書籍
書籍検索
送料無料

設計技術シリーズ

RF電力増幅器の基礎と設計法

著者: 末次 正氏(福岡大学)
定価: 3,630円(本体3,300円+税)
判型: A5
ページ数: 185 ページ
ISBN: 978-4-904774-35-9
発売日: 2015/7/27
管理No: 33

【著者紹介】

末次 正(すえつぐ ただし)
1990年 慶應義塾大学工学部電気工学科卒業
1995年 慶應義塾大学大学院電気工学専攻博士課程修了
1995年 福岡大学工学部電子工学科講師
1998年 福岡大学工学部電子情報工学科助教授
2001年 Wright State大学客員教授
2010年 福岡大学工学部電子情報工学科教授
現在 福岡大学工学部電子情報工学科教授
博士 (工学)

【目次】

まえがき

第1章 序論

  1. 1.RF電力増幅器の利用分野
  2. 2.増幅器の分類
  3. 3.電力増幅器の利用形態
  4. 4.電力増幅器と電力効率
  5. 5.電力増幅器と同調回路

第2章 増幅器の基礎

  1. 1.性能指標(効率、電力)
    1. 1.1 効率
    2. 1.2 全体効率 (Overall Efficiency)
    3. 1.3 ドレイン効率 (Drain Efficiency or Collector Efficiency)
    4. 1.4 PAE (Power Added Efficiency)
    5. 1.5 電力出力容量 (Power Output Capability:cp
  2. 2.性能指標 (線形性)
    1. 2.1 THD (Total Harmonic Distortion)
    2. 2.2 相互変調 (Intermodulation)
  3. 3.線形増幅器とスイッチング増幅器

第3章 線形増幅器

  1. 1.A級増幅器
  2. 2.B級増幅器
  3. 3.AB級増幅器
  4. 4.C級増幅器
    1. 4.1 電流源型C級増幅器
    2. 4.2 飽和型C級増幅器

第4章 スイッチング増幅器

  1. 1.D級増幅器
    1. 1.1 理想動作
    2. 1.2 非理想成分を含む回路の動作
      1. 1.2.1 設計値からずれた動作
      2. 1.2.2 ON抵抗の影響
      3. 1.2.3 シャントキャパシタンスの影響
      4. 1.2.4 非線形キャパシタの影響
    3. 1.3 D級の制御方法
      1. 1.3.1 PWM変調
      2. 1.3.2 AM変調
  2. 2.E級増幅器
    1. 2.1 スイッチング増幅器の高周波化の利点
      1. 2.1.1 スイッチング増幅器の高効率化の利点
      2. 2.1.2 ゼロ電圧スイッチング方式
      3. 2.1.3 ボディダイオードによるZVS動作
    2. 2.2 E級スイッチング (ソフトスイッチング)
    3. 2.3 E級増幅器 定義
    4. 2.4 理想動作
    5. 2.5 非理想動作
      1. 2.5.1 設計値からずれた動作
      2. 2.5.2 ボディダイオードを含む動作
      3. 2.5.3 非理想成分の影響
    6. 2.6 第2高調波共振型E級増幅器
    7. 2.7 非線形シャントキャパシタンス
    8. 2.8 その他の回路構成
      1. 2.8.1 One capacitor and one inductor E級
      2. 2.8.2 DE級増幅器
      3. 2.8.3 EM
      4. 2.8.4 逆E級増幅器(Inverse Class E Amplifier)
      5. 2.8.5 Φ2級インバータ
      6. 2.8.6 E級周波数逓倍器
      7. 2.8.7 E級発振器
      8. 2.8.8 E級整流器
      9. 2.8.9 E級DC-DCコンバータ
    9. 2.9 E級の制御方法
      1. 2.9.1 周波数制御
      2. 2.9.2 位相制御 (Phase-Shift ControlまたはOutphasing Control)
      3. 2.9.3 AM変調 (Drain変調またはCollector変調)
  3. 3.F級増幅器
    1. 3.1 一つの高調波を用いるもの (F1級増幅器:Biharmonic mode)
    2. 3.2 複数の高調波を用いるもの (F2級増幅器:Polyharmonic mode)
    3. 3.3 逆F級増幅器
  4. 4.S級増幅器
    1. 4.1 回路構成
    2. 4.2 PWM変調による出力電圧の歪
  5. 5.G級以降

