I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   19 ,   N o .   3 S e pt e m b e r   20 20 ,   pp .   1348 ~ 1357   IS S N :   25 02 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 19 .i 3 . pp   1348 - 1 35 7             1348       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e e c s . i a e s c or e . c om   C o m p a r a t i v e   a n a l y si s   o f   so k a l s e q u a t i o n s v e r su s l o a d - p u l l   i m p l e m e n t a t i o n   o f   c l a ss  E   l o w - p a s n e t w o r k       B.   K i r i s h 1 ,   F .   Zu b i r 2 ,   M .   K .   A .   R ah i m 3 ,   S .   M .   S h ah 4   1 , 2 , 3 C o m m uni c a t i o n   E ng i n e e r i ng   D e pa r t m e nt ,   U ni v e r s i t i   T e kno l o g i   M a l a y s i a ,   M a l a y s i a   2 S c hoo l   o f   E ng i ne e r i ng ,   U ni v e r s i t y   of   B r i t i s h   C o l um bi a ,   C a na d a   4 D e pa r t m e n t   o f   C o m m uni c a t i o n   E ng i ne e r i ng ,   U ni v e r s i t i   T un  H us s e i O nn   M a l a y s i a   ( U T H M ) ,   M a l a y s i a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T     Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d   F e b   5 ,   20 20   R e v i s e Ma r   27 ,   20 20   A c c e pt e A p r   5 ,   20 20       I t hi s   pa p e r ,   C l a s s   E   po w e r   a m p l i f i e r s   ( P A )   a i m e d   a t   f r e que nc y   ba ndw i dt o f   3. G H z   t o   3. G H z   ( L T E   42)   a nd  3. G H z   t o   3. G H z   ( L T E   43)   r e s pe c t i v e l y   a r e   de s i g ne w i t h   o bj e c t i v e   o f   a t t a i n i ng   h i g e f f i c i e nc y .     T he   v i a b i l i t y   of   S o ka l s   e q ua t i o ns   f o r   pr e s e n t   c o m m uni c a t i o s y s t e m s   a i m e a t   G H z   a r e   a na l y z e f o r   hi g e f f i c i e nc y   us i ng   H E M T   ( H i g h - e l e c t r o n - m o bi l i t y   t r a ns i s t o r )   o N i t r o ne N P T B 0 0004  a s   o ppo s e t o   t h e   B i po l a r   J unc t i o T r a n s i s t o r   u s e by   S o ka l   i 1975 .   L o a d - pul l   c o nf i g ur a t i o t e c hni que s   a i m e a t   t h e   dr a i i s   i m pl e m e n t e a t   t he   o ut p ut   m a t c hi n g   ne t w o r ( O M N )   a nd  b e nc hm a r ke a g a i ns t   S o ka l s   e qua t i o n .   A t   t he   O M N ,   t o   s uppr e s s   ha r m o ni c s ,   ba nd - p a s s   f i l t e r s   a r e   e m p l oy e f o r   t he   L T E   42  a nd  43   r e s pe c t i v e l y .   S o ka l s   e q u a t i o s ho w s   t h a t   t h e   d r a i m u s t   b e   c o nj ug a t e l y   m a t c h e b e f o r e   h i s   e q u a t i o n s   a r e   a p p l i e a t   t he   O M N .   T h e   e f f i c i e nc y   a t   3 . 4   G H z   o b t a i ne f o r   S o k a l s   c i r c u i t   i s   a t   67   %   a nd   g a i o f   9 . dB .   M o r e   t h a n   65 %   e f f i c i e nc y   i s   o b t a i n e d   f r o m   l o a d - pu l l   n e t w o r a t   3 . G H z   t o   3 . 76   G H z   b e f o r e   f i l t e r   i m p l e m e n t a t i o w h i l e   s ho w i ng   g a i n   a bo v e   7 . d B .   A f t e r   f i l t e r   a d d i t i o n   a t   O M N ,   t he   e f f i c i e nc y   i s   a bo v e   6 5 %   a nd  g a i n   a bo v e   dB   f o r   d u a l   -   ba nd  h a v i ng   ba n dw i d t h   o f   3 . 43 8 9   G H z   -   3 . 5 4 2G H z   a nd   3 . 65 6 9G H z   -   3 . 8G H z .   Ke y w or d s :   B a n dp a s s   f i l t e   Cl a s s   E   P A   G a N   H a r m o ni c   t e rm i na t i o   L ow - pa s s   m a t c h i ng  n e t w o r k   C opy r i gh t   ©   2020   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   Bo o dh oo   K i ri s h ,   Co m m u n i c a t i o n   E n gi n e e r i ng  D e pa rt m e n t ,   U ni v e r s i t i   T e k no l o g i   M a l a y s i a ,   813 10  J o h o r   B a hru,   M a l a y s i a .   E m a i l :   b oo dh o o ki r i s h @ gm a i l . c o m       1.   I N TR O D U C TI O N     T h e   p re s e nt   e ra   ha s   s h o w n   t ha t   hi g hl y   e f f i c i e nt   po w e r   a m pl i f i e r s   (P A )   a r e   a   n e c e s s i t y   f o r   ne w l y   a dv a nc e w i r e l e s s   c o m m u ni c a t i o n   s y s t e m s   [ 1 - 3 i t e rm s   o f   a c h i e v i ng  a   l o w   c o s t   a s   w e l l   a s   re l i a b l e   t ra ns m i t t e r s   [4 ,   5 ] .   A   P A   c a b e   de f i n e a s   a a m p l i f i e de s i g ne d   w h e r e by   t h e   m a x i m u m   po w e i s   t ra ns f e rre d   o nl y   f o r   a   s e l e c t i o n   o f   a c t i v e   de v i c e s   s uc a s   t ra ns i s t o rs   [ 6] .   T h e re   a r e   nu m e r o u s   a dv a nt a ge s   f o r   c i rc u i t s   a nd  s y s t e m s   i n v o l v i ng  R F   a nd   m i c r o w a v e   s e c t o r   i t e rm s   o f   po w e r   a m p l i f i c a t i o n   m e t h o ds   w hi c a i m s   f o hi g e f f i c i e nc y .   I t h e   R F   a nd  m i c r o w a v e   e n g i n e e ri ng ,   i t   i s   a   w e l l - f o u nde k n o w l e dge   t ha t   hi g e f f i c i e nc y   po w e r   a m p l i f i e rs   g re a t l y   i m p ro v e s   t he   po w e r   c o n s u m pt i o o f   a   c o m m u ni c a t i o n   s y s t e m   a s   w e l l   a s   r e duc e s   t he   s i z e   a nd  w e i g ht   o f   ra d i o   t ra ns m i t t e r s .   O ne   o f   t h e   m a i n   p r o b l e m s   i n   t e c hni q ue s   i n v o l v i ng  a m p l i f i c a t i o n,   i t   i s   v e r y   di f f i c u l t   t o   us e   hi g e f f i c i e n c y   po w e a m p l i f i c a t i o n   t e c hni q ue s   f o r   o pe ra t i o ns   i n v o l v i ng  hi g f r e que nc i e s   a nd   hi g po w e r   l e v e l   a s   t he   c a p a c i t a n c e   o f   de v i c e s   us e w i l l   c a us e   hi nd ra nc e   i n   a c h i e v i ng  de s i re r e s u l t   i . e .   hi g h   e f f i c i e n c y   a n g a i n.   T h e re f o r e   t h e   ro l e   o f   c l a s s   o f   P A   c o m e s   i t he   p i c t u r e   a n de s i g ne r s   us e   d i f f e r e nt   c l a s s e s   o f   P A   t o   s o l v e   di f f e r e nt   p r o b l e m s   [ 7 - 9] .   A e x a m p l e   o f   po w e r   a m p l i f i e r   t ha t   e na b l e s   hi g h   e f f i c i e n c y   i s   C l a s s   E   [ 5 ,   1 0 - 12 d ue   t o   i t s   a b i l i t y   of   b e i n u na f f e c t e t o   t he   t ra ns i s t o r   s w i t c hi ng  p r o b l e m s   s uc h   a s   po w e r   l o s s e s   i n   t he   t ra ns i s t o r   a nd   c a p a c i t a n c e s   o f   t h e   t ra ns i s t o r   a f f e c t i ng  t he   o ut pu t   [ 7 ,   1 3 - 1 6] .   T h e o r e t i c a l l y   Cl a s s   E   P A s   c a n   a t t a i n   10 0 e f f i e n c y   [ 1 ,   17 ] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Com par at i v e   an al y s i s   o f   s o k al ’s   e q uat i ons   v e r s us   l oad - pul l   i m pl e m e nt a t i on   o f   c l as s   E   l ow - pas s     ( B .   