KR100913224B1 - Radio frequency repeater - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전치왜곡과 간섭제거를 통해 송수신 시스템간의 간섭을 제거하고 고효율, 저비용, 저발열을 실현할 수 있는 RF 무선 중계장치에 관한 것이다.The present invention relates to an RF wireless relay apparatus capable of removing interference between transmission and reception systems through predistortion and interference cancellation and realizing high efficiency, low cost, and low heat generation.

이를 위해 본 발명에서는 고전력증폭기의 선형성을 보장하는 전치왜곡 선형화증폭기와 송수신간의 격리 값을 크게 만들어 줌으로써 송수신 시스템간의 간섭을 제거할 수 있도록 전파지연, 위상변화, 진폭조정 기능을 갖는 간섭제거장치를 갖는 RF 무선 중계장치에 있어서, 상기 전치왜곡 선형화증폭기는 입력신호를 왜곡하는 디지털 방식의 전치왜곡장치와; 증폭된 신호를 출력하는 고전력증폭기와; 고전력증폭기에서 출력되는 신호를 검출하는 결합기와; 전치왜곡장치의 전치왜곡 신호와 고전력증폭기에서 출력된 신호를 디지털적으로 비교하여 필요한 원신호 이외에 기생증폭 신호와 크기는 같고 부호는 반대인 신호를 발생시키고, 이를 상기 전치왜곡장치에 전달하여 기생 증폭신호를 제거하도록 하는 전치왜곡 학습기를 포함하여 이루어진 RF 무선 중계장치를 제공한다.To this end, the present invention has an interference cancellation device having a propagation delay, phase change, and amplitude adjustment function to remove interference between a transmission and reception system by making a large isolation value between a predistortion linearization amplifier and a transmission / reception to guarantee the linearity of a high power amplifier. An RF wireless repeater, wherein the predistortion linearization amplifier comprises: a digital predistorter for distorting an input signal; A high power amplifier for outputting the amplified signal; A combiner for detecting a signal output from the high power amplifier; Digitally compares the predistortion signal of the predistorter and the signal output from the high power amplifier to generate a signal of the same magnitude and opposite sign as the parasitic amplification signal, in addition to the required original signal, and transmits it to the predistorter for parasitic amplification. An RF wireless relay device including a predistortion learner for canceling a signal is provided.

따라서 본 발명은 간섭제거기능을 통해 신호의 간섭을 제거하고, 전치왜곡기능을 통해 고전력증폭기의 선형성을 보장하므로 고효율, 저비용, 저발열을 실현할 수 있는 RF 무선 중계장치를 제공하는 유용한 효과가 있다. Therefore, the present invention has a useful effect of eliminating interference of a signal through an interference canceling function and ensuring a linearity of a high power amplifier through a predistortion function, thereby providing an RF wireless relay apparatus capable of realizing high efficiency, low cost, and low heat generation.

RF, 중계장치, 전치왜곡, 고전력증폭기, 간섭제거장치. RF, repeater, predistortion, high power amplifier, interference canceller.

Description

ＲＦ 무선 중계장치{Radio frequency repeater}RF radio repeater {Radio frequency repeater}

본 발명은 RF 무선 중계장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 간섭제거 기능과 전치왜곡장치를 통해 송수신 시스템간의 간섭을 제거하고, 고효율, 저비용 저발열을 실현할 수 있는 RF 무선 중계장치에 관한 것이다.The present invention relates to an RF wireless relay device, and more particularly, to an RF wireless relay device capable of removing interference between a transmission and reception system through an interference cancellation function and a predistortion device and realizing high efficiency, low cost, and low heat generation.

일반적으로 RF 무선 중계장치는 통신 시스템의 중간에서 약해진 신호를 받아 증폭 재송신하거나 찌그러진 신호의 파형을 정형하고 타이밍을 조정 또는 재구성하여 송신하는 장치로서, 그 종류에는 광 중계장치, 마이크로 웨이브 중계장치, 변파 중계장치, RF 무선 중계장치 등이 있다.In general, RF radio repeaters receive weak signals in the middle of a communication system and amplify, retransmit, or shape and adjust timing or reconstruction of the waveform of a distorted signal.These include optical repeaters, microwave repeaters, and wave changes. Repeater, RF wireless repeater and the like.

