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빠르게 진보하는 무선 통신 환경에서 점점 더 많은 데이터를 처리함에 따라 무선 시스템은 많은 전력 소비가 요구된다. 무선 통신을 위한 다양한 송수신 부품 중에서 전력 증폭기의 전력 소비는 송수신기 전체 효율에 상당한 영향을 미치게 된다. 전력 증폭기의 효율을 향상시키기 위해서 도허티 증폭기, 포락선 추적, 포락선 제거 및 복원, 합성된 포락선 제거 및 복원 기술과 같이 여러 가지 기술이 제안되었다. 그 중에서 포락선 추적(envelope tracking)은 많은 선형성의 감쇄를 가져오지 않으면서도 상당한 효율개선 효과를 보이는 기법이다. 포락선 추적 기법의 핵심 부분인 바이어스 변조기(bias modulator)는 linear 증폭기, switching 증폭기, 그리고 hybrid 증폭기 형태로 구분된다. 넓은 주파수 대역을 사용하는 4G 이상의 무선 통신 방식에서는 hybrid 증폭기의 형태의 바이어스 변조기(bias modulator)가 가장 적합하다. 저렴한 제작비용으로 선형 전력 증폭기(power amplifier)를 개발하는 것은 중요한 사항이다. 현재 대부분의 선형 전력 증폭기는 화합물 반도체 공정으로 제작되고 있고 있으며 이는 실리콘 CMOS 공정보다 더욱 많은 비용이 든다. CMOS 공정으로 전력증폭기를 설계할 경우 저렴한 제작비용이 들 뿐만 아니라 동일한 반도체 공정으로 설계된 칩들과 함께 집적이 가능해짐에 따라 송수신 시스템 비용을 더욱 낮출 수 있다. 본 설계에서는 hybrid 증폭기 형태의 바이어스 변조기와 전력증폭기를 CMOS 공정의 single chip으로 제작하여 동작하게 함으로써 집적도를 높이는 방법과, 다른 효율 개선 방법에 비해 좀 더 저렴한 비용으로 출력전력에서 효율이 개선될 수 있는 방법을 연구하였다. |