Ki r i s h )   1349   In   [18]  t h e   s w i t c h i ng  o pe r a t i o n   w o r ks   t h e   s a m e   a s   n o rm a l   C l a s s   E   a m p l i f i e r   w o ul w o r a n t h e r e f o r e   a t t a i n   t h e   t h e o r e t i c a l   100 e ff i c i e n c y .   It   e m pl oy s   t w o   pa r a l l e l   r e s o n a t o r s   a nd  a   de c o upl i n g   c a pa c i t o r   s o   a s   t o   r e j e c t   t h e   s e c o n h a rm o ni c   (H D 2)  e m i s s i o n   s h o w n   i n   w h i l e   a l s o   pr o v i di ng  a   D pa t h   f o r   t h e   s uppl y   c ur r e nt .   T h e   i m pe da n c e - t ra n s f o r m a t i o t e c hni que   i n   [19]   f o r   Cl a s s   E   P A   t o   i m p r o v e   t h e   r e a c t a n c e - c o m pe n s a t i o n   n e t w o r w h e r e by   w i t h o ut   a dd i n a n y   m o r e   c om po n e n t s ,   t h e   de s i r e l o a d   r e s i s t a n c e   c a n   b e   f o ur   t i m e s   t h e   o r i g i n a l   v a l ue ,   w hi l e   t h e   f l a t   l o a a n g l e   i s   s us t a i n e d .   T hi s   m e a n s   t h e   o ut put   m a t c h i ng  n e t w o r a t   t h e   dra i n   c a b e   s i gn i f i c a nt l y   s i m pl i f i e d.   T h e r e f o r e   by   i m pl e m e n t i n t h e   e xa c t   num b e r   o f   c o m po n e n t s   i t h e   m a t c hi n n e t w o r k,   a   g r e a t e r   o pe r a t i o n a l   b a ndw i dt h   c a n   b e   a c hi e v e a n t h e   e xt ra   n e t w o r t o   m a t c h   t h e   o ut put   l o a i s   t h e r e f o r e   m a de   r e du n da nt .   T h e   m e t h o e m pl oy e i n   [20]  i s   s uc h   t h a t   t h e   c u rr e n t   f a l l   t i m e   of  s w i t c h   i s   c o n s i de ra b l y   r e duc e a l l   w h i l e   ke e pi ng  t h e   o pe r a t i n g   f r e que n c y   t o   b e   qui t e   l a r ge   s o   t ha t   i t   w i l l   b e   po s s i b l e   t o   i gn o r e   t h e   s w i t c h i ng  t i m e   o f   t h e   t ra n s i s t o r .   T h e   b i - ha rm o n i c   o pe r a t i o n   (t ha t   i s   s e c o n h a rm o ni c i s   c o n s i de r e a s   i t   i s   t h e   l a r ge s t   h a rm o ni c   a n h a s   t o   be   e l i m i na t e d.   T r y i n t o   s o l v e   a l l   m ul t i - ha rm o n i c   m o de   i m po s e s   c o n s i de ra b l e   c o m pl i c a t i o n s   due   t o   c i r c ui t   c o m pl e xi t y ,   w h i l e   do e s   n o t   s e e m   t offe r   a n y   a dv a n t a ge   a s   t h e   pow e r   of   t h e   o t h e r   ha rm o n i c s   a r e   t o o   l ow .   T h e   s e c on ha rm o ni c   f r e que n c y   i s   t a c kl e by   h a rm o n i c   i n j e c t i o n   m e t h o d.   T h e   w o r [21]  s t a t e s   t ha t   f o r   t h e   Cl a s s - E   P A   i nput   a n o ut pu t   m a t c h i ng  n e t w o r ks   de s i gn  s h o ul a i m   t o   p r o v i de   o pt i m u m   i m pe da n c e s   f o r   bo t h   ga t e   a n d r a i n   c o nn e c t i o n s   o f   t h e   a c t i v e   de v i c e   i n   t h e   r e qui r e d   f r e que n c y .   T h e   b r o a db a n d   c l a s s - E   po w e r   a m p l i f i e fo r   1 . G H z 2 . G H z   L T E   f r e que n c y   r a n ge   ha s   t o   e m pl oy   l o a d / s o ur c e   pul l   m e a s u r e m e n t   f o r   t h e   r a n ge   o f   fr e que n c i e s   t o   o b t a i n   a c c u r a t e   o pt i m u m   l o a a n d   s o ur c e   i m pe da n c e s   o t h e   a c t i v e   de v i c e .   T h e   us e   of   S o ka l ’s   e qua t i o n   ha s   b e e n   us e t o   c a l c ul a t e   t h e   O M N   m a t c hi n n e t w o r a f t e w h i c h   t h e   l u m pe c o m po n e n t s   h a v e   b e e n   c o n v e r t e t o   m i c r o s t r i p   l i n e s   a s   t h e   a ut h o r   c l a i m s   t ha t   i t   i s   t h e   i m pe d a n c e   m a t c hi n g   a t   t h e   d r a i n   t h a t   w i l l   a c h i e v e   Cl a s s   E   o pe r a t i o n .   T h e   w o r w a s   a i m e a t   dua l   b a n d   o pe r a t i o a nd  b a s e o S o ka l ’s   e qu a t i o n s   w o ul gi v e   t w o   s e t s   of   l um pe c o m po n e nt s .   H ow e v e r   by   m a ki n us e   o t ra n s m i s s i o n   l i n e s   t ha t   s a t i s fy   t h e   r e qu i r e m e nt s   o bo t h   l um pe c o m po n e n t s   t h e   c i r c ui t   c a b e   t r a n s f o r m e t o   m i c r o s t r i p   l i n e s   [22] .   I t h e   w o r [23]  Cl a s s   E   o pe ra t i o n   w a s   pe r f o r m e o nl y   a t   s i m ul a t i o n   l e v e l   us i n g   S o ka l ’s   e qua t i o n s   h o w e ve r   i t   do e s   pr o v i de   a   us e f ul   i n s i g ht   o h o w   t h e   i m p l e m e nt a t i o o f   S o ka l ’s   fo r m u l a   a t   di f f e r e n t   t ra n s i s t o r s   a f f e c t   t h e   pow e r   a dde e ff i c i e n c y   (P A E ).   A l t h o ug h   n o   f a b r i c a t i o n   w a s   do n e ,   t h e   Cl a s s   E   i m pl e m e nt a t i o o n   t hr e e   di f f e r e n t   t ra n s i s t o r s   ha s   s h o w n   di f f e r e n t   e f f i c i e n c y   a n d   o ut put   po w e r   de s pi t e   b e i n m a t c h e by   t h e   s a m e   O M N   t h a t   i s   b a s e o n   S o ka l ’s   e qua t i o n s .   N e v e r t h e l e s s   t h e   i n s i g ht   pr o v i de i n   t hi s   pa pe r   ha s   a l l o w e t h e   r e s e a r c h   do n e   w i t h i n   t hi s   pa pe r   t o   pr o ve   t h a t   t h e   i m pe da n c e   a t   t h e   dra i n   n e e t o   be   a ddr e s s e f i r s t   b e f o r e   i m pl e m e nt i ng  S o ka l ’s   fo r m ul a s   a n t h a t   n o t   a l l   t r a n s i s t o r s   w i l l   b e   a b l e   t o   a c hi e v e   s a m e   e ff i c i e n c y   a t   s a m e   f r e que n c y   de s pi t e   s a m e   O M N .       2.   R ES EA R C H   M ET H O D   2 . 1 .     S tab i l i ty   o tr an s i s to r   T h e   s t a b i l i t y   of   a   t r a n s i s t o r   i s   a   p r i m o r d i 1 a l   f a c t o r   t h a t   ha s   t o   b e   t a ke n   i n t o   c o n s i de ra t i o n   w h e n   de s i gni n a   po w e r   a m pl i f i e r .   U s ua l l y   t h e   de s i gn   o a n   a m pl i f i e r   i n v o l v e s   t h e   us e   of   s t a b i l i t y   c i r c l e s   w h e r e b y   i f   t h e   | S 11 |   o f   t h e   t ra n s i s t o r   i s   l e s s   t ha n   t h e t h e   s t a b l e   r e gi o n   s h o ul b e   l o c a t e o ut s i de   t h e   s t a b i l i t y   c i r c l e s   w h i l e   i f   t h e   o ppo s i t e   i s   t rue   t h e n   t h e   s t a b l e   r e gi o i s   f o un i n s i de   [ 24 ] .   H ow e v e r ,   s uc a   c o n c e pt   c a nn o t   b e   a ppl i e h e r e   a s   t h e   s t a b i l i t y   r e gi o n   w o ul a l w a y s   c h a nge   w h e n   t h e   f r e que n c y   of   o pe r a t i o n   i s   c ha n ge d.     H e n c e   i f   w e   a r e   de s i g ni n g   a a m pl i f i e r   f o r   a   w i de   r a n ge   o f   f r e que n c i e s   s uc h   a s   m ul t i b a n c o n c e pt   t h e i t   m a y   ha ppe n   t h a t   f o r   s o m e   f r e que n c i e s   i t   w i l l   b e   s t a b l e   w h i l e   f o r   o t h e r s   i t   w i l l   n o t   w o r a s   a m pl i f i e r .   