무선통신기기의 다양성에 의해 고효율 특성을 갖는 RF 전력 증폭기에 대한 연구가 국외의 대학 및 기업체에 의해 이루어지고 있다. 반도체 소자를 이용한 RF 전력 증폭기 연구에서 기존의 반도체 전력 증폭기는 낮은 출력 전력을 가지는 특성 때문에 효율은 크게 고려될 사항이 아니었다. 하지만 반도체 소자의 출력 극대화와 트랜지스터의 전력 손실 감소, 반도체 소자의 열적 스트레스 감소로 인한 신뢰성 향상, 그리고 냉각에 필요한 추가적인 회로 구성에 따르는 비용 측면 등에서 전력증폭기의 효율이 중요한 특성으로 여겨지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 연구에서 최근 각광 받고 있는 기술 중 하나가 드레인 바이어스를 조절하여 효율을 향상시키는 Envelope Tracking이다. 본 논문에서는 2개의 ...
무선통신기기의 다양성에 의해 고효율 특성을 갖는 RF 전력 증폭기에 대한 연구가 국외의 대학 및 기업체에 의해 이루어지고 있다. 반도체 소자를 이용한 RF 전력 증폭기 연구에서 기존의 반도체 전력 증폭기는 낮은 출력 전력을 가지는 특성 때문에 효율은 크게 고려될 사항이 아니었다. 하지만 반도체 소자의 출력 극대화와 트랜지스터의 전력 손실 감소, 반도체 소자의 열적 스트레스 감소로 인한 신뢰성 향상, 그리고 냉각에 필요한 추가적인 회로 구성에 따르는 비용 측면 등에서 전력증폭기의 효율이 중요한 특성으로 여겨지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 연구에서 최근 각광 받고 있는 기술 중 하나가 드레인 바이어스를 조절하여 효율을 향상시키는 Envelope Tracking이다. 본 논문에서는 2개의 비교기를 사용하여 기존에 제안되었던 1개의 비교기를 사용한 Envelope Tracking 보다 높은 효율 향상을 위한 연구 및 제작, 그리고 결과를 제시하였다. 실험에 있어서는 HPA의 증폭소자로 5W RF3800을 사용하였고 세 가지 Test bed 구조로 수행을 하였다. 첫 번째는 기존에 고정된 drain bias 전압을 인가하여 전류, 전압 및 효율을 측정하고, 두 번째는 1-stage Envelope tracking 기법을 이용해서 drain 전압을 가변 하여 전류, 전압 및 효율을 측정하였다. 세 번째는 제안된 2-stage Envelope tracking 기법으로 전류, 전압 및 효율을 측정하였다. 실험결과 첫 번째 고정된 드레인 바이어스를 사용한 구조에서는 13W의 전력을 소비함을 알 수 있다. 2-stage Envelope tracking 기법을 적용한 Envelope Tracking 구조는 낮은 입력 전력에도 1-stage Envelope tracking 기법을 사용한 Envelope tracking 기법 구조보다 약 4~6% 정도 효율이 개선됨을 확인할 수 있다. 이러한 실험 결과로부터 본 논문에서 제안한 새로운 envelope tracking 구조는 최근의 다중 OFDM 기지국용 전력증폭기 시스템에 적용 가능할 것으로 기대된다.
