Inverse Class-F 기법을 이용한 900 MHz 전류 모드 Class-D RF 전력 증폭기 설계

Abstract

본 논문에서는 900 MHz 대역에서 동작하는 전류 모드 Class-D(Current-Mode Class-D: CMCD) 전력 증폭기를 설계 및 제작하고 특성을 분석하였다. 차동 구조에 의해 짝수차 고조파 성분이 제거된다는 점에 착안하여 출력단의 일반적인 CMCD 회로의 병렬 공진기를 제거하고 inverse class-F 전력 증폭기를 push-pull 구조로 연결하여 CMCD 전력 증폭기를 설계하였다. 로드-풀 기법을 이용하여 GaN 소자 기반의 inverse class-F 및 이를 적용한 CMCD 전력 증폭기를 설계 및 제작하였다. 제작한 CMCD는 34.2 dBm의 출력과 64.5 %의 드레인 효율을 가지며, 이는 출력측에 공진기 구조를 가지는 일반적인 CMCD 전력 증폭기의 드레인 효율과 비교했을 때 13.6 %의 효율 향상을 가진다. In this paper, Current-Mode Class-D(CMCD) RF Power Amplifier(PA) is designed and implemented at 900 MHz. Conventional CMCD PA has output parallel resonator to reconstruct a fundamental frequency component of the output signal. However the resonator can be removed by connecting inverse class-F PAs because even-harmonic components can be removed by CMCD PA's push-pull structure. Using load-pull, inverse class-F PA with GaN transistors is designed, and CMCD PA with the inverse class-F PA is implemented. The CMCD PA has 64.5 % drain efficiency, 34.2 dBm output power. Comparing with the drain efficiency of a CMCD PA with parallel resonator, the CMCD with the inverse class-F technology has 13.6 % improved drain efficiency.