저궤도 위성 통신용 Lumped Element Coupled Line Impedance Inverting Balun을 활용한 Ka 대역 전력 증폭기의 설계 방법론
Design Methodology on A Ka-Band Power Amplifier With A Lumped Element Coupled Line Impedance Inverting Balun for Emerging Low-Earth Orbit Satellite Communications
- 주제(키워드) 전력증폭기 , mmWave , Balun
- 발행기관 아주대학교 일반대학원
- 지도교수 주인찬
- 발행년도 2025
- 학위수여년월 2025. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 지능형반도체공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000034376
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
본 연구는 저궤도 위성 통신 송신기에 적합한 고효율, 고선형 성, 소형화된 Ka-대역 전력 증폭기를 제안한다. 본 연구에서 설계 된 전력증폭기는 0.13 μm SiGe HBT BiCMOS 공정을 기반으로 하 며, Lumped element coupled line Impedance inverting balun (ZIB) 을 이용하여 칩 면적을 대폭 줄여 전력 밀도를 높이는 동시에 높 은 성능을 가진다. 제안된 전력 증폭기는 Driver stage에서 single-ended 구조를, Output stage에서 Differential cascode 구조를 사용하여 높은 전 력 밀도(1,580 mW/mm²)를 달성하였으며, 28 GHz에서 22.6 dBm의 Pout과 40.3%의 Power added efficiency(PAE)을 달성하였다. 또한, 24–32 GHz의 1 dB 대역폭을 지원하며, 64 QAM 및 256 QAM 신 호에서 각각 -25 dB와 -32 dB의 EVM(Error Vector Magnitude) 을 달성하였다. 본 연구에서 설계된 Lumped element ZIB는 기존 Distributed 구조 대비 칩 면적을 50% 이상 줄였으며, 28 GHz에서 80.4%의 passive efficiency를 얻었다. 또한, 제안된 전력증폭기는 80°C의 고온 환경에서도 안정적으로 작동하며, Pout 및 PAE의 성능 저하를 최소화한다. 본 연구는 Ka-대역 저궤도 위성통신 송신기 Beamforming Integrated Circuit(BFIC)의 설계에 있어 비용 효율적이고 고성능 솔루션을 제공하며, 차세대 위성 통신 시스템에서의 실용적 가능성 을 제시한다.
more목차
제 1 장 서론 1
제 1 절 연구 배경 1
제 2 절 기존 연구의 한계 및 제안한 연구의 목표 5
제 2 장 Ka 대역 SiGe HBT Cascode 전력 증폭기 설계 7
제 1 절 Ka 대역 SiGe HBT Cascode 전력 증폭기의 회로 구성 7
제 2절 Differential SiGe HBT cascode output stage 설계 9
제 3절 Lumped Element Coupled Line ZIB 설계 12
제 4절 Single ended-diffrenential hybrid 전력증폭기 설계 22
제 3 장 시뮬레이션 및 측정 결과 26
제 1 절 대신호 CW 시뮬레이션 및 측정 결과 26
제 2 절 Modultion 신호 측정 결과 32
제 4장 결론 37
<참고문헌> 39
