The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science (한국전자파학회논문지)

The Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science (한국전자파학회)
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Advanced Hybrid EER Transmitter for WCDMA Application Using Efficiency Optimized Power Amplifier and Modified Bias Modulator

효율이 특화된 전력 증폭기와 개선된 바이어스 모듈레이터로 구성되는 진보된 WCDMA용 하이브리드 포락선 제거 및 복원 전력 송신기

  • Kim, Il-Du (Department of Electronic and Electrical Engineering, Pohang University of Science and Technology(POSTECH)) ;
  • Woo, Young-Yun (Telecommunication R&D Center, Samsung Electronics Co., Ltd.) ;
  • Hong, Sung-Chul (Telecommunication R&D Center, Samsung Electronics Co., Ltd.) ;
  • Kim, Jang-Heon (Department of Electronic and Electrical Engineering, Pohang University of Science and Technology(POSTECH)) ;
  • Moon, Jung-Hwan (Department of Electronic and Electrical Engineering, Pohang University of Science and Technology(POSTECH)) ;
  • Jun, Myoung-Su (Department of Electronic and Electrical Engineering, Pohang University of Science and Technology(POSTECH)) ;
  • Kim, Jung-Joon (Department of Electronic and Electrical Engineering, Pohang University of Science and Technology(POSTECH)) ;
  • Kim, Bum-Man (Department of Electronic and Electrical Engineering, Pohang University of Science and Technology(POSTECH))
  • 김일두 (포항공과대학교 전자전기공학과) ;
  • 우영윤 (삼성전자 정보통신연구소) ;
  • 홍성철 (삼성전자 정보통신연구소) ;
  • 김장헌 (포항공과대학교 전자전기공학과) ;
  • 문정환 (포항공과대학교 전자전기공학과) ;
  • 전명수 (포항공과대학교 전자전기공학과) ;
  • 김정준 (포항공과대학교 전자전기공학과) ;
  • 김범만 (포항공과대학교 전자전기공학과)
  • Published : 2007.08.31
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Abstract

We have proposed a new "hybrid" envelope elimination and restoration(EER) transmitter architecture using an efficiency optimized power amplifier(PA) and modified bias modulator. The efficiency of the PA at the average drain voltage is very important for the overall transmitter efficiency because the PA operates mostly at the average power region of the modulation signal. Accordingly, the efficiency of the PA has been optimized at the region. Besides, the bias modulator has been accompanied with the emitter follower for the minimization of memory effect. A saturation amplifier, class $F^{-1}$ is built using a 5-W PEP LDMOSFET for forward-link single-carrier wideband code-division multiple-access(WCDMA) at 1-GHz. For the interlock experiment, the bias modulator has been built with the efficiency of 64.16% and peak output voltage of 31.8 V. The transmitter with the proposed PA and bias modulator has been achieved an efficiency of 44.19%, an improvement of 8.11%. Besides, the output power is enhanced to 32.33 dBm due to the class F operation and the PAE is 38.28% with ACLRs of -35.9 dBc at 5-MHz offset. These results show that the proposed architecture is a very good candidate for the linear and efficient high power transmitter.

본 논문에서는 효율 특성에서 특화된 전력 증폭기(PA)와 개선된 바이어스 모듈레이터를 이용하여 새로운 하이브리드 포락선 제거 및 복원(EER) 전력 송신기를 제안하였다. 전력 증폭기는 모듈레이션 신호의 평균 전력영역에서 대부분 동작하기 때문에 평균 드레인 바이어스 전압에서 전력 증폭기의 효율은 전체 전력 송신기의 효율 특성에 매우 중요한 영향을 미친다. 따라서 전력 증폭기의 효율을 평균 드레인 바이어스 전압 영역에서 최적화하였다. 또한, 바이어스 모듈레이터는 메모리 영향을 최소화하기 위하여 에미터 팔로워(Emitter Follower)와 결합되도록 하였다. 포화 전력 증폭기인 역 Class F급 전력 증폭기가 1 GHz 대역 포워드 링크 싱글 캐리어를 가지는 WCDMA 신호에 대해서 최고 전력이 5W인 LDMOSFET을 이용하여 설계되었다. 실험 결과, 바이어스 모듈레이터는 31.8V의 최고 전력 크기를 가지면서 64.16%의 효율을 유지하였다. 제안된 전력 증폭기와 바이어스 모듈레이터를 결합한 전력 송신기는 기존 방식으로 설계된 전력 증폭기와 결합하였을 경우보다 8.11%나 개선된 44.19%의 전체 효율 특성을 보였다. 게다가, F급 동작을 보이면서 전체 출력 전력은 기존 방식의 전력 증폭기를 결합할 경우보다 2.9dB 개선된 32.33 dBm으로 개선되었고, PAE와 5MHz 옵셋에서의 ACLR은 각각 38,28%, -35.9 dBc를 기록하였다. 이와 같은 결과들은 고선형성과 함께 고효율 특성을 가지는 전력 송신기에 매우 적합한 구조가 될 수 있다는 것을 명확히 보여주고 있다.

Keywords

References

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