를 적용한 고효율 전력증폭기 제작 466.1 전력증폭기 제작 466.2 전력증폭기 측정 결과 48제 7 장 결론 및 고찰 50참고문헌 51
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