ES2390442B2 - Amplificador de potencia de radiofrecuencia de alto rendimiento y banda ancha - Google Patents
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Abstract
Amplificador de potencia de radiofrecuencia de alto rendimiento y banda ancha, que comprende:#- un elemento conmutador (1);#- medios de transformación de admitancia (2) conectados en paralelo al elemento conmutador (1), configurados para aumentar la admitancia de carga presentada al elemento conmutador (1) vista desde una red de terminación de admitancia (3);#- la red de terminación de admitancia (3), encargada de proporcionar la terminación de carga requerida a 2f{sub,0} y 3f{sub,0} para funcionamiento en condiciones de Clase-E nominal y modificar, junto a las capacidades C{sub,OUT} y C1 además de la inductancia L{sub,EQ}, la fase de la admitancia presentada por una carga de terminación (R3) conectada a dicha red (3) vista desde el elemento conmutador (1), hasta un ángulo de fase requerido por dicho elemento conmutador (1) a frecuencia fundamental para funcionamiento en Clase-E nominal.#Utilizable en comunicaciones, calentamiento industrial, fabricación de semiconductores, aplicaciones nucleares, tecnología láser y diagnóstico por imagen en medicina.
Description
AMPLIFICADOR DE POTENCIA DE RADIOFRECUENCIA DE ALTO RENDIMIENTO
Campo de la Invención
- La
- invención se encuadra en el sector técnico de la electrónica de
- comunicaciones,
- más en concreto en el de amplificadores de potencia de
- radiofrecuencia.
Los amplificadores de potencia de radiofrecuencia son utilizados en diversas áreas industriales tales como: comunicaciones, calentamiento industrial, fabricación de semiconductores, aplicaciones nucleares, tecnología láser y diagnóstico por imagen en medicina.
Antecedentes de la Invención
La industria electrónica ha perseguido constantemente mejorar el rendimiento y el ancho de banda de los amplificadores de potencia de alta frecuencia. Ello es debido a que la mejora de su rendimiento se traduce en una disminución de la energía consumida por los equipos que los integran, de su complejidad, de su peso y del calor a disipar por los mismos.
A lo largo de los años se han propuesto nuevos circuitos amplificadores capaces, en teoría, de proporcionar un rendimiento energético del 100%, no obstante, en la práctica, es habitual encontrar en el mercado nuevos diseños de amplificadores que proporcionan rendimientos máximos de tan sólo el 15%.
El valor del rendimiento máximo de un amplificador de radiofrecuencia en la práctica depende de varios factores, entre los que cabe destacar la frecuencia de trabajo del amplificador, su ancho de banda fracciona!, su máxima potencia de salida y su linealidad, de forma tal que cuanto mayor es la frecuencia de trabajo, mayor es la potencia de salida, mayor es el ancho de banda y mejor es la linealidad, peor es el rendimiento.
Así, los mejores diseños de amplificadores de potencia de radiofrecuencia (no lineales) actuales proporcionan rendimientos máximos alrededor del 80% a frecuencias inferiores a 20 M Hz y con anchos de banda fraccionales inferiores al 10% y potencias de hasta 1Kw. Estas cifras decrecen muy notablemente conforme la frecuencia, potencia, ancho de banda o linealidad del amplificador aumentan de forma tal que es muy difícil encontrar amplificadores para la Banda X, de 8 a 12 GHz, con rendimientos superiores al 30%, que entreguen potencias máximas superiores a 20W en anchos de banda fraccionales mayores que el 25%.
Las causas de que los amplificadores de radiofrecuencia de potencia prácticos no sean capaces de conseguir los rendimientos máximos previstos teóricamente hay que buscarlas, además de en las pérdidas y limitaciones de los transistores, en la dificultad para sintetizar las cargas requeridas por los transistores y las pérdidas de energía en las redes de carga. Ello es debido, fundamentalmente, a consideraciones de tipo práctico, dentro de las que caben destacar las siguientes:
a) Las altas admitancias de carga requeridas por los transistores de potencia de alta frecuencia, que son difíciles de sintetizar a frecuencia fundamental y armónicos.
b) Las altas corrientes asociadas a admitancias de carga altas, que realzan los efectos parásitos de los componentes y materiales con los que se construyen las redes de carga de los amplificadores de potencia de radiofrecuencia. Estos parásitos en muchos casos imposibilitan la síntesis correcta de la admitancia de carga necesaria por los amplificadores, especialmente a frecuencias armónicas y son la causa de importantes pérdidas de energía.
