SIGLENT（シグレント）ベクトル信号発生器 SSG6082A-V シリーズ

マイクロ波帯（RF/マイクロ波/ミリ波）で用いられるパワーアンプ（PA）は、特に**高い電力付加効率（PAE）**を達成するために、さまざまな動作クラスに分類されます。

古典的なクラス（A, B, AB, C）が線形性と効率のトレードオフを主に見るのに対し、Class-EやClass-Fといった高効率クラスはスイッチング動作と高調波（ハーモニクス）の制御を利用します。

📊 高効率アンプの主要なクラス

特にマイクロ波・RF分野で高いPAEを目指すために用いられる「非線形（スイッチング）アンプ」の代表例は以下の通りです。

Class-F（高調波終端型）

Class-Fアンプは、トランジスタをスイッチとして動作させ、その効率を向上させるために出力波形の整形を行います。

• 動作原理: 出力回路に共振器（LCフィルタ）を用いて、基本波の周波数とその奇数次高調波（3次、5次など）を最適に終端（ショートまたはオープン）します。

  • これにより、ドレイン電圧波形を矩形波（理想的には方形波）に、ドレイン電流波形を半波正弦波に近づけます。

• 高効率の理由: 電圧と電流が同時に高くなる時間帯を短くすることで、トランジスタでの電力損失（発熱）を最小化し、理論上**100%**の効率を達成します。

• 課題: 多数の高調波を正確に制御する必要があり、広帯域化が難しいという課題があります。

Class-E（スイッチング型）

Class-Eアンプは、特定のリアクティブな負荷回路（LC回路など）を設計することで、トランジスタのスイッチング時に生じる損失を極限まで減らします。

• 動作原理:

  1. トランジスタがONになる瞬間に、ドレイン電圧をゼロにする（ZVS: Zero Voltage Switching）。

  2. トランジスタがONの間に、ドレイン電圧の微分値（傾き）をゼロにする（ZDS: Zero Derivative Switching）。

  3. （派生クラスで）トランジスタがOFFになる瞬間に、ドレイン電流をゼロにする（ZCS: Zero Current Switching）。

• 高効率の理由: ZVSにより、電圧・電流の積によるスイッチング損失がほぼゼロになるため、理論上**100%**の効率を達成します。

• 応用: スイッチング動作を基本とするため、高い周波数（特にサブテラヘルツ帯など）でも高い効率を維持しやすい特徴があります。

これらの高効率クラスは、高速で大容量の通信が求められる6G通信やテラヘルツ波応用において、サブテラヘルツ帯パワーアンプのPAE向上に不可欠な技術となっています。

アンプの線形性と効率のトレードオフ、またはClass-Jアンプなどの広帯域技術について詳しく説明しましょうか？