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Traveling wave 전력 결합기를 이용한 X-대역 전력증폭기 개발에 관한 연구
A Study on the Power Amplifier Development using Traveling wave combiner in X-band 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.9 no.12, 2014년, pp.1331 - 1336  

선권석 (한국폴리텍대학 신기술연수센터 메카트로닉스과) ,  하성재 (한국폴리텍대학 신기술연수센터 메카트로닉스과)

초록
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본 논문은 X대역 고출력증폭기의 전력 결합 손실을 최소화 하기위하여 Al2O3 박막 기판으로 제작한 divider/Combiner 회로를 X-대역의 PAM(Power Amplifier Module)에 적용하여 25W 급 전력증폭기 모듈을 구현하였다. 제작은 MMIC 칩과 수정된 형태의 10way traveling wave divider/Combiner회로를 사용하였으며 제작된 Traveling wave구조의 전력증폭기는 출력전력 45.2dBm, 16dB 이득, PAE 26 % 특성을 얻었으며 IMD3 는 17dBc@44dBm의 특성을 보였다. 본 연구의 divider/Combiner 회로는 다단계 구조의수동 결합기 및 분배기에 사용될 수있으며 협소한 크기의 전력증폭기에 사용될 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, we have implemented a PAM(Power Amplifier Module) with 25W output power using by cooperate divider/Combiner circuit in X-band to minimize combine loss on a Al2O3 substrate. The PAM(Power Amplifier Module) is consisted of MMIC and 10way traveling wave divider/Combiner with proposed str...

주제어

#전력증폭기 모듈   #전력결합기/분배기   #진행파  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문에서 10개의 MMIC를 직렬 전력 결합한 구조의 전력 증폭기를 구현하는 연구를 하였다. 직력 전력 결합기는 사이즈가 제한된 전력증폭기를 구현하는 데 유용하다.
  • 본 논문에서는 25W 전력증폭기 모듈을 일반적인 사용하는 연계 결합구조 회로에서 Traveling wave구조를 사용하여 구현하였다. 내부 MMIC를 조립한 캐리어들은 측정 및 수리의 용이성을 위하여 조립되었으며, 제작한 전력증폭기의 증폭된 전력을 효과적으로 합성하기 위하여 알루미나 박막 공정을 활용하여 10-way 전력 분배기/합성기를 설계 및 제작하였다.
  • 본 연구에서는 3dB Directional Coupler의 경우 λ/4 전송선 간격이 매우 좁아 박막 기판으로 제작하는 데 한계가 있어 이를 개선하기 위해 일반적인 윌킨슨(Wilkinson)구조에 위상 천이기를 추가하여 3dB Directional Coupler와 유사한 성능을 갖도록 N-Way 순차 구조형 전력분배기/합성기 회로를 수정하였다.
  • 직력 전력 결합기는 사이즈가 제한된 전력증폭기를 구현하는 데 유용하다. 이득이 높은 MMIC를 사용 할 경우 이득이 높은 장점을 그대로 유지하여 구동 증폭기를 최소화 할 수 있는 장점을 최대화 하고자 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
일반적으로 고주파용 전력증폭기는 어떠한 구조로 구성되는가? 일반적으로 고주파용 전력증폭기를 구성할 경우에 원하는 출력 전력을 확보하기위해서 전력증폭기의 최종단 증폭기를 전력 결합하는 구조로 구성된다. 이러한 구성은 전력 결합기의 결합 손실로 전력증폭기 전체의 효율과 출력 전력의 손실을 발생한다.
일반적으로 고주파대역에서의 고출력 전력증폭기를 어떻게 구현하는가? 일반적으로 고주파대역에서의 고출력 전력증폭기를 구현하기 위해서는 단일 부품을 병렬 결합하여 원하는 출력전력을 발생시킨다[1]. 그림 1은 일반적으로 널리 사용되어지는 결합기 구조를 보인 것이다.
최근 고주파용 통신 및 레이더 장비들은 진행파 증폭기의 구조에 반도체 전력증폭기로 대치되는 것은 무엇 때문에 가능한가? 최근 고주파용 통신 및 레이더 장비들은 진행파 증폭기의 구조에 반도체 전력증폭기로 대치되고 있다. 이러한 변화는 GaN 부품의 우수한 성능 때문에 가능하다. 그러나 성능이 GaAs비해서 월등히 우수하다는 것이지만 진행파관 증폭기의 출력 전력과 효율을 극복하기위해서는 앞으로도 많은 연구 및 개발이 필요하다.
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참고문헌 (7)

  1. R. Soares, GaAs MESFET Circuit Design. Boston: Artech House, 1988. 

  2. J. W. Gipprich, L. E. Dickens, and J. A. Faulkner, "A power amplifier yields 10 watts over 8-14GHz using GaAs MMICs in an LTCC serial Combiner/divider network," Microwave Symp. Digest, IEEE MTT-S Int., Atlanta, GA, June, 1993. 

  3. K. Russell, "Microwave power combining techniques," IEEE Microw. Theory Tech., vol. MTT-27, no. 5, May 1979, pp. 472-478. 

  4. L. B. Walker, High-Power GaAs FET Amplifiers. Boston: Artech House, 1993. 

  5. T. Kim, J. Park, and Y. Rhee, "Implementation of Ka-band Low Noise Block Converter For Satellite TVRO," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 3, no. 2, 2006, pp. 93-100. 

  6. M. Go, "Design and Fabrication of wideband low-noise amplification stage for COMINT," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 7, no. 2, 2012, pp. 221-226. 

  7. M. Go, H. Shin, and H. Park, "A RF Module for digital terrestrial and multi-standard reception," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 1, no. 1, 2006, pp. 16-27. 

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