이중에서 RF 무선 중계장치는 경제성은 우수하나 송수신간의 이격문제 및 기지국 잡음 상승 등의 문제를 가지고 있기 때문에 그 설치과정에 있어서 여러 제약이 발생되고 있는 실정이다.Among them, the RF wireless repeater is excellent in economic efficiency, but there are many limitations in the installation process because of problems such as separation between transmission and reception and increase of base station noise.

도 1은 종래의 RF 무선 중계장치의 구조를 개략적으로 나타낸 블록도로서, 도시된 바와 같이 링크안테나(20)를 통하여 RF 무선 중계장치(10)에 유입된 신호는 듀플렉서(30)에서 여파되고, 저잡음증폭기(40)를 거쳐 원하는 만큼 감쇄기(50)를 통해 감쇄 또는 고정된다.1 is a block diagram schematically showing the structure of a conventional RF wireless repeater. As shown, a signal introduced into the RF wireless repeater 10 through the link antenna 20 is filtered by the duplexer 30. It is attenuated or fixed through the attenuator 50 through the low noise amplifier 40 as desired.

그리고 감쇄 또는 고정된 신호는 고전력증폭기(60)를 경유한 후에 듀플렉서(31)와 서비스안테나(21)를 통해 방사된다. 이때 두 안테나(20)(21)간의 간섭현상으로 인하여 RF 무선 중계장치(10)의 중계 기능이 현저히 떨어지는 문제점이 발생되었다.The attenuated or fixed signal is radiated through the duplexer 31 and the service antenna 21 after passing through the high power amplifier 60. At this time, due to the interference between the two antennas 20 and 21, the relay function of the RF wireless repeater 10 is significantly degraded.

또한 종래의 RF 무선 중계장치(10)는 고전력증폭기(60)의 경우 실제 이용 가능한 최대 전력점까지 사용하지 않고, 일정 dB 낮은 점에서 동작되도록 설계되므로 이를 위해 선형성을 확보하는 Back-off 기술이 적용될 수밖에 없으며, 이로 인하여 저효율, 고비용, 고전력 소모 등의 문제점이 발생되었다.In addition, the conventional RF wireless repeater 10 is designed to operate at a predetermined dB lower point without using the maximum power point that is actually available in the case of the high power amplifier 60, so that a back-off technique for securing linearity is applied. Inevitably, there are problems such as low efficiency, high cost, and high power consumption.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 간섭제거기능을 통해 신호의 간섭을 제거하고, 전치왜곡기능을 통해 고전력증폭기의 선형성을 보장하므로 고효율, 저비용, 저발열을 실현할 수 있는 RF 무선 중계장치를 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, the object of the present invention is to eliminate the interference of the signal through the interference cancellation function, through the predistortion function to ensure the linearity of the high power amplifier, high efficiency, It is an object of the present invention to provide an RF wireless relay that can realize low cost and low heat generation.

이와 같은 본 발명의 목적은 고전력증폭기의 선형성을 보장하는 전치왜곡 선형화증폭기와 송수신간의 격리 값을 크게 만들어 줌으로써 송수신 시스템간의 간섭을 제거할 수 있도록 전파지연, 위상변화, 진폭조정 기능을 갖는 간섭제거장치를 갖는 RF 무선 중계장치에 있어서, 상기 전치왜곡 선형화증폭기는 입력신호를 왜곡하는 디지털 방식의 전치왜곡장치와; 증폭된 신호를 출력하는 고전력증폭기와; 고전력증폭기에서 출력되는 신호를 검출하는 결합기와; 전치왜곡장치의 전치왜곡 신호와 고전력증폭기에서 출력된 신호를 디지털적으로 비교하여 필요한 원신호 이외에 기생증폭 신호와 크기는 같고 부호는 반대인 신호를 발생시키고, 이를 상기 전치왜곡장치에 전달하여 기생 증폭신호를 제거하도록 하는 전치왜곡 학습기를 포함하여 이루어진 RF 무선 중계장치를 통해 달성할 수 있다.The object of the present invention as described above is to increase the isolation value between the predistortion linearization amplifier and the transmission and reception to ensure the linearity of the high power amplifier by the interference cancellation device having a propagation delay, phase change, amplitude adjustment function to eliminate the interference between the transmission and reception systems. An RF wireless repeater having a predistortion linearization amplifier comprising: a digital predistortion device for distorting an input signal; A high power amplifier for outputting the amplified signal; A combiner for detecting a signal output from the high power amplifier; Digitally compares the predistortion signal of the predistorter and the signal output from the high power amplifier to generate a signal of the same magnitude and opposite sign as the parasitic amplification signal, in addition to the required original signal, and transmits it to the predistorter for parasitic amplification. This can be achieved through an RF wireless repeater comprising a predistortion learner to remove the signal.

