본 논문에서는 composite right/left-handed (CRLH) 전송 선로를 이용하여 하나의 RF Si LDMOSFET으로 새로운 이중 대역 고효율 class-F 전력증폭기를 구현하였다. CRLH 전송 선로는 이중 대역 조절 특성을 갖는 메타물질 전송 선로를 만들 수 있다. CRLH 전송 선로의 이중 대역 동작은 전력증폭기의 정합 회로 구현을 위하여 주파수 오프셋과 CRLH 전송 선로의 비선형 위상 기울기에 의해서 얻을 수 있다. 이중 대역에서 모든 고조파 성분을 조절하는 것은 매우 어렵기 때문에, CRLH 전송 선로를 이용하여 이중 대역에서 고효율 특성을 얻도록 오직 2차, 3차 고조파 성분만을 조절하였다. 또한, 제안된 전력증폭기의 효율을 더욱 더 향상시키기 위하여 출력 정합 회로뿐만 아니라, 입력 정합 회로도 고조파 조절 회로를 이용하여 구현하였다. 두 동작 주파수는 880 MHz와 1920 MHz로 정하였다. 전력증폭기의 측정된 출력 전력은 각각 880 MHz에서 39.83 dBm, 1920 MHz에서 35.17 dBm이다. 이 지점에서 얻은 전력 효율, PAE는 880 MHz에서 79.536 %, 1920 MHz에서 44.04 %이다.
In this paper, a novel dual-band high-efficiency class-F power amplifier using the composite right/left-handed (CRLH) transmission lines (TLs) has been realized with one RF Si lateral diffusion metal-oxide-semiconductor field effect transistor (LDMOSFET). The CRLH TL can lead to metamaterial transmission line with the dual-band tuning capability. The dual-band operation of the CRLH TL is achieved by the frequency offset and the nonlinear phase slope of the CRLH TL for the matching network of the power amplifier. Because the control of the all harmonic components is very difficult in dual-band, we have managed only the second- and third-harmonics to obtain the high efficiency with the CRLH TL in dual-band. Also, the proposed power amplifier has been realized by using the harmonic control circuit for not only the output matching network, but also the input matching network for better efficiency. Two operating frequencies are chosen at 880 MHz and 1920 MHz in this work. The measured results show that the output power of 39.83 dBm and 35.17 dBm was obtained at 880 MHz and 1920 MHz, respectively. At this point, we have obtained the power-added efficiency (PAE) of 79.536 % and 44.04 % at two operation frequencies, respectively.
