Amplificador de RF Doherty assimétrico de 2-vias

Abstract

Os atuais esquemas de modulação e acesso ao meio, tais como o Wide- Band Code-Division Multiple Access (WCDMA) ou Orthogonal Frequency- Division Multiple Access (OFDMA), que são otimizados para a gestão eficiente do espetro electromagnético e elevada taxa de transmissão, originam sinais de elevado Peak-to-Average Power Ratio (PAPR) e requisitos de linearidade rigorosos. As arquiteturas de amplificação tradicionais, i.e. baseadas no operação em modo de corrente do dispositivo ativo, são incapazes de satisfazer estes requisitos em simultâneo. Assim, o amplificador de potência (do inglês, Power Ampli_er (PA)) incorre numa degradação significativa de rendimento energético em favor de maior linearidade, aumentando simultaneamente os custos de operação das estacões base para os operadores de telecomunicações móveis e o impacte ambiental. Este trabalho foca-se no estudo da arquitetura Doherty, a principal solução encontrada para melhorar o compromisso linearidade/rendimento para aplicações em estações-base de comunicações móveis. Para tal, são expostos os princípios básicos de amplificadores de rádio frequência assim como a análise teórica do tradicional PA Doherty (do inglês, Doherty Power Amplifier (DhPA)) de duas vias e suas variantes. O estudo _e complementado com o projeto e implementação de um PA excitador, em classe-AB, e de um DhPA de elevada potência, colocando-se em prática a teoria e técnicas de projeto estudadas ao longo deste trabalho, aliadas aos desafios da implementação com dispositivos reais de elevada potência.

Current modulation and medium access schemes, such as WCDMA, OFDMA, which are optimized for efficient management of the electromagnetic spectrum and high transmission rate, produce high PAPR signals and stringent linearity requirements. The traditional amplification architectures, i.e. based on current mode operation of the active device, are unable to meet these requirements simultaneously. As such, the power amplifier (PA) incurs in a significant degradation of energy efficiency in favor of greater linearity. Therefore they simultaneously increase the mobile telecom service providers base station operating costs and the environmental impact. This work focuses on the study of the Doherty architecture, the leading solution to improve the linearity/efficiency trade off for mobile communication base station applications. To this end, the basic principles of radio-frequency amplifiers are exposed as well as a theoretical analysis of the traditional two-way DhPA and its variants. The study is complemented with the design and implementation of a class- AB driver PA and a high power DhPA, putting into practice the theory and design techniques studied throughout this work together with the challenges of real, high power device implementation.