CEYEAR（セイヤー）3674シリーズ　ベクトル・ネットワーク・アナライザ

周波数変動に対してよりロバスト（堅牢）な高効率動作を実現する技術は、主に広帯域高効率パワーアンプの開発において最も重要視されています。

これは、特に最新の通信システム（5G/6G）が広い周波数帯域を使用し、単一のアンプで多様な信号を処理する必要があるためです。

周波数変動に対してロバストな高効率動作を実現する主要なアプローチは、先述のClass-Jアンプの原理に集約されます。

1. Class-Jアンプによるロバスト性の実現

Class-Jアンプは、従来の高効率クラス（Class-Fなど）が周波数に敏感だった問題を、出力負荷インピーダンスの設計を工夫することで克服しました。

鍵となる原理：リアクティブな高調波終端

Class-Jアンプは、以下の負荷条件（インピーダンス）を満たすように出力回路を設計します。

1. 基本波 (f₀): 負荷インピーダンス Z(f₀) を、電力と効率が最適になるように決定します。

2. 第2高調波 (2f₀): 負荷インピーダンス Z(2f₀) を、純粋なリアクタンス（jX）になるように設計します。つまり、抵抗成分を持たせず、エネルギーが消費されないようにします。

ロバスト性の理由

• 周波数依存性の緩和:

  • 従来のClass-Fは、Z(3f₀) = 0（ショート）、Z(2f₀) =∞（オープン）など、特定のインピーダンス値に厳密に依存していました。このため、周波数f₀ が少しずれると、高調波の終端条件が崩れて効率が急落しました。

  • Class-Jは、第2高調波を**純粋なリアクタンス（jX）**に設定します。リアクタンス値は周波数 f₀が変わってもわずかに変化するだけであり、ドレイン電圧・電流波形が急激に歪むのを防ぎます。

• 高効率波形の維持:

  • この純粋なリアクタンス終端条件により、Class-Jは広い周波数範囲で、高効率に必要な半波正弦波電流と重ね合わされた電圧波形を近似的に維持し、高効率動作を安定させます。

2. 広帯域高効率化に向けたその他の技術

周波数変動へのロバスト性を高めるために、Class-J以外にも以下のような技術が用いられます。

• ロード・プル（Load-Pull）技術の活用:

  • 広帯域で最適な負荷インピーダンスを実験的またはシミュレーションで広範囲に測定し、その測定結果に基づいて、広い周波数帯で最適なインピーダンスを同時に実現する広帯域整合回路を設計します。

• インピーダンス変調技術:

  • ドハティ増幅器のように、トランジスタの負荷を動的に変調する技術は、信号のピーク電力時だけでなく、異なる周波数帯域に対してもインピーダンスを最適化する応用が研究されています。

• トラベリングウェーブアンプ（TWA）:

  • 主にミリ波帯やサブテラヘルツ帯で使われ、伝送線路を利用してアンプのゲインを広帯域にわたって平坦化することで、相対的にロバストな動作を実現します。

これらの技術は、広帯域化と高効率化という、相反する目標のトレードオフを克服するために不可欠です。