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KR20080016727A - 2단 마이크로웨이브 클래스 ｅ 전력 증폭기 - Google Patents

2단 마이크로웨이브 클래스 ｅ 전력 증폭기 Download PDF

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KR20080016727A
KR20080016727A KR1020087000326A KR20087000326A KR20080016727A KR 20080016727 A KR20080016727 A KR 20080016727A KR 1020087000326 A KR1020087000326 A KR 1020087000326A KR 20087000326 A KR20087000326 A KR 20087000326A KR 20080016727 A KR20080016727 A KR 20080016727A
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Abstract

본 발명은, 스위칭 모드 회로(50)로 사용하기 위한 부하 회로(40)에 관한 것이다. 새로운 부하 회로(40)는 스위칭 모드 회로(50)의 출력에 연결된 직렬 유도-용량성 네트워크(32, 34) 및 스위칭 모드 회로(50)의 출력에 연결된 캐패시턴스를 제공하기 위한 회로(42)를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 캐패시턴스를 제공하기 위한 회로(42)는 스위칭 모드 회로(50)에서 진성 캐패시터를 보상하도록 구성된 하나 이상의 럼프 캐패시터들을 포함한다. 부하 회로(40)는 또한 스위칭 모드 회로의 출력에 연결된 분로 인덕턴스를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 부하 회로(40)는 2단 고전력 증폭기(100)에 클래스-E 부하를 제공하도록 구성된다. 증폭기(100)는, 새로운 부하 회로(40)를 사용하여 구동기 단(102), 새로운 클래스-E 스테이지간 매칭 네트워크(ISMN)(104), 및 고전력 단(106)을 포함한다.
유도-용량성 네트워크, 진성 캐패시터, 럼프 캐패시터, 분로 인덕턴스, 2단 고전력 증폭기, ISMN, 고전력 단

Description

2단 마이크로웨이브 클래스 Ｅ 전력 증폭기{TWO STAGE MICROWAVE CLASS E POWER AMPLIFIER}
본 발명은 전기 및 전자 회로 및 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은, 마이크로웨이브 클래스 E 전력 증폭기에 관한 것이다.
고효율 마이크로웨이브 및 무선 주파수(RF) 고전력 증폭기들이 많은 상업적 및 군사적 어플리케이션에 요구되고 있다. 통상적인 어플리케이션들은 무선 로컬 영역 네트워크들, 셀룰러 전화 및 원격통신 시스템 및 개선된 공중 수송 능동 위상 어레이 레이더 시스템을 포함한다. 클래스-E 전력 증폭기는 이들 및 다른 응용들에 유용한 고효율 증폭기이다.
클래스-E 증폭기는 클래스 D, E, F 등과 같은 "스위칭 모드 증폭기"의 일부이다. 이러한 타입의 증폭기는 그 출력 단자에 어떠한 오버랩핑 전압 및 전류 파형도 없는 완벽한 스위치로서 동작하는 트랜지스터를 포함한다. 클래스 A, A/B 및 C 등의 다른 클래스의 증폭기는 저효율을 유도하는 오버랩핑 전압 및 전류 파형을 갖는 전류원으로 동작하므로 DC 전력을 소실시킨다.
클래스-E 증폭기는 통상적으로 단일 트랜지스터 및 공진 부하 네트워크를 구성한다. 부하 네트워크의 기능은, 트랜지스터에서의 동시적인 고전압 및 고전류를 방지하기 위해, 능동 디바이스 출력 단자에서 전압 및 전류 파형을 정형하는 것이므로, DC 전력 소실을 최소화한다. 능동 디바이스는, RF 입력 신호에 의해, "ON" 및 "OFF" 조건들로 구동되는 스위치로서 동작한다. 디바이스의 동작점은, 디바이스가 OFF(핀치 오프 구역에서) 또는 ON(선형 구역에서) 중 하나가 되도록 한다. 이상적인 스위칭 동작 조건 하에서, 디바이스 출력 단자에서의 출력 전압 및 전류 파형은 동시에 존재하지 않으므로, 디바이스에서 소실된 에너지는 제로(0)로서, 100%의 이론적 전력 변환 효율을 산출한다.
