본 논문에서는 W-CDMA 기지국용 envelope tracking 전력 증폭기의 선형성 특성을 개선하는 새로운 드레인 바이어스 기법을 제안한다. 기존의 envelope tracking 전력 증폭기에서 드레인 바이어스 전압은 트랜지스터의 문턱전압 근처까지 감소하여 선형성 특성이 크게 나빠진다. 이 문제를 해결하기 위해서 본 연구에서는 입력 신호가 작을 때는 드레인 바이어스 전압이 고정된 class AB로 동작하게 하고 입력 신호가 클 때는 envelope tracking 동작을 하도록 하는 방법을 제안한다. 또한, envelope tracking 동작에서 신호의 왜곡을 줄이도록 드레인 바이어스 전압과 입력 신호의 관계를 새로이 구한다. 제안된 기법의 효과를 검증하기 위하여 class AB Si-LDMOS 전력 증폭기를 사용하여 W-CDMA envelope tracking 전력 증폭기를 설계하였다. 제안된 드레인 바이어스 기법은 평균 효율을 저하시키지 않으면서 선형성 특성을 크게 개선하여 추가의 선형화 기법 없이도 W-CDMA 기지국용 전력 증폭기의 선형성 사양을 만족시키는 것을 시뮬레이션을 통해 확인하였다.
This paper presents new drain bias scheme for the linearity enhancement of envelope tacking power amplifiers for W-CDMA base-stations. In the conventional envelope tracking power amplifiers, the drain bias voltage is lowered close to the knee voltage of transistor, resulting in the severe linearity degradation. To solve this problem, it is proposed in this paper that the amplifier is biased in the conventional class AB mode with a fixed drain bias voltage if the input envelope is low and in the envelope tracking mode otherwise. Moreover, the drain bias in the envelope tracking mode is newly determined to minimized the distortion. To verify the effectiveness of the proposed bias scheme, simulation is performed on the W-CDMA based-station envelope tracking power amplifier using class AB Si-LDMOS power amplifier. It is shown from the simulation that the proposed bias scheme allows a drastic linearity enhancement with the comparable efficiency enough to meet the requirement of W-CDMA base-station without additional linearization techniques.