따라서 본 발명은 전치왜곡 선형화증폭기를 통해 기생증폭 신호의 발생을 최소화하고 고전력증폭기의 선형성을 보장하게 된다. 따라서 고효율, 저비용, 저발열의 RF 무선 중계장치를 실현하고, 그 성능을 향상시키는 매우 유용한 효과가 있다.Therefore, the present invention minimizes the generation of parasitic amplification signal through the predistortion linearization amplifier and ensures the linearity of the high power amplifier. Therefore, there is a very useful effect of realizing a high efficiency, low cost, low heat RF wireless relay device and improving its performance.

또한 본 발명은 간섭제거장치의 전파지연, 위상변화, 진폭조정 기능을 통해 송수신간의 격리 값을 크게 만들어 줌으로써 송수신 시스템간의 간섭을 제거할 수 있으며, 이로 인하여 송신 시스템이 인접한 수신 시스템에 미치는 영향을 최소화 하고, 원활한 무선 통신이 이루어지도록 하는 유용한 효과가 있다.In addition, the present invention can remove the interference between the transmission and reception system by making the isolation value between the transmission and reception through the propagation delay, phase change, amplitude adjustment function of the interference cancellation device, thereby minimizing the effect of the transmission system on the adjacent receiving system And, there is a useful effect to make a smooth wireless communication.

이하, 본 발명의 RF 무선 중계장치에 대한 일 실시예로서, 그 상세한 구성을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, as an embodiment of the RF wireless relay device of the present invention, the detailed configuration will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 RF 무선 중계장치의 구조를 개략적으로 나타낸 블록도로서, 도시된 바와 같이 크게 링크안테나(200), 듀플렉서(300)(310), 저잡음증폭 기(400), 감쇄기(500), 전치왜곡 선형화증폭기(600), 간섭제거장치(700)로 구성된다.Figure 2 is a block diagram schematically showing the structure of the RF wireless repeater according to the present invention, as shown in the link antenna 200, duplexer 300, 310, low noise amplifier 400, attenuator 500 ), The predistortion linearization amplifier 600, and the interference cancellation device 700.

먼저, 링크안테나(200)는 신호를 수신하거나 발신하는 안테나로서, 중계기에 설치되어 기지국과 단말기 사이에서 전파를 송수신 하게 된다.First, the link antenna 200 is an antenna that receives or transmits a signal and is installed in a repeater to transmit and receive radio waves between a base station and a terminal.

듀플렉서(300)는 링크안테나(200)를 통해 송수신된 신호를 분리하여 통화의 혼선을 막아주는 기능을 수행하게 된다.The duplexer 300 separates signals transmitted and received through the link antenna 200 to prevent cross talk of the call.

저잡음증폭기(Low noise amplifier, 400)는 듀플렉서(300)를 통해 수신된 신호의 잡음 지수를 낮추는 고주파 증폭기이고, 감쇄기(Attenuator, 500)는 저잡음증폭기(400)로부터 출력되는 전력을 감쇄시키는 기능을 수행하게 된다.The low noise amplifier 400 is a high frequency amplifier that lowers the noise figure of the signal received through the duplexer 300, and the attenuator 500 performs a function of attenuating the power output from the low noise amplifier 400. Done.