기존의 클래스-E 고전력 증폭기들(HPAs)은 고도로 동조된 부하 회로들에 기인하여 유용한 대역폭을 제한했다. 클래스-E HPAs는, 일반적으로 오디오, 오디오 HI-FI 시스템 등의 어플리케이션들에 대하여 HF 및 UHF 주파수, 좁은 주파수 대역폭이 요구되는 햄 라디오 및 고전력 플라즈마 생성에 사용되었다. 최근 몇해 동안, 모놀리식 클래스-E 전력 증폭기들 상의 공개된 작업은, 핸드 셋 셀 폰 시장을 포함하는 협대역(500㎒ 미만) RF 주파수로 제한되었다.
또한, 종래의 클래스-E 증폭기들은 제한된 전력 출력을 가졌다. 클래스-E 증폭기들은 통상적으로 단일의 단 설계를 이용하여 구현된다. 이득을 증가시키기 위해, 증폭기의 능동 디바이스의 사이즈를 증가시킨다. 그러나, 능동 디바이스를 증가시키면, 디바이스의 입력에서의 증가된 캐패시턴스에 기인하여 증폭기의 주파수 범위가 감소된다.
따라서, 본 기술분야에서는, 보다 넓은 주파수 범위에 걸쳐 동시적인 고전력 및 고전력 부가 효율(PAE)을 제공하는 개선된 클래스-E 증폭기가 요구된다.
본 기술분야의 필요성은, 본 발명의 부하 회로에 의해서 언급된다. 새로운 부하 회로는, 임의의 스위칭 모드 회로와 사용하도록 구성되며, 스위칭 모드 회로의 출력에 연결된 직렬 유도 용량성 네트워크 및 스위칭 모드 회로의 출력에 연결된 캐패시턴스를 제공하기 위한 회로를 포함한다. 일 실시예에서, 캐패시턴스를 제공하는 회로는 스위칭 모드 회로에서 진성 캐패시턴스를 보상하도록 구성된 하나 이상의 럼프 캐패시터(lumped capacitor)를 포함한다. 부하 회로는 또한 스위칭 모드 회로의 출력에 연결된 분로 인덕턴스를 포함한다.
일 실시예에서, 부하 회로는 2단 클래스-E 고전력 증폭기에 클래스-E 부하를 제공하도록 구성된다. 증폭기는, 구동기 단, 새로운 클래스-E 스테이지간 매칭 네트워크(ISMN), 및 새로운 부하 회로를 이용하는 고전력 단를 포함한다. 새로운 ISMN은 증폭기 구동기 단에 클래스-E 부하를 제공하는 제1 회로 및 고전력 단에 대한 매칭된 입력 임피던스를 제공하는 제2 회로를 포함한다. 부하 회로 및 ISMN 둘 모두 넓은 주파수 범위에 걸쳐 동시적인 고전력 부가 효율 및 고전력을 제공하도록 구성된다.
도 1은 본 발명의 교시에 따라 설계된 2단 클래스-E 고전력 증폭기의 일 실시예의 간소화된 블록도.
도 2a는 종래의 클래스-E 부하를 갖는 증폭기의 개별 컴포넌트 구현의 간소화된 개략도.
도 2b는 도 2a에 도시된 종래의 클래스-E 부하의 분산 컴포넌트 구현을 도시한 도면.
도 3은 종래 기술의 광대역 클래스-E 부하 네트워크의 개별 컴포넌트 구현의 간소화된 개략도.
도 4는 본 발명의 교시에 따라 설계된 클래스-E 부하 네트워크의 일 실시예의 개별 컴포넌트 구현의 간소화된 개략도.
도 5는 도 4에 도시된 클래스-E 부하의 분산 컴포넌트 구현을 도시한 도면.
도 6은 도 5의 분산된 부하의 주파수 응답을 도시하는 그래프.
도 7은 본 발명의 교시에 따른 클래스-E ISMN을 나타낸 도면.
