mejora de eficiencia de amplificadores de RF

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Inés Revuelta Vidal
hace 8 años
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1 Universidad de Oviedo Aplicación de la Electrónica de Potencia a la mejora de eficiencia de amplificadores de RF Miguel Rodríguez y Pablo F. Miaja Grupo de Gijón, 23 de Abril de 2010

2 Índice Problemática de la alimentación de amplificadores de radiofrecuencia Líneas de trabajo del SEA Convertidor reductor multi-entrada (MIBuck) Convertidor Multifase Aproximación ió de Envolventes Ayuda Lineal a un Convertidor DC/DC Publicaciones 2

multi-entrada (MIBuck) Convertidor Multifase Aproximación ió

3 Problemática de la alimentación de amplificadores de radiofrecuencia Muchos sistemas de comunicaciones i inalámbricas i modernos utilizan Amplificadores de Radiofrecuencia lineales Señal inicial RFPA lineal Señal de salida 1V 100 mw 12 V 100 W Etapas de generación y procesado de señal AMPLIFICACIÓN A la antena 3

de Radiofrecuencia lineales Señal inicial RFPA lineal Señal de salida 1V 100

4 Problemática de la alimentación de amplificadores de radiofrecuencia Cambio de Fase Envolvente Portadora de alta frecuencia Señal típica de comunicaciones 4

5 Problemática de la alimentación de amplificadores de radiofrecuencia 1 V 100 mw Señal de entrada Información acó en la ENVOLVENTE Más información ocupando menos espectro Información en la fase Necesito RFPA lineales para evitar: Desalineamiento Ruido fuera del canal 5

ENVOLVENTE Más información ocupando menos espectro Información en

6 Problemática de la alimentación de amplificadores de radiofrecuencia Problema de los RFPAs lineales BAJO RENDIMIENTO Señal de entrada Alimentación Envolvente RFPA lineal Las pérdidas se asocian a este área BAJO RENDIMIENTO 6

RENDIMIENTO Señal de entrada Alimentación Envolvente

7 Problemática de la alimentación de amplificadores de radiofrecuencia TÉCNICA DE SEGUIMIENTO DE ENVOLVENTE (ET) Alimentación Envolvente RFPA lineal Bajas pérdidas ALTO RENDIMIENTO 7

8 Líneas de trabajo del SEA Convertidor reductor multientrada (MIBuck) Respuesta rápida (pequeño filtro) Capaz de variar su tensión de salida Alto rendimiento Bajo rizado de tensión de salida 8

9 Líneas de trabajo del SEA CONTROL DIGITAL DEL MIBUCK Realimentación controlada digitalmente Corrección de la distorsión utilizando Double-Edge PWM Arquitecturas ΣΔ CONTROL DIGITAL Trabajo conjunto con el Prof. Dragan Maksimovic, director del CoPEC 9

distorsión utilizando Double-Edge PWM Arquitecturas ΣΔ CONTROL

10 Líneas de trabajo del SEA Prototipo MIBuck PROTOTIPOS Montaje con Amplificadores de RF reales 10

11 Líneas de trabajo del SEA fsw = 750 khz fsw = 1600 khz fsw = 3200 khz fsw = 4600 khz EJEMPLO RESULTADOS Effic ciency (%) Mean output power (W) Rendimiento > 90 % conmutando a frecuencias mayores que 4MHz Formas de onda 11

94 93 92 91 90 10 15 20 25 30 35 40 Mean output power (W)

12 Líneas de trabajo del SEA Convertidor Multifase Driving signals Duty command ΣΔ modulator Scrambler or shuffler Signal meaning the number of active levels at each time Control digital puro Basado en técnicas de Noise- Shaping (ΣΔ) Conjunto con Prof. Dragan Maksimovic 12

number of active levels at each time Control digital puro Basado en

13 Líneas de trabajo del SEA Convertidor Multifase Respuesta rápida Rizado muy pequeño Alto rendimiento Análisis del proceso de pérdidas en el buck síncrono 13

14 Líneas de trabajo del SEA Convertidor Multifase Ejemplo resultados Prototipo 20 μs / div 14

15 Líneas de trabajo del SEA Ayuda Lineal a un Convertidor DC/DC Para aumentar el Slew-Rate Corrige los errores de la etapa conmutada Control Digital para alinear las dos ramas 15

16 Líneas de trabajo del SEA Ayuda Lineal a un Convertidor DC/DC 16

17 Líneas de trabajo del SEA Ayuda Lineal a un Convertidor DC/DC 17

18 Líneas de trabajo del SEA Resultados-Pulsos 18

19 Líneas de Trabajo del SEA Resultados-EDGE Tensión Salida Tensión Referencia Corriente MIBuck 19

20 Líneas de Trabajo del SEA Resultados-WCDMA Tensión Salida Tensión Referencia Corriente MIBuck 20

21 Líneas de trabajo del SEA Aproximación de Envolventes Aproximar i una señal de alta frecuencia por otra de menor frecuencia siempre con mayor valor Filtrado no-lineal Ahorrar la etapa lineal 21

22 Líneas de Trabajo SEA Tensión Salida Envolvente a aproximar 22

23 Publicaciones 2008-actualidad Congreso Nacional (5) Convertidor DC-DC basado en una topología multientrada para alimentación de amplificadores de RF con seguimiento de envolvente Premio mejor ponencia SAAEI 08 Sistema de seguimiento de envolvente para alimentación de amplificadores de radiofrecuencia Análisis del proceso de conmutación en MOSFETs de potencia utilizando un nuevo modelo analítico de pérdidas Amplificador lineal para la rama de envolvente de transmisores polares Propuesta de convertidor CC/CC asistido linealmente para ET y EER 23

24 Publicaciones Congreso Internacional (6) Taking advantage of the envelope statistics on a polar transmitter design Fast dynamic response multilevel converter for voltage tracking applications. A complete analytical switching loss model for power MOSFETs in low voltage converters Multilevel converter for envelope tracking in RF power amplifiers Analysis of the switching process of power MOSFETs using a new analytical losses model Multiple-input buck converter optimized for accurate envelope tracking in RF power amplifiers 24

25 Publicaciones Revistas internacionales (2) A multiple-input digitally-controlled buck converter for envelope tracking applications in radiofrequency power amplifiers An insight i into the switching process of power MOSFETs: an improved analytical losses model 25

26 Publicaciones Revistas nacionales (2) Selección de transistores para reductores síncronos de alta frecuencia: Parte I I Selección de transistores para reductores síncronos de alta frecuencia: Parte II 26

27 Publicaciones Pendientes de aceptación (3) A linear assisted DC/DC converter for Envelope Tracking and Envelope Elimination and Restoration applications Approximation of Envelopes of Telecommunications Signals to be used in Envelope Tracking Techniques Mismatch-error noise-shaping digital multiphase modulator IEEE COMPEL 27

28 Universidad de Oviedo Aplicación de la Electrónica de Potencia a la mejora de eficiencia de amplificadores de RF Miguel Gracias Rodríguez por su y Pablo atención F. Miaja Grupo de Gijón, 23 de Abril de 2010

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