Sería por lo tanto deseable diseñar un amplificador que minimizara el impacto de dichos parásitos, e incluso, si fuese posible, los utilizase en beneficio propio para poder sintetizar con fidelidad las condiciones de carga requeridas por una clase de amplificación de alto rendimiento a frecuencia fundamental y armónicos, en condiciones de banda ancha y con bajas pérdidas. En tal caso sería posible acercarse a los rendimientos energéticos y anchos de banda previstos teóricamente para los amplificadores de potencia de radiofrecuencia de alto rendimiento en general y especialmente las clases de funcionamiento llamadas de alto rendimiento, que requieren perfiles de carga más exigentes que el resto.
La presente invención consiste en un amplificador de potencia de radiofrecuencia que es capaz de proporcionar alto rendimiento energético y banda ancha de forma simultanea. Está basado en el empleo una red de carga de bajas perdidas que implementa las funciones de transformación de admitancia, giro de fase y terminación de carga a los armónicos para proporcionar las condiciones de funcionamiento requeridas por la clase de amplificación conocida como Clase-E en condiciones nominales, o próximas a las nominales, aprovechando en su propio beneficio también los parásitos de los componentes del circuito, activos y pasivos.
[1] N. O. Sokal, R. Redl, quot;Power Transistor Output Port Modelquot;, RF Design, Vol. 1 O, No. 6, pp. 45-48, 50, 51, 53, June 1987.
[2] N. O. Sokal, A. D. Sokal, quot;Ciass-E, a new class of high efficiency tuned single-ended switching power amplifier, quot;IEEE Journal on Sol id State Circuits, vol. SC-1 O, No. 3, pp. 168-176, June 1975.
[3] N. O. Sokal and A. D. Sokal, quot;High-Efficiency Tuned Switching Power Amplifier.quot;
U.S. Patent 3,919,656, November 1975.
[4] Ortega-Gonzalez, F.J, quot;Load-Pull Wideband Class-E Amplifierquot;, Microwave and Wireless Components Letters, Vol. 17, No. 3, pp. 235-237, March 2007.
Descripción de la invención La invención se refiere a un amplificador de potencia de radiofrecuencia de alto rendimiento y banda ancha de acuerdo con la reivindicación 1. Realizaciones preferidas
del amplificador se definen en las reivindicaciones dependientes.
El amplificador de potencia comprende:
- -
- un elemento conmutador, preferiblemente un transistor de potencia;
- -
- medios de transformación de admitancia conectados en paralelo al elemento conmutador, estando configurados dichos medios para aumentar la admitancia de carga presentada al elemento conmutador vista desde una red de terminación de admitancia;
- -
- la red de terminación de admitancia, conectada a los medios de transformación de admitancia y encargada de proporcionar la terminación de carga requerida a 2fo y 3fo para funcionamiento en condiciones de Clase-E nominal y modificar, junto a las capacidades Cour y C1 además de la inductancia LEo, la fase de la admitancia presentada por una carga de terminación conectada a dicha red vista desde el elemento conmutador, hasta un ángulo de fase requerido por dicho elemento conmutador a frecuencia fundamental para funcionamiento en Clase-E nominal.
En una realización preferida los medios de transformación de admitancia comprenden un transformador, preferiblemente sin núcleo magnético, el cual puede ser por ejemplo un transformador de acoplamiento magnético o un transformador de línea de transmisión. El transformador está preferentemente conectado a tierra en uno de sus extremos de su primario mediante una batería de condensadores de desacoplo.
En una realización preferida la red de terminación de admitancia comprende una pluralidad de bobinas, preferentemente sin núcleo magnético, y una pluralidad de condensadores, preferiblemente condensadores multicapa de dieléctrico de porcelana.