도 8a는 제1 증폭기 단의 일 실시예의 분산 컴포넌트 구현 및 본 발명의 교시에 따라 서계된 클래스-E ISMN의 제1 회로를 도시한 간소화된 개략도.
도 8b는 클래스-E ISMN의 제2 회로의 일 실시예의 분산 컴포넌트 구현 및 본 발명의 교시에 따라 설계된 제2 증폭기 단을 도시하는 간소화된 개략도.
이제, 본 발명의 유리한 교시들을 설명하기 위해, 예시적 실시예들 및 예시적 어플리케이션들을 첨부 도면들을 참조하여 기술한다.
본 발명을 특정 어플리케이션들에 대한 예시적인 실시예들을 참조하여 본 명세서에 기술하지만, 본 발명이 이에 제한되는 것이 아님을 이해해야 한다. 본 기술분야의 통상의 기술 및 본 명세서에 제공된 교시로의 접근에 숙달된 자라면, 그 범위 내의 부가적인 변경들, 어플리케이션들 및 실시예들 및 본 발명이 상당히 유 용한 추가의 분야들임을 인식할 것이다.
도 1은 본 발명의 교시에 따라 설계된 2단 클래스-E 고전력 증폭기(100)의 일 실시예의 간소화된 블록도이다. 회로(100)는 구체적으로 넓은 주파수 범위(7 내지 11㎓)에 걸쳐 동시적인 고전력 부가 효율(PAE) 및 고전력을 제공하는, 고전력 동작(5.0W 내지 10.0W 또는 그 이상)을 위해 합성된다. 증폭기(100)는, 구동기 단(제1 단)(102), 고전력 단(제2 단)(106), 및 두 단 사이에 위치된 새로운 클래스-E 스테이지간 매칭 네트워크(ISMN)(104)를 포함한다. 증폭기(100)의 두 단는 고유의 광대역 클래스-E 부하를 소유하고 있다. 이러한 설계법은, 구동기 단가 선형 구역에서 동작하도록 설계된 종래의 클래스 A/B HPA 설계와는 반대이다.
2단 클래스-E 고전력 증폭기(HPA)는 넓은 대역폭에 걸쳐 동시적인 고전력 및 고 PAE를 유지하도록 설계된 새로운 클래스-E 부하를 포함한다. 도 2a는 종래의 클래스-E 부하(20)에 의해 증폭기(10)의 개별 컴포넌트 구현의 간소화된 개략도이다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 통상의 클래스-E 증폭기(10)는 유도성 바이어스 라인(14)을 통해 전압원 Vds에 연결된 스위치(12)로 표시된 트랜지스터를 포함한다. 스위치(12)는 또한 캐패시터(22) 및 반전된 L 타입(직렬 L, 분로 C) 파형 정형 부하 네트워크(20)를 통해 저항성 부하(24)에 연결된다. 종래의 클래스-E 부하 네트워크(20)는, 트랜지스터 스위치(12)의 드레인-소스 캐패시턴스(Cds)인 제1 분로 캐패시터(15) 및 분로 캐패시터(18)에 선행하는 직렬 인덕터(16)를 포함한다. 설계 수고를 거의 하지 않아도, 광대역 동작을 위해 이러한 회로들을 최적화할 수 있다. 그러므로, 이전의 증폭기 설계에서, 드레인 바이어스 라인(14)은 단순히 전송 라인의 1/4의 파장 길이에 의해 실현되는 초크(choke)로서 동작하는 부하 회로(20)와는 무관하게 다루어졌다.
도 2b는 도 2a에 도시된 종래의 클래스-E 부하의 분산 컴포넌트 구현을 도시한다. 클래스-E 증폭기에서의 부하 네트워크의 기능이 전압 및 전류 파형을 정형화하는 것임을 언급할 가치가 있다. 그러므로, 광대역 클래스-E 증폭기의 설계에 대하여, 전체 주파수 대역에 걸쳐 존재하는 클래스-E 파형을 보장하도록 주의해야 한다. 종래의 클래스-E 부하 회로는 단지 좁은 대역폭(약 500㎒ 미만)에 걸쳐 동작가능하다.