第5章 信号の線形化、高効率化

  1. 1.線形化
    1. 1.1 プレディストーション
    2. 1.2 フィードフォワード
  2. 2.高効率化
    1. 2.1 エンベロープトラッキング (包絡線追跡)
    2. 2.2 EER (包絡線除去・再生)
    3. 2.3 Doherty増幅器
    4. 2.4 Outphasing (位相反転方式)

第6章 同調回路

  1. 1.狭帯域同調回路
    1. 1.1 集中定数素子狭帯域同調回路
      1. 1.1.1 Lマッチング回路
      2. 1.1.2 スミスチャートを用いた図的解法
      3. 1.1.3 πマッチング回路とTマッチング回路
    2. 1.2 伝送線路狭帯域同調回路
      1. 1.2.1 伝送線路狭帯域同調回路
      2. 1.2.2 スミスチャートによる伝送線路のインピーダンス整合
  2. 2.広帯域同調回路
    1. 2.1 磁気トランス回路
    2. 2.2 伝送線路トランス
      1. 2.2.1 伝送線路トランスの基礎
      2. 2.2.2 Guannella接続
      3. 2.2.3 Ruthroff接続
      4. 2.2.4 GuannellaとRuthroffの組み合わせ

第7章 パワーデバイス

  1. 1.BJT
  2. 2.FET
  3. 3.ヘテロ接合
    1. 3.1 HEMT構造
    2. 3.2 HBT
  4. 4.化合物半導体
    1. 4.1 GaAs (ガリウムヒ素) デバイス
    2. 4.2 ワイドバンドギャップデバイス
  5. 5.パッケージ