La red de terminación de admitancia está preferiblemente configurada para proporcionar una fase de la admitancia de carga a la frecuencia fundamental de -36°. El amplificador de potencia puede comprender adicionalmente un condensador conectado en paralelo con el elemento conmutador.
Breve descripción de los dibujos
A continuación se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta.
La figura 1 ilustra un diagrama de bloques del amplificador de potencia de radiofrecuencia de acuerdo a la presente invención. La figura 2 ilustra una realización preferida de la presente invención.
Descripción detallada de la Invención La presente invención se refiere a un nuevo amplificador de potencia de radiofrecuencia de alto rendimiento y banda ancha. Este nuevo amplificador está compuesto por tres elementos tal y como se muestra en la figura 1 y que seguidamente se describen:
Dispositivo activo o elemento conmutador (1 ): compuesto por un transistor, válvula u otro dispositivo amplificador, suficientemente excitado para poder funcionar como un conmutador. Se considera, no obstante, que este conmutador no funciona de forma perfecta debido a ciertos efectos parásitos que degradan su funcionamiento ideal. Estos efectos parásitos, mostrados en el elemento conmutador (1) de la figura 1, se caracterizan utilizando el modelo para la salida de un transistor de potencia en conmutación propuesto por Sokal y Redl [1] para un transistor en conmutación de radiofrecuencia. Son los siguientes:
Conmutador S: Conmutador ideal utilizado para modelar el transistor del amplificador. Resistencia roN: Esta resistencia modela las pérdidas en conducción del transistor actuando como un conmutador. Las pérdidas producidas por esta resistencia son inevitables y reducen el rendimiento del amplificador. Capacidad Cour: Modela la carga equivalente almacenada por el transistor a su salida. Presenta una admitancia reactiva no lineal en paralelo con el conmutador. Resistencia rcour: Esta resistencia modela las pérdidas introducidas por la capacidad Cour mencionada en el párrafo anterior. Las pérdidas introducidas por este parásito son inevitables y reducen el rendimiento del amplificador. Su contribución a las perdidas totales del amplificador es tanto mayor cuanto mayor es la contribución de Cour a la síntesis de la admitancia de carga requerida por el conmutador quot;Squot;.
Hay que destacar que el parásito Cour es intrínseco a la naturaleza de cualquier dispositivo activo amplificador y por tanto inevitable. Este parásito proporciona, fundamentalmente, una admitancia capacitiva a los armónicos de la frecuencia de trabajo, que resulta muy difícil de neutralizar, especialmente en condiciones de banda ancha. El amplificador de radiofrecuencia descrito en esta invención trabaja en Clase-E [2, 3] nominal, ya que esta clase de amplificación de alto rendimiento, capaz en teoría de proporcionar un rendimiento del 100%, requiere admitancias capacitivas a los armónicos, compatibles con la admitancia presentada por la capacidad parásita COUT. Una definición de la clase E se encuentra en las referencias [2] y [3]. Más adelante se resumen en la Tabla llas condiciones de carga necesarias para su implementación.
Por lo cual, el elemento conmutador (1) consiste en el conmutador ideal (S) en serie con la resistencia de pérdidas de conducción RoN-En paralelo con estos dos elementos se encuentra la capacidad parásita Cour y su resistencia equivalente de pérdidas Rcour.
Red o medios de transformación de admitancia (2): Esta red se encuentra situada inmediatamente a la salida del elemento conmutador (1) y concretamente entre dicho elemento conmutador (1) y la red de terminación (3) mostradas en la figura 1. Dicha red de transformación de admitancia (2) proporciona una relación de transformación de admitancias 1:n desde el plano de admitancia LP2 al plano de admitancia LP1 y presenta una reactancia parásita en derivación LEo en su lado de baja admitancia. Tiene por objeto transformar la admitancia presentada por la red de terminación (3) en un plano de admitancia LP3 a un valor superior, muy próximo al requerido por el conmutador, en un plano de admitancia LP2. La relación de admitancias entre LP2 y LP3, LP2:LP3, depende de cada amplificador en particular, siendo tanto más elevada cuanto más alta es la potencia del amplificador y menor su tensión de alimentación. Con la tecnología de estado sólido disponible este valor suele oscilar entre 1:4 y 1 :16 en la mayor parte de los casos.