전치왜곡 선형화증폭기(600)는 신호의 증폭과정에서 기생증폭 신호의 발생을 최소화하여 고전력증폭기(620)의 선형성과 고효율, 저비용, 저발열을 도모하기 위한 것으로, 본 발명에서는 그 일 예로 전치왜곡장치(610), 고전력증폭기(620), 결합기(630), 전치왜곡 학습기(640)로 구성하였다.The predistortion linearization amplifier 600 is for minimizing the generation of parasitic amplification signals in the amplification process of the signal to achieve linearity, high efficiency, low cost, and low heat generation of the high power amplifier 620. 610, a high power amplifier 620, a combiner 630, and a predistortion learner 640.

여기서 전치왜곡장치(Pre-Distorter, 610)는 선형화시킬 전력 증폭기의 입·출력 특성을 미리 조사하여 전력 증폭기에서 발생할 혼변조 신호에 대해 반대되는 신호를 입력단에 인가하므로 혼변조 특성을 개선시키는 기능을 수행하게 되며, 디지털 방식이외에 아날로그 방식을 사용하는 것도 가능하다.In this case, the pre-distorter 610 performs a function of improving the intermodulation characteristics by applying a signal opposite to the intermodulation signal to be generated in the power amplifier by examining the input / output characteristics of the power amplifier to be linearized in advance. In addition to the digital method, it is also possible to use an analog method.

그리고 고전력증폭기(High Power Amplifier, 620)는 통신 시스템의 최종단에 위치하여 입력신호를 원하는 수준의 높은 전력으로 증폭하여 안테나에 전송시켜 주는 기능을 수행하고, 결합기(Coupler)는 고전력증폭기(620)에서 증폭 출력된 신호를 검출하여 전치왜곡 학습기(640)으로 출력하는 기능을 수행하게 된다.
전치왜곡 학습기(640)는 전치왜곡장치(610)와 결합기(630)으로부터 입력된 신호를 디지털적으로 비교 및 학습을 통해 기생증폭 신호의 크기는 같고 부호는 반대인 신호를 발생시키도록 하며, 이를 전치왜곡장치(610)에 전달하므로 궁극적으로 기생증폭 신호의 발생을 최소화시키는 기능을 수행하게 된다.The high power amplifier 620 is located at the final stage of the communication system to amplify the input signal to a high level of desired power and transmits the signal to the antenna, and the combiner is a high power amplifier 620. Detects the amplified output signal and outputs it to the predistortion learner 640.
The predistortion learner 640 digitally compares and learns the signals input from the predistortion device 610 and the combiner 630 to generate a signal whose parasitic amplification signals are the same in magnitude and opposite in sign. Since it is transmitted to the predistortion device 610, it ultimately performs a function of minimizing the generation of the parasitic amplification signal.

간섭제거장치(700)는 송수신간의 격리 값을 크게 만들어 줌으로써 송수신 시스템간의 간섭을 제거할 수 있도록 하는 것으로, 전파지연, 위상변화, 진폭조정 기능을 통해 송수신 시스템 간의 간섭을 제거하게 된다.The interference elimination apparatus 700 may remove interference between transmission and reception systems by making the isolation value between transmission and reception large, and removes interference between transmission and reception systems through a propagation delay, a phase change, and an amplitude adjustment function.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.When described in detail with reference to the accompanying drawings the operation and effect of the present invention configured as follows.

도 2에서 도시한 바와 같이 중계기에 유입된 신호는 듀플렉서(300)에서 여파되고 저잡음증폭기(400)를 통해 수신된 신호의 잡음지수를 낮추게 되며, 감쇄기(500)를 통해 원하는 만큼 전력을 감쇄 또는 고정시키게 된다.As shown in FIG. 2, the signal introduced into the repeater is filtered by the duplexer 300 and lowers the noise figure of the signal received through the low noise amplifier 400, and attenuates or fixes the power as desired through the attenuator 500. Let's go.