T h e r e fo r e ,     w e   w o ul n e e t o   c h oo s e   a   t r a n s i s t o r   t ha t   c a n   b e   i m pl e m e n t e o v e r   a   w i de   r a n ge   o f   f r e que n c i e s   w h e r e     i t   i s   u n c o n d i t i o na l l y   s t a b l e .   T h i s   i s   us u a l l y   t e s t e by   e m pl oy i n t h e   R o l l e t ’s   c o n di t i o n   a s   s h o w n   i n   ( 1 )   a nd  ( 2 )   [ 3 24 - 27 ]               |   |     |      |     |      |     |           |       (1)     |   |   =   S 11   S 22   -   S 12   S 22   <   1     (2)     It   i s   s h o w n   i n   F i gu r e   1 (a )   t h a t   t h e   t ra n s i s t o r   i s   u n c o n d i t i o n a l l y   s t a b l e   fo r   a   w i de   r a nge   of   f r e que n c i e s   f r o m   D up   t i l l   G H z .   A l t h o ug i t   i s   a b l e   t o   o pe r a t e   b e y o n t ha t   b ut   f o r   e ff i c i e n c y   r e a s o n s ,   w e   c h o o s e   n o t   t o   i m p l e m e nt   i t   a b o ve   t hi s   r a nge .   T h e   n e xt   s t e i s   t o   t e s t   w h e t he r   t h e   t ra n s i s t o r   i s   a b l e   t o   w o r a s   a a m pl i f i e r   o n o t   w hi c i s   s h o w n   i F i gu r e   1 (b t ha t   t h e   t r a n s i s t o c a n   w o r a s   a m p l i f i e r.   I t   i s   t o   b e   n o t e t h o ught     t h a t   t h e r e   i s   i n de e a   c o rr e l a t i o b e t w e e n   t h e   g a i a n d   s t a b i l i t y   of   t h e   a m pl i f i e r   a s   f r o m   F i gu r e   1( a )   t h a t     t h e   t r a n s i s t o r   i s   v e r y   s t a b l e   a t   l ow e r   f r e que n c i e s   a n a l s o   i F i gu r e   1(b )   t h e   t ra n s i s t o r   s h o w s   h i gh e r   g a i n   a t   l o w e r   f r e que n c i e s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   19 ,   N o .   3 S e pt e m b e r   20 20  :     13 48   -   13 57   1350     (a )   (b )     F i gu r e   1 .   ( a )   S t a b i l i t y   of   N P T B 0004  t ra n s i s t o r   s h o w i n u n c o n d i t i o n a l l y   s t a b l e   c o n di t i o a t   b o t L T E   b a n ds   of   42  a nd  4 (b M a xi m u m   g a i t ha t   t h e   t ra n s i s t o r   c a g i v e   a t   t h e   pa rt i c ul a f r e que n c y       2 . 2 .     C l as s   P A   u s i n s o k al ’s   e q u ati o n s   It   i s   a l r e a dy   kn o w n   t h a t   C l a s s   E   w o r ks   a s   a   s w i t c h i n g   m o de   a m p l i f i e a nd  w a s   i n v e n t e d   i n   1970s   by   N a t ha n   S o ka l   a nd  A l a S o ka l   [ 28 ] .   T h e   b a s i c   t o po l o g y   of   t h e   Cl a s s - E   P A   i s   s h o w n   i n   F i gu r e   2 .           F i gu r e   2 B a s i c   C l a s s   E   a m pl i f i e s c h e m a t i c   [ 6 ]       U s i ng   S o k a l s   e q u a t i o ns   p re s e nt e d   i [ 29 ]   a s   s ho w i ( 3 )     ( 6 )   b e l o w .   T he s e   c o m po ne nt s   a re   c a l c u l a t e b a s e d   o s p e c i f i c   s u p p l y   v o l t a g e   V DC   a nd   re q u i re d   o u t p u t   p o w e P O U T .   T he   L o a d e d   q u a l i t y   f a c t o ( Q L )   i s   a   f re e   c ho i c e   v a ri a b l e   w he re   t he   m o s t   s u i t a b l e   ra ng e   f o a n   e f f i c i e nc y   a nd   l i ne a ri t y   t ha t   i s   a p p l i c a b l e   f o d e s i g i s   u s u a l l y   c ho s e b e t w e e 5   a nd   1 0 .   T he   Q L   v a l u e s   a re   c ho s e b y   d e s i g ne rs   w i t t he   k no w l e d ge   t ha t   t he re   w i l l   b e   a   t ra d e - off  b e t w e e f re q ue nc y   o f   o pe ra t i o a nd   e l i m i n a t i o o f   ha rm o ni c s .   T he   e q u a t i o ns   p ro v i de d   b y   S o k a l s   a re   d e ri v e d   w i t t he   d u t y   ra t i o   s e t   a t   t he   u s u a l   c ho i c e   t ha t   i s   5 0 %   a s   s t a t e d   i [ 29 ]   a nd   t he   m i ni m u m   v a l u e   o f   Q L   i s   1 . 7 8 7 9   [ 28 ]     DD L O A D 2 out L L V 0 . 4 5 1 7 5 9 0 . 4 0 2 4 4 4 R 0 . 5 7 8 6 1 PQ Q           (3)     S 2 L L L S 1 1 1 . 1 0 1 4 6 8 0 . 2 C1 R Q 0 . 1 0 4 8 2 3 Q 1 . 7 8 7 9 L    (4)     P 22 LL LS 1 0 . 9 1 4 2 4 1 . 0 3 1 7 5 0 . 6 C1 5 . 4 4 6 6 8 R Q QL      (5)     LL S QR L   (6)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Com par at i v e   an al y s i s   o f   s o k al ’s   e q uat i ons   v e r s us   l oad - pul l   i m pl e m e nt a t i on   o f   c l as s   E   l ow - pas s     ( B .   Ki r i s h )   1351   T h e s e   e q u a t i o ns   gi v e   t h e   v a l ue s   o f   t h e   p a s s i v e   c o m po n e nt s   f o r   t he   o u t p u t   m a t c hi ng  ne t w o rk  ( O M N )   de s i g w hi c w i l l   e na b l e   a   n o n - o v e rl a p p i ng  c u rre nt   v o l t a ge   w a v e f o rm   w hi c i s   p ri m o rd i a l   f o a c hi e v i ng   a   v e r y   hi g e f f i c i e n c y .   T he   l o a de qu a l i t y   f a c t o Q L   p l a y s   a   v i t a l   r o l e   i t h e   de s i g o f   t he   a m p l i f i e a s     t h e   o ut p u t   w i l l   c ha nge   de pe nd i ng   o n   t h e   v a l ue   t ha t   ha s   b e e a s s i g n e t o   Q L .   T h e   T a b l e   d i s p l a y   t h e   v a l ue s   o b t a i n e f r o m   t he   ( 3 )   t o   ( 6 )   i o rde r   t o   c a l c u l a t e   t h e   o u t p u t   m a t c hi ng  n e t w o r p a ra m e t e rs .   I t   i s   i m po rt a nt   t o   k n o w   t ha t   V gs   i s   c o n s t a nt l y   m a i nt a i n e a t   a   D b i a s   o f   - 2. V   a t   p i nc h - o f f   c o n d i t i o n   w hi l e   V d s   =   1 V .     T h e   c i r c ui t   o f   t h e   C l a s s   E   P A   b a s e d   o n   S o k a l ’s   e qu a t i o n   i s   s h o w n   i F i gu re   3 .   T he   l o a d - p ul l   w i l l   g i v e   us   t h e   m a xi m u m   g a i a nd  e f f i c i e n c y   t ha t   c a b e   a c hi e v e b y   t h e   t ra n s i s t o r   a t   3 . G H z .   F r o m   t ha t   r e f l e c t i o c o e f f i c i e nt   o b t a i n e w e   c a t hu s   b u i l o u r e q ui re c i rc u i t .   T h e   l o a d - pu l l   o ut pu t   s h o w n   i F i g u r e   s h o w s   a t   w h i c po i nt   w e   c a o b t a i t he   b e s t   r e s u l t s   f o b o t po w e a dde d   e f f i c i e nc y   a nd   o u t pu t   po w e r.         T a b l e   1 .   V a l ue s   f o r   t h e   pa s s i v e   c o m po n e nt   i n   Cl a s s   E   O M N   P a s s i v e   Co m po n e n t   (O M N )   V a l ue s   (Q L   = 10,   F   =   3. 4G H z )   R L   50   C P   0. 242pF   C S   0. 089pF   L s   23. 41 n H           F i gu r e   3 .   S o ka l ’s   Cl a s s   E   c i r c ui t   i m pl e m e n t e w i t S 22   m a t c hi n g   o f   t h e   t r a n s i s t o r           F i gu r e   4 .   L o a P u l l   c o n t o ur  l i n e s   s h o w i n r e s ul t s   f o r   3 . 