4次までの高調波位相制御を行ったC帯高効率電力増幅器の実験的検証

摘要

A high-efficiency AlGaN/GaN HEMT power amplifier at C-band has been developed by controlling the phase angles of harmonics up to the fourth order. Through this controlling, the phase angle between voltage and current harmonic waves at a transistor output node is set to be 90 or —90 degrees for each harmonic, in order to remove average power consumption at the transistor. The phase angle control circuit was designed using microstrip transmission lines made on a low-loss alumina ceramics substrate. The fabricated AlGaN/GaN HEMT amplifier delivered a maximum power-added efficiency of 79.5% and a maximum drain efficiency of 90.7% at 5.65 GHz, and the saturated output power was 33.3 dBm.%高出力AlGaN/GaN HEMT 電力増幅器に関し，C帯において，4次高調波までの位相制御を行うことにより高効率化を図った．各高調波に対して，トランジスタ内に生じる瞬時電流と瞬時電圧との位相差を±90°に調整することにより，トランジスタ内での高調波平均消費電力を零にすることができる．この位相制御をC帯で実現するために，低損失のアルミナ基板を用いたマイクロストリップ線路を用いて設計・試作を行った．それを用いて実際に5.8GHz 帯でAlGaN/GaN HEMT 電力増幅器を設計・試作し，5.65GHz で最大電力付加効率79.5% ，最大ドレイン効率90.7％．飽和出力33.3dBm の良好な特性を得た．