Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC (대한전자공학회논문지TC)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
권호 표지

Design of a Doherty Power Amplifier Using the Spiral PBG Structure for Linearity Improvement

나선형 구조의 PBG를 적용한 도허티 전력증폭기의 선형성 개선

  • Kim, Sun-Young (Information and Telecommunication Engineering, Soongsil University) ;
  • Seo, Chul-Hun (Information and Telecommunication Engineering, Soongsil University)
  • 김선영 (숭실대학교 정보통신전자공학부) ;
  • 서철헌 (숭실대학교 정보통신전자공학부)
  • Published : 2008.01.25
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Abstract

In this paper, the linearity of Doherty power amplifier has been improved by applying a new Photonic Bandgap(PBG) structure on the output of amplifier. The reposed spiral PBG structure is a two-dimensional(2-D) periodic lattice patterned on a dielectric slab that does not require nonplanar fabrication process. This structure has more broad stopband and high suppression performance than the conventional three cell PBG. Also, It has a sharp skirt property. We obtained the 3rd-order intermodulation distortion(IMD3) of -33dBc for CDMA applications with that of maintaining the constant power added efficiency(PAE), the IMD3 performance is improved as much as -8 dB compared with a Doherty power amplifier without PBG structure. Moreover, the physical length of PBG is shortened, therefore the whole amplifier circuit size is considerably reduced.

본 논문에서는 도허티 전력증폭기의 출력 정합단에 새로운 광전자밴드갭(PBG) 구조를 적용하여 높은 효율을 유지하면서 선형성을 개선시키도록 하였다. 제안된 나선형 PBG 구조는 비평면 제조 공정을 요구하지 않는 유전체 판 위에 패턴을 뜬 2차원의 규칙적인 격자이다. 실험결과를 통해서 보면, 이 구조는 접지 평면에 세 개의 셀을 식각시킨 기본적인 PBG 구조보다 더 넓은 저지대역과 더 높은 저지 특성을 갖는다. 또한 더욱 가파른 스커트 특성을 갖는다. 이 새로운 PBG 구조는 선형성 개선을 위하여 도허티 전력증폭기에 적용되어 질 수 있다. 나선형 PBG 구조를 적용한 도허티 전력증폭기의 3차 혼변조 왜곡(IMD3)은 코드분할 다중접속(CDMA) 응용에서 -33dBc이다. 제안된 PBG 구조가 없는 도허티 전력증폭기와 비교했을 때, PAE는 유지하면서 IMD3은 -8dBc 개선되었다. 더욱이 나선형 PBG 구조는 기본적인 PBG 구조보다 물리적인 크기가 줄어서 전력증폭기의 전체 크기를 줄일 수 있었다.

Keywords

References

  1. W. H. Doherty, 'A new high efficiency power amplifier for modulated waves,' Proc. IRE, vol. 24, no. 9, pp. 1163-1182, Sep. 1936 https://doi.org/10.1109/JRPROC.1936.228468
  2. Bao-qin Lin, Qiu-rong Zheng, and Nai-chang Yuan, 'A Novel Planar PBG Structure for Size Reduction,' IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol. 16, no. 5, pp. 269-271, May 2006 https://doi.org/10.1109/LMWC.2006.873507
  3. Taesun Kim and Chulhun Seo, 'A Novel Photonic Bandgap Structure for Low-Pass Filter of Wide Stopband,' IEEE Microwave and Guided Wave Letters, vol. 10, no. 1, pp. 13-15, January 2000 https://doi.org/10.1109/75.842072
  4. J. Joubert, 'Spiral microstrip resonators for narrow-stopband filters', IEE Proc.-Microw. Antennas Propag., vol. 150, No. 6, December 2003
  5. Yu Zhao, Andre G. Metzger, Peter J. Zampardi, Masaya Iwamoto, and Peter M. Asbeck, 'Linearity Improvement of HBT-Based Doherty Power Amplifiers Based on a Simple Analytical Model', IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, VOL. 54, NO. 12, December 2006
  6. Heung-Jae Choi, Jong-Sik Lim, Young-Chae Jeoung, and Chul-Dong Kim, 'Doherty Amplifier Using Load Modulation and Phase Compensation DGS Microstrip Line', Proceedings of the 36th European Microwave Conference, September 2006