Ka 대역 SSPA에서 신뢰성 향상을 위한 구조별 고장률 분석 (Failure Rate Analysis of SSPA Architectures for Reliability Improvement in Ka-band)

서지정보

· 발행기관 : 융복합지식학회
· 수록지 정보 : 융복합지식학회논문지 / 12권 / 4호 / 107 ~ 116페이지
· 저자명 : 강윤호, 이찬주

초록

본 논문에서는 Ka 대역(27~31GHz) 5G용 RFBL(RF Biased Lifetime) 시험 장비를 위한 8채널 SSPA(Solid-State Power Amplifier)의 설계를 목적으로, 세 가지 구조(직렬연결 구조, 전력 분배기 구조, 전력 결합기 구조)에 대한 신뢰성 분석을 수행하였다. 신호가 인가된 상태와 무신호 상태에서 소비 전력을 비교하고, 소비 전력이 가장 큰 경우를 최악의 조건으로 설정하여 각 구조에서의 채널 온도를 계산하였다. GaN 및 GaAs 소자의 채널 온도와 MTTF(평균 고장 시간)를 계산하여 고장률을 비교한 결과, 전력 분배기 구조가 가장 높은 신뢰성을 보였으며, 직렬연결 구조는 가장 낮은 신뢰성을 보였다. 이를 통해 최적의 설계 방안을 도출하였으며, 향후 신뢰성을 고려한 RFBL 하드웨어 설계 및 제작에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 향후 다양한 환경 조건에서 성능 검증이 필요할 것이다.

영어초록

This paper presents a reliability analysis of three different architectures (cascade, power divider, and power combiner) for the design of an 8-channel SSPA (Solid-State Power Amplifier) used in Ka-band(27~31GHz) 5G RFBL (RF Biased Lifetime) test equipment. The study compares power consumption in both ‘Under RF’ and ‘No RF’ conditions, identifying the worst-case scenario based on the highest power consumption, and calculates the corresponding channel temperatures for each architecture. The channel temperature and MTTF (Mean Time to Failure) of GaN and GaAs devices are then computed, and the failure rates are compared. The results show that the power divider architecture exhibited the highest reliability, while the cascade architecture had the lowest. This analysis provides an optimal design approach and contributes to future RFBL hardware development with improved reliability. Further performance validation under various environmental conditions is required.

참고자료

· 없음