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[국내논문] Metamaterial CRLH 전송선로를 이용한 이중대역 Class-E 전력증폭기 설계
Design of a Dual-band Class-E Power Amplifier using Metamaterial CRLH Transmission Lines 원문보기

電子工學會論文誌. Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea. TC, 통신, v.48 no.9 = no.411, 2011년, pp.54 - 58  

임성규 (숭실대학교 정보통신전자공학부) ,  서철헌 (숭실대학교 정보통신전자공학부)

초록
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본 논문에서는 Composite Right-/Left-Handed (CRLH) 전송선로 (TL)와 PIN 다이오드를 이용한 이중대역 Class-E 전력증폭기를 구현하였다. CRLH 전송선로를 이용하여 이중대역 주파수 조절 특성을 갖는 Metamaterial CRLH 전송선로를 구현하였으며, CRLH 전송선로의 이중대역 동작은 전력증폭기의 정합 회로에 이용된 주파수 오프셋과 CRLH 전송선로의 비선형 위상 기울기에 의해 얻을 수 있었다. 제안된 이중대역 전력증폭기의 효율을 향상시키기 위하여 출력 정합회로뿐만 아니라 입력 정합회로를 이용하여 구현하였으며, PIN 다이오드를 이용하여 각각의 독립된 주파수에서 전력증폭기가 동작할 수 있게 하였다. 전력증폭기의 출력 전력과 전력효율은 각각 800 MHz에서 42.17 dBm, 62.24 %, 1900 MHz에서 41.50 dBm, 60.73 % 이었으며, 이중대역에서 비교적 균등한 결과를 얻었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper a dual-band Class-E power amplifier using Composite Right-/Left-Handed transmission lines and PIN diode is proposed. Dual-band operation is achieved by the frequency offset and nonlinear phase slope of CRLH TL for the matching network of power amplifiers. The proposed power amplifier h...

Keyword

#Class-E   #power amplifier   #dual-band   #CRLH(Composite Rignt-/Left-Handed) TLs   #PIN Diode  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 논문에서는 CRLH 전송선로를 이용한 이중대역 동작 특성 구현을 하는 Class-E 전력증폭기를 설계하는데 초점을 맞췄으며, PIN 다이오드를 이용하여 각각의 주파수에서 하나의 회로를 이용하여 독립적으로 동작하는 것을 구현하였다.
  • 본 논문은 이중 대역 Class-E 전력증폭기의 고효율 특성을 개선하기 위하여 CRLH 전송선로와 PIN 다이오드를 이용하여 연구 및 제작하였다. 이를 통해 제안된 구조에서 두 개의 주파수는 800 MHz와 1900 MHz로 정하였으며, 기존의 서로 다른 대역용 전력증폭기를 설계하여 이를 결합하는 형태를 벗어나 하나의 트랜지스터를 사용하여 각각의 대역에서 무선 통신 신호가 전력증폭기에 입력되어졌을 때 최대 효율을 얻을 수 있도록 설계하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
Class-E 전력증폭기는 무엇인가? Class-E 전력증폭기는 이론적으로 100%의 전력효율 특성을 갖는 전력증폭기로 Sokal이 처음 제시하였다. Class-E 전력증폭기는 다른 class에 비해 높은 효율로 인해 적은 열방출 특성을 가지고 있다.
Class-E 전력증폭기는 어떤 특성을 가지고 있는가? Class-E 전력증폭기는 이론적으로 100%의 전력효율 특성을 갖는 전력증폭기로 Sokal이 처음 제시하였다. Class-E 전력증폭기는 다른 class에 비해 높은 효율로 인해 적은 열방출 특성을 가지고 있다. 같은 주파수, 같은 출력전력에서 동일한 트랜지스터를 이용한 Class-E 전력증폭기는 일반적인 Class-B or -C 전력증폭기에 비해 2, 3배 작은 전력손실 특성을 갖고 동작한다.
스위칭모드 전력증폭기는 어떻게 전력증폭기의 고효율 특성을 얻게 되는가? 스위칭모드 전력증폭기에서 트랜지스터는 이상적인 스위치처럼 동작하게 된다. 트랜지스터의 전력소모를 최소화하기 위해 트랜지스터의 전압과 전류 파형이 겹쳐지 않도록 해야 하며, 이는 트랜지스터를 ON/OFF시킴으로써 전력증폭기의 고효율 특성을 얻게 된다[6].
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참고문헌 (7)

  1. Steve C. Cripps, RF Power Amplifiers for Wireless Communications, Artech House, 1999. 

  2. N. O. Sokal and A. D. Sokal, "Class E-a New Class of High-Efficiency Tuned Single-Ended Switching Power Amplifiers", IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol SC-10, vo. 3, pp 168-176, June 1975. 

  3. A. Lai, C. Caloz, and T. Itoh, "Composite right/left--handed transmission line metamaterials," IEEE Microwave Magazine, vol. 5, pp. 34-50, September 2004. 

  4. N. O. Sokal, "Class E High-Efficiency Switching- Mode Power Amplifiers, from HF to Microwave", 1998 IEEE MTT--S, International Microwave Symposium Digest, June 1998. 

  5. I-Hsiang Lin, M. Devincentis, and C. Caloz, and T. Itoh, " Arbitrary dual-band composite using composite right/left-handed transmission lines," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 52, no. 4, pp. 1142-1149, April 2004. 

    상세보기 crossref

  6. S. Ji, G. Hwang, C. Cho, J. W. Lee, and J. Kim, "836 MHz/ 1.95 GHz dual-band class-E power amplifier using composite right / left - handed transmission lines", European Microwave Conference, pp. 356-359, September 2006. 

  7. 고승기, 서철헌, "메타구조의 CRLH를 이용한 이중대역 전력증폭기 설계" 전자공학회 논문지 제 47권 TC편 제 12호,pp. 78-83, 2010년 12월 

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