ILS용 100 MHz 대역 Cartesian Feedback 선형 전력증폭기 설계 = Cartesian Feedback–Linearized Power Amplifier for 100-MHz-Band ILS

국문 초록 (Abstract)

본 논문은 Cartesian feedback 선형화 방법을 적용하여 ILS용 100 MHz 대역 전력증폭기의 IMD(intermodulation distortion)와 PAE(power-added efficiency)의 특성을 개선하였다. 전력증폭기, I/Q 변조기와 복조기를 시뮬레이션하고, 전력증폭기를 제작하여 측정한 결과는, 시뮬레이션과 유사한 특성을 얻었으며 요구성능 규격을 만족하였다. 변조 주파수가90 Hz와 150 Hz이며 AM(amplitude modulation) 변조도가 각각 20 %인 변조 신호에서, Cartesian feedback 선형 전력증폭기는 45 dBm 출력에서 IMD가 −43.95 dBc 특성을 보였고, 선형화 적용으로 28.22 dB의 IMD 개선 효과가 있었다. 또한전력증폭기의 PAE는 40.12 %의 고효율 특성을 얻었고, 기존 설계된 전력증폭기와 비교하면 15.74 %의 PAE 개선 효과를확인하였다. 협대역 AM 변조 신호를 사용하는 계기착륙시설(ILS: instrument landing system) 송신부에, 설계한 Cartesian feedback 선형 전력증폭기를 적용하여 IMD 및 PAE 성능 개선이 가능함을 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study aimed to improve the characteristics of intermodulation distortion (IMD) and power-added efficiency (PAE) of a 100-MHz-band instrument landing system (ILS) power amplifier using Cartesian feedback linearization. The power amplifier, I/Q modulator, and demodulator circuits were simulated. The characteristics of the manufactured amplifier were similar to the simulation results and met the required performance specifications. In a modulation signal with modulation frequencies of 90 Hz and 150 Hz, and amplitude modulation (AM) depths of 20 % each, the designed Cartesian feedback–linearized power amplifier achieved an IMD characteristic of –43.95 dBc at an output power of 45 dBm. This indicates an IMD improvement of 28.22 dB compared to that of the nonlinear amplifier. Moreover, the designed power amplifier exhibited a high-efficiency characteristic with a PAE of 40.12 %, indicating an improvement of 15.74 % compared with the PAE of the previously designed power amplifier. This study confirmed that the IMD and PAE characteristics can be improved by employing the designed Cartesian feedback–linearized power amplifier in the transmitter of an ILS that uses narrowband AM signals.