Анар Хабай – PhD, ассоциированный профессор кафедры «Электроники, телекоммуникации и космических технологий»
050013, г. Алматы, ул. Сатпаева, 22а;050013, г. Алматы, ул. Толе би, 100
Anar Khabai – PhD, Associate Professor of the Department of Electronics, Telecommunications and Space Technologies
050013, Almaty, Satpayev Street, 22a;050013, Almaty, Tole Bi Street, 100
Еркебулан Амандыкович Тулешов – кандидат технических наук, ассоциированный профессор кафедры «Робототехники и технических средств автоматики»
050013, г. Алматы, ул. Сатпаева, 22а
Yerkebulan Tuleshov– Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Robotics and Engineering Tools of Automation
050013, Almaty, Satpayev Street, 22a
Нурлыбек Турдыбекулы Турар – магистрант 1-го курса кафедры «Электроники, телекоммуникации и космических технологий»
050013, г. Алматы, ул. Сатпаева, 22а
Nurlybek Turar – Master's student at the Department of Electronics, Telecommunications and Space Technologies
050013, Almaty, Satpayev Street, 22a
Жанибек Назарбекулы Исабеков – PhD, ассоциированный профессор кафедры «Робототехники и технических средств автоматики»
050013, г. Алматы, ул. Сатпаева, 22а
Zhanibek Issabekov – PhD, Associate Professor of the Department of Robotics and Engineering Tools of Automation
050013, Almaty, Satpayev Street, 22a
Айжан Есболовна Назырова – PhD, старший преподаватель кафедры «Технологий искусственного интеллекта»
10000, г. Астана, ул. Сатпаева, 2
Aizhan Nazyrova – PhD, Senior Lecturer at the Department of Artificial Intelligence Technologies
10000, Astana, Satpayev str., 2
В данной статье рассматриваются принцип работы, энергетическая эффективность и частотно-зависимые характеристики усилителя мощности класса D в токовом режиме (CMCD), предназначенного для применения в диапазоне 5G FR1 (ниже 6 ГГц), в частности в полосе 3,4-3,8 ГГц. Усилитель основан на классической push-pull CMCD-архитектуре, работающей в коммутационном режиме, и демонстрирует возможность достижения высокой теоретической эффективности за счёт уменьшения коммутационных потерь благодаря минимизации временного перекрытия токовых и напряженческих форм сигналов. В ходе анализа исследованы пиковое значение напряжения стока, формы токовых и напряженческих сигналов, условия нагрузки и частотно-зависимые параметры. Результаты моделирования показали, что усилитель стабильно работает в диапазоне 3,4-3,8 ГГц, при этом с ростом частоты наблюдается тенденция к снижению коэффициента усиления и эффективности. Данное явление объясняется увеличением коммутационных потерь транзисторов и влиянием паразитных параметров пассивных элементов. Полученные результаты подтверждают, что усилитель мощности CMCD применим в мобильных системах связи 5G FR1, особенно в области 3,5 ГГц, а в дальнейшем практическую точность можно повысить за счёт использования реалистичных RF-моделей транзисторов (LDMOS/GaN/CMOS) и учёта паразитных параметров.
This paper investigates the operating principle, energy efficiency, and frequency-dependent characteristics of a current-mode class-D power amplifier (CMCD) intended for 5G FR1 (sub-6 GHz, below 6 GHz) applications, specifically within the 3.4-3.8 GHz band. The amplifier is based on a classical push-pull CMCD architecture operating in switching mode and demonstrates the potential for high theoretical efficiency by reducing switching losses through minimizing the temporal overlap between current and voltage waveforms. The analysis examines the peak drain voltage, current and voltage waveforms, load conditions, and frequency-dependent parameters. Simulation results show stable operation across 3.4-3.8 GHz, while indicating a decreasing trend in gain and efficiency as frequency increases. This behavior is attributed to increased transistor switching losses and the impact of parasitic parameters of passive components. The results confirm that the CMCD power amplifier is suitable for 5G FR1 mobile communication systems, particularly around 3.5 GHz, and that practical accuracy can be further improved by employing realistic RF transistor models (LDMOS/GaN/CMOS) and explicitly accounting for parasitic effects
The authors declare that there are no conflicts of interest present.