Esta red de transformación de admitancia (2) en una realización preferida de la
invención, está compuesta por un transformador.
Red de terminación de admitancia (3): La red de terminación se sitúa inmediatamente después de la red de transformación de admitancia (2), por lo tanto en un plano de relativa baja admitancia. Su función es proporcionar, junto con la capacidad parásita Cour y la inductancia parásita LEo, la carga a los armónicos requerida por el conmutador S en un plano de admitancia LP1. También contribuye a proporcionar la fase de la carga a la frecuencia fundamental para funcionar en condiciones de Clase-E nominal (o muy aproximadas). La fase de la admitancia a 2fo y 3fo debe ser 90°, es decir, reactiva pura y de carácter capacitivo.
Como puede apreciarse en la figura 2, el funcionamiento del amplificador es el siguiente:
El amplificador consigue alto rendimiento proporcionando, de forma lo más aproximada posible, las condiciones de carga requeridas para el funcionamiento en Clase-E nominal al conmutador ideal S1 del modelo del transistor mostrado en la Figura 1 (las condiciones de carga se describen en detalle en la referencia [4]), en el plano de admitancia LP1 de la misma figura, dentro de un determinado ancho de banda. La Tabla 1 resume las condiciones de carga (admitancia expresada en forma módulo-argumental) requeridas a frecuencia fundamental (fo), 2fo y 3fo.
Para explicar el funcionamiento del amplificador, se denomina quot;red de cargaquot; a la red de transformación de admitancia (2) junto a la red de terminación de admitancia (3), considerando también la capacidad parásita Cour del elemento conmutador (1 ).
La red de carga del amplificador, se encarga de proporcionar la admitancia de carga precisada por el elemento conmutador (1) en el plano LP1; está compuesta por los siguientes elementos: Capacidad parásita Cour, capacidad C1 que solo resulta precisa si la capacidad Cour no es capaz de proporcionar toda la reactancia necesaria para proporcionar la carga necesaria para funcionamiento del dispositivo en clase E (caso habitual a frecuencias bajas), inductancia parásita LEo, transformador de admitancia T (de relación de transformación de admitancia 1 :n) y los componentes L2, C2, L3 y C3.
La red de carga del amplificador realiza las siguientes funciones:
- -
- Transformación de admitancia a la frecuencia fundamental con giro de fase, desde la carga terminal R3 al valor requerido por el conmutador quot;Squot; en el plano de admitancia quot;LP1quot; para funcionamiento en Clase-E nominal. Esta función es fundamental, ya que es la que permite el uso de redes de terminación de admitancia de bajas pérdidas. Ello es debido a que al disminuir el valor de admitancia de carga las redes de terminación precisan componentes de reactancias elevadas por los que circulan corrientes más bajas y por tanto los efectos de los parásitos de dichos componentes son menores.
- -
- Terminación de carga al menos para los armónicos 2fo y 3fo, y giro de fase de la admitancia de carga a fo al valor requerido por el conmutador quot;Squot; en el plano de admitancia quot;LP1quot; para funcionamiento en Clase E nominal [4].
Estas funciones se realizan, de forma aproximada, dentro del ancho de banda de trabajo del amplificador que en la realización preferida de la invención llega a una octava. No se debe confundir el ancho de banda del amplificador con el del transformador; para que el amplificador llegue a funcionar en un ancho de banda de una octava necesita que su transformador lo haga en casi tres octavas de forma que pueda transformar admitancias correctamente a 2fo y 3fo desde el inicio al final de la banda de trabajo. Ejemplo: banda de trabajo del amplificador de 100MHz a 200MHz (1 octava), el transformador debe funcionar, al menos, desde 1 OOMHz a 600 M Hz (casi tres octavas).
Para realizar las funciones expresadas en el párrafo anterior con la máxima precisión y bajas pérdidas, la red de carga del amplificador cumple las especificaciones que se describen a continuación.