도 3은, 본 명세서에 참조로 포함된 교시인, 2005년 2월 10일자로 출원된 발명의 명칭이 "BROADBAND MICROWAVE AMPLIFIER"인 미국특허출원 제11/054,968호에 개시된 바와 같이, 종래기술의 광대역 클래스-E 부하 네트워크(30)의 개별 컴포넌트 구현의 간소화된 개략도이다. 이 부하 기술은 직렬 L-C(유도-용량성) 네트워크를 기초로 하며, 트랜지스터 출력 단자(36)와 저항 부하(24) 간의 용량성 소자(34)와 직렬로 접속된 유도성 소자(32)를 포함한다. 드레인 바이어스 라인은 또한 트랜지스터 출력 단자(36)에 연결된 분로 유도성 소자(14)로서 부하 설계 프로세스에 포함된다. 능동 디바이스의 진성 캐패시턴스(Cds)는 트랜지스터 출력 단자(36)에 연결된 분로 캐패시터(15)로서 표시된다.
이러한 설계가 매체 전력 어플리케이션에 대하여 우수한 광대역 성능을 제공 하지만, 고전력 증폭기에 효율적인 것은 아니다. 보다 큰 RF 전력을 달성하기 위해, 고전력 증폭기는 통상 더 큰 능동 디바이스(5.0㎜보다 큰 게이트 주변장치)를 포함하고, 일반적으로 몇몇 능동 디바이스들을 병렬로 연결함으로써 실현된다. 그러나, 통상적으로 진성 캐패시턴스 및 다른 연관된 디바이스 외인성 기생(extricsic parasitics)에 기인하여 증폭기의 유용한 주파수 범위를 감소시킬 수 있으므로, 능동 디바이스들을 병렬로 연결할 시에는 주의해야 하기 때문에, 회로의 동작 대역폭을 더 감소시킨다.
본 발명의 교시에 따라서, 보조 캐패시터들이 능동 디바이스의 진성 캐패시턴스를 보상하기 위해 직렬 L-C 부하 네트워크에 부가된다. 도 4는 본 발명의 교시에 따라 설계된 클래스-E 부하 네트워크(40)의 일 실시예의 개별 컴포넌트 구현의 간소화된 개략도이다. 새로운 부하 네트워크(40)는 능동 디바이스의 출력 단자(36)에 연결된 하나 이상의 럼프 캐패시터(42)를 포함한다. 럼프 캐패시터(42)는 진성 능동 디바이스 캐패시턴스(Cds)(트랜지스터 출력 단자(36)에 연결된 분로 캐패시터(15)로서 도 4에 도시됨)를 보상하도록 설계된다. 유도성 소자(32)는 트랜지스터 출력 단자(36)와 광대역 임피던스 트랜스포머(44) 간의 용량성 소자(34)와 직렬로 접속된다. 임피던스 트랜스포머(44)는, 본 실시예에서 50.0옴인 저항성 부하(24)의 임피던스를 매칭시키기 위해 회로의 출력 임피던스를 변형한다. 드레인 바이어스 라인은 또한 트랜지스터 출력 단자(36)에 연결된 분로 유도성 소자(14)로서 부하 설계 프로세스에 포함된다.
도 4에 도시된 럼프 부하는 렌더링을 위해 등가 분산 네트워크로 변형되어야 하며, 이는 X-대역 및 다른 마이크로웨이브 주파수 대역에서의 어플리케이션에 유용하다. 클래스-E 동작에 대하여 분산 부하를 최적화하기 위해, 시간 도메인 최적화 프로세스가 수행된다. 광대역 회로에 대한 설계 방법론의 보다 상세한 사항들은 앞서 참조된 특허출원에서 찾아볼 수 있다.
