5G 이동통신을 위한 28 GHz GaAs pHEMT 전력 증폭기

Abstract

5세대 이동통신은 2020년 상용화를 예정으로 활발히 연구가 진행되고 있다. 5세대 이동통신에서 필요로 하는 높은 데이터 전송률을 위해서 밀리미터파 대역이 반송파의 유력한 후보로 떠오르고 있다. 그러나 반송파의 높은 주파수 대역은 공기 중에서의 감쇄가 크기 때문에 스몰셀 기지국 기반의 통신이 활발해질 것으로 예상된다. 따라서 스몰셀 기지국을 위한 전력 증폭기의 개발이 필요하다. 또한 높은 주파수 대역에서는 트랜지스터의 비선형적인 특성이 더 커지게 됨으로 이를 해결해 줄 수 있는 선형화 기법이 필요하다. 본 논문에서는 28 GHz 대역의 GaAs 전력 증폭기에 사용 가능한 두 가지의 선형화 기법에 대해서 소개한다. 동작하는 클래스가 다른 두 개의 전력 증폭기를 결합하여 3차 혼변조 왜곡을 줄이고 입력 단에 위치하는 커플링 커패시터를 특정한 사이즈로 조절하여 AM-AM 왜곡을 줄였다. 설계된 전력 증폭기는 약 24 dB의 이득과 31 dBm의 최대 출력 전력, 30 dBm의 P1dB를 나타낸다. 최대 효율은 29 %이고 3차 혼변조 왜곡 -40 dBc 기준으로 24 dBm의 출력 전력을 만족한다. 칩의 사이즈는 4.32 mm$^{2}$이다.