Tesis:
High Efficiency Envelope Amplifier based on a Ripple Cancellation Buck Converter. Design, Optimization and Integration in an EER RFPA.
- Autor: DIAZ LOPEZ, Daniel
- Título: High Efficiency Envelope Amplifier based on a Ripple Cancellation Buck Converter. Design, Optimization and Integration in an EER RFPA.
- Fecha: 2014
- Materia: Sin materia definida
- Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS INDUSTRIALES
- Departamentos: AUTOMATICA, INGENIERIA ELECTRONICA E INFORMATICA INDUSTRIAL
- Acceso electrónico: http://oa.upm.es/30948/
- Director/a 1º: GARCIA SUAREZ, Oscar
- Director/a 2º: OLIVER RAMIREZ, Jesús Angel
- Resumen: Durante los últimos años la tendencia en el sector de las telecomunicaciones ha sido un aumento y diversificación en la transmisión de voz, video y fundamentalmente de datos. Para conseguir alcanzar las tasas de transmisión requeridas, los nuevos estándares de comunicaciones requieren un mayor ancho de banda y tienen un mayor factor de pico, lo cual influye en el bajo rendimiento del amplificador de radiofrecuencia (RFPA). Otro factor que ha influido en el bajo rendimiento es el diseño del amplificador de radiofrecuencia. Tradicionalmente se han utilizado amplificadores lineales por su buen funcionamiento. Sin embargo, dado el elevado factor de pico de las señales transmitidas, el rendimiento de estos amplificadores es bajo. Debido a estos factores, se han desarrollado durante las últimas décadas varias soluciones para aumentar el rendimiento del RFPA como la técnica de Outphasing, combinadores de potencia o la técnica de Doherty. Pese a las mejoras obtenidas con estas soluciones, los mayores rendimientos del sistema se obtienen para soluciones basadas en la modulación de la tensión de alimentación del amplificador de potencia como “Envelope Tracking” (ET) o la técnica de Eliminación y Restauración de Envolvente (EER) La técnica de ET está basada en la modulación de la tensión de alimentación de un amplificador lineal de potencia. La técnica de EER está basada en modulación simultánea de la envolvente y la fase de la señal usando un amplificador de potencia conmutado y no lineal. Dentro del diseño de un RFPA, el amplificador de envolvente tiene una gran importancia debido a su influencia en el rendimiento, linealidad y ancho de banda. En una clasificación de alto nivel, podemos agrupar las soluciones propuestas en el estado del arte para el amplificador de envolvente según estén compuestas de una o múltiples etapas. Las soluciones para el amplificador de envolvente en una configuración multietapa se basan en la combinación de un convertidor conmutado y de elevado rendimiento con un regulador lineal, de alto ancho de banda, en una combinación serie o paralelo. Estas soluciones proporcionan un buen compromiso entre rendimiento y buen funcionamiento del RFPA. Por otro lado, la complejidad del sistema aumenta y el aumento de rendimiento que se consigue con estas soluciones es limitado. Una configuración en una etapa tiene las ventajas de una mayor simplicidad, pero debido al elevado ancho de banda necesario, la frecuencia de conmutación debe aumentarse en gran medida. Esto implicará un bajo rendimiento y un peor funcionamiento del amplificador de envolvente. En esta tesis se propone el uso de un amplificador de envolvente en una etapa, mediante el uso de la técnica de cancelación de rizado, para obtener un elevado rendimiento y ancho de banda. Las principales contribuciones originales de esta tesis son las siguientes: • La aplicación de la técnica de cancelación de rizado a un convertidor reductor síncrono para un amplificador de envolvente de alto rendimiento para un RFPA linealizado mediante EER. • La topología y el diseño del convertidor reductor con dos redes de cancelación de rizado en cascada para mejorar el funcionamiento y robustez de la solución con una red de cancelación. • La combinación de un convertidor redactor multifase con la técnica de cancelación de rizado para obtener una reducción del cociente entre frecuencia de conmutación y ancho de banda de la señal. • El proceso de optimización del control del amplificador de envolvente en lazo cerrado para mejorar el funcionamiento respecto a la solución en lazo abierto del convertidor reductor con red de cancelación de rizado. • Una herramienta de simulación para optimizar el proceso de diseño del amplificador de envolvente mediante la estimación de las figuras de mérito del RFPA. • La integración y caracterización del amplificador de envolvente basado en un convertidor reductor con red de cancelación de rizado en el RFPA completo consiguiendo un elevado rendimiento.