S-대역 300 W급 GaN HEMT 고조파 튜닝 내부 정합 전력증폭기

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 Wolfspeed사의 CGHV40320D GaN HEMT를 사용하여 LTE 밴드 7 대역에서 동작하는 S-대역 300 W급 내부 정합 전력증폭기를 설계하고 제작하였다. 비선형 모델을 바탕으로 기본주파수 및 고조파에서 소스풀 및 로드풀 시뮬레이션을 수행하여 최적 임피던스를 추출하였고, 세라믹 패키지 내부에 고조파 임피던스를 튜닝한 정합회로가 적용되었다. 비유전율 40의 고유전율 기판과 RF35TC PCB 기판을 사용하여 제작된 내부 정합 전력증폭기는 펄스 주기 1 ms, 듀티 10 %의 펄스 모드 조건에서 전력 성능이 측정되었으며, 2.62～2.69 ㎓에서 257～323 W의 최대 출력 전력과 64～71 %의 드레인 효율, 11.5～14.0 ㏈의 전력 이득을 보였다. LTE 신호 기반의 ACLR 측정에서는 79 W의 평균 출력 전력에서 42～49 %의 드레인 효율을 보였고 2.62 ㎓를 제외한 전체 주파수 대역에서 -30 ㏈c 이하의 성능을 보였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Herein, an S-band internally-matched power amplifier that shows a power capability of 300 W in a Long Term Evolution(LTE) band 7 is designed and fabricated using a CGHV40320D GaN HEMT from Wolfspeed. Based on the nonlinear model, the optimum source and load impedance are extracted from the source-pull and load-pull simulations at the fundamental and harmonic frequencies, and the harmonic impedance tuning circuits are implemented inside a ceramic package. The internally matched power amplifier, which is fabricated using a thin-film substrate with a high relative permittivity of 40 and an RF35TC PCB substrate, is measured at the pulsed condition with a pulse period of 1 ms and a duty cycle of 10%. The measured results show a maximum output power of 257～323 W, a drain efficiency of 64～71%, and a power gain of 11.5～14.0 ㏈ at 2.62～2.69 ㎓. The LTE-based measurement shows a drain efficiency of 42～49% and an ACLR of less than -30 ㏈c(excluding 2.62 ㎓) at an average power of 79 W.

목차 (Table of Contents)

• 요약
• Abstract
• Ⅰ. 서론
• Ⅱ. GaN HEMT 소자 및 특성
• Ⅲ. 고조파를 포함한 소스풀 및 로드풀 시뮬레이션
• Ⅳ. 전력증폭기 제작 및 측정
• Ⅴ. 결론
• References

참고문헌 (Reference)

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