参考文献

索引

【参考文献】

  • [1] N. O. Sokal , A. D. Sokal, "Class-E-a new class of high-efficiency tuned single-ended switching power amplifiers," IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol.SC-10, No.3, pp.168-176, 1975.
  • [2] F. H. Raab, "Idealized operation of the Class-E tuned power amplifier," IEEE Trans. Circuits Syst., Vol.CAS-24, No.12, pp.725-735, 1977.
  • [3] F. H. Raab, "Effects of circuit variations on the Class-E tuned power amplifier," IEEE J. Solid-State Circuits, Vol.SC-13, No.2, pp.239-247, 1978.
  • [4] T. Suetsugu , M. K. Kazimierczuk, "Steady-state behavior of class E amplifier outside designed conditions," IEEE International Symposium on Circuits and Systems, Vol.1, pp.708-71 ISCAS 2005., 2005.
  • [5] 岩垂稔, 森真作, 池田和永, "RFチョークが不要な偶数高調波共振型E級ZVS同調増幅器," 信学技報PE92-48, 1992.
  • [6] M. J. Chudobiak, "The use of parasitic nonlinear capacitors in Class-E amplifiers," IEEE Trans. Circuits Syst., Vol.CAS-41, No.12, pp.941-944, 1994.
  • [7] T. Suetsugu , M. K. Kazimierczuk, "Analysis and design of Class E amplifier with shunt capacitance composed of linear and nonlinear capacitances," IEEE Trans. Circuits Syst.-I, Fundamental Thery and Applications, Vol.51, No.7, pp.1261-1268, 2004.
  • [8] N. O. Sokal, "Class E high-efficiency switching-mode tuned power amplifier with only one inductor and only one capacitor in load network," IEEE J. Solid Syate Circuits, Vol.SC-16, pp.380-384, 1981.
  • [9] H. Koizumi, T. Suetsugu, M. Fujii, K. Shinoda, S. Mori , K. Ikeda, "Class DE High-Efficiency Tuned Power Amplifier," IEEE Transactions on Circuits and Systems-I: Fundamental Theory and Applications, Vol.43, No.1, 1996.
  • [10] S. A. El-Hamamsy, "Design of high-efficiency RF class-D power amplifier," IEEE Transactions on Power Electronics, Vol.9, No.3, 1994.
  • [11] A. Telegdy, B. Molnár , N. O. Sokal, "Class-EM Switching-Mode Tuned Power Amplifier -High Efficiency With Slow-Switching Transistor," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol.51, No.6, 2003.
  • [12] T. Mury , V. F. Fusco, "Sensitivity Characteristics of Sensitivity Characteristics of," IEEE Transactions on Circuits and Systems -I: Regular Papers, Vol 54, No.4, 2007.
  • [13] J. M. Rivas, Y. Han, O. Leitermann, A. D. Sagneri , D. J. Perreault, "A high-frequency resosnant inverter topology with low-voltage stress," IEEE Trans. Power Electron., Vol.23, No.4, pp.1759-1771, 2008.
  • [14] K. M.K., "Class-E amplifier with an inductive impedance inverter," IEEE Trans. Industrial Electron., Vol.37, No.2, pp.160-166, 1990.
  • [15] Z. R. E. , G. K. J., "Load-independent class E power inverter part I- theoretical development," IEEE Trans. Circuit Syst., Vol.37, No.8, pp.1010-1018, 1990.
  • [16] R. E. Zulinski , J. W. Steadman, "Idealinzed operation of Class E frequency multipilier," IEEE Trans. Circuits Syst., Vol.CAS-33, No.12, pp.1209-1218, 1986.
  • [17] T. Suetsugu, "Novel Operating Condition of Class E Frequency Multiplier Which Enables 50% Duty Ratio," 1996 IEEE Midwest Symposium on Circuits and Systems (MWSCAS 96), pp.249-252, 1996.
  • [18] J. Ebert, "Class E high-efficiency tuned oscillator," IEEE J. Solid-State Circuits, Vol.SC-16, pp.62-66, 1981.
  • [19] A. Ivascu, M. K. Kazimierczuk, S. BIrca-Galateanu, "Class E resonant low dv/dt rectifier," IEEE Trans. Circuits Syst.-I: Fundamental Theory and Applications, Vol.39, No.8, pp.604-613, 1992.
  • [20] J. Jozwik , M. K. Kazimierczuk, "Analysis and design of class-E2 dc/dc converter," IEEE Trans. Ind. Electron., Vol.37, No.2, pp.173-183, 1990.
  • [21] M. K. Kazimierczuk, "Collector amplitude modulation of the Class E tuned power amplifier," IEEE Trans. Circuits Syst., Vol.CAS-31, No.6, pp.543-549, 1984.