1.-La función de giro de fase de admitancia desde los 0° proporcionados por la carga de terminación R3 hasta los -36° requeridos en el plano de carga LP1 a la frecuencia fundamental para el funcionamiento del conmutador en Clase-E nominal, según se
5 expresa en la Tabla 1, se realiza mediante la combinación de los efectos de la capacidad parásita Cour y la inductancia parásita del transformador LEo junto con los elementos C2 y L2 de la red de terminación de admitancia (3). Los -36° requeridos es el valor de fase de admitancia a fundamental requerido en LP1 para funcionamiento en Clase-E nominal, según se muestra en la Tabla l.
Tabla l. Condiciones de carga en clase-E nominal.
- Frecuencia
- Módulo de la admitancia Fase de la admitancia
- fo
- 0.931DCNDC -36°
- 2fo
- 0.651DCNDC 90
- 3fo
- 1 IDCNDC 90
IDC: Corriente media consumida de la fuente alimentación (para un rendimiento del 100%) 15 VDC: Tensión de alimentación (para un rendimiento del 1 00%).
En aquellos casos en que la reactancia de la capacidad parásita Cour proporcionada por el elemento conmutador (1) del amplificador no sea suficiente para proporcionar el giro de fase necesario (-36°) para el funcionamiento en condiciones de
20 Clase-E nominales, Cour es asistido por el condensador C1, que se encuentra en paralelo con el elemento conmutador (1 ). Este caso puede presentarse al trabajar a frecuencias muy bajas o utilizar transistores de frecuencia de transición muy elevada comparada con la frecuencia de trabajo del amplificador.
25 2.-Las funciones de transformación de admitancia son separadas de las de terminación de admitancia en la red de carga mediante la red de transformación de admitancia (2) y la red de terminación de carga (3) para reducir el número de componentes de la red de terminación y por tanto reducir sus pérdidas de energía (lo que contribuye a mejorar el rendimiento del amplificador). Estas funciones son realizadas por la red de transformación de admitancia (2) que en la realización preferida de la invención está implementada mediante un transformador.
Si bien la red de transformación de admitancia (2) engloba prácticamente todas las funciones de transformación de admitancia, se debe hacer notar que los parásitos Cour y LEo pueden presentan un ligero efecto de transformación de admitancia que disminuye ligeramente el módulo de la admitancia presentada al conmutador quot;Squot; en el plano LP1 desde la proporcionada por la red de transformación de admitancia (2) en el plano de admitancia LP2.
3.-La red de terminación (3) constituida por las bobinas L2, C2, L3, C3, junto a la capacidad parásita del transistor Cour y la inductancia parásita de la red de transformación de admitancia (2), LEo, proporciona, de forma aproximada, la terminación a los armónicos 2fo y 3fo necesarios para el funcionamiento del amplificador en Clase-E nominal.
4.-La transformación de admitancia (reducción) proporcionada por la red de transformación de admitancia (2) desde el plano LP2 al plano LP3 permite que en la síntesis de la red de terminación de admitancia (3) se utilicen componentes de reactancia más elevada de los que serían precisos si esta red se implementase en el plano de admitancia LP2, como ocurre en otros amplificadores. En concreto esta transformación de admitancia hace posible:
a) Utilizar condensadores de menor capacidad, con frecuencias de resonancia más elevadas, aproximadamente quot;nquot; veces más altas, siendo quot;1 :nquot; la relación de transformación de admitancias de la red de transformación de admitancia (2). Ello facilita que esta red de terminación de admitancia (3) realice la síntesis correcta de la admitancia requerida por el conmutador quot;Squot; en el plano LP1, a 2fo y 3fo y por lo tanto el funcionamiento en condiciones muy próximas a la de Clase-E nominal.
b) Utilizar bobinas de mayor inductancia, asociadas a factores de calidad más elevados, aproximadamente quot;nquot; veces más altos, siendo quot;1 :nquot; la relación de transformación de admitancias, y por tanto reducir las pérdidas en estos componentes.
e) Es por ello fundamental para el funcionamiento de este amplificador que este transformador se encuentre localizado inmediatamente a la salida del transistor, reduciendo todo lo posible cualquier efecto parásito de conexionado (bonding, encapsulado, etc).
