A 100 watt unit power amplifier using temperature independent biasing for digital television repeater use is designed and manufactured. The change in current consumption in a 100 W power amplifier has excellent characteristics of less than 0.6 A.
연구 배경
최근 많은 연구개발이 진행되고 있는 GaAs(Element Gallium Arsenide) 등의 화합물 반도체 소자는 하이디지털에서의 우수한 특성으로 인해 저잡음 증폭기, 전력증폭기, 주파수 믹서 등의 하이브리드 및 패키징 기술에 활용되고 있습니다. 속도. 초고주파 소형 집적회로의 핵심부품으로 적용, 상용화되고 있습니다. 과거에는 위성을 비롯한 초고주파 신호를 증폭하는 기능을 갖는 전력증폭기로 TWTA(Traveling Wave Tube Amplifier)나 클라이스트론(Klystron) 등 대형 기기가 사용됐으나, 현재는 더욱 소형화되고 소형화되는 추세다. 거룻배. 이 때문에 화합물 반도체를 소자로 사용하는 SSPA로 대체되고 있다.
연구 목적
본 연구에서는 UHF 대역 주파수를 사용하는 지상파 DTV 서브시스템용 100W 전력 증폭기를 설계하고 구현하였다. 마지막으로 이렇게 구현된 100W 전력 증폭기의 성능을 평가하였으며, 5장에서는 본 논문의 전반적인 결론을 기술한다.
통신 시스템의 형태
초고주파 및 밀리미터파 대역에서는 원형 도파관을 사용하여 저손실 특성을 얻을 수 있습니다. 반면, 광섬유 케이블(광 주파수 범위의 도파관)은 손실이 적고 대역폭이 매우 높으며 견고하기 때문에 장거리 전화 네트워크에 널리 사용됩니다.
DTV 시스템 설계 파라미터
위성 및 지상파 DTV 방송의 전송 프레임 구조 Fig. 위성 및 지상파 방송의 주요 설계 매개변수입니다.
지상파 DTV 중계기 시스템
여기서, Pre-Equalizer는 채널 필터 등에 의해 생성된 선형 왜곡을 제거하는 기능을 수행하고, Pre-Corctor는 HPA에 의해 생성된 비선형 왜곡을 제거하는 기능을 수행합니다. HPA 하위 시스템에는 다음 기능이 있어야 합니다.
지상파 DTV HPA 서브 시스템
100W 전력 증폭기 스테이지는 100W 단위 전력 증폭기, 전력 분배기, 전력 결합기 및 출력 감지 장치로 구성됩니다. 100W 전력 증폭기 출력 감지 장치는 지정된 출력이 출력되고 있는지 확인하는 데 사용됩니다.
구동증폭단의 설계 및 구현
본 장에서는 사용되는 장치의 한계를 고려하여 전력증폭기를 구현하기 위한 전력증폭기단, 중간증폭기단, 100W 단위 전력증폭기를 설계 및 제작한다. 제작된 프리앰프의 입출력 반사손실. 1W 단위 증폭기 회로와 바이어스 회로 그림.
상호 변조 왜곡 특성 그림 3-11. 1W 단위 증폭기의 시뮬레이션 결과 제작된 구동증폭단의 입출력 반사손실. 제작된 구동증폭기의 위상 상호변조 왜곡 특성.
중간증폭단의 설계 및 구현
증폭기에 사용되는 반도체 소자인 바이폴라 트랜지스터와 FET는 비선형성을 갖는다. 또한, 고온 환경이나 전력 증폭기에서 발생하는 온도 상승은 증폭기의 이득을 왜곡시킨다 [xv], [xvi]. 손실 정합 증폭기는 저주파수 이득을 줄이고 광대역 특성을 얻기 위해 FET의 게이트에 저항을 병렬로 연결하는 토폴로지입니다.
피드백 증폭기는 저항을 FET의 게이트와 드레인에 연결하여 저주파 증폭을 달성합니다. 85W 중간 증폭기 회로 및 바이어스 회로 그림. 100W 전력 증폭기의 블록 다이어그램. 전력 증폭기를 설계하고 제작하려면 적절한 DC 바이어스 전압을 통해 전력 트랜지스터에 전류를 공급해야 합니다.
그러나 고출력 전력 증폭기의 경우 파워 트랜지스터에 높은 열이 발생하고 DC 바이어스 전압이 변화한다 [xxviii], [xxix]. 제작된 100W 단위 파워앰프의 온도에 따른 전류의 변화.
결과 분석
본 연구에서는 디지털 TV 중계기에 사용되는 UHF 전송장치(470~806MHz)로 사용할 수 있는 전력증폭기를 설계 및 제작하였다. 다음 장에서는 이렇게 구현된 전력증폭기를 이용하여 100W의 전력이 가능하도록 100W 전력증폭기를 제작하고 그 특성을 살펴보았다. 정규화되고 대칭적인 윌킨슨 전력 분배기
윌킨슨 전력 분배기 분석을 단순화하기 위해 모든 임피던스는 그림 4-2에 표시된 대로 특성 임피던스 Z0으로 정규화됩니다. a) 쌍 모드 여기를 위한 회로도(a). ②와 ③에서 반사된 전력만이 저항기에서 소산됩니다. 이렇게 시뮬레이션한 동위상 3방향 전력 결합기는 -의 삽입 손실을 갖는다. a) 유전체 두께 h=120 mil에서의 삽입 및 반사 손실.
전력검출기 및 감쇠기
방향성 커플러의 출력 신호 전력 대 유효 방사 출력 전력 그림. 감쇠기는 40dB 결합선형 방향성 결합기를 이용하여 100W 전력증폭기의 출력을 감지하여 안테나로 방사되는 신호전력을 제어할 수 있도록 설계, 제작되었습니다. 전력 증폭기가 P1dB 출력 이상으로 작동하면 포화(압축)됩니다.
제작된 100와트 전력증폭기의 특성을 측정하기 위해 평가기법 함수를 이용하여 텍트로닉스 RFA-300A를 이용하여 등가마스크를 생성하였다. 따라서 본 연구에서는 광대역 특성을 얻을 수 있고 회로가 간단한 피드백 방식을 이용하여 100W 전력 증폭기를 구현하였다. 특히, 본 연구에서는 텍트로닉스의 RFA-300A를 이용하여 제작된 100와트 전력증폭기의 특성을 측정하고, 평가기술 기능을 이용하여 등가마스크를 제작하였다.
