픽셀화된 결합기(Pixelated Combiners)와 이중 상태 임피던스 합성(Dual-State Impedance Synthesis)을
요약
CNN과 유전 알고리즘을 활용하여 3포트 Doherty 전력 증폭기용 픽셀화된 결합기를 설계하는 새로운 방법론을 제안합니다. GaN HEMT 프로토타입을 통해 높은 피크 드레인 효율과 우수한 선형성을 입증했습니다.
핵심 포인트
- CNN과 유전 알고리즘을 결합한 이중 상태 임피던스 합성 방법론 제안
- 픽셀화된 레이아웃 표현을 통한 복잡한 결합기 설계 최적화
- 2.6-2.8 GHz 대역에서 71.2% 이상의 높은 피크 드레인 효율 달성
- 디지털 사전 왜곡 적용 시 -51.3 dBc 이하의 우수한 ACLR 성능 확보
Doherty 전력 증폭기 (PA)의 출력 결합기(output combiner)는 부하 변조(load modulation), 임피던스 매칭(impedance matching), 위상 보상(phase compensation)을 단일 네트워크 내에 통합하므로, 그 설계와 합성이 매우 까다롭습니다. 본 논문에서는 피크(peak) 및 백오프(back-off) 전력 조건을 모두 해결하기 위해 심층 합성곱 신경망 (CNNs), 픽셀화된 레이아웃 표현(pixelated layout representations), 그리고 유전 알고리즘 (GA)을 이중 상태 임피던스 합성(dual-state impedance synthesis)과 결합한 3포트 Doherty 결합기 설계 방법론을 제안합니다. 개념 증명(proof of concept)으로서, 3포트 픽셀화된 결합기를 포함하는 두 개의 GaN HEMT Doherty PA 프로토타입이 설계 및 제작되었습니다. 두 프로토타입 모두 2.6-2.8 GHz 대역 내에서 44.2 dBm을 초과하는 측정된 포화 출력 전력(saturated output power)과 71.2% 이상의 피크 드레인 효율(peak drain efficiency)을 달성했습니다. 또한, 6-dB 백오프 레벨에서 64%에 달하는 높은 드레인 효율이 측정되었습니다. 디지털 사전 왜곡(digital predistortion)을 적용한 후, 각 프로토타입은 -51.3 dBc보다 우수한 인접 채널 누설비 (ACLR)를 달성했습니다.
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