La figura 2 muestra una de las realizaciones preferidas de la invención para un amplificador de potencia en la banda de VHF, apto para la amplificación de la banda de radiodifusión de FM (88-1 08 M Hz) y la banda aeronáutica de VHF baja (1 08-118 M Hz). Se muestran los siguientes componentes:
- -
- El elemento conmutador (1) completo con su capacidad parasita Cour y sus resistencias de perdidas roN y rcour. Este elemento conmutador es un transistor de potencia LOMOS MRF6V4300N.
- -
- La red de transformación (2), formada por un transformador de acoplamiento magnético, de relación de transformación de admitancias quot;1 :nquot; e inductancia parasita equivalente en el primario LEo= 7 nH.
- -
- La red de terminación (3), formada por los componentes C2, L2, L3, C3. que operan en combinación con la capacidad parasita Cour y la inductancia parasita LEo para proporcionar la fase de la admitancia de carga a la frecuencia fundamental y armónicos en el plano LP1.
Los valores de todos los elementos (de los componentes y de los parásitos del transistor) de este amplificador se muestran en la Tabla 11.
- Cour
- 125pF
- roN
- 0,1 Ohm
- rcour
- 0,2 Ohm
- C1
- OpF
- LEo
- 6,5 nH
- 1:n
- 1:7
- C2
- 28 pF
- L2
- 100 nH
- C3
- 32 pF
- L3
- 112nH
Tabla 11
Seguidamente se describe una realización preferida de esta invención para la
5 banda de VHF y en concreto para la realización de un amplificador de potencia de alto rendimiento de banda ancha que cubre las bandas de radiodifusión de FM comercial (88-1 08 M Hz) y la banda aeronáutica de VHF baja (1 08 a 118 M Hz).
Dado el desarrollo de la técnica en el momento de la redacción de este
10 documento se utiliza como elemento conmutador (1) un transistor LOMOS de potencia ya que esta tecnología, en el momento actual, es la que proporciona la combinación más favorable de tensión de ruptura Vsoss máxima y capacidad de salida Cour mínima comparada con las demás tecnologías de estado sólido disponibles a esta frecuencia. En concreto, en la realización preferida de la invención descrita se utiliza el transistor
Para la realización de red de transformación (2) se utiliza un transformador por acoplamiento magnético diseñado para reducir al mínimo sus parásitos y perdidas de energía. Está construido mediante la conexión de varios anillos de cable coaxial
20 semirrígido de 15 Ohmios de impedancia característica. Los anillos se conectan en paralelo en el lado de baja impedancia quot;LP2quot; y en serie en el de alta impedancia quot;LP3quot;. El transformador no hace uso de núcleo magnético lo que reduce sus perdidas aunque también, ligeramente, su coeficiente de acoplamiento, dando como resultado que la relación de transformación de admitancias 1 :n es ligeramente inferior a la que tendría en caso de usar dicho núcleo magnético. El ancho de banda de este transformador es de varias octavas, de 1 O M Hz a 350 M Hz, aproximadamente.
La red de terminación (3) utiliza componentes concentrados (bobinas y condensadores). Su diseño está derivado de un filtro paso banda de tipo Chebishev en el que se modifican las admitancias terminales para proporcionar las requeridas por un amplificador en Clase-E nominal. Forman parte de este filtro, la capacidad parasita del transistor Cour, la inductancia parásita del transformador LEo y los componentes C1, C2, L2, L3 y C3. Para realizar el diseño de la red todos los elementos son, desde el punto de vista matemático, traslados al mismo plano de carga.
Con los valores de Cour, LEo C1, C2, L2 se proporciona la fase precisa de la admitancia requerida a la frecuencia fundamental en el plano quot;LP1quot; para el funcionamiento en Clase-E nominal. Los valores de todos estos componentes para la realización preferida de la invención descrita se muestran en la Tabla 11. También en esa misma tabla se muestran los parásitos del transistor utilizado MRF6V4300N.