  • [22] H. S. Black, Modulation Theory, New York: Van NOstrand Reinhold Company, 1947.
  • [23] L. R. Kahn, "Single-sideband transmission by envelope elimination and restation," Proc. IRE, Vol.40, pp.803-806, 1952.
  • [24] W. H. Doherty, "A new high-efficiency power amplifier for modulated waves," Proc. IRE, Vol.24, pp.1163-1182, 1936.
  • [25] H. Chireix, "High-power outphasing modulation," Proc. IRE, Vol.23, pp.1370-1392, 1935.
  • [26] D. C. Cox, "Linear amplification with nonlinear components," IEEE Transactions on Communications, Vol.22, pp.1942-1945, 1974.
  • [27] H. L. Krauss, C. W. Bostian and F. H. Raab, Solid State Radio Engineering, New York: John Wiley & Sons, 1980.
  • [28] M. K. Kazimierczuk , D. Czarkowski, Resonant Power Converters, New York: John Wiley, 1995.
  • [29] S. C. Cripps, RF Power Amplifiers for Wireless Communications, Second Edition, Norwood, MA: Artech House, 2006.
  • [30] M. Albulet, RF Power Amplifiers, Atlanta, GA: Noble Publishing, 2001.
  • [31] A. Grebnnikov , N. O. Sokal, Switchmode Power Amplifiers, Amsterdam: Elsevier, 2007.
  • [32] M. K. Kazimierczuk, RF Power Amplifiers, Hoboken, NJ: Wiley, 2008.
  • [33] F. H. Raab, "Suboptimum operation of Class-E RF power amplifiers," Proc. RF. Technol. Expo., pp.85-98., 1989.
  • [34] T. Suetsugu , M. K. Kazimierczuk, "Design procedure of Class-E amplifier for off-nomincal operation at 50% duty ratio," IEEE Trans. Circuits Syst. I, Reg. Papers, Vol.53, No.7, pp.1468-1476, 2006.
  • [35] M. K. Kazimierczuk, "Exact Analysis of Class E Tuned Power Amplifier with Only One Inductor and One Capacitor in Load Network," IEEE Joural of Solid-State Circuits, Vol.SC-18, No.2, 1983.
  • [36] R. E. Zulinski , J. W. Steadman, "Class E power amplifiers and frequency multipliers with finite dc-feed inductance," IEEE Trans. Circuits Syst., Vol.CAS-34, No.9, pp.1074-1087, 1987.
  • [37] M. K. Kazimierczuk , K. Puczko, "Class E tuned power amplifier with antiparallel diode or series adiode at switch, with any loaded Q and switch duty cycle," IEEE Trans, Circuits Syst., Vol.CAS-36, No.9, pp.1201-1209, 1989.
  • [38] T. Suetsugu , M. K. Kazimierczuk, "Comparison of Class E amplifier with nonlinear and linear shunt capacitances," IEEE Trans. Circuits Syst.-I, Fundamental Theory and Applications, Vol.50, No.8, pp.1089-1097, 2003.
  • [39] K. Shinoda, T. Suetsugu, M. Matsuo , S. Mori, "Idealized operation of the Class DE amplifiers and frequency multipilers," IEEE Trans. Circuits and Syst.-I, Fundamental Theory and Applications, Vol.45, No.1, pp.34-40, 1998.
  • [40] T. Suetsugu , M. K. Kazimierczuk, "Integration of Class DE dc-dc converter for on-chip power supplies," IEEE Power Electronics Specialists Conference (PESC'06), pp.1-5, 2006.
  • [41] S. Tomatso, K. Chiba , K. Murota, "Phase error free LINC modulator," Electronic Letter, Vol., 25, pp.576-577, 1989.
  • [42] T. Suetsugu , M. K. Kazimierczuk, "Off-Nominal Operation of Class E Amplifier at Any Duty Ratio," IEEE Trans. Circuits Syst. I: Regular Papers, Vol.54, No.6, pp.1389 - 1397 , 2007.
  • [43] フレデリック・H・ラーブ, "高能率増幅器のクラス分け," 日経エレクトロニクス, 第8月, pp.121-145, 1976.
  • [44] J. M. Rivas, O. Leitermann, Y. Han , D. J. Perreault, "A very high frequency DC-DC converter based on a class Phi_2 resonant inverter," IEEE Trans. Power Electron., Vol.26, No.10, pp.2980-2992, 2011.
  • [45] R. C. N. Pilawa-Podgurski, A. D. Sagneri, J. M. Rivas, D. I. Anderson , D. J. Perreault, "Very-high frequency resonant boost converters," IEEE Trans. Power Electron., Vol.24, No.6, pp.1654-1665, 2009.
  • [46] 山本秀和, パワーデバイス, コロナ社,2012.
  • [47] S. C.Cripps (著),末次正/太郎丸真 (監修 翻訳), 草野忠四郎 (翻訳), ワイヤレス通信用RF電力増幅器の設計:高効率とリニアリティを両立するGHz帯増幅技術,CQ出版,2012.

【口コミ】

  • ※口コミはありません。
ページトップへ戻る