AI-Assisted Deep-Learning-Based Design of High-Efficiency Class F Power Amplifiers
Artikel i vetenskaplig tidskrift, 2025

This article presents a deep-learning-based approach for designing Class F power amplifiers (PAs). We use convolutional neural networks (CNNs) to predict the scattering parameters of pixelated electromagnetic (EM) layouts. Using a CNN-based surrogate model and an evolutionary algorithm, we synthesize complex Class F output networks. As a proof of concept, we implement a gallium nitride (GaN) HEMT Class F PA, achieving a measured output power of 41.6 dBm and a drain efficiency of 74% at 2.9 GHz. The prototype also linearly reproduces a 20-MHz modulated signal with an 8.5-dB peak-to-average power ratio (PAPR), achieving an adjacent channel leakage ratio (ACLR) of −50.7 dBc with digital predistortion (DPD). To the best of our knowledge, this is the first deep-learning-based Class F PA design using pixelated layout structures.

Artificial intelligence (AI)

waveform engineering

energy efficiency

deep learning

machine learning

gallium nitride (GaN)

power amplifier (PA)

harmonic tuning

Class F

Författare

Han Zhou

Chalmers, Mikroteknologi och nanovetenskap, Mikrovågselektronik

Haojie Chang

Chalmers, Mikroteknologi och nanovetenskap, Mikrovågselektronik

David Widén

Chalmers, Mikroteknologi och nanovetenskap, Mikrovågselektronik

Ludvig Fornstedt

Chalmers, Mikroteknologi och nanovetenskap, Mikrovågselektronik

Gabriel Melin

Chalmers, Mikroteknologi och nanovetenskap, Mikrovågselektronik

Christian Fager

Chalmers, Mikroteknologi och nanovetenskap, Mikrovågselektronik

IEEE Microwave and Wireless Technology Letters

2771957X (ISSN) 27719588 (eISSN)

Vol. in press

Styrkeområden

Informations- och kommunikationsteknik

Infrastruktur

Kollberglaboratoriet

Drivkrafter

Hållbar utveckling

Innovation och entreprenörskap

Fundament

Grundläggande vetenskaper

Lärande och undervisning

Pedagogiskt arbete

Ämneskategorier (SSIF 2025)

Elektroteknik och elektronik

DOI

10.1109/LMWT.2025.3552495

Mer information

Senast uppdaterat

2025-04-22