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[국내논문] Transmission-Line Transformer와 Harmonic Filter를 이용한 13.56 MHz 고효율 전류 모드 D급 전력증폭기 설계
Design of High-Efficiency Current Mode Class-D Power Amplifier Using a Transmission-Line Transformer and Harmonic Filter at 13.56 MHz 원문보기

韓國電磁波學會論文誌 = The journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, v.23 no.5, 2012년, pp.624 - 631  

서민철 (성균관대학교 정보통신공학부) ,  정인오 (성균관대학교 정보통신공학부) ,  이휘섭 (성균관대학교 정보통신공학부) ,  양영구 (성균관대학교 정보통신공학부)

초록
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본 논문은 Guanella의 1:1 transmission-line transformer와 harmonic filtering 방식을 이용한 13.56 MHz 고효율 전류 모드 D급(CMCD) 전력증폭기를 제안한다. 출력 정합 네트워크에 기존의 D급 전력증폭기의 부하 네트워크를 변형하여 harmonic filtering 방식을 포함시킴으로써 낮은 2차와 3차 고조파 특성을 얻었다. 제작된 CMCD 전력증폭기는 13.56 MHz의 CW 입력 신호를 사용하여 측정하였을 때, 13.4 dB의 전력 이득을 가지며, 44.4 dBm의 출력에서 84.6 %의 높은 PAE 특성을 나타내었다. 같은 출력에서 2차 3차 고조파는 각각 -50.3 dBc와 -46.4 dBc를 나타냈다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents a high-efficiency current mode class-D(CMCD) power amplifier for the 13.56 MHz band using a Guanella's 1:1 transmission-line transformer and filtering circuits at the output network. The second and third s are filtered out in the load network of the class-D amplifier. The impleme...

Keyword

#Switching Mode Power Amplifier   #Current Mode Class D   #Control   #Transmission-Line Transformer   #Filter  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문을 통하여 13.56 MHz 대역에서 동작하는 고효율 CMCD 전력증폭기의 설계에 관하여 기술하였다. 제안한 전력증폭기는 코일을 사용하여 설계된 트랜스포머보다 높은 주파수에서 낮은 손실을 갖는 Guanella 방식의 1:1 transmission-line transformer를 적용하였으며, 이에 대한 상세한 설명을 포함하였다.
  • 본 논문에서는 고주파 대역에서 낮은 손실을 갖는 Guanella의 1:1 transmission-line transformer를 사용하고 harmonic filtering 방식을 이용한 고 효율 CMCD 전력증폭기의 설계를 제안하였다. 출력 단에 간단한 harmonic filter 회로를 구성하여 2차와 3차 고조파 수준을 매우 낮게 유지할 수 있도록 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
스위칭 모드 전력증폭기는 어떤 기술인가? 스위칭 모드 전력증폭기는 트랜지스터의 드레인 또는 컬렉터에 인가되는 전류와 전압의 중복되는 양을 줄임으로써 효율을 증가시키는 기술이다. 대표적인 스위칭 모드 전력증폭기의 종류는 D급, E급 등이 있다[4] .
D급 전력증폭기의 장점은 무엇인가? 대표적인 스위칭 모드 전력증폭기의 종류는 D급, E급 등이 있다[4] . 그 중에서도 D급 전력증폭기는 고효율뿐만 아니라 balanced 구조에 의한 낮은 2차 고조파 특성을 장점으로 가진다.
CMCD 전력증폭기는 무엇으로 구성되는가? 기본적인 CMCD 전력증폭기는 그림 1과 같은 구조를 나타낸다. 그림과 같이 스위칭 동작하는 두 개의 트랜지스터(M1, M2)와 출력 단에 있는 병렬 공진 회로로 구성된다. M1과 M2는 입력 트랜스포머에 의해 180°의 위상차를 갖는 입력 신호에 의해 동작된다.
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참고문헌 (9)

  1. N. O. Sokal, A. D. Sokal, "Class E-A new class of high-efficiency tuned single-ended switching power amplifiers", IEEE J. Solid-State Circuits, vol. SC- 10, pp. 168-176, Jun. 1975. 

  2. W. Saito, T. Domon, I. Omura, M. Kuraguchi, Y. Takada, K. Tsuda, and M. Yamaguchi, "Demonstration of 13.56-MHz class-E amplifier using a high-voltage GaN power-HEMT", IEEE Electron Letters, vol. 27, no. 5, pp. 326-328, May 2006. 

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  3. Pilar Molina Gaud, Carlos Bemal, and Arturo Mediano, "Output power capability of class-E amplifiers with nonlinear shunt capacitance", in IEEE MTTS Int. Microwave Symp. Dig., vol. 2, pp. 891-894, Jun.2004. 

  4. N. O. Sokal, I. Novak, and J. Donaue, "Classes of RF power amplifier A through S, how they operate, and when to use them", Proc. RF Expo West 1995, pp. 131-138, 1995. 

  5. H. Kobayahshi, J. M. Hinrichis, and P. M. Asbeck, "Current-mode class D RF power amplifier for high efficiency RF application", IEE Trans. Microwave Theory and Tech., vol. 49, no. 12, pp. 2480-2485, Dec. 2001. 

    상세보기 crossref

  6. A. Long, J. Yao, and S. I. Long, "A 13 W current mode class D high efficiency 1 GHz power amplifier", in 2002 Midwest Circuit and System Symp. Dig., vol. 1, pp. 33-36, Aug. 2002. 

  7. M. Seo, J. Jeon, I. Jung, and Y. Yang, "A 13.56 MHz high-efficiency current mode class-D amplifier using a transmission-line transformer and filter", in 2011 Asia-Pacific Microw. Conf. Dig., Dec. 2011, cd-rom 

  8. G. Guanella, "Nouveau transformateur d'adaptation pour haute frequence", Rev. Brown Boveri, pp. 327- 329, Sep. 1944. 

  9. P. Gomez-Jimenez, "Analysis and design procedure of transmission-line transformers", IEEE Trans. Microwave Theory and Tech., vol. 56, no. 1, pp. 163- 171, Jan. 2008. 

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