Abstract
In this paper, the optimal condition for efficient active frequency multipliers is analyzed. This analysis is based on the effects from transistor nonlinear coefficients, harmonic impedances, and output parasitic components. From the analysis, normalized harmonic power is estimated with the clipping condition of a commercial transistor, and the condition for high conversion efficiency is suggested. From the analysis, a class-F frequency tripler was implemented for the output at 2.475 GHz, showing the maximum efficiency of 22.9 % and the maximum conversion gain of 9.5 dB.
본 논문은 RF 전력증폭기용 트랜지스터의 주파수 체배기 활용을 위한 최대 효율 조건에 대해 분석하고, 고효율 달성을 위한 출력 정합 회로에서의 고조파 임피던스와 기생 성분에 의한 부정합 영향에 대해 고찰하였다. 이를 바탕으로 능동 주파수 체배기의 설계에 있어 입력 바이어스 제어를 통해 고조파 전류를 발생시키는 경우의 이론적인 고조파 전력을 예상하였으며, class-F 구조를 기반으로 하여 주파수 3체배기를 설계하고, 트랜지스터의 비선형 파라미터로써 정규화된 3차 고조파 전력을 예상하였다. 위의 분석 결과를 바탕으로 2.475 GHz에서 주파수 3체배기를 설계하였으며, 시뮬레이션 효율 약 19.5 % 및 측정 효율 22.9 %, 최대 변환 이득 9.5 dB의 결과를 얻을 수 있었다.