4   G H z       2 . 3 .     D u al - b an d   c l as s   P A   T h e   l um pe e l e m e nt s   w e r e   t ra n s f o r m e f r o m   t h e   i m pe da n c e s   ob t a i n e f r o m   t h e   l o a pul l   a nd  t h e   c o n j uga t e   m a t c hi n g .   T h e   m a i n   c o n c e pt   i n   c o n v e rt i n t h e   r e f l e c t i o n   c oe ff i c i e n t   h e r e   t o   l um pe c o m po n e nt s   i s   by   t a ki n t h e   l o a d - pul l   r e f l e c t i o n   c oe ff i c i e n t   a s   a   c o n j uga t e   v a l ue   a n t h e n   m a t c hi n i t   t o   c r e a t e   t h e   s a m e   r e f l e c t i o n   c o e ff i c i e n t   a t   t h e   d r a i n .   T h e   s a m e   t e c hn i q ue   i s   a ppl i e f o r   t h e   r e f l e c t i o n   c o e ff i c i e n t   o f   S 11   a t   t h e   ga t e .   T h e   c i r c ui t   i s   s h o w n   i n   F i gu r e   w h i c h   d i s pl a y   t h e   N P T B 0004  t ra n s i s t o r   c o nn e c t e w i t h   t h e   t ra n s l a t e r e f l e c t i o n   c o e ff i c i e n t   t o   l u m pe c o m po n e n t s   a t   b o t i n p ut   a nd  o ut put .     S 22   c o n j uga t e   r e f l e c t i o n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   19 ,   N o .   3 S e pt e m b e r   20 20  :     13 48   -   13 57   1352       F i gu r e   5 .   I m pl e m e nt a t i o o f   Cl a s s   E   po w e r   a m pl i f i e b a s e o l u m pe c o m po n e n t s       U s ua l l y   h a rm o ni c s   i n   C l a s s   E   i s   t e rm i na t e b y   us i n o pe c i r c ui t   s t ub s   a i m e a t   e a c h   ha r m o n i c s   f r e que n c i e s   [ 6 ] .   B ut   s i n c e   i n   t h i s   p r o j e c t   t h e   a i m   i s   f o r   t h e   Cl a s s   E   o pe r a t i o n   a t   du a l   b a n t h e n   m a t c h i ng  e a c s pe c i f i c   h a rm o ni c s   i s   n o t   a   v i a b l e   o pt i o n   w h i c h   i s   w h y   b a n pa s s   f i l t e r   i s   i m p l e m e n t e a nd  de s i g n e by   us i n t h e   ( 7 t o   (1 3 f r o m   P o z a [ 24 ] .   S i n c e   L T E   b a nd  42  a n d   43   i s   t h e   m a i n   b a n dw i dt h   f r e que n c y   t h e r e f o r e   i t   i s   pr e f e rr e t o   i m pl e m e n t   a   b a n d pa s s   f i l t e r   t o   ha v e   c ut - off   f r e que n c i e s   of   3. 35G H z   t o   3. 85   G H z .   T h e   c e nt e r   f r e que n c y   c a b e   c a l c ul a t e by   t h e   ( 7 s t a t e b e l ow   w h i c h   i s   ob t a i n e a t   3. 59  G H z .       C 1 2 FF   ( 7 )     21 12 FF FF    ( 8 )     C CC 1 .        ( 9 )     K0 13 0 gR L ' , L '    ( 10 )     13 0 K 0 C ' , C ' gR   ( 11 )     0 2 0K R L' g   ( 12 )     K 2 00 g C' R    ( 13 )     T he   o rd e o f   t he   f i l t e i s   v e r y   i m p o rt a nt   a s   i t   t e l l   u s   ho w   m a ny   c o m p o ne nt s   a re   g o i ng   t o   b e   i nc o rp o ra t e d   a nd   s e c o nd l y   ho w   s t e e p   t he   re s po ns e   i s   go i ng   t o   b e .   B a s e o t he   a t t e nu a t i o v e rs u s   no rm a l i z e d   f re q ue nc y   a nd   e l e m e nt   v a l u e s   f o m a x i m a l l y   l o w   p a s s   f i l t e v a l u e s   t a k e f ro m   [ 24 ] .   T he b a s e d   o t he   o rd e r,   t he   e l e m e nt   v a l u e s   f ro m   T a b l e   2   c a b e   o b t a i ne d   w hi c w i l l   b e   u s e d   t o   c a l c u l a t e   t he   c a p a c i t o rs   a nd   i nd u c t o rs   f o t he   b a nd p a s s   f i l t e r.     F i na l l y ,   t h e   de s i gn   b a ndpa s s   f i l t e r   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   6 (a by   us i n t h e   c a l c ul a t e v a l ue s   of  c a pa c i t o r s   a n i nduc t o r s .   T o   p r o ve   t ha t   t h e   f i l t e r   i s   i n de e w o r ki n a   s i m pl e   f r e que n c y   r e s po n s e   c ur v e   of   S 11   a n S 21   a g a i n s t   f r e que n c y   i n   F i gu r e   6 (b c l e a r l y   s h ow s   t h a t   t h e   f i l t e r   w o r ks   a s   i t   f i l t e r s   o ut   a l l   f r e que n c i e s   b e fo r e   3. 35   G H z   a n d   a f t e 3. 85  G H z   t h e r e by   a l l o w i n g   t h e   m a i f r e que n c i e s   o f   L T E   42  a n 43  t   pa s s   t hr o ug h .   T h e   f i l t e r   i s   t h e n   a dde t o   t h e   m a i n   C l a s s   E   p ow e r   a m pl i f i e r   s h o w n   i n   F i gu re   w h e r e   t h e n   t h e   n e w l y   fo r m e po w e r   a m pl i f i e r   i n c o r po ra t e w i t ha r m o n i c   f i l t e i s   s h o w n   i n   F i gu r e   7 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Com par at i v e   an al y s i s   o f   s o k al ’s   e q uat i ons   v e r s us   l oad - pul l   i m pl e m e nt a t i on   o f   c l as s   E   l ow - pas s     ( B .   Ki r i s h )   1353   T a b l e   2 .   B a n d - p a s s   f i l t e P a ra m e t e r s   f o r   (   1 g , 2 g =   1. , 3 g = 2. 0 ,   0 =     ×   3 . 59   G H z ,   Δ   =   0 . 139 ,   R 0   =   50   . )   E l e m e n t   V a l u e s   13 L ' , L '   1 5 . 8 7 6 5   n H   13 C ' , C '   0 . 1 2 3 1 1   p F   2 L'   0 . 1 5 3 8   n H   2 C'   1 2 . 7 0 1   p F           ( a)   ( b)     F i gu r e   6 .   ( a )   B a nd  p a s s   f i l t e f o r   e l i m i na t i o n   o f   h a rm o ni c s   (b S 11   a n S 21   pa ra m e t e r s   o f   t h e   b a n d - pa s s   f i l t e r.           F i gu r e   7 .   C l a s s   E   po w e r   a m p l i f i e w i t h   b a ndpa s s   f i l t e f o r   ha rm o n i c s   t e rm i na t i o n s .       3.   R ES U LTS   A ND  D IS C U S S I O N   In  t hi s   s e c t i o n ,   i t   i s   e xpl a i n e t h e   r e s ul t s   o f   r e s e a rc h   a n a t   t h e   s a m e   t i m e   i s   gi v e   t h e   c o m pr e h e n s i v e   di s c us s i o n .   R e s ul t s   c a b e   pr e s e n t e i n   f i gur e s ,   g ra p h s ,   t a b l e s   a n o t h e r s   t ha t   m a ke   t h e   r e a de u n de r s t a nd  e a s i l y   [2,   5 ] .   T h e   di s c us s i o n   c a b e   m a de   i s e v e r a l   s ub - c ha pt e r s .     3. 1 .     S o k al ’s   c l as s   E   r e s u l ts     T h e   us e   of   S o ka l ’s   f o r m ul a   t o   t h e   de s i gn  o f   Cl a s s   E   a m pl i f i e r   w a s   a   b i t   t r i c ky .   S o ka l ’s   e qua t i o n s   w e r e   de r i v e m o r e   t ha n   de c a de s   a go   a n t e c hn o l o g y   a t   t ha t   t i m e   w e r e   n o t   a s   a dv a n c e a s   t o da y s .     T h e   r e s ul t s   s h o w n   i n   F i gu r e   di s pl a y s   v e r y   p oo r   e ff i c i e n c y   a n r e l a t i v e l y   n a rr o w   b a n dw i dt h.   H e n c e   i f   w e   w a n t e t o   pr o v e   t h e   o p e r a t i o n   a b i l i t y   of   S o ka l ’s   e qua t i o n   a n w h y   i n   t hi s   c a s e   i t   i s   n o w   w o r ki n g ,   a   n e w   de s i gn  h a s   t o   b e   a dde t o   t hi s   p r e s e nt   o ut pu t   m a t c h i n g   n e t w or k .   