설계된 3단 증폭기의 이득특성이 좀 더 넓은 범위에서 선형적인 출력을 얻을 수 있도록 HP사의 Hsms-2860을 사용하여 병렬 쇼트키-다이오드를 이용한 전치왜곡 기를 설계하였다. 쇼트키 다이오드는 인가 전압에 따라 내부 저항이 변한다. 본 논 문에서는 입력이 커짐에 따라 이득이 증가하는 회로 특성을 얻기 위해 다이오드에 인가되는 전압의 크기를 조정하였다. 그 결과, 0.5V의 전압을 인가 하였을 때 입력 이 증가할수록 이득도 커지는 특성을 얻을 수 있었다. 전치왜곡회로의 정합은 Serenade의 동조화(tunning) 기능을 이용하였다. 저항, 커패시터 그리고 인덕터를 이용하여 Fig. 25의 형태로 정합회로를 구성한 후 각 값을 변화시키면서 회로의 특성을 살펴보았다. 입력이 증가할수록 이득이 커지는 특성을 유지하면서 낮은 입․출력 정재파비를 얻도록 R, L, C의 값들을 구하였다. 설계된 전치왜곡기의 회로도를 Fig. 25에 나타내었다.
R2
L2
L1
VGG C5
C4
C2 C2
R1
Input
C1
Output C3
Fig. 25. The circuit of the pre-distorter using parallel schottky diode
Fig. 25에 사용된 소자의 설계값들을 Table 6에 나타내었다.
Table 6. Designed values of the pre-distorter
Element Desinged
value Element Desinged
value Element Desinged value
VGG 0.5V L2 100nH C4 4pF
R1 10 Ω C1 1.5pF C5 150pF
R2 51 Ω C2 10pF
L1 1.2nH C3 3.0pF
Fig. 26에 설계한 전치왜곡회로의 이득 특성을 나타내었다.
-20 -10 0 10
-5.2 -4.8 -4.4 -4.0 -3.6 -3.2
Gain [dB]
Input [dBm]
2.11GHz 2.17GHz
Fig. 26. Gains of the pre-distorter
Fig. 26에 보여진 것처럼, 전치 왜곡 회로의 이득 특성을 살펴보면 입력전력이
-2dBm 이하일 때 -4.8dB의 이득을 보이고 있으며, 입력이 -2dBm 이상일 때는 입력전력이 커짐에 따라 이득 또한 커짐을 알 수 있다.
Ⅳ. 결과 및 고찰
본 논문에서는 3단으로 구성된 증폭기와 전치 왜곡 회로를 Fig. 7의 형태로 결합 하여 전력증폭기를 설계하였다. 설계된 전력증폭기를 유전율 값이 3.38, 높이가 0.762mm, 유전체 손실 탄젠트가 0.0025인 테프론 기판에 제작하기 위한 레이아웃 결과를 Fig. 27에 나타내었다. 레이아웃에는 10-4mm의 정밀도를 가지는 DELTA CAD를 이용하였다.
Fig. 27. Layout of the designed power amplifier (66.5mm×56mm)
Fig. 28은 설계된 전력증폭기의 이득 특성이다. 입력이 0dBm이하일 때, 선형적인 이득 특성을 보이고 있으며, 입력전력이 0dBm 이상일 때는 입력이 커짐에 따라 감소하는 이득 특성을 보였다. 선형적인 최대 출력은 입력 전력이 0dBm일 때
로 나타났으며, 이는 일반적인 AB급 전력증폭기의 전력 부가 효율과 같다.
-20 -10 0 10
28 32 36 40
Gain [dB]
Input [dBm]
2.11GHz 2.17GHz
Fig. 28. Gains of the linear power amplifier
2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 2.17
1.24 1.28 1.32 1.36 1.40 1.44 1.48 1.52
VSWR
Freq. [GHz]
Input VSWR Output VSWR
Fig. 29. VSWRs of the linear power amplifier
Fig. 29는 주파수에 따른 입․출력 정재파비 특성을 나타내고 있다. Fig. 29에서 보여진 것처럼 입력 정재파비는 1.5이하, 출력 정재파비는 1.32이하로 설계 규격을 만족함을 알 수 있다.
IMT-2000 중계기용 전력증폭기의 설계규격은 2.11GHz∼2.17GHz에서 최종 출력 이 32dBm이상이어야 한다. 본 논문에서 설계한 전력증폭기의 최대 출력은 36.9dBm이고, 입․출력 정재파비는 각각 1.5이하, 1.32이하로 나타나 양호한 IMT-2000 중계기용 전력증폭기를 설계할 수 있었다.