三浦 理

三浦, 理

C-RECS （Creative Repository of Electro-Communications)

修 士 論 文 の 和 文 要 旨  研究科・専攻 大学院 情報理工 学研究科  情報・通信  専攻 博士前期課程 氏    名 三浦 理 学籍番号 1031101 論 文 題 目  寄生補償 F・逆 F級負荷回路構成法の提案と これを用いた逆 F級 GaN HEMT 増幅器   要  旨 本論文ではマイクロ波帯における新しい負荷回路構成を有する逆F 級GaN HEMT増幅器の実証的実験を示している．高効率動作を実現する増幅器の中に，F 級・逆 F 級増幅器がある．F 級動作はトランジスタの等価電流源から負荷側を見たインピーダンスが偶数次高調波に対して零，奇数次高調波に対して無限大とする．そうすることでドレーン電流波形を半端整流波形，ドレーン電圧波形を方形波となり，トランジスタ内での波形の重なりを抑えることで高効率動作する．逆 F 級動作の場合は負荷インピーダンスの条件を F 級と逆にし，同様に高効率動作する．しかし，トランジスタにはドレーン容量や増幅器を構成する際のボンディングワイヤなどの寄生成分が存在する．この寄生成分がリアクタンス性により，負荷回路側で F 級・逆 F 級負荷条件を満たしても，トランジスタの等価電流源から負荷回路側をみた時に負荷条件を満たさなくなる． そこで本論文では，寄生成分を考慮した新しい回路構成を提案する．具体的には，寄生成分のドレーン容量とボンディングワイヤがリアクタンスであることに着目する．これらの寄生成分に LC 並列共振回路などの任意のリアクタンス回路を接続することで寄生成分を補償した回路を合成する構成法を提案する．提案の構成法基に，直列インダクタと並列共振回路からなるリアクタンス回路を与える，4次高調波まで寄生成分を補償した逆 F 級負荷回路が得られた．この結果を基に，理想素子を用いて効率シミュレーションを行い，付加電力効率 70 % 以上が確認された．実際に寄生補償回路の実現を目指し，MMIC プロセスを用いて直列インダクタと並列共振回路を設計した．この得られたリアクタンス回路用いて，1.9 GHZ 帯における 4次高調波まで処理する逆 F 級増幅器を設計・試作を行った．1.91 GHzにおいてドレーン効率 70.6 %，付加電力効率 67.2 %という実測結果が得られた．  

寄生補償F・逆F級負荷回路構成法の提案とこれを用いた逆F級GaN HEMT増幅器

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