Un amplificador de potencia de radiofrecuencia ( amplificador de potencia de RF ) es un tipo de amplificador electrónico que convierte una señal de radiofrecuencia de baja potencia en una señal de mayor potencia. [1] Normalmente, los amplificadores de potencia de RF accionan la antena de un transmisor . Los objetivos de diseño a menudo incluyen ganancia , potencia de salida, ancho de banda, eficiencia energética, linealidad (baja compresión de señal a la salida nominal), adaptación de impedancia de entrada y salida y disipación de calor.
Clases de amplificador
Muchos amplificadores de RF modernos operan en diferentes modos, llamados "clases", para ayudar a lograr diferentes objetivos de diseño. Algunas clases son clase A , clase AB, clase B , clase C , que se consideran clases de amplificador lineal. En estas clases, el dispositivo activo se utiliza como fuente de corriente controlada. El sesgo en la entrada determina la clase del amplificador. Una compensación común en el diseño de amplificadores de potencia es la compensación entre eficiencia y linealidad. Las clases nombradas anteriormente se vuelven más eficientes, pero menos lineales, en el orden en que se enumeran. Operar el dispositivo activo como un interruptor da como resultado una mayor eficiencia, teóricamente hasta el 100%, pero una menor linealidad. [2] Entre las clases son conmutadas Clase D , Clase F y Clase E . [3] El amplificador de clase D no se usa a menudo en aplicaciones de RF porque la velocidad de conmutación finita de los dispositivos activos y el posible almacenamiento de carga en saturación podrían conducir a un producto IV grande, [2] que deteriora la eficiencia.
Amplificadores de tubo de estado sólido vs.
Los amplificadores de potencia de RF modernos utilizan dispositivos de estado sólido , predominantemente MOSFET (transistores de efecto de campo de semiconductores de óxido metálico). [4] [5] [6] Los primeros amplificadores de RF basados en MOSFET datan de mediados de la década de 1960. [7] Los transistores de unión bipolar también se usaban comúnmente en el pasado, hasta que fueron reemplazados por MOSFET de potencia , particularmente transistores LDMOS , como tecnología estándar para amplificadores de potencia de RF en la década de 1990, [4] [6] debido a la RF superior rendimiento de los transistores LDMOS. [6]
Los transistores MOSFET y otros dispositivos modernos de estado sólido han reemplazado a los tubos de vacío en la mayoría de los dispositivos electrónicos, pero los tubos todavía se utilizan en algunos transmisores de alta potencia (consulte Amplificador de RF de válvula ). Aunque mecánicamente robustos, los transistores son eléctricamente frágiles: se dañan fácilmente por exceso de voltaje o corriente. Los tubos son mecánicamente frágiles pero eléctricamente robustos: pueden soportar sobrecargas eléctricas notablemente altas sin daños apreciables.
Aplicaciones
Las aplicaciones básicas del amplificador de potencia de RF incluyen la conducción a otra fuente de alta potencia, la activación de una antena transmisora y excitantes resonadores de cavidad de microondas . Entre estas aplicaciones, la más conocida es la activación de antenas transmisoras. Los transmisores-receptores se utilizan no solo para la comunicación de voz y datos, sino también para la detección meteorológica (en forma de radar ). [ cita requerida ]
Los amplificadores de potencia de RF que utilizan LDMOS (MOSFET de difusión lateral) son los dispositivos semiconductores de potencia más utilizados en las redes de telecomunicaciones inalámbricas, en particular en las redes móviles . [4] [8] [6] Los amplificadores de potencia de RF basados en LDMOS se utilizan ampliamente en redes móviles digitales como 2G , 3G , [4] [6] y 4G . [8]
Diseño de amplificador de banda ancha
Las transformaciones de impedancia en un gran ancho de banda son difíciles de realizar, por lo que la mayoría de los amplificadores de banda ancha utilizan una carga de salida de 50 Ω. La potencia de salida del transistor se limita entonces a
se define como la tensión de ruptura
se define como el voltaje de la rodilla
y se está eligiendo de modo que se pueda alcanzar la potencia nominal. La carga externa es típicamente. Por lo tanto, debe haber algún tipo de transformación que se transforme de a .
El método de línea de carga se utiliza a menudo en el diseño de amplificadores de potencia de RF. [9]
Ver también
- Amplificador FET
- Electrónica de potencia
Referencias
- ^ APITech. "Amplificadores de RF" . info.apitech.com . Consultado el 18 de mayo de 2021 .
- ^ a b Lee, Thomas (2003). El diseño de circuitos integrados de radiofrecuencia CMOS . Cambridge: Cambridge University Press. págs. 494–503.
- ^ Cloutier, Stephen R. "Descripciones, circuitos, etc. del transmisor AM de clase E" . www.classeradio.com . WA1QIX . Consultado el 6 de junio de 2015 .
- ^ a b c d Baliga, B. Jayant (2005). MOSFETS de potencia RF de silicio . World Scientific . pag. 1. ISBN 9789812561213.
- ^ Empresas MFJ. "AMPLIFICADOR Ameritron ALS-1300 1200 Watt NO TUNE TMOS-FET" . Empresas MFJ . Archivado desde el original el 23 de abril de 2014 . Consultado el 6 de junio de 2015 .
- ^ a b c d e Perugupalli, Prasanth; Leighton, Larry; Johansson, Jan; Chen, Qiang (2001). "Transistores de potencia LDMOS RF y sus aplicaciones" (PDF) . En Dye, Norman; Granberg, Helge (eds.). Transistores de radiofrecuencia: principios y aplicaciones prácticas . Elsevier . págs. 259–92. ISBN 9780080497945.
- ^ Austin, WM; Dean, JA; Griswold, DM; Hart, OP (noviembre de 1966). "Aplicaciones de TV de transistores MOS". Transacciones IEEE en receptores de televisión y radiodifusión . 12 (4): 68–76. doi : 10.1109 / TBTR1.1966.4320029 .
- ^ a b Asif, Saad (2018). Comunicaciones móviles 5G: conceptos y tecnologías . Prensa CRC . pag. 134. ISBN 9780429881343.
- ^ Matthew Ozalas (14 de enero de 2015). "Cómo diseñar un amplificador de potencia de RF: conceptos básicos" . youtube.com . Consultado el 10 de febrero de 2015 .
enlaces externos
- Carlos Fuentes (octubre de 2008). "Fundamentos del amplificador de potencia de microondas" (PDF) . Consultado el 5 de marzo de 2013 . Cite journal requiere
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( ayuda ) - Khanifar, Ahmad. "Diseño de amplificador de potencia RF para predistorsión digital" . www.linamptech.com . Consultado el 1 de diciembre de 2014 .