S o ka l ’s   e qua t i o n   di n o t   a c c o un t   f o r   t h e   r e f l e c t i o n   c o e ff i c i e n t   n e e de a t   t h e   dra i n   o f   t h e   t ra n s i s t o r   t o   s a t i s fy   t h e   e f f i c i e n t   w a y   of   t r a n s f e rr i ng  po w e r .   H e n c e   a t   t h i s   po i nt ,   S 22   c o n j uga t e   m a t c hi n g   h a s   b e e n   e m pl oy e a n t h e   r e l e v a nt   i m pe da n c e   o b t a i n e f r o m   t h e   S 22   c o n j ug a t e   r e f l e c t i o n   c o e ff i c i e n t   ha s   b e e n   c o n v e r t e t o   l um pe c o m po n e n t s   a n a dde b e fo r e   t h e   c i r c u i t   n e t w o r of  S o ka l   a t   t h e   d r a i n   o t h e   t ra n s i s t o r   B a n d - p a s s   f i l t e r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   19 ,   N o .   3 S e pt e m b e r   20 20  :     13 48   -   13 57   1354   a s   s h o w n   i n   F i gu r e   w h i l e   F i g u r e   9 (a )   b e l ow   w h i c h   a t   3 . 4   G H z   s h o w s   a   hi g h e r   g a i a t   9 . dB   a nd  m uc hi g h e r   e ff i c i e n c y   a t   67  %.   F i gu r e   9( b s h o w s   t h e   n o n - o v e r l a pp i n c u rr e n t   a n v o l t a ge   w a ve fo r m   t h us   s h o w i n s w i t c h i n g   o pe r a t i o n .             (a )   (b )     F i gu r e   8 .   ( a )   P A E   a n d   g a i f o r   S o ka l ’s   e qu a t i o n .   (b Cu rr e nt   a n v o l t a ge   a t   d ra i w i t h   S o ka l ’s   e qua t i o n s           (a )   (b )     F i gu r e   9 .   ( a )   P A E   a n d   G a i n   b y   a ppl y i n S 22   c o n j uga t e   w i t S o ka l ’s   l u m pe c o m po n e n t s   (b N e w   c ur r e n t   a n   vo l t a g e   w a v e fo r m   f o r   S o ka l ’s   e qu a t i o n       3. 2 .     D u al - Ban d   c l as s   E   P A   T h e   r e s ul t   i n   F i gu r e   10 (b )   ob t a i n e f r o m   F i gu r e   t h e   ga i n   a nd  e ff i c i e n c y   i s   h i g h e r   c o m pa r e   w i t h   t h e   r e s ul t   i F i gu r e   10 ( a f r o m   de s i g s h o w n   i n   F i gu re   5 .   A l t h o ug h   t h e r e   i s   a   f r e que n c y   s h i f t i n b ut   n e v e r t h e l e s s   t h e   de s i g n e a m pl i f i e r   i s   s t i l l   w o r ki n a t   Cl a s s   E   i b o t h   du a l - b a n d   b ut   w i t h   a   na rr o w e r   b a n dw i dt h   o f   3. 43  G H z     3. 5 G H z   a n 3 . 65  G H z   t o   3. 8   G H z   a c h i e v i n a a b o ve   65  e ff i c i e n c y   a n a b o ve   8. dB   ga i n.   T h i s   p r o v e s   t h e   c o r r e l a t i o n   o a   h i g h e r   e f f i c i e n c y   a n g a i n   f o r   t h e   Cl a s s   E   by   i m pl e m e n t i n t h e   a ddi t i o n   o f   t h e   f i l t e r   t o   r e m o v e   t h e   h a rm o n i c s .   T h e   F i gu r e   10 (c v e r s us   F i gur e   10 ( d)  s h o w s   t h e   h a rm o ni c s   s pe c t r um   b e f o r e   a n d   a f t e r   f i l t e h a s   b e e n   a dde a t   t h e   OMN   of   t h e   t ra n s i s t o r   r e s pe c t i v e l y   w h e r e   i t   c a n   b e   s e e n   t h a t   t h e   h a rm o ni c s   e xc e pt   t h e   f un da m e n t a l   o n e   h a s   a l l   b e e n   s upp r e s s e d.   A   1dB   c o m pr e s s i o n   t e s t   i s   pe r f o r m e a n t h e   r e s ul t s   i s   s h o w n   i n   F i gu r e   10 (e ) .   T h i s   r e s ul t   i n di c a t e s   t h a t   t h e   hi g h   i n pu t   po w e r   of   22  dB m   a c h i e v e s   t h e   m a x i m um   e f f i c i e n c y   b ut   t h e   o ut put   po w e r   i s   b e y o n d   dB   c o m pr e s s i o n   po i n t .   H e n c e   go i n b e y o n t h e   15   dB m   i s   go i n g   t o   c o m pr e s s   t h e   o ut pu t   s i g na l   i n   s uc h   a   w a y   t h a t   t h e   c i r c ui t   w i l l   n o   l o n ge r   l i n e a r l y   a m pl i fy .     B ut   t hi s   h a s   b e e n   s h o w n   n o t   t o   b e   m uc h   of   a   pr o b l e m   a s   s t a t e i [ 4 ]   w h e r e   a n it   s h o w e h i g h   e ff i c i e n c y   i t h e   s uppl y i n v o l t a ge   w a s   l a rge   e n o ug h   t h us   p r o v i n g   t ha t   s uc h   t y p e   of   P A   i s   o pt i m um   f o r   e n v e l o pe   e l i m i na t i o n   a nd  r e s t o ra t i o n   (E E R t ra n s m i t t e r s   (b ur s t   m o de   t r a n s m i t t e r s ).   H i g h   P A E   a n ga i n   do e s   n o t   gua r a nt e e   Cl a s s   E   o pe ra t i o n.   S o   i n   o rde r   t o   v a l i da t e   t h e   C l a s s   E   po w e r   a m p l i f i e r   w e   w o ul n e e t o   v i e w     t h e   c urr e n t   a n v o l t a ge   a t   t h e   d r a i n   o f   t h e   t ra n s i s t o r   w h o s e   r e s ul t   i s   s h o w n   i n   F i gu r e   10 (f s h o w s     n o n - o ve r l a ppi ng  c u rr e n t - v o l t a ge   w a v e fo r m .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Com par at i v e   an al y s i s   o f   s o k al ’s   e q uat i ons   v e r s us   l oad - pul l   i m pl e m e nt a t i on   o f   c l as s   E   l ow - pas s     ( B .   Ki r i s h )   1355     ( a )     ( b )     ( c )     ( d)     ( f )     ( g)     F i gu r e   10 .   ( a )   P A E   a n d   g a i f o r   r e a l i z e d   Cl a s s   E   c i r c ui t   us i ng  l u m pe c o m po n e n t s   b e f o r e   a ddi t i o o f   f i l t e r   (b )   P A E   a nd  g a i f o r   r e a l i z e C l a s s   E   c i r c u i t   us i n g   l u m pe d   c o m po n e n t s   a f t e a ddi t i o n   o f   f i l t e r   (c H a rm o ni c s   b e fo r e   a dde f i l t e (d)   H a rm o ni c s   s pe c t r u m   a f t e f i l t e i s   i m p l e m e nt e d   (e 1 dB   c o m pr e s s i o n   po i nt   f o r   t h e   D ua l   B a nd  C l a s s   E   a m pl i f i e (f Cu rr e n t   a nd  V o l t a ge   w a v e form   a t   d ra i a f t e r   a ddi t i o n   o f   f i l t e n e t w o r k       4.   C O N C LU S I O N   T h e   Cl a s s   E   de s i g n   i m p l e m e n t e i n   t h i s   w o r i s   a i m e a t   D ua l - B a n d   o pe r a t i o n s   s pe c i f i c a l l y   i t h e   b a n dw i dt h   ra n ge   of   L T E   42  a nd  L T E   43  ha v i ng  f r e que n c y   of   3. G H z   t o   3. G H z   c o m b i n e d.   A s   i t   ha s   b e e n   m e nt i o n e d   b e f o r e   i t   i s   u nr e a l i s t i c   t o   r e a l i z e   a   C l a s s   E   P A   us i n S o ka l ’s   e qua t i o f o r   w i de b a n o b r o a db a n d   o pe r a t i o n s .   A l t h o ug h   t h e   e qua t i o n   de ri v e by   S o ka l ’s   do   o n l y   w o r o n   m o de rn   t ra n s i s t o r   o nl y   i f   t h e   d r a i n   ha s   b e e n   a l r e a dy   c o n j uga t e   m a t c h e d.   T h e   Cl a s s   E   de s i g n e w i t h i n   t h i s   w o r b e f o r e   f i l t e r   i m pl e m e nt a t i o n   s h o w s   t h a t   i t   a c h i e v e s   a n   a b ove   65%  e f f i c i e n c y   e v e n   b e l ow   t h e   3. G H z   a nd  i t   do e s   i nde e c ov e r   up  t o   t h e   e nd  o f   t h e   L T E   43  a t   3. 