Использование щелевых резонаторов для проектирования усилителя мощности с манипуляцией гармоник

Abstract

Предложена и экспериментально проверена схема усилителя мощности инверсного класса F (F⁻¹) на основе GaN-транзистора NPTB00004, работающего на частоте 1,7 ГГц. Новым при этом является использование в схеме трехслойной структуры на основе щелевых резонаторов прямоугольной формы в заземляющей плоскости микрополосковой линии передачи в качестве фильтра высших гармоник. Для контроля уровней второй и третьей гармоник в спектре выходного сигнала и одновременно для согласования с 50-омной нагрузкой на рабочей частоте усилителя используется планарная периодическая структура, состоящая из двух щелевых резонаторов различной длины. КПД по добавленной мощности экспериментального макета усилителя составил 60% при выходной мощности 3,9 Вт и коэффициенте усиления 13 дБ.

Запропоновано та експериментально перевірено схему підсилювача потужності на базі GaN-транзистору інверсного класу F (F⁻¹), що працює на частоті 1,7 ГГц. Новим при цьому є використання в схемі тришарової структури, що складається з щілинних резонаторів прямокутної форми у заземлювальній площині мікросмужкової лінії передачі для фільтрації вищих гармонік основного сигналу. Зокрема, періодична планарна структура, що складається з двох пар щілинних резонаторів різної довжини, використовується для контролю рівня другої та третьої гармонік у спектрі вихідного сигналу та одночасно для узгодження із 50-омною навантагою на робочій частоті підсилювача. Стоковий ККД експериментального макета підсилювача склав 60% при вихідній потужності 3,9 Вт та коефіцієнті підсилення 13 дБ.

The authors proposed and experimentally verified the power amplifier circuit of inverse class F (F⁻¹) based on GaN transistor NPTB00004, operating at 1,7 GHz. The novelty of this scheme is the application of a three-layer structure based on slot rectangular shaped resonators in the ground plane of the microstrip transmission line as a filter of higher harmonics. To control the levels of the second and third harmonics in the output signal spectrum and simultaneously to match the 50 ohm load at the operating frequency of the amplifier, a planar periodic structure is used, consisting of two slot resonators of different lengths. Power added efficiency for experimental model of the amplifier is 60% at an output power of 3.9 W and a gain factor of 13 dB .