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Metamaterial 구조의 대역통과여파기를 이용한 WCDMA 대역 고선형 전력증폭기 설계
Design of Highly Linear Power Amplifier using Bandpass Filter based on Metamaterial Structure

김형준    (숭실대학교 정보통신전자공학부   ); 서철헌    (숭실대학교 정보통신전자공학부  );
  • 초록

    본 논문에서는 Composite Right-/Left-Handed (CRLH) 형태의 Metamaterial 구조의 대역통과여파기를 설계하여 이를 전력증폭기의 출력 정합단에 이용함으로써 고선형 전력증폭기를 구현하였다. 제안된 대역통과여파기는 직렬형태의 캐패시터와 전송선로, 병렬형태의 인덕터와 전송선로로 이루어져 있다. 전력증폭기의 동작대역에서 손실을 최소화하고 CRLH 구조를 이용하여 2차 고조파 성분을 제한시켜 전력증폭기의 선형성을 개선하였다. 또한 협대역 대역통과여파기의 특성을 이용하여 인접채널 누수비 특성 또한 개선하였다. 제안된 전력증폭기는 각각 출력 전력과 2차 고조파, 3차 혼변조, 인접채널 전력누수비는 각각 2.14 GHz에서 38.83 dBm, -61.33 dBc, -54.67 dBc, -51.33 dBc @ 5 MHz, -56.50 dBc @ 10 MHz 의 특성을 얻었다.


    In this paper, highly linear power amplifier using bandpass filter based on metamaterial and Composite Right- / Left-Handed (CRLH) structure is proposed. The proposed bandpass filter consist of the series capacitor, series microstrip line and the parallel inductor, parallel microstrip line. The insertion loss is minimized at operation frequency and the $2^{nd}$ harmonic is suppressed by the bandpass filter using the CRLH structure. And we improved the Adjacent Channel Leakage Ratio (ACLR) using the characteristic of the proposed bandpass filter. At 2.14 GHz, we have obtained the output power of 38.83 dBm, the $2^{nd}$ harmonic of .61.33 dBc, the $3^{rd}$ IMD of .54.67 dBc, and ACLR of .51.33 dBc at 5 MHz offset, -56.50 dBc at 10 MHz offset, respectively.


  • 주제어

    Power amplifier .   CRLH(Composite Right-/Left-Handed) .   Metamaterial .   Linearity .   Bandpass filter.  

  • 참고문헌 (6)

    1. S. C. Cripps, RF Power Amplifiers for Wireless Communications, Artech House, 1999. 
    2. C. Lee, C. Seo, "EER 구조의 응용과 PBG를 이용한 고효율, 고선형성 Class-F 전력 증폭기," 전자공학회논문지, 44권, 2호, 81-86쪽, 2007년 
    3. A. Lai, C. Caloz, and T. Itoh, "Composite right/left--handed transmission line metamaterials," IEEE Microwave Magazine, vol. 5, pp. 34-50, September 2004. 
    4. I-Hsiang Lin, M. DeVincentis, and C. Caloz, and T. Itoh, "Arbitrary dual-band composite using composite right/left-handed transmission lines," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 52, no. 4, pp. 1142-1149, April 2004. 
    5. J. B. Pendry, "Negative refraction makes perfect lens," Phys. Rev. Lett., vol. 85, pp. 3966-3969, 2000. 
    6. V. G. Veselago, "The electrodynamics of substances with simul-taneously negative values of $\epsilon$ and $\mu$," Sov. Phys.-Usp., vol. 10, pp.509-514, 1968. 

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