Dual-Band Class F Power Amplifier using CRLH-TLs for Multi-Band Antenna System

다중밴드 안테나 시스템을 위한 CRLH 전송선로를 이용한 이중대역 Class F 전력증폭기

  • 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 : 2008.12.25


In this paper, a highly efficiency power amplifier is presented for multi-band antenna system. The class F power amplifier operating in dual-band designed with one LDMOSFET. An operating frequency of power amplifier is 900 MHz and 2.14 GHz respectively Matching networks and harmonic control circuits of amplifier are designed by using the unit cell of composite right/left-handed(CRLH) transmission line(TL) realized with lumped elements. The CRLH TL can lead to metamaterial transmission line with the dual-band holing capability. The dual-band operation of the CRLH TL is achieved by the frequency offset and the nonlinear phase slope of the CRLH TL for the matching network of the power amplifier. Because the control of all harmonic components for high efficiency is very difficult, we have controled only the second- and third-harmonics to obtain the high efficiency with the CRLH TL. Also, the proposed power amplifier has been realized by using the harmonic control circuit for not only the output matching network, but also the input matching network for better efficiency.

본 논문에서는 다중밴드 안테나 시스템을 위한 고효율 전력증폭기를 제시하였다. 하나의 LDMOSFET으로 이중대역에서 동작하는 class F 전력증폭기를 설계하였다. 전력증폭기의 동작 주파수는 각각 900 MHz와 2.14 GHz이다. 이중대역 동작을 위해 집중 소자로 구현한 Composite Right/Left-Handed(CRLH) 전송선로의 단위 셀을 이용하여 증폭기의 정합단과 고조파 조절 회로를 설계하였다. CRLH 전송선로는 임의로 이중대역 조절이 가능한 메타물질 전송선으로 사용될 수 있다. 증폭기의 정합단에 CRLH 전송선의 주파수 오프셋과 비선형 위상 기울기 특성을 이용하여 임의의 이중대역에서 CRLH 전송선의 동작을 가능하게 하였다. 높은 효율을 얻기 위해 모든 고조파 성분을 조절하는 것은 현실적으로 어려운 일이기 때문에 집중 소자로 구현된 CRLH 전송선을 이용하여 2차와 3차 고조파만을 조절하였다. 또한, 제안된 전력증폭기는 더 높은 효율을 얻기 위하여 출력 정합단 뿐만 아니라 입력 정합단에도 고조파 조절 회로를 사용하여 구현하였다.



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