8   G H z .   T h e   m a j o r   t r a de - o ff   h e r e   i s   t h e   h a rm o ni c s   pr e s e n t   w i t h i n   t h e   o ut put   w a v e fo r m .   It   h a s   a l r e a dy   be e n   kn o w n   t ha t   i m p l e m e nt i ng  a n   o pe n - c i r c ui t   s t ub   fo r   e a c h   ha r m o n i c   f r e que n c i e s   w h i c h   i s   us ua l l y   e m pl oy e fo r   Cl a s s   E   P A s   i s   n o t   v i a b l e   o pt i o n   fo r   w i de b a n o r   b r o a db a n f r e que n c y   of   o pe r a t i o n s .   H e n c e   i t   w a s   de c i de t o   g o   fo r   t h e   b a n d - p a s s   f i l t e r.   T h e   r e s ul t s   a r e   p r o m i s i n g   a s   a l l   t h e   ha r m o n i c s   h a v e   b e e n   f i l t e r e o ut   w i t h   t h e   i nt e g r a t i o n   o f   a   b a n d - p a s s   f i l t e r.   T h e   n e w l y   m e a s ur e   P A E   a n ga i n   l o o ks   pr o m i s i n a s   t h e   ra n ge   a r e   w e l l   w i t hi n   t h e   L T E   42   a n L T E   43  b a n ds   a t   3 . 438 G H z   -   3. 5 42G H z   a n 3 . 656 9G H z   -   3. 8G H z   w i t h   a n   e f f i c i e n c y   a b ove   65%  a n ga i n   a b ov e   d B .   B ut   t h e r e   i s   a   t ra de - o ff   h e r e   w h i c h   i s   t h a t   t h e   n e w l y   de s i gn e b a n dp a s s   f i l t e r   a dds   a   n e w   r e f l e c t i o n   c oe ff i c i e n t   a t   t h e   d ra i n.   T hi s   w i l l   s m o o t h e n   t h e   c urr e n t   w a v e fo r m   a n m a ke   i t   l o o k   s qua r e   l i ke   a s   i t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   19 ,   N o .   3 S e pt e m b e r   20 20  :     13 48   -   13 57   1356   s h o ul b e   f o r   a n   i de a l   Cl a s s   E   P A   b ut   t h e   v o l t a ge   w a v e fo r m   a r e   n o   l o nge s m o o t h   a s   b e fo r e .   B ut   t hi s   unde s i ra b l e   e f fe c t   d o e s   n o t   a f fe c t   o ut   t a r ge t e e ff i c i e n c y ,   ga i n   o r   f r e que n c y   s i n c e   t h e   a ppl i c a t i o n s   o f   Cl a s s   E   a r e   m o s t l y   fo r   n o n - l i n e a r   b a s e o pe ra t i o n s .       A C K N O WL ED G E M EN TS   T h e   a ut h o r s   g ra t e f ul l y   a c kn ow l e dge   f un di ng  f r o m   t h e   M i n i s t r y   of   E duc a t i o n   M a l a y s i a   (M o E fo r   s po n s o r i n t hi s   r e s e a r c h   pr o g r a m ,   l e c t ur e r s   f r o m   t h e   S c h o o l   of   E l e c t r i c a l   E ngi n e e ri n g ,   U n i v e r s i t i   T e k n o l o gi   M a l a y s i a   (U T M fo r   pa rt   o f   t h i s   r e s e a r c h   w o r a n t h e   M o d e l i t h i c s   m o de l s   ut i l i z e u nde r   U ni v e r s i t y   L i c e n s e   P r o gr a m   f r o m   M o de l i t h i c s ,   I n c . ,   T a m pa ,   F L .   B e s i de s ,   t h e   a u t h o r s   w o ul l i ke   t o   t ha n t o   t h e   U n i v e r s i t i   T e k n o l o gi   M a l a y s i a   (U T M f o r   p r o v i di ng  t h e   R e s e a r c h   U ni v e r s i t y   G r a nt s   (Q . J 130000 . 27 23. 0 2K 57,   Q . J 130 000. 2623 . 14J 07 ,   Q . J 13 000 0. 3551 . 07G 2 &   Q . J 13000 0. 2 451 . 04G 68)  w hi c e n a b l e   t h e   pub l i c a t i o o f   t hi s   r e s e a r c f i n di n gs .       R EF ER EN C ES   [ 1]   M .   H a y a t i ,   S .   R o s ha n i ,   M .   K .   K a z i m i e r c z uk,   a nd  H .   S e ki y a ,   " A   c l a s s - e   po w e r   a m p l i f i e r   de s i g c o ns i de r i ng   m o s f e t   no nl i n e a r   d r a i n - to - s o ur c e   a nd  no nl i ne a r   g a t e - to - dr a i c a pa c i t a nc e s   a t   a ny   g r a di ng   c o e f f i c i e nt , "   I E E E   T r ans ac t i o ns   on  P ow e r   E l e c t r oni c s ,   v o l .   31 ,   no .   1 1 ,   pp .   77 70 - 7779 ,   201 6.   [ 2]   N .   S i ng ha l ,   S .   S h i m ,   a nd  S .   P a m a r t i ,   " C l a s s - E   P A   e f f i c i e nc y   e nha nc e m e nt   us i ng   z e r o   vo l t a g e   s w i t c hi ng   c o nt o ur   c o nt r o l , "   i W A M I C O N   20 13 ,   p p.   1 - 6 ,   2 013 .   [ 3]   R .   M .   M o ha m e R i b a t e ,   J a m a l   Z b i t o u,   L a r bi   E l   A bde l l a o ui ,   A hm e E r r ki k,   M o ha m e L a t r a c h,   " 1 . 25  G H z     3. G H z   br o a dba nd   s o l i d - s t a t e   po w e r   a m p l i f i e r   f o r   L   a nd   S   b a nd s   a pp l i c a t i o ns , "   I n t e r na t i ona l   J our n al   of   E l e c t r i c a l   and   C om put e r   E ng i ne e r i ng   ( I J E C E ) ,   v o l .   9 ,   no .   5 ,   p p .   3 633 - 364 1,   O c t   2 019.   [ 4]   K .   C he n ,   e t   al . ,   " D e s i g o f   hi g hl y   e f f i c i e nt   br o a dba n c l a s s - E   po w e r   a m pl i f i e r   us i ng   s y nt he s i z e l o w - pa s s   m a t c hi ng   ne t w o r k s , "   I E E E   T r ans ac t i o ns   on   M i c r ow av e   T he or y   a nd   T e c hn i qu e s ,   v o l .   59 ,   no .   12 ,   pp .   3162 - 31 73 ,   2 011 .   [ 5]   M .   H a y a t i ,   A .   L o t f i ,   M .   K .   K a z i m i e r c z uk,   a n H .   S e k i y a ,   " G e ne r a l i z e de s i g c o ns i de r a t i o ns   a nd  a na l y s i s   o f   c l a s s - E   a m pl i f i e r   f o r   s i nu s o i da l   a n s qua r e   i npu t   v o l t a g e   w a v e f o r m s , "   I E E E   T r an s ac t i ons   on  I ndu s t r i al   E l e c t r o ni c s ,     v o l .   62 ,   no .   1 ,   pp.   2 11 - 220 ,   2015 .   [ 6]   S .   C .   C r i pp s ,   " R F   po w e r   a m pl i f i e r s   f o r   w i r e l e s s   c o m m uni c a t i o ns , "   2 nd  e d.   B o s t o n:   A r t e c H o us e ,   2 006 .   [ 7]   F .   J .   O r t e g a - G o nz a l e z ,   D .   T e n a - R a m o s ,   M .   P a t i ño - G om e z ,   J .   M .   P a r do - M a r t i n ,   a nd  D .   M a du e ño - P ul i do ,   " H i g h - po w e r   w i de b a nd  L - ba nd  s ubo pt i m um   c l a s s - E   po w e r   a m pl i f i e r , "   I E E E   T r an s ac t i on s   on  M i c r ow av e   T he or y   and  T e c hni que s ,   v o l .   61 ,   no .   10,   p p.   37 12 - 3720 ,   201 3.   [ 8]   O .   A y o p,   M .   K .   A .   R a hi m ,   N .   A .   M u r a d ,   N .   A .   S a m s u r i ,   F .   Z u bi r ,   a nd  H .   A .   M a j i d ,   " D ua l - ba nd  m e t a m a t e r i a l   pe r f e c t   a b s o r be r   w i t h   n e a r l y   po l a r i z a t i o n - i n de p e nde nt , "   A ppl i e P h y s i c s   A ,   v o l .   123 ,   no .   1 ,   pp .   1 - 7,   20 16.   [ 9]   A .   W a hi d,   M .   K .   A .   R a hi m ,   a nd  F .   Z ub i r ,   " A na l y s i s   o f   dua l   l a y e r   uni t   c e l l   w i t m i nko w s ki   r a d i a t i ng   s ha pe   f o r   r e f l e c t a r r a y   a nt e nna   o di f f e r e n t   s u bs t r a t e   p r o pe r t i e s , "   i 201 I E E E   A s i a - P ac i f i c   C on f e r e nc e   on  A ppl i e d   E l e c t r om agne t i c s   ( A P A C E ) ,   pp .   