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2011 年度 実績報告書

高効率・低ひずみ超高周波カスコード電力増幅器に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 22560321
研究機関電気通信大学

研究代表者

高山 洋一郎  電気通信大学, 先端ワイヤレスコミュニケーション研究センター, 客員教授 (90336826)

研究分担者 本城 和彦  電気通信大学, 大学院・情報理工学研究科, 教授 (90334573)
石川 亮  電気通信大学, 大学院・情報理工学研究科, 助教 (30333892)
キーワード超高周波 / 電子回路 / 電力増幅器 / カスコード回路
研究概要

超高周波増幅器の高利得化・広帯域化,超高周波電力増幅器の高出力化などの回路手法として注目されているカスコード回路について,従来構成に比べて,設計の自由度を広げることにより庵力効率の向上及びひずみ低減が期待できる独立バイアス形カスコード電力増幅器を提案して,昨年度に引き続き,本年度は以下の研究を行った.
1.H22年度の結果を踏まえて,集中定数素子を用いて1.9GHz帯GaN HEMT独立バイアス形カスコード電力増幅器を設計試作.し,飽和出力30.8dBm,最大付加電力効率(PAE)65.5%,三次相互変調ひずみ(IMD3)<-33.7dBcの条件において最大出力26.3dBm及びPAE39.7%の優れた特性を達成した.
2.InGaP/GaAs HBTによる1.9GHz帯カスコード増幅器MMICの設計及びファウンドリ製作を行い,測定評価を行った.回路の大型化を避けるために集中定数素子によるインピーダンス整合回路を用いた結果,回路損失が大きくなり,良好な特性を得ることができなかった.
3.回路損失の増加を避けるため,HBTカスコード回路部のみをMMIC化してインピーダンス整合回路を集中定数部品により構成するハイブリッド形回路の1.9GHzカスコード増幅器を設計・製作し,増幅特性の測定評価を行った.その結果,出力電力14.8dBmにおいて最大付加電力効率68%を得た.また,IMD3<-35dBcのひずみ条件において最大出力電力10.25dBmを実現した.
4.H22年度の結果と比較して,カスコード回路の構成トランジスタがHBTとFETでは前段と後段の特性への寄与が異なることが明らかになったので,GaAs HEMTの独立バイアス形カスコード増幅器MMICを設計し,ファウンドリ製作中であり,次年度に測定評価及び比較検討を行う予定である.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初計画のHBTカスコード増幅器MMICは回路損失が大きく十分な特性が得られなかったが,HBTカスコード回路部のMMICに集中定数インピーダンス整合回路を付加して構成した小型ハイブリッド形カスコード増幅器を設計・製作し,良好な特性を実現した.

今後の研究の推進方策

独立バイアス形カスコード電力増幅器の効果的な応用を考えると,個別部品によるハイブリッド回路構成とともにMMIC化も有力な手法である.このため,HBTに比べて比較的振る舞いが単純なGaAs HEMTによる提案増幅器の実現を検討しており,MMICの基本的な設計を終えてファウンドリ試作を進めている.H24年度は本MMICの測定評価を行う.なお,MMICは回路損失が大きく特性の劣化は避けられないので,カスコード構成部はMMICを用いてインピーダンス整合回路をキャパシタ及びインダクタの個別部品を用いるハイブリッド構成の増幅器についても比較検討する予定である.

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2011

すべて 学会発表 (3件)

  • [学会発表] 高効率低ひずみ独立バイアス形カスコードGaN HEMT電力増幅器2011

    • 著者名/発表者名
      高山洋一郎
    • 学会等名
      電子情報通信学会マイクロ波研究会
    • 発表場所
      久部良多目的集会施設(沖縄県与那国町)
    • 年月日
      2011-11-25
  • [学会発表] High-efficiency, low-distortion microwave cascode power amplifier with independently biased AlGaN/GaN HEMTs2011

    • 著者名/発表者名
      石川亮(Ryo Ishikawa)
    • 学会等名
      2011 Korea-Japan Microwave Conference
    • 発表場所
      九州大学(福岡市)
    • 年月日
      2011-11-10
  • [学会発表] 1.9GHz帯独立バイアス形InGaP/GaAs HBTカスコード電力増幅器MMIC2011

    • 著者名/発表者名
      高木裕貴
    • 学会等名
      2011電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会
    • 発表場所
      北海道大学(札幌市)
    • 年月日
      2011-09-14

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公開日: 2013-06-26   更新日: 2014-11-07  

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