도 5는 도 4에 도시된 클래스-E 부하의 분산 컴포넌트 구현이다. 도 5에 도시된 부하 네트워크(40)는 도 1의 새로운 고전력 증폭기(100)의 제2 단(106)에서 사용하기 위해 설계된다. 본 실시예에 있어서, 제2 증폭기 단(106)은 병렬로 접속된 4개의 트랜지스터들(50A, 50B, 50C, 50D)을 포함한다. 트랜지스터들의 출력(드레인)은 노드(36)에서 함께 접속된다. 이 실시예에서, 부하 네트워크(40)는 노드(36)에 연결된 두 개의 조정가능 럼프 캐패시터(42A, 42B)를 포함한다. 두 개의 바이어스 드레인 라인들(14A, 14B)은 트랜지스터 출력 노드(36)를 전압원 V1 및 V2에 각각 연결시킨다. 직렬 L-C 네트워크는 두 개의 전송 라인(52A, 52B)에 의해 구현되고, 트랜지스터 출력 노드(36)를 3-포트 캐패시터(54)에 연결시킨다. 전송 라인(56)은 3-포트 캐패시터(54)를 임피던스 트랜스포머(44)에 연결시킨다. 임피던스 트랜스포머(44)는 라인(56)과 출력 단자(62) 간에 직렬로 접속된 두 개의 전송 라인(58, 60)을 이용하여 구현된다. 분로 캐패시터(64)는 라인 56과 58 사이에 접속되고, 분로 캐패시터(66)는 라인 58과 60 사이에 접속된다. 전송 라인의 폭 및 길이 크기에 대한 예시적인 값은 도 5에 미크론 단위로 도시된다. 다른 구현예들 또한 본 교시의 범위로부터 벗어나지 않고 사용될 수 있다.
본 발명의 새로운 클래스-E 부하(40)는 고전력 동작에 적절하며, 특히 도 1의 예시적인 HPA의 제2 단에 사용되는, 대형 능동 디바이스에 유용하다. 회로(40)는 광대역 주파수 범위(본 실시예에서 7 내지 11㎓)에 걸쳐 동시적인 고 PAE 및 고전력을 제공한다. 도 6은 도 5의 분산 부하(40)의 주파수 응답을 도시하는 그래프이며, 주파수 범위 7 내지 11㎓에 걸쳐 거의 광대역 주파수 독립형 위상 및 진폭 응답을 도시한다. 이러한 타입의 주파수 응답은 클래스-E HPA의 광대역 동작에 대하여 필수 요구조건이다. 본 기술분야의 숙련자들은 이 범위를 벗어나지 않고 본 교시를 다른 주파수로 확장시킬 수 있다.
도 1로 돌아가서, 본 발명의 2단 클래스-E 고전력 증폭기(100)는 또한 광대역에 걸쳐 동시적인 고전력 및 고 PAE를 유지하도록 설계된 새로운 클래스-E 스테이지간 매칭 네트워크(ISMN)를 포함한다. ISMN은 2단 증폭기 설계시 필수적이다. 언급된 ISMN 회로는 그 입출력 포트에서 부등 복소 부하를 갖는 대역 통과 필터와 유사하다. 클래스-E ISMN 회로(104)의 경우에 있어서, 복소 부하는 주파수 독립형 클래스-E 부하이어야 한다. 이어서 (제1 증폭기 단(102)용의 클래스-E 부하인) 이 부하는 소망의 대역폭에 걸쳐 제2 증폭기 단(106)의 복소 입력 임피던스에 매칭된다. 도 7은 이러한 개념을 설명하는 클래스-E ISMN(104)을 나타낸다.
새로운 클래스-E ISMN(104)은 제1 증폭기 단(102)에 클래스-E 부하를 제공하기 위한 제1 회로(110) 및 제2 증폭기 단(106)에 매칭된 입력 임피던스를 제공하기 위한 제2 회로(112)를 포함한다. 도 8a 및 도 8b는 본 발명의 새로운 2단 클래스-E HPA(100)에 대한 세부사항을 도시한다: 도 8a는 제1 증폭기 단(102) 및 ISMN의 제1 부분(110)을 도시하고, 도 8b는 ISMN의 제2 부분 및 제2 증폭기 단(106)를 도시한다.
