Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC (대한전자공학회논문지TC)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
권호 표지

Design of Dual-band Power Amplifier using CRLH of Metamaterials

메타구조의 CRLH를 이용한 이중대역 전력증폭기 설계

  • Ko, Seung-Ki (Information and Telecommunication Engineering, Soongsil University) ;
  • Seo, Chul-Hun (Information and Telecommunication Engineering, Soongsil University)
  • 고승기 (숭실대학교 정보통신전자공학부) ;
  • 서철헌 (숭실대학교 정보통신전자공학부)
  • Received : 2010.12.07
  • Accepted : 2010.12.10
  • Published : 2010.12.25
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Abstract

In this paper, a novel dual-band power amplifier using metamaterials has been realized with one RF GaN HEMT diffusion metal-oxide-semiconductor field effect transistor. The CRLH TL can lead to metamaterial transmission line with the dual-band tuning 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. We have managed only the second- and third-harmonics to obtain the high efficiency with the CRLH TL in dual-band. 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. Two operating frequencies are chosen at 900 MHz and 2140 MHz in this work. The measured results show that the output power of 39.83 dBm and 35.17 dBm was obtained at 900 MHz and 2140 MHz, respectively. At this point, we have obtained the power-added efficiency (PAE) and IMD of 60.2 %, -23.17dBc and 67.3 %, -25.67dBc at two operation frequencies, respectively.

본 논문에서는 메타구조를 이용하여 하나의 RF GaN HEMT로 새로운 이중대역에 전력증폭기를 구현하였다. CRLH 전송선로는 이중- 대역 조절 특성을 갖는 메타물질 전송 선로를 만들 수 있다. CRLH 전송 선로의 이중 대역 동작은 전력증폭기의 정합 회로를 구현을 위하여 주파수 오프셋과 CRLH 전송 선로의 비선형 위상 기울기에 의해 얻을 수 있다. 이중대역에서 CRLH 전송 선로를 이용하여 이중대역에서 오직 2차, 3차 고조파 성분만을 조절하였다. 또한, 제안된 전력증폭기의 효율을 향상 시키기 위하여 출력 정합 회로뿐만 아니라 입력 정합회로도 고조파 조절 회로를 이용하여 구현하였다. 두 동작 주파수는 900MHz와 2140MHz로 정하였다. 전력증폭기의 측정된 출력 전력은 각각 900MHz에서 39.37dBm, 2140MHz에서 38.87 dB이다. 이 지점에서 얻은 전력효율 및 IMD는 900MHz에서 PAE 60.2%, IMD는 -23.17dBc, 2140MHz에서 PAE 67.3%, IMD -25.67dBc이다.

Keywords

References

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