무선통신기기의 다양성에 의해 고효율 특성을 갖는 RF 전력 증폭기에 대한 연구가 국외의 대학 및 기업체에 의해 이루어지고 있다. 반도체 소자를 이용한 RF 전력 증폭기 연구에서 기존의 반도체 전력 증폭기는 낮은 출력 전력을 가지는 특성 때문에 효율은 크게 고려될 사항이 아니었다. 하지만 반도체 소자의 출력 극대화와 트랜지스터의 전력 손실 감소, 반도체 소자의 열적 스트레스 감소로 인한 신뢰성 향상, 그리고 냉각에 필요한 추가적인 회로 구성에 따르는 비용 측면 등에서 전력증폭기의 효율이 중요한 특성으로 여겨지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 연구에서 최근 각광 받고 있는 기술 중 하나가 드레인 바이어스를 조절하여 효율을 향상시키는 Envelope Tracking이다. 본 논문에서는 2개의 비교기를 사용하여 기존에 제안되었던 1개의 비교기를 사용한 Envelope Tracking 보다 높은 효율 향상을 위한 연구 및 제작, 그리고 결과를 제시하였다. 실험에 있어서는 HPA의 증폭소자로 5W RF3800을 사용하였고 세 가지 Test bed 구조로 수행을 하였다. 첫 번째는 기존에 고정된 drain bias 전압을 인가하여 전류, 전압 및 효율을 측정하고, 두 번째는 1-stage Envelope tracking 기법을 이용해서 drain 전압을 가변 하여 전류, 전압 및 효율을 측정하였다. 세 번째는 제안된 2-stage Envelope tracking 기법으로 전류, 전압 및 효율을 측정하였다. 실험결과 첫 번째 고정된 드레인 바이어스를 사용한 구조에서는 13W의 전력을 소비함을 알 수 있다. 2-stage Envelope tracking 기법을 적용한 Envelope Tracking 구조는 낮은 입력 전력에도 1-stage Envelope tracking 기법을 사용한 Envelope tracking 기법 구조보다 약 4~6% 정도 효율이 개선됨을 확인할 수 있다. 이러한 실험 결과로부터 본 논문에서 제안한 새로운 envelope tracking 구조는 최근의 다중 OFDM 기지국용 전력증폭기 시스템에 적용 가능할 것으로 기대된다.
Recently, RF power amplifiers with high efficiency have been widely studied for new wireless communication devices and systems. For RF power amplifiers using semiconductor devices, efficiency was not important factor due to low output power. However, efficiency in RF power amplifier is becoming an i...
Recently, RF power amplifiers with high efficiency have been widely studied for new wireless communication devices and systems. For RF power amplifiers using semiconductor devices, efficiency was not important factor due to low output power. However, efficiency in RF power amplifier is becoming an important aspect because high power loss and its corresponding thermal stress would degrade the reliability of the transistor and increase the cost for thermal management and maximize the output power of the transistor. Envelope tracking system employs a dynamic drain voltage control scheme that tracks the envelope of input signal for average efficiency enhancement. In this thesis, an envelope amplifier in which two comparators are adopted is suggested. The new envelope tracking structure is compared with a conventional one comparator envelope tracking structure for the characteristic of efficiency. For the experiment, a 5 W power device of RF3800 from RFMD for HPA is used and three test beds are constructed for the experiments. One is with fixed drain bias voltage and then current, voltage, and efficiency are measured. The second one is with varied drain bias voltage using one stage envelope tacking technique. The third one is with the same condition with the second one except two comparators. The experimental results show that the output power of the first structure is 13 W and the efficiency of the second structure is about 65 % and the efficiency of the third one is 4~6 % better than the second one. This new envelope tracking structure suggested in this thesis is expected to use in the RF power amplifier system for the OFDM multi carrier base station.
Recently, RF power amplifiers with high efficiency have been widely studied for new wireless communication devices and systems. For RF power amplifiers using semiconductor devices, efficiency was not important factor due to low output power. However, efficiency in RF power amplifier is becoming an important aspect because high power loss and its corresponding thermal stress would degrade the reliability of the transistor and increase the cost for thermal management and maximize the output power of the transistor. Envelope tracking system employs a dynamic drain voltage control scheme that tracks the envelope of input signal for average efficiency enhancement. In this thesis, an envelope amplifier in which two comparators are adopted is suggested. The new envelope tracking structure is compared with a conventional one comparator envelope tracking structure for the characteristic of efficiency. For the experiment, a 5 W power device of RF3800 from RFMD for HPA is used and three test beds are constructed for the experiments. One is with fixed drain bias voltage and then current, voltage, and efficiency are measured. The second one is with varied drain bias voltage using one stage envelope tacking technique. The third one is with the same condition with the second one except two comparators. The experimental results show that the output power of the first structure is 13 W and the efficiency of the second structure is about 65 % and the efficiency of the third one is 4~6 % better than the second one. This new envelope tracking structure suggested in this thesis is expected to use in the RF power amplifier system for the OFDM multi carrier base station.
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