1 - 5 ,   20 10 .   [ 10]   M .   H a y a t i ,   A .   L o t f i ,   M .   K .   K a z i m i e r c z uk,   a n H .   S e k i y a ,   " A na l y s i s ,   de s i g n,   a nd  i m p l e m e nt a t i o o f   t he   c l a s s - E   Z V S   po w e r   a m pl i f i e r   w i t m o s f e t   no nl i ne a r   d r a i n - to - s o ur c e   pa r a s i t i c   c a pa c i t a nc e   a t   a ny   g r a di ng   c o e f f i c i e nt , "   I E E E   T r ans ac t i ons   on   P ow e r   E l e c t r o ni c s ,   v o l .   29 ,   no .   9 ,   pp .   4989 - 49 99,   2 014.   [ 11]   M .   K a z i m i e r c z uk  a nd   K .   P uc z ko ,   " E xa c t   a n a l y s i s   o f   c l a s s   E   t une p o w e r   a m pl i f i e r   a t   a ny   Q   a nd  s w i t c d ut y   c y c l e , "   I E E E   T r an s a c t i on s   o C i r c u i t s   a nd   Sy s t e m s ,   v o l .   34 ,   no .   2 ,   pp .   1 49 - 159,   1 987 .   [ 12]   M .   F u ,   H .   Y i n ,   M .   L i u,   a nd  C .   M a ,   " L o a di ng   a nd  po w e r   c o nt r o l   f or   a   hi g h - e f f i c i e nc y   c l a s s   E   pa - dr i v e m e g a he r t z   W P T   s y s t e m , "   I E E E   T r ans a c t i on s   on   I n dus t r i a l   E l e c t r on i c s ,   v o l .   6 3 ,   no .   1 1,   pp .   686 7 - 6876 ,   2016 .   [ 13]   A .   L o t f i ,   A .   M e di ,   A .   K a t s u ki ,   F .   K u r o ka w a ,   H .   S e k i y a ,   M .   K .   K a z i m i e r c z uk ,   T .   S u e t s ug u ,   " S ub no m i na l   o pe r a t i o o f   c l a s s - no nl i ne a r   s hun t   c a pa c i t a nc e   po w e r   a m pl i f i e r   a t   a n y   dut y   r a t i o   a nd  g r a d i ng   c o e f f i c i e nt , "   I E E E   T r ans ac t i ons   on   I ndu s t r i a l   E l e c t r o ni c s ,   v o l .   65 ,   no .   1 0,   pp .   787 8 - 78 87,   20 18.   [ 14]   A .   G r e be n ni ko v ,   N .   S o ka l ,   a nd  M .   F r a nc o ,   " S w i t c hm o de   R F   a nd  M i c r o w a v e   P o w e r   A m pl i f i e r s , "   A c a de m i c     P r e s s   201 2.   [ 15]   M .   A l bu l e t ,   " R F   P o w e r   A m pl i f i e r s , "   I ns t i t ut i o o f   E ng i ne e r i ng   a n T e c hno l o gy ,   2001.   [ 16]   J .   L i a ng ,   e t   a l . ,   " S t e a dy - s t a t e   s i m ul a t i o a nd  o pt i m i z a t i o o f   c l a s s - E   po w e r   a m pl i f i e r s   w i t e x t e n de i m pe da nc e   m e t ho d , "   I E E E   T r ans ac t i o ns   on   C i r c u i t s   and   S y s t e m s   I :   R e gul a r   P a pe r s ,   v o l .   5 8 ,   no .   6,   p p.   14 33 - 1445 ,   201 1.   [ 17]   S .   L i u,   M .   L i u,   S .   Y a ng ,   C .   M a ,   a nd  X .   Z hu ,   " n ov e l   de s i g m e t ho do l ogy   f o r   hi g h - e f f i c i e nc y   c ur r e n t - m o de   a nd  v o l t a g e - m o de   c l a s s - E   po w e r   a m p l i f i e r s   i w i r e l e s s   po w e r   t r a n s f e r   s y s t e m s , "   I E E E   T r ans a c t i o ns   on  P ow e r   E l e c t r oni c s ,   v o l .   32 ,   no .   6,   pp .   451 4 - 4523 ,   2017 .   [ 18]   M .   S i l v a - P e r e i r a   a nd  J .   C .   V a z ,   " A   s i ng l e - e nd e m o di f i e c l a s s - E   P A   w i t H D r e j e c t i o f o r   l o w - po w e r   R F   a ppl i c a t i o ns , "   I E E E   S ol i d - St at e   C i r c ui t s   L e t t e r s ,   v o l .   1 ,   no .   1 ,   pp.   2 2 - 25,   201 8.   [ 19]   J .   Z ho u,   K .   A .   M o r r i s ,   G .   T .   W a t k i ns ,   a n K .   Y a m a g uc hi ,   " I m pr o v e r e a c t a nc e - c o m pe ns a t i o t e c hni q ue   f o r   t he   de s i g o f   w i de ba n s ubo pt i m um   c l a s s - E   po w e r   a m pl i f i e r s , "   I E E E   T r an s ac t i ons   on  M i c r ow av e   T he or y   and  T e c hni que s ,   v o l .   63 ,   no .   9,   pp .   279 3 - 2801 ,   2015 .   [ 2 0 ]   A .   E r s h a d i   a n d   A .   M e d i ,   " I n v e s t i g a t i o n   o f   i n t e g r a t e d   s m o o t h   t r a n s i s t o r s   s w i t c h i n g   t r a n s i t i o n   p o w e r   a m p l i f i e r 2 . 4 - G H z   r e a l i z a t i o n   o f   c l a s s - E M , "   I E E E   T r a n s a c t i o n s   o n   M i c r o w a v e   T h e o r y   a n d   T e c h n i q u e s ,   v o l .   6 5 ,   n o .   8 ,   p p .   3 0 4 6 - 3 0 5 5 ,   2 0 1 7 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Com par at i v e   an al y s i s   o f   s o k al ’s   e q uat i ons   v e r s us   l oad - pul l   i m pl e m e nt a t i on   o f   c l as s   E   l ow - pas s     ( B .   Ki r i s h )   1357   [ 21]   T .   S ha r m a ,   P .   A f l a ki ,   M .   H e l a o ui ,   a nd  F .   M .   G ha n no uc hi ,   " B r o a dba n G a N   c l a s s - po w e r   a m p l i f i e r   f o r   l o a m o dul a t e de l t a   s i g m a   a nd   5G   t r a n s m i t t e r   a p pl i c a t i o ns , "   I E E E   A c c e s s ,   v o l .   6,   pp .   4 70 9 - 4719 ,   2018 .   [ 22]   F .   N o r o uz i a a nd  P .   G a r dne r ,   " C o nc ur r e nt   d ua l - b a nd  h i g e f f i c i e n c y   c l a s s - E   po w e r   a m pl i f i e r , "   i 201 E ur o pe an  M i c r ow av e   C on f e r e nc e ,   pp .   1 303 - 130 6 ,   20 13 .   [ 23]   F .   Z ubi r   a nd   R .   R a o   R a d ha k r i s hn a n,   " H i g hl y   e f f i c i e nt   po w e r   a m pl i f i e r   f o r   m i c r o w a v e   t r a n s m i t t e r , A s i a Si m   2017 :   M ode l i ng ,   D e s i gn   an Si m u l a t i on  of   S y s t e m s ,   pp   736 - 74 5 ,   20 17 .   [ 24]   D .   M .   P o z a r ,   " M i c r o w a v e   e ng i n e e r i ng , "   4t e d.   H o bo ke n,   N J :   W i l e y ,   2012.   [ 25]   R .   M .   M o ha m e R i ba t e ,   J a m a l   Z bi t o u,   L a r b i   E l   A bde l l a o ui ,   A hm e E r r k i k ,   M o ha m e L a t r a c h,   A hm e L a khs s a s s i ,   " A   t r a de - o f f   de s i g o f   m i c r o s t r i b r o a dba n po w e r   a m pl i f i e r   f o r   U H F   a ppl i c a t i o ns , "   I n t e r nat i on al   J o ur n al   o f   E l e c t r i c al   an C om put e r   E ng i ne e r i ng   ( I J E C E ) ,   v o l .   10 ,   no .   1 ,   p p .   9 19 - 927,   F e b   2020 .   [ 26]   L .   E .   A .   A m i ne   R a c ha kh ,   J a m a l   Z b i t o u ,   A hm e E r r ki k,   A bde l a l i   T a j m o ua t i ,   M o ha m e L a t r a c h ,   " A   nov e l   c o n f i g ur a t i o of   a   m i c r o s t r i po w e r   a m pl i f i e r   ba s e o G a A s - F E T   f o r   I S M   a ppl i c a t i o ns , "   I n t e r nat i o nal   J our n al   o f   E l e c t r i c al   an C om put e r   E ng i ne e r i ng   ( I J E C E ) v o l .   8 ,   no .   5 ,   p p .   38 82 - 3889 ,   O c t   20 18.   [ 27]   L .   E .   A .   