A Study on Fabrication and Performance Evaluation of Wideband 2-Mode HPA for the Satellite Mobile Communications System

이동위성 통신용 광대역 2단 전력제어 HPA의 구현 및 성능평가에 관한 연구

This paper presents the development of the 2-mode variable gain high power amplifier for a transmitter of INMARSAT-M operating at L-band(1626.5-1646.5 MHz). This SSPA(Solid State Power Amplifier) is amplified 42 dBm in high power mode and 36 dBm in low power mode for INMARSAT-M. The allowable error sets +1 dBm of an upper limit and -2 dBm of a lower limit, respectively. To simplify the fabrication process, the whole system is designed by two parts composed of a driving amplifier and a high power amplifier, The HP's MGA-64135 and Motorola's MRF-6401 are used for driving amplifier, and the ERICSSON's PTE-10114 and PTF-10021 are used the high power amplifier. The SSPA was fabricated by the circuits of RF, temperature compensation and 2-mode gain control circuit in aluminum housing. The gain control method was proposed by controlling the voltage for the 2-mode. In addition, It has been experimentally verified that the gain is controlled for single tone signal as well as two tone signals. The realized SSPA has 42 dB and 36 dB for small signal gain within 20 MHz bandwidth, and the VSWR of input and output port is less than 1.5:1 The minimum value of the 1 dB compression point gets 5 dBm for 2-mode variable gain high power amplifier. A typical two tone intermodulation point has 32.5 dBc maximum which is single carrier backed off 3 dB from 1 dB compression point. The maximum output power of 43 dBm was achieved at the 1636.5 MHz. These results reveal a high power of 20 Watt, which was the design target.the design target.

본 논문에서는 INMARSAT-M형 송신기에 사용되는 L-BAND(1626.5-1646.5 MHz)용 2단 가변이득 전력 증폭기를 연구 개발하였다. 2단 가변이득 전력증폭기는 구동증폭단과 전력증폭단에 의해 고출력 모드일 때 +42 dBm, 저출력 모드일 때는 +36 dBm의 전력으로 증폭되며, 각각에 대해 상한 +1 dBm과 하한 -2 dBm의 오차를 허용한다. 제작의 간편성 때문에 전체 2단 가변이득 전력증폭기를 크게 구동증폭단과 전력증폭단 두 부분으로 나누어 구현하였으며, 전력증폭부를 구동하기 위한 구동단은 HP사의 MGA-64135와 Motorola사의 MRF-6401을 사용하였으며, 전력증폭단은 ERICSSON사의 PTE-10114와 PTF-10021을 사용하여 RF부, 온도보상회로 및 출력 조절회로를 함께 집적화 하였다. 이득조절은 구동증폭단의 MGA-64135의 바이어스 전압을 조절하는 방법을 제시하였으며, 실험 결과와 잘 일치하였다. 제작된 2단 가변이득 전력증폭기는 20 MHz대역폭 내에서 소신호 이득이 42 dB와 36 dB 이상, 입ㆍ출력 정재파비는 1.5:1 이하, 5 dBm의 $P_{1dB}$. $P_{ldB}$출력레벨에서 3 dB Back off 시켰을 때 32.5 dBc의 I $M_3$를 얻었다. 1636.5 MHz 주파수에 대해 출력전력은 43 dBm과 37 dBm으로서 설계시 목표로 했던 최대 출력전력 20 Watt를 얻었다.다.다.