S-대역 고조파 제어기반 10W 급 고효율 전력증폭기 설계 연구

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This thesis presents the design of S-band high-efficiency 10W power amplifier based on harmonic impedance control. To achieve flexible performance trade-offs between efficiency and linearity, a dual-mode Class-F-1/Class-J power amplifier is first implemented using a second-harmonic reactance-injection stub and a Schottky-diode-based switching network, enabling mode reconfiguration within a single hardware platform. In addition, Class-F-based Doherty power amplifier is proposed by integrating harmonic impedance control into the output matching network to preserve Class-F operating conditions during load modulation. The proposed structure improves back-off efficiency while maintaining the desired harmonic characteristics in both the carrier and peaking amplifiers. The measured results show strong agreement with the simulation results, supporting the validity of the proposed design approach.

목차 (Table of Contents)

• 제 1장 서 론 1
• 제 2장 Class-F 및 Dual-Mode Class F-1/J 전력증폭기 5
• 2.1 Class-F 구조이론 5
• 2.1.1 기본파 및 고조파 임피던스 조건 5
• 2.1.2 Class-F 전압, 전류 파형 분석 9
• 2.2 Class-J 및 inverse Class-F 동작 13
• 2.2.1 Class-J의 리액턴스 주입 원리 14
• 2.2.2 inverse Class-F의 특성 19
• 2.3 Dual-Mode Class-F-1/J 전력증폭기 23
• 2.3.1 Schottky diode를 활용한 Dual-Mode Class-F-1/J 전력증폭기 ·· 24
• 2.3.2 EM Simulation 결과 25
• 제 3장 Class-F Based Doherty Power Amplifier with Harmonic Load Modulator 31
• 3.1 Doherty PA 기본 이론 32
• 3.1.1 부하 변조(load modulation) 원리 32
• 3.1.2 Carrier-Peaking 동작 구간 분석 34
• 3.2 Class-F Based Doherty Power Amplifier with Harmonic Load Modulator 설계 37
• 3.2.1 Class-F 기반 Harmonic Load Modulator 설계 37
• 3.2.2 출력 정합 네트워크(OMN) 특성 42
• 3.2.3 Power Sweep 기반 Class-F 특성 분석 44
• 3.2.4 Class-F 도허티 시뮬레이션 및 실측 결과 46
• 제 4장 결 론 52
• 제 5장 참 고 문 헌 54