A m i n e   R a c ha kh ,   J a m a l   Z b i t o u ,   A hm e E r r k i k ,   A bde l a l i   T a j m o ua t i ,   M o ha m e L a t r a c h,   " A   nov e l   de s i g o f   a   m i c r o s t r i p   m i c r o w a v e   po w e r   a m p l i f i e r   f o r   D C S   a p pl i c a t i o us i ng   c o l l e c t o r - f e e dba c bi a s , "   I n t e r na t i o na l   J o ur na l   of   E l e c t r i c a l   and   C om pu t e r   E ngi ne e r i ng   ( I J E C E ) v o l .   8 ,   no .   3 ,   p p .   1647 - 165 3,   J u 2018 .   [ 28]   F .   N o r o uz i a n,   " D ua l - ba nd  a nd  s w i t c he d - ba nd  h i g hl y   e f f i c i e nt   po w e r   a m p l i f i e r s , "   D o c t o r   of   P hi l o s o phy ,   S c h oo l   of   E l e c t r o n i c ,   E l e c t r i c a l   a nd   C o m put e r   E ng i ne e r i ng ,   U ni v e r s i t y   of   B i r m i ng ha m ,   201 4.   [ 2 9 ]   N .   O .   S o k a l ,   " C l a s s - E   s w i t c h i n g - m o d e   h i g h - e f f i c i e n c y   t u n e d   R F / m i c r o w a v e   p o w e r   a m p l i f i e r :   i m p r o v e d   d e s i g n   e q u a t i o n s , "   i n   2 0 0 0   I E E E   M T T - S   I n t e r n a t i o n a l   M i c r o w a v e   S y m p o s i u m   D i g e s t   ( C a t .   N o . 0 0 C H 3 7 0 1 7 ) v o l .   2 ,   p p .   7 7 9 - 7 8 2 ,   2 0 0 0 .       B I O G R A P H I ES   O F   A U T H O R       B o o d h oo   K i r i s h   r e c e i v e B . E ng .   de g r e e   i E l e c t r o ni c   E ng i ne e r i ng   f r o m   I nf r a s t r uc t u r e   U ni v e r s i t y   K ua l a   L um pur   ( I U K L ) ,   S e l a ng o r ,   M a l a y s i a   i n   201 a nd  M a s t e r   i E l e c t r o ni c   a n d   T e l e c o m m uni c a t i o by   t a ug ht   c o ur s e   i 2 019   a t   t he   U n i v e r s i t i   T e kno l o g i   M a l a y s i a   ( U T M ) ,   S kuda i ,   J o ho r ,   M a l a y s i a .         F a r i d   Z u b i r   r e c e i v e d   t h e   B . E n g .   d e g r e e   i n   E l e c t r i c a l   m a j o r i n g   i n   T e l e c o m m u n i c a t i o n   a s   w e l l   a s   M . E n g .   ( R F   &   M i c r o w a v e )   d e g r e e   f r o m   t h e   U n i v e r s i t i   T e k n o l o g i   M a l a y s i a   ( U T M )   i n   2 0 0 8   a n d   2 0 1 0   r e s p e c t i v e l y .   I n   2 0 1 5 ,   h e   t h e n   c o m p l e t e d   h i s   P h . D   a t   t h e   U n i v e r s i t y   o f   B i r m i n g h a m ,   U K ,   f o r   r e s e a r c h   i n t o   d i r e c t   i n t e g r a t i o n   o f   p o w e r   a m p l i f i e r s   w i t h   a n t e n n a s   i n   m i c r o w a v e   t r a n s m i t t e r s .   H e   i s   c u r r e n t l y   s e r v e s   a s   a   S e n i o r   L e c t u r e r   i n   t h e   D e p a r t m e n t   o f   C o m m u n i c a t i o n   E n g i n e e r i n g ,   S c h o o l   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   U T M .   H i s   c u r r e n t   r e s e a r c h   i n t e r e s t   a n d   s p e c i a l i z a t i o n   a r e   i n   t h e   a r e a   o f   R F   a n d   m i c r o w a v e   t e c h n o l o g i e s   i n c l u d i n g   p l a n a r   a r r a y   a n t e n n a ,   d i e l e c t r i c   r e s o n a t o r   a n t e n n a   ( D R A ) ,   a c t i v e   i n t e g r a t e d   a n t e n n a   ( A I A ) ,   m i c r o s t r i p   r e f l e c t a r r a y   a n t e n n a   ( M R A ) ,   m i l l i m e t r e   w a v e   a n t e n n a ,   e l e c t r o m a g n e t i c   b a n d   g a p   ( E B G ) ,   a r t i f i c i a l   m a g n e t i c   c o n d u c t o r   ( A M C ) ,   m e t a m a t e r i a l   a n d   m i c r o w a v e   a m p l i f i e r .   H e   h a s   p u b l i s h e d   o v e r   4 0   a r t i c l e s   i n   j o u r n a l s ,   b o o k   c h a p t e r s ,   c o n f e r e n c e   p a p e r s   a n d   p r o c e e d i n g s         M o h a m a d   K a m a l   A   R a h i m   r e c e i v e d   t h e   B   E n g .   d e g r e e   i n   E l e c t r i c a l   a n d   E l e c t r o n i c   E n g i n e e r i n g   f r o m   U n i v e r s i t y   o f   S t r a t h c l y d e ,   U K ,   i n   1 9 8 7 .   I n   1 9 8 9 ,   h e   j o i n e d   t h e   D e p a r t m e n t   o f   C o m m u n i c a t i o n   E n g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g   U n i v e r s i t i   T e k n o l o g i   M a l a y s i a   K u a l a   L u m p u r   a s   a n   A s s i s t a n t   L e c t u r e r   A .   H e   o b t a i n e d   h i s   M . E n g   S c i e n c e   f r o m   U n i v e r s i t y   o f   N e w   S o u t h   W a l e s   A u s t r a l i a   i n   1 9 9 2   a n d   P h D   d e g r e e s   i n   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g   f r o m   U n i v e r s i t y   o f   B i r m i n g h a m   U K   i n   2 0 0 3 .   A f t e r   h e   r e c e i v e d   h i s   M a s t e r   h e   w a s   a p p o i n t e d   a s   a   L e c t u r e r   a t   F a c u l t y   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g .   N o w   h e   i s   t h e   P r o f e s s o r   i n   R F   a n d   A n t e n n a   a t   F a c u l t y   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g   U n i v e r s i t i   T e k n o l o g i   M a l a y s i a .   S o m e   o f   h i s   r e s e a r c h   i n t e r e s t   i n c l u d e s   t h e   a r e a s   o f   d e s i g n   o f   d i e l e c t r i c   r e s o n a t o r   a n t e n n a s ,   m i c r o s t r i p   a n t e n n a s ,   R F I D   a n t e n n a s   f o r   r e a d e r s   a n d   t a g s ,   m i c r o w a v e   c i r c u i t s ,   E B G ,   a r t i f i c i a l   m a g n e t i c   c o n d u c t o r s ,   m e t a m a t e r i a l s ,   p h a s e d   a r r a y   a n t e n n a s ,   c o m p u t e r   a i d e d   d e s i g n   f o r   a n t e n n a s ,   a n d   d e s i g n   o f   m i l l i m e t e r   f r e q u e n c y   a n t e n n a s .   H e   h a s   p u b l i s h e d   o v e r   2 0 0   a r t i c l e s   i n   j o u r n a l s   a n d   c o n f e r e n c e   p a p e r s         S h ah ar i l   M o h d   S h ah   o bt a i ne hi s   B .   E ng   i M i c r o w a v e   a nd  C o m m uni c a t i o f r o m   M ul t i m e d i a   U ni v e r s i t y   ( M M U )   i 2 002 .   H e   r e c e i v e hi s   M . S c   i M i c r o w a v e   E ng i ne e r i ng   a nd  W i r e l e s s   S ubs y s t e m s   D e s i g f r o m   t he   U n i v e r s i t y   of   S ur r e y ,   U K   i 200 a nd  p ur s ui ng   hi s   P h . D   i n   C o m m uni c a t i o E ng i ne e r i ng   f r o m   t he   U ni v e r s i t y   of   B i r m i ng ha m ,   U K   be f o r e   g r a dua t i ng   i 2016.   H e   i s   c ur r e n t l y   a   S e ni o r   L e c t ur e r   i t h e   D e pa r t m e nt   o f   E l e c t r o ni c   E ng i ne e r i ng ,   F a c ul t y   of   E l e c t r i c a l   a n E l e c t r o ni c   E ng i ne e r i ng ,   U n i v e r s i t i   T un   H us s e i O nn  M a l a y s i a   ( U T H M ) .   H i s   r e s e a r c i n t e r e s t s   i nc l ude ,   b ut   no t   l i m i t e t o ,   de s i g o f   m i c r o w a ve   de v i c e s ,   a c t i v e   a n p a s s i v e   a nt e nna s   a nd   no nl i ne a r   c ha r a c t e r i s a t i o o f   a c t i v e   de v i c e s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.