도 8a는 본 발명의 교시에 따라 설계된 클래스-E ISMN의 제1 회로(110) 및 제1 증폭기 단(102)의 일 실시예의 분산 컴포넌트 구현을 도시하는 간소화된 개략도이다. 제1 증폭기 단(102)은 능동 디바이스(124) 및 능동 디바이스(124)의 입력에 입력 단자(120)를 연결하기 위한 입력 매칭 네트워크(122)를 포함한다. 본 실시예에서, 능동 디바이스(124)는 부정형(pseudo-morphic) 고전자 이동성 트랜지스터(pHEMT)이다. 능동 디바이스(124)의 출력(드레인)은 ISMN의 제1 회로(110)에 접속된다.
ISMN의 제1 회로(110)는 제1 증폭기 단(102)에 광대역 클래스-E 부하를 제공한다. 본 실시예에서, 회로(110)는 직렬 L-C 네트워크를 기초로 하며, 능동 디바이스 출력(126)과 노드(132) 간의 용량성 소자(130)와 직렬로 접속된 전송 라인(128)을 포함한다. 두 개의 전송 라인(134, 136)이 트랜지스터 출력(126) 및 전압 공급원(V3) 사이에 직렬로 접속된다. 분로 캐패시터(144)가 라인 134와 136 사이에 연결된다. 3개의 전송 라인(138, 140, 142)이 트랜지스터 출력(126)과 접지 사이에 직렬로 접속된다.
선택적으로, ISMN의 제1 회로(110)는 또한 능동 디바이스(124)의 진성 캐패시턴스를 보상하기 위해 트랜지스터 출력(126)에 연결된 보조 럼프 캐패시터를 포함할 수 있다. 따라서, ISMN의 제1 회로(110)는 상술된 클래스-E 부하와 유사한 접근법을 사용한다. 본 실시예에 있어서, 보조 캐패시터들은 제1 증폭기 단(102) 이 제2 증폭기 단(106)보다 낮은 전력을 공급하는 구동기 단(및 그러므로 보다 작은 능동 디바이스(124))이기 때문에, ISMN에 요구되지 않는다. ISMN의 제1 회로(100)에 보조 럼프 캐패시터들을 추가하는 것은, 보다 높은 전력의 제1 증폭기 단 또는 보다 높은 주파수 동작에 바람직할 수 있다.
도 8b는 클래스-E ISMN의 제2 회로(112) 및 본 발명의 교시에 따라 설계된 제2 증폭기 단(106)의 일 실시예의 분산 컴포넌트 구현을 도시하는 간소화된 개략도이다. 본 실시예에 있어서, 제2 증폭기 단(106)은 병렬로 접속된 4개의 능동 디바이스(50A, 50B, 50C, 50D) 및 광대역 클래스-E 부하(40)을 포함하며, 도 5에 세부사항이 도시되어 있다. 본 실시예에 있어서, 능동 디바이스들(50A, 50B, 50C, 50D)은 pHEMTs를 이용하여 구현된다.
ISMN의 제2 회로(112)는 제2 증폭기 단(106)의 능동 디바이스(50A, 50B, 50C, 50D)의 입력에 매칭된 입력 임피던스를 제공한다. 본 실시예에 있어서, 제2 회로(112)는 노드(132)와 트랜지스터(50A)의 입력 사이에 직렬로 접속된 4개의 전송 라인(150, 152, 154, 156)을 포함한다. 3-포트 정션(158)은 라인 154 및 156을 전압 공급원(V5)에 연결된 전송 라인(160)에 접속시킨다. 분로 캐패시터(162)가 라인 150과 152 사이에 연결되고, 분로 캐패시터(164)가 라인 152와 154 사이에 연결된다. 분로 캐패시터(166)가 노드(132)에 연결된다. 두 개의 전송 라인 170 및 172는 캐패시터(162)와 트랜지스터(50B)의 입력 사이에 직렬로 접속된다. 분로 캐패시터(174)가 라인 170과 172 사이에 연결된다.
