The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science (한국전자파학회논문지)

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UHF-Band 1 kW Solid State Pulsed Power Amplifier for Thermoacoustic Imaging Application

열음향 응용을 위한 1 kW급 UHF 대역 반도체 펄스 전력증폭기

  • Lee, Seung-Min (Department of Electronic Computer Engineering, University of Seoul) ;
  • Park, Seung-Pyo (Department of Electronic Computer Engineering, University of Seoul) ;
  • Choi, Seung-Bum (Department of Electronic Computer Engineering, University of Seoul) ;
  • Lee, Moon-Que (Department of Electronic Computer Engineering, University of Seoul)
  • 이승민 (서울시립대학교 전자전기컴퓨터공학과) ;
  • 박승표 (서울시립대학교 전자전기컴퓨터공학과) ;
  • 최승범 (서울시립대학교 전자전기컴퓨터공학과) ;
  • 이문규 (서울시립대학교 전자전기컴퓨터공학과)
  • Received : 2015.10.08
  • Accepted : 2015.11.26
  • Published : 2016.01.31
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Abstract

In this paper, an UHF-band 1 kW solid-state pulsed power amplifier was designed and implemented for the thermoacoustic imaging(TAI) at 900 MHz. The designed power amplifier has a pulse width of $80{\mu}s$ and a duty cycle of 1 % for short-pulse operation. The overall amplifier was implemented by combining of 16 single-power amplifiers adopting MRFE6P9220HR3 LDMOSFET using wilkinson power dividers. The solid-state pulsed power amplifier shows 25 % drain efficiency with a gain of 76.2 dB when the output power is 60.2 dBm for a -16 dBm input power at center frequency.

본 논문에서는 UHF 대역인 900 MHz에서 열음향 영상(thermoacoustic imaging, TAI) 응용을 위한 1 kW급 반도체 펄스 전력 증폭기를 설계 및 제작하였다. 반도체 펄스 전력 증폭기는 단펄스(short pulse) 동작을 위하여 펄스 폭 $80{\mu}s$, 듀티사이클 1 %, 900 MHz의 캐리어 주파수 조건에서 설계되었다. 전체 전력 증폭기는 16개의 단일 전력 증폭기를 윌킨슨 전력 분배기를 통해 결합하여 제작되었고, 사용된 능동 소자는 Freescale사의 MRFE6P9220HR3 LDMOSFET이 사용되었다. 제작된 전력 증폭기는 입력 전력이 -16 dBm일 때 중심주파수에서 60.2 dBm의 출력 전력과 76.2 dB의 전력 이득, 그리고 25 %의 드레인 효율 특성을 나타내었다.

Keywords

References

  1. Xiong Wang Bauer, D. R. Bauer, R. White, and Hao Xin, "Microwave-induced thermoacoustic imaging model for potential breast cancer detection", IEEE Trans. Biomedical Engineering, vol. 59, no. 10, pp. 2782-2791, Oct. 2012. https://doi.org/10.1109/TBME.2012.2210218
  2. R. M. Smith, J. Lees, P. J. Tasker, Benedikt, and S. C. Cripps, "A 40 W push-pull power amplifier for high efficiency, decade bandwidth applications at microwave frequencies", IEEE MTT-S International, Jun. 2012.
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