In this paper, we designed and implemented a high power amplifier(HPA) to achieve the high Power Added Efficiency(PAE) over 40% at the 90W output power for the ISM-band(fo=2.45GHz). HPA presented in this paper has 3-stage drive amplifier and 1-stage final amplifier. In the final amplifier, we utilized balanced amplifier configuration with GaAs FET and each of two amplifiers has the push-pull configuration to increase PAE. From the measurement results, we obtained PAE of 42.95% at the 90.57W output power.
초고속 통신을 위해 HPA(High Power Amplifier)를 사용할 때, HPA의 비선형 특성은 전력 효율 및 BER(Bit Error Rate) 성능 및 스펙트럼 효율 등을 열화시키는 원인이 된다. 초고속 통신을 위한 충분한 송신 전력을 얻기 위해서는 HPA의 사용이 불가피하므로 사전왜곡기를 사용하여 HPA의 비선형성을 보상시켜줄 필요가 있다. 본 논문에서는 HPA의 비선형성을 보상해주기 위한 용도의 사전왜곡기를 HPA의 앞단에 사용하여 비선형 왜곡을 보상하여, 이를 성좌도, 스펙트럼, BER 성능 등으로 비교하여 분석하였다. 시뮬레이션 결과, 사전왜곡기를 사용하여 HPA의 비선형성을 보상해줌으로써 이상적인 선형 증폭기와 비슷한 수준의 BER 성능을 얻을 수 있었으며 스펙트럼 마스크도 충족하는 것을 확인할 수 있었다.
High power amplifier (HPA), which is used in transmitter of wireless communication systems, usually works in near saturation point in order to achieve maximum efficiency. In this region, HPA can introduce undesirable nonlinear effects. In this paper, we present a polynomial modeling method for efficient techniques to compensate for nonlinear distortion introduced by nonlinear HPA. Proposed polynomial predistorter inverses actual amplifier. Namely, we derive polynomials of amplifiers from analytical method and the electrical parameters in the data sheet of an actual amplifier and then can derive polynomial predistorter by inversing them. It is an effective and a simple method to compensate nonlinear distortion. SSPA(Solid-state power amplifier) is considered. We also analyze the effects of predistortion on the SER performance of communication system with 16-QAM modulation format. The results have shown the efficiency of this model.
In this paper, a new time-domain adaptive predistortion scheme is proposed to compensate for the nonlinearity of high power amplifiers (HPA) in OFDM systems. A complex Wiener-Hammerstein model (WHM) is adopted to describe the input-output relationship of unknown HPA with linear dynamics, and a power series model with memory (PSMWM) is used to approximate the HPA expressed by WHM. By using the PSMWM, the compensation input to HPA is calculated in a real-time manner so that the linearization from the predistorter input to the HPA output can be attained even if the nonlinear input-output relation of HPA is uncertain and changeable. In numerical example, the effectiveness of the proposed method is confirmed and compared with the identification method based on PSMWM.
A high power amplifier(HPA) has widely been used in wireless communications. In order to have a maximum power efficiency, the HPA uses a saturation domain having nonlinear characteristics, which generates nonlinear distortions to decrease the transmission efficiency. In order to solve this problem, various methods to linearize HPA have been reported until now, and the pre-distorter method is very attractive among them. In this paper, a new enhanced adaptive pre-distorter method was proposed to be applied for compensating nonlinear distortions of HPA. Through computer simulations as well as the analytical analysis, it could be shown that it is possible for both conventional adaptive pre-distorter and proposed adaptive pre-distorter, to be applied for linearizing HPA. Also, the simulations results demonstrated that the proposed adaptive pre-distorter may have faster convergence speed and better capability of compensating the nonlinear distortion than the conventional adaptive pre-distorter with nearly equal computation complexity.
본 논문에서는 대전력 증폭기의 비선형 전달 특성을 나타내는 Carrier Complex Power Series를 유도하였고, 이 전달함수를 이용하여 대전력 증폭기를 선형화하기 위한 전치 왜곡기의 비선형 전달 특성을 유도하고 구현하였다. 측정 시료로 제작된 IMT-2000 기지국 송신 대역 대전력 증폭기의 이득은 34.6 dB이고 P$_{1dB}$가 35.4 dBm이다. Inverse Carrier Complex Power Series를 이용한 전치 왜곡기를 제작하고, 대전력 증폭기에 부착하여 주파수가 각각 2.1375 GHz와 2.1425 GHz($\Delta$f=5 MHz)인 2-tone 신호의 출력이 25.43 dBm/tone일 때 17 dB의 개선 특성을 얻었다.다.
