次世代高効率増幅器に向けたCRLH線路のみで構成される超小型高調波処理回路の実現

实现仅由CRLH线路构成的超小型谐波处理电路，用于下一代高效率放大器

• 批准号: 21K04181
• 负责人: 田中 愼一
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Shibaura Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04181/
• 关键词: 増幅器; 高調波処理; 右手／左手系複合線路; 右手系左手系複合線路; F級; 電力増幅器; 電力効率; CRLH線路

1)広帯域と高効率が両立可能な連続F級／逆F級増幅器を1ポートCRLH線路を用いて世界最小の回路サイズで実現した。連続F級モード増幅器は，チェビシェフフィルタを用いて極めて広い帯域で基本波から高調波までインピーダンスを制御する必要から，回路サイズが極端に大きくなるという課題があった。2021年度は，1ポートCRLH線路で高調波を制御し，チェビシェフフィルタでは基本波のみ処理するという回路構成を提案した。その提案に基づき実際の回路への適用を検討した結果，1.6-2.2GHz帯にて70%以上の付加電力効率（PAE）を維持する10W出力GaN HEMT連続F級／逆F級増幅器の試作に成功した。本成果は，2件の国内学会および2件の国際学会にて発表した。2) １ポートCRLH線路を用いる高効率増幅器の設計手法の改良に成功した。2021年度は，付加電力効率79%の2GHz帯GaN HEMT増幅器の開発に成功したが，帯域が限定されるのが課題であった。2022年度は，１ポートCRLH線路の高調波負荷インピーダンスが周波数変化に伴って変動するのを抑えるため，CRLH線路の分散特性を最適化する検討を行った。その結果，連続動作の手法を用いなくても1.85-2.05 GHzの帯域で70%以上のPAEを維持できることを確認した。本成果は，電子情報通信学会のマイクロ波研究会(11月)にて口頭発表した。3)高調波処理を用いる増幅器は，F級など動作級によっては動作帯域が狭くなることが課題であった。シミュレーションにより，高効率動作の狭帯域化の原因を明らかにし，英文論文誌にて成果を発表した。

1）使用单端口CRLH线和世界上最小的电路尺寸，可以将宽带和高效率结合起来的连续F/逆F级放大器。连续F类模式放大器需要使用Chebyshev滤波器来控制一个极宽的频段，从根本到谐波的阻抗，从而导致电路尺寸极大。在2021财年，我们提出了一种电路配置，其中在单端口CRLH线上控制谐波，并且只有Chebyshev过滤器处理基本波。基于此提案，我们研究了对实际电路的应用，结果，我们成功构建了10W输出gan Hemt连续F/逆F类F级放大器，该类别在1.6-2.2GHz频段中保持额外的功率效率（PAE）为70％或更多。结果在两个国内和国际学术会议上呈现。 2）使用单端口CRLH系的高效放大器的设计方法已成功改进。在2021财年，我们成功地开发了一个2GHz频带Gan Hemt放大器，其额外的功率效率为79％，但挑战是该频段受到限制。在2022财年，我们研究了优化CRLH线的分散特性，以抑制由于频率变化而导致单端口CRLH线的谐波负载阻抗的波动。结果，可以证实，在不使用连续操作技术的情况下，可以在1.85-2.05 GHz频段中维持70％或更高的PAE。这些结果是在电子，信息和通信工程师研究所的微波研究小组（11月）口服的。 3）使用谐波处理的放大器的问题在于，根据操作类别的操作类别，操作带的较窄。仿真揭示了缩小带宽以进行高效操作的原因，并且结果发布在英语期刊上。

项目成果

A 2-GHz 79%-PAE Power Amplifier with a Novel Harmonic Tuning Circuit Using Only CRLH TLs

A%202-GHz%2079%-PAE%20Power%20Amplifier%20with%20a%20Novel%20Harmonic%20Tuning%20Circuit%20Using%20Only%20CRLH%20TLs

• 发表时间: 2022
• 作者: Shinichi Tanaka;Naoaki Iisaka
• 通讯作者: Naoaki Iisaka

入力側高調波処理がFET増幅器の電力効率に影響する条件について

输入侧谐波处理影响 FET 放大器功率效率的条件

• 发表时间: 2022
• 作者: Hiroya Ichikawa;Kei Takeya;and Saroj R. Tripathi;鈴木貴大，田中愼一
• 通讯作者: 鈴木貴大，田中愼一

Class-E Power Amplifier with Improved PAE Bandwidth Using Double CRLH TL Stub for Harmonic Tuning

• DOI: 10.1587/transele.2022mmi0002
• 发表时间: 2022
• 期刊: IEICE Trans. Electron.
• 作者: S. Tanaka;Hirotaka Asami;Takahiro Suzuki

1 ポート CRLH 線路の分散制御による高効率電力増幅器の帯域改善

通过1端口CRLH线路的分布式控制提高高效功率放大器的带宽

• 发表时间: 2022
• 作者: Bashir Tahir;Morimoto Keita;Iguchi Akito;Tsuji Yasuhide;Kashiwa Tatsuya;最上椋太，辻恵梨，田中愼一
• 通讯作者: 最上椋太，辻恵梨，田中愼一

1 ポートCRLH線路を用いる 1.8-2.2GHz帯連続F級増幅器の設計

使用1端口CRLH线的1.8-2.2GHz频段连续F类放大器设计

• 发表时间: 2022
• 作者: Davies C. S.;Razdolski I.;Janssen T.;Mishra K.;Tsukamoto A.;Kirilyuk A.;SARS-CoV-2 Protein Detection Using Photonic Integrated Biosensor Based on Silicon Micro-Ring Resonator;Tomohiko Mitani;辻恵梨，田中愼一
• 通讯作者: 辻恵梨，田中愼一