This paper describes the design method of envelope modulator (EM) to increase the efficiency of RF power amplifier for LTE20MHz. Among the conventional EM structure, the AC-coupled hybrid structure operates normally by applying an external voltage corresponding to the input signal in order to maintain the voltage across the capacitor. In this paper, by utilizing a feedforward path, the proposed EM with AC-coupled hybrid structure is designed to operate without any external signal. Also, by adding the current information of the linear amplifier (LA) at the input of the switching amplifier (SA), compensation of the overall system is simply achieved. In addition, the relationship between the bandwidth of the SA and the efficiency of the overall system for the AC-coupled hybrid structure is analyzed for the first time, concluding that the bandwidth of the SA need not be wide. Considering the result of the analysis and the fact that the SA with narrow bandwidth has a good stability and is typically more efficient than the SA with wide bandwidth, the SA in this work was designed with narrow bandwidth. The bandwidth of the LA is about 50 MHz in our design and the bandwidth of SA is designed below 100 kHz. A 0.18 μm CMOS process was used for the design and the efficiency resulted in 83.3% when the output power is 1 W.
본 논문에서는 LTE20MHz에서 RF 전력 증폭기의 효율을 높이기위한 포락선 변조기 (EM)의 설계 방법을 설명한다. 종래의 EM 구조 중 AC 결합 하이브리드 구조는 커패시터 양단의 전압을 유지하기 위해 입력 신호에 해당하는 외부 전압을인가함으로써 정상적으로 동작한다. 본 논문에서는 피드 포워드 경로를 이용하여 AC 결합 하이브리드 구조의 EM을 외부 신호없이 동작하도록 설계 하였다. 또한 선형 증폭기 (LA)의 전류 정보를 스위칭 앰프 (SA)의 입력에 추가함으로써 전체 시스템의 보상을 간단히 달성 할 수있다. 또한, SA의 대역폭과 AC 결합 하이브리드 구조에 대한 전체 시스템의 효율 사이의 관계가 처음 분석되어 SA의 대역폭이 넓을 필요는 없다고 결론 내렸다. 분석 결과와 좁은 대역폭의 SA가 안정성이 좋으며 일반적으로 넓은 대역폭의 SA보다 더 효율적이라는 사실을 고려할 때이 작업의 SA는 좁은 대역폭으로 설계되었습니다. LA의 대역폭은 설계시 약 50MHz이며 SA의 대역폭은 100kHz 미만으로 설계됩니다. 설계에 0.18 μm CMOS 공정을 사용했으며 출력 전력이 1 W 일 때 효율은 83.3 %였다.
