KR101088831B1 - 부하 임피던스 변화에 둔감한 전력 증폭기 - Google Patents
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Abstract
Description
도 2는 도 2는 안테나 부하 임피던스가 50옴으로 이상적인 경우 증폭기 부하 임피던스(ZLOAD)를 설명하기 위한 참고도이다.
도 3은 안테나 부하 임피던스가 50옴이 아니라 임의로 변화하는 경우 증폭기 부하 임피던스(ZLOAD)의 변화를 설명하기 위한 참고도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력증폭기의 회로도이다.
도 5는 4-포트 커플러의 커플드 포트 및 격리 포트에 임피던스 소자가 연결된 회로 형태를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따라 4-포트 커플러(30)의 커플드 포트 및 격리 포트에 연결되는 임피던스 소자의 임피던스를 정하는 방법을 설명하기 위한 회로도이다.
도 7은 미리 주어진 4-포트 커플러의 S 파라미터에 따라서 정해지는 α, β, γ 와 B, D, 그리고 ΓD와 ΓCT를 스미스 차트 상에 표시한 결과를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따라 안테나 부하 임피던스가 변화함에 따른 ΓPA의 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
도 9는 도 8을 기초로 하여 전력증폭기의 출력 매칭 회로를 고려한 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
도 10은 제1 실시예에서 발생할 수 있는 문제점을 설명하기 위한 참고도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 의하여 수학식 16에 따라 구해진 ΓD와 ΓCT를 이용하여 시뮬레이션한 결과를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 의하여 계산된 4-포트 커플러의 격리 포트와 커플드 포트의 터미네이션 변화에 따른 ΓPA의 변화를 나타낸 시뮬레이션 결과이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따라 커플드 포트와 격리 포트를 터미네이션한 경우에 안테나 부하 임피던스의 변화에 따른 4-포트 커플러의 삽입손실(IL)의 계산값을 나타내는 표이다.
도 14는 출력 매칭 회로(20)와 4-포트 커플러(30)의 입력 포트 사이에 위상 시프터를 연결한 회로도를 나타낸다.
도 15는 위상 시프터의 위상을 60°로 설정한 경우 안테나 부하 임피던스의 변화에 따른 ΓPA의 변화를 스미스 차트에 나타낸 결과이다.
도 16은 위상 시프터의 위상을 60°로 설정한 경우 안테나 부하 임피던스의 변화에 따른 4-포트 커플러의 삽입손실(IL)의 계산값을 나타내는 표이다.
Claims (12)
- 입력신호를 증폭하는 전력증폭 회로;
상기 전력증폭 회로의 출력단에 연결되어 상기 전력증폭 회로와 안테나 부하 사이에서 임피던스 매칭을 수행하는 출력 매칭 회로; 및
상기 출력 매칭 회로와 상기 안테나 부하 사이에 연결되는 4-포트 커플러를 포함하고,
상기 4-포트 커플러의 입력 포트는 상기 출력 매칭 회로와 연결되고,
상기 4-포트 커플러의 출력 포트는 상기 안테나 부하와 연결되고,
상기 4-포트 커플러의 커플드 포트 및 격리 포트에는 각각 소정의 임피던스 소자가 연결되는 것을 특징으로 하는 전력증폭기. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 4-포트 커플러의 커플드 포트 및 격리 포트의 반사 계수 ΓD 및 ΓCT 가 다음 수학식을 만족하도록 상기 임피던스 소자가 결정되는 것을 특징으로 하는 전력증폭기.
여기서, A는 상기 4-포트 커플러의 출력 포트에서 상기 안테나 부하 쪽을 바라본 반사 계수 ΓL 과 다음의 관계를 가지며,
상기 수학식의 α, β, γ는 상기 4-포트 커플러의 커플드 포트와 격리 포트가 50옴으로 정합된 경우의 S 파라미터 S21, S12, S34, S43, S31, S13, S24, S42, S32, S23, S14, S41 에 따라 다음 수학식에 따라 결정된다.
- 제1항, 제3항, 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 4-포트 커플러의 S21의 위상을 변화시키기 위한 위상 조정 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력증폭기. - 제5항에 있어서,
상기 위상 조정 수단은 상기 출력 매칭 회로와 상기 4-포트 커플러의 입력 포트 사이에 연결되는 위상 시프터(phase shifter)인 것을 특징으로 하는 전력증폭기. - 제6항에 있어서,
상기 위상 시프터의 위상 값은 상기 4-포트 커플러의 삽입 손실이 1에 가까운 값이 되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 전력증폭기. - 제1항에 있어서,
상기 4-포트 커플러는 메타물질로 구현되는 것을 특징으로 하는 전력증폭기. - 제8항에 있어서,
상기 메타물질을 이용하여 상기 4-포트 커플러의 S21의 위상은 삽입 손실이 1에 가까운 값이 되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 전력증폭기. - 입력신호를 증폭하는 전력증폭 회로;
상기 전력증폭 회로의 출력단에 연결되어 상기 전력증폭 회로와 안테나 부하 사이에서 임피던스 매칭을 수행하는 출력 매칭 회로;
상기 출력 매칭 회로와 상기 안테나 부하 사이에 마련되는 4-포트 커플러; 및
상기 출력 매칭 회로와 상기 4-포트 커플러의 입력 포트 사이에 연결되는 위상 시프터를 포함하고,
상기 4-포트 커플러의 입력 포트는 상기 위상 시프터와 연결되고,
상기 4-포트 커플러의 출력 포트는 상기 안테나 부하와 연결되고,
상기 4-포트 커플러의 커플드 포트 및 격리 포트에는 각각 소정의 임피던스 소자가 연결되는 것을 특징으로 하는 전력증폭기. - 삭제
- 제10항에 있어서,
상기 4-포트 커플러의 커플드 포트 및 격리 포트의 반사 계수 ΓD 및 ΓCT 가 다음 수학식을 만족하도록 상기 임피던스 소자가 결정되는 것을 특징으로 하는 전력증폭기.
여기서, A는 상기 4-포트 커플러의 출력 포트에서 상기 안테나 부하 쪽을 바라본 반사 계수 ΓL 과 다음의 관계를 가지며,
상기 수학식의 α, β, γ는 상기 4-포트 커플러의 커플드 포트와 격리 포트가 50옴으로 정합된 경우의 S 파라미터 S21, S12, S34, S43, S31, S13, S24, S42, S32, S23, S14, S41 에 따라 다음 수학식에 따라 결정된다.
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