그리고 전치왜곡 선형화증폭기(600)의 전치왜곡장치(610)는 선형화시킬 전력 증폭기의 입출력 특성을 미리 조사하여 전력 증폭기에서 발생할 혼변조 신호에 대해 반대되는 신호를 입력단에 인가하고, 고전력증폭기(620)는 입력신호를 원하는 수준의 높은 전력으로 증폭하여 결합기(630)에 출력하게 된다.The predistortion device 610 of the predistortion linearization amplifier 600 applies the signal opposite to the intermodulation signal to be generated in the power amplifier by examining the input / output characteristics of the power amplifier to be linearized in advance, and the high power amplifier 620. Amplifies the input signal to a high power of a desired level and outputs to the combiner 630.

또한 결합기(Coupler, 630)는 고전력증폭기(620)로 입력된 증폭된 신호를 검출하는 기능을 수행하여 검출된 신호를 전치왜곡 학습기(640)로 인가하고, 전치왜곡 학습기(640)는 전치왜곡장치(610)와 결합기(630)의 신호 입력에 따라 기생증폭 신호의 크기는 같고 부호는 반대인 신호를 발생시켜 이를 전치왜곡장치(610)에 인 가시키므로 기생증폭 신호의 발생을 최소화 하게 된다. 따라서 전치왜곡 선형화증폭기(600)를 통해 출력된 신호는 듀플렉서(310)와 서비스안테나(210)를 통해 방사된다.In addition, the combiner 630 performs a function of detecting the amplified signal input to the high power amplifier 620 to apply the detected signal to the predistortion learner 640, and the predistortion learner 640 is a predistortion device. According to the signal input of the 610 and the combiner 630, the parasitic amplification signal having the same magnitude and the opposite sign generates a signal that is applied to the predistortion device 610, thereby minimizing the generation of the parasitic amplification signal. Therefore, the signal output through the predistortion linearization amplifier 600 is radiated through the duplexer 310 and the service antenna 210.

여기서 전치왜곡 학습기(640)는 고전력증폭기(620)의 출력된 신호를 아날로그적으로 비교하는 것도 가능하나, 디지털적으로 비교하여 기생증폭 신호의 크기는 같고 부호는 반대인 신호를 전치왜곡장치(610)에 인가시키는 것이 바람직하다.Here, the predistortion learner 640 may analogously compare the output signals of the high power amplifier 620, but digitally compare the predistorter 610 with a signal whose parasitic amplification signal is the same and opposite in sign. Is preferably applied.

또한 본 발명은 간섭제거장치(700)의 전파지연, 위상변화, 진폭조정 기능을 통해 송수신간의 격리 값을 크게 만들어 줌으로써 송수신 시스템간의 간섭을 제거할 수 있다.In addition, the present invention can eliminate the interference between the transmission and reception system by making the isolation value between the transmission and reception through the propagation delay, phase change, amplitude adjustment function of the interference cancellation apparatus 700.

한편, 도 3과 도 4는 디지털방식의 전치왜곡장치(Digital Pre-Distorter)를 적용하지 않은 경우와 적용한 경우의 신호를 나타낸 시뮬레이션 그래프로서, 도시된 바와 같이 디지털방식의 전치왜곡장치가 적용된 도 4는 도 3에 비하여 -100에서 -50dbm 사이와 -45에서-10MHz 및 10에서 40MHz 사이에서 원치 않는 비선형성 성분에 의한 신호가 나타나지 않음을 알 수 있으며, 이를 통해 본 발명은 종래기술에 비하여 개선된 선형성을 갖는 것임을 알 수 있다.3 and 4 are simulation graphs showing signals when the digital pre-distorter is not applied and when the digital pre-distorter is applied. As shown in FIG. 4, the digital pre-distorter is applied. It can be seen that the signal due to the unwanted non-linear component is not shown between -100 to -50dbm and -45 to -10MHz and 10 to 40MHz compared to Figure 3, through which the present invention is improved compared to the prior art It can be seen that it has a linearity.

이와 같은 본 발명의 실시 예는 바람직한 일예를 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명의 적용범위는 이와 같은 것에 한정되는 것은 아니며, 동일사상의 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.Such an embodiment of the present invention is merely to describe a preferred example, the scope of the present invention is not limited to such, and can be changed as appropriate within the scope of the same thought.