다른 두 개의 트랜지스터에 대해서도 마찬가지로, 4개의 라인들 180, 182, 184, 186이 노드(132)와 트랜지스터(50D)의 입력 사이에 직렬로 접속된다. 3-포트 정션(188)이 라인(184, 186)을 전압 공급원(V6)에 연결된 전송 라인(190)에 접속시킨다. 분로 캐패시터(192)가 라인 180과 182 사이에 연결되고, 분로 캐패시터(194)가 라인 182와 184 사이에 연결된다. 두 개의 전송 라인들(200, 202)은 캐패시터(192)와 트랜지스터(50C)의 입력 사이에 직렬로 접속된다. 분로 캐패시터(204)가 라인 200과 202 사이에 연결된다.
그러므로, 본 교시는, 기술 독립형인 새로운 클래스의 축소형 광대역 클래스-E 부하들을 합성하여 효율적인 광대역 고전력을 제공하므로, GaAs, GaN 및/또는 SiGe MMIC 기술에서의 모놀리식 집적에 적합하다. 이러한 새로운 부하들의 가장 중요한 속성은 전체 대역폭에 걸쳐 동시적인 PAE 및 전력을 제공하는 능력이다. 바람직한 실시예에 있어서, HPA는 시간 도메인 분석, 고조파 밸런스 분석, 큰 신호 안정성 분석, 및 인벨로프 시뮬레이션을 포함하는 회로 시뮬레이션 기술을 이용하여 설계된다. 스위칭 모드 전력 증폭기들의 설계에 대하여 이러한 새로운 회로들 및 그들의 연관된 고유의 설계 방법론을 적용함으로써, 매우 효율적인(X 대역에서 PAE>80) HPAs가 설계될 수 있다.
따라서, 본 발명은 특정 어플리케이션에 대해 특정 실시예를 참조하여 본 명세서에 기술되었다. 본 기술분야의 통상의 기술 및 본 교시로의 접근에 숙달된 자라면, 본 발명의 범위 내에서의 추가의 변경, 응용 및 실시예들을 인식할 것이다. 예를 들어, 본 교시는 클래스-E 증폭기에 제한되는 것이 아니다. 즉, 본 교시는 임의의 스위칭 증폭기 또는 회로 설계와 관련하여 사용될 수 있다.
그러므로, 첨부된 청구범위는, 본 발명의 범위 내에서 임의의 및 모든 응용들, 변경들 및 실시예들을 포함하도록 의도된 것이다.

Claims (10)

  1. 스위칭 모드 회로(50)와 사용하기 위한 부하 회로(40)로서,
    상기 스위칭 모드 회로(50)의 출력에 연결된 직렬 유도-용량성 네트워크(32, 34); 및
    상기 스위칭 모드 회로(50)의 상기 출력에 연결된 하나 이상의 럼프 캐패시터(lumped capacitor)(42)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 부하 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 캐패시터(42)는 상기 스위칭 모드 회로(50)의 진성 캐패시턴스를 보상하는 부하 회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 부하 회로(40)는 상기 직렬 유도-용량성 네트워크(32, 34)에 연결된 임피던스 트랜스포머(44)를 더 포함하는 부하 회로.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 부하 회로(40)는 상기 스위칭 모드 회로(50)의 상기 출력에 연결된 분로 유도 소자(14)를 더 포함하는 부하 회로.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 분로 유도 소자(14)는 상기 스위칭 모드 회로(50)용 유도성 바이어스 라인을 포함하는 부하 회로.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 직렬 유도-용량성 네트워크(32, 34)는 상기 스위칭 모드 회로(50)의 상기 출력에 연결된 유도성 소자(32)를 포함하는 부하 회로.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 직렬 유도-용량성 네트워크(32, 34)는 상기 유도성 소자(32)에 직렬로 연결된 용량성 소자(34)를 더 포함하는 부하 회로.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 부하 회로(40)는 클래스-E 부하를 제공하는 부하 회로.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 부하 회로(40)는 넓은 주파수 범위에 걸쳐 동시적인 고전력 부가 효율 및 고전력을 제공하는 부하 회로.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 부하 회로(40)는 7 내지 11㎓ 범위의 주파수에서 동작가능한 부하 회로.
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