21세기에는 컴퓨터, 지상파방송, 위성방송, CATV 등의 모든 전기통신매체를 통합한 멀티미디어 TV가 출현할 것으로 예상되고 있다. 따라서 고전력 광대역 고주파수를 동시에 수용할 수 있는 디지털 텔레비전용 전기통신설비가 필요하다. 본 연구에서 제시한 모델은 2-tone 신호에 의한 일반적인 성능평가와 실제 시스템과 동일한 경우를 고찰하기 위한 8-VSB 신호를 사용하여 측정하고 분석 및 평가하였다. 이 결과 제시한 고전력증폭기는 디지털 텔레비전 옥·내외 송신 설비용 전기통신의 주요장치에서 요구되는 고전력, 광대역, 고주파수의 규격을 동시에 만족함을 확인하였다.
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 시스템은 다수 반송파 전송의 특수한 형태로 주파수 선택적 페이딩이나 협대역 간섭에 대한 강건함이 증가하기 때문에 차세대 무선 광대역 통신 시스템의 전송 방식으로 큰 관성을 받고 있다. 하지만 출력 신호의 크기가 Rayleigh 분포를 갖기 때문에 무선 통신 환경에서 TWTA (Traveling Wave Tube Amplifier)와 같은 고출력 증폭기 (High Power Amplifier; HPA)의 비선형 특성으로 인하여 단일 반송파 전송 방식보다 심각한 비선형 왜곡이 발생하게 된다. 본 논문에서는 HPA의 비선형성에 의한 비선형 왜곡을 보상하기 위해 SCPWL (Simplicial Canonical Piecewise-Linear) 모델 기반의 새로운 디지털 사전왜곡기를 제안한다. 제안된 사전왜곡기의 성능평가를 위해 AWGN (Additive White Gaussian Noise) 채널 하에서 16-QAM과 64-QAM 변조 방식을 이용하고, 1024-point FFT/IFFT로 구현된 OFDM 시스템에서 다양한 실험을 실시하였다. 모의실험 결과, HPA에 의해 발생하는 비선형 왜곡을 효과적으로 보상함으로써 우수한 성능 향상이 있음을 확인하였다.
Kim, Sung-Sik;Cho, Hyun-Chan;Oh, Chang-Heon;Lee, Kyu-Young
한국지능시스템학회:학술대회논문집
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한국퍼지및지능시스템학회 2003년도 추계 학술대회 학술발표 논문집
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pp.118-121
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2003
Generally, the repeater in CDMA(Code Division Multiple Access) included HPA(HI-Power Amplifier) to amplifier communication signals. Also , HPA contained PD(Predistortor) to maintain the linearization of amplifier characteristics. A configuration component of PD have been used electricity nonlinear devices such that diode. But this diode takes many influences at the circumstance temperature. Consequently, it can't maintain output linearization, and drop the communication quality. The manufacturer set bias of the circuit to the manual at the first out of ware-house low But the Q-point changes according to the change of the high temperature or low temperature. Therefore, we designed a system to maintain the Q-point by FDM(Fuzzy Decision Maker) in this paper.
본 논문은 입자 가속기에 이용되는 165 MHz, 5 kW 고전력 증폭기의 제작에 대한 내용을 서술하였다. 이 고전력 증폭기 구성은 주 증폭기를 구동할 수 있는 드라이브 증폭기 모듈, 16개의 600 W 클래스 AB 푸쉬풀 증폭기 모듈 그리고 이 모듈 출력을 분배 또는 결합하기 위해 집중소자 LC로 구현한 입출력의 윌킨슨 결합기로 구성되어 있다. 그리고 정상적인 출력과 부하에서 반사되는 전력을 감시하여 증폭기를 보호하기 위한 방향성 결합기가 구성되어있으며, 600 W 주 증폭기는 입력전원에 의해서 발생되는 열을 방출시키기 위해서 방열판 밑에 물을 통과시키는 관을 넣어 방열하는 워터 쿨링 방법을 사용하였다. 여기서 구현된 증폭기는 중심주파수 165 MHz에서 포화 전력레벨이 5.0 kW 출력레벨에서 62.5 %의 효율을 얻었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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