Modelação e pré-distorção de um amplificador Doherty

Abstract

Nos sistemas de comunicações móveis da nova geração (WCDMA, CDMA2000, EDGE), os formatos de modulação linear permitem elevadas taxas de transmissão de dados e um uso mais eficiente do espectro de rádio. No entanto, a linearidade nos amplificadores de potência (PA) usados torna-se um requisito fundamental. Os PAs são dos componentes, num sistema de comunicações, que mais potência consome. Portanto, a eficiência de potência adicionada (PAE) e a linearidade devem ser simultaneamente elevadas, especialmente em sistemas alimentados por baterias. Porém, no desenho de um PA, geralmente assume-se um compromisso entre a linearidade e a PAE, sendo necessário prescindir da eficiência a fim de se cumprir as especificações de linearidade. Nesta dissertação, é estudada uma arquitectura para PA em RF, que promete conseguir simultaneamente linearidade e um aumento da eficiência. Dá-se pelo nome de arquitectura Doherty. Para verificar a veracidade da promessa associada a esta arquitectura, é dada particular atenção ao estudo da sua linearidade num caso ideal e real. Por forma a oferecer mais linearidade a uma implementação real desta arquitectura, é estudado e implementado um pré-distorsor (PD) digital baseado no polinómio com memória, que proporciona um aumento da região linear da potência de saída do PA, traduzindo-se também num aumento da PAE.

In new generation mobile communications systems (WCDMA, CDMA2000, EDGE), linear modulation formats allow high data transmission rates and more efficient spectrum usage. However, power amplifiers (PA) linearity becomes a fundamental requirement. The PA is one of the most power comsuming components in mobile communications systems. So the power added efficiency (PAE) and linearity should be simultaneously high, especially in systems powered by batteries. Nevertheless, in a PA design, it is generally assumed a compromise between linearity and PAE which inevitably leads to some efficiency loss in order to meet certain linearity specifications. In this dissertation it is studied an architecture for RF PA which promises to achieve linearity and increased efficiency. It is refered as the Doherty architecture. To verify the truth of the promises associated with this architecture, particular attention is given to the study of its linearity in a ideal and in a real situation. In order to provide more linearity to a real implementation of this architecture is studied and implemented a digital pre-distorter (PD) based on the memory polynomial, which provides an increase linearity in the PA output power linear region, resulting also in a PAE increase.