도 1은 종래의 RF 무선 중계장치의 구조를 개략적으로 나타낸 블록도,1 is a block diagram schematically showing the structure of a conventional RF wireless relay device;

도 2는 본 발명의 RF 무선 중계장치의 구조를 개략적으로 나타낸 블록도.Figure 2 is a block diagram schematically showing the structure of the RF wireless repeater of the present invention.

도 3과 도 4는 디지털방식의 전치왜곡장치(Digital Pre-Distorter)를 적용하지 않은 경우와 적용한 경우의 신호 차이를 나타낸 시뮬레이션 그래프.3 and 4 are simulation graphs showing signal differences between the case where the digital pre-distorter is not applied and the case where the digital pre-distorter is not applied.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100 : RF 무선 중계장치 200 : 링크안테나100: RF wireless repeater 200: link antenna

210 : 서비스안테나 300,310 : 듀플렉서210: service antenna 300,310: duplexer

400 : 저잡음증폭기 500 : 감쇄기400: low noise amplifier 500: attenuator

600 : 전치왜곡 선형화증폭기 610 : 전치왜곡장치600: predistortion linearization amplifier 610: predistortion device

620 : 고전력증폭기 630 : 결합기620: high power amplifier 630: combiner

640 : 전치왜곡 학습기 700 : 간섭제거장치640: Predistortion Learning 700: Interference Cancellation

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삭제delete 삭제delete 고전력증폭기의 선형성을 보장하는 전치왜곡 선형화증폭기와 송수신간의 격리 값을 크게 만들어 줌으로써 송수신 시스템간의 간섭을 제거할 수 있도록 전파지연, 위상변화, 진폭조정 기능을 갖는 간섭제거장치를 갖는 RF 무선 중계장치에 있어서,RF radio repeater with interference cancellation device with propagation delay, phase change, and amplitude adjustment function to remove interference between transmission and reception system by making pre-distortion linearization amplifier which guarantees linearity of high power amplifier and transmission / reception large. In 상기 전치왜곡 선형화증폭기(600)는The predistortion linearization amplifier 600 is 입력신호를 왜곡하는 디지털 방식의 전치왜곡장치(610)와;A digital predistorter 610 for distorting the input signal; 증폭된 신호를 출력하는 고전력증폭기(620)와;A high power amplifier 620 for outputting the amplified signal; 고전력증폭기(620)에서 출력되는 신호를 검출하는 결합기(630)와;A combiner 630 for detecting a signal output from the high power amplifier 620; 전치왜곡장치(610)의 전치왜곡 신호와 고전력증폭기(620)에서 출력된 신호를 디지털적으로 비교하여 필요한 원신호 이외에 기생증폭 신호와 크기는 같고 부호는 반대인 신호를 발생시키고, 이를 상기 전치왜곡장치(610)에 전달하여 기생 증폭신호를 제거하도록 하는 전치왜곡 학습기(640)The predistortion signal of the predistortion device 610 is digitally compared with the signal output from the high power amplifier 620 to generate a signal having the same magnitude and opposite sign as the parasitic amplification signal in addition to the required original signal. Predistortion learner 640 for passing to device 610 to remove parasitic amplified signals 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 RF 무선 중계장치.RF wireless relay device comprising a. 제 3 항에 있어서, 상기 RF 무선 중계장치는 주파수 분할 다중화 방식인 것을 특징으로 하는 RF 무선 중계장치.4. The RF wireless repeater of claim 3, wherein the RF wireless repeater is a frequency division multiplexing scheme. 제 3 항에 있어서, 상기 RF 무선 중계장치는 시분할 다중화 방식인 것을 특징으로 하는 RF 무선 중계장치.4. The RF wireless repeater of claim 3, wherein the RF wireless repeater is a time division multiplexing scheme.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20010106911A (en) * 2000-05-24 2001-12-07 정명식 Predistortion linearizer
KR20070045731A (en) * 2005-10-28 2007-05-02 세원텔레텍 주식회사 High frequency linear power amplifier using closed loop pre-distortion

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