Para la implementación de la red de terminación (3) se utilizan componentes pasivos de alto factor de calidad y alta frecuencia de autoresonancia. Con el estado actual de desarrollo de la tecnología, los componentes más eficaces para realizar esta función a esta frecuencia son condensadores multicapa de dieléctrico de porcelana para C2 y C3 y bobinas quot;espiralesquot; sin núcleo magnético, realizadas con hilo de cobre recubierto de plata de gran sección, mayor o igual que 1.5 milímetros cuadrados, para L2 y L3. Todo el amplificador está construido sobre sustrato de laminado de fibra de vidrio-epoxi (FR4) en el que se siguen escrupulosamente buenas prácticas de diseño de circuitos de RF para reducir al mínimo las pérdidas y efectos parásitos en general que pueden desvirtuar las condiciones de carga provistas por la red.
El transformador T es puesto a tierra a efectos de señal en uno de sus extremos de su primario mediante la combinación en paralelo de una batería de condensadores de desacoplo Ce de diferentes capacidades para conseguir una alta capacidad total y una frecuencia de resonancia equivalente alta de forma simultánea. La tensión continua de alimentación Voc se inyecta precisamente por ese punto al amplificador.
Esta invención resulta de aplicación en al menos los siguientes ámbitos industriales:
- -
- Comunicaciones radio: fabricación de amplificadores de potencia de alto rendimiento en general.
- -
- Broadcast (radiodifusión): fabricación de amplificadores de potencia para radiodifusión de alto rendimiento, especialmente para la banda de radiodifusión en ondas métricas con modulación de frecuencia FM.
- -
- Comunicaciones aeronáuticas: amplificadores de potencia para comunicaciones aeronáuticas: VOR, ATIS, ASOS, control de tráfico aéreo, voz, datos, IFF, radionavegación, etc.
- -
- Radar y radiodeterminación: amplificadores de potencia para aplicaciones radar y radiodeterminación.
- -
- Calentamiento industrial: amplificadores de potencia de alto rendimiento para calentamiento en general.
- -
- Industria de fabricación de semiconductores y fotovoltaica: amplificadores de potencia de alto rendimiento para la generación de plasma en la fabricación de semiconductores, etc.
-Aplicaciones nucleares: amplificación y generación de campos electromagnéticos de alta potencia requeridos en aplicaciones de fusión y fisión nuclear.
- -
- Electromedicina: amplificación y generación de campos electromagnéticos de alta potencia requeridos en aplicaciones de diagnostico por imagen: Resonancia magnética nuclear NMR, etc.
-Tecnología laser.
Claims (12)
- REIVINDICACIONES
- 1 .-Amplificador de potencia de radiofrecuencia de alto Fréndimiento y bandaancha, caracterizado por que comprende:
- --
- un elemento conmutador (1 );
- -
- medios de transformación de admitancia (2) conectados en paralelo al
elemento conmutador (1), estando configurados dichos medios (2) para aumentar laadmitancia de carga presentada al elemento conmutador (1) vista desde una red de ·terminación de admitancia (3);- -
- la red de terminación de admitancia (3), . conectada a los medios de
transformación de admitancia (2) y encargada de proporcionar lá terminación de cargarequerida a 2fo y 3fo para funcionamiento en condiciones de Clase-E nominal ymodificar, junto a las capacidades CouT y C1 además de la inductancia LEa, fa fase dela admitancia presentada por una carga de terminación (R3) conectada a dicha red (3).vista desde el elemento conmutador -(1 ); hasta un ángulo de fase requerido por dicho'elemento conmutador (1) a frecuenciá fundamental para funcionamiento en Clase-Enominal. - 2.-Amplificador de potencia según la reivindicación 1, caracterizado por que el elemento conmutador ( 1) es un transistor de potencia.
- 3.-Amplificador de potencia según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los medios de transformación de admitancia (2) comprenden un transformador (T).
- 4.-Amplificador de potencia según la reivindicación 3, caracterizado por que el. . transformador (T) es un transformador de acoplamiento magnético.
- 5.-Amplificador de potencia según la reivindicación 3, caracterizado por que el transformador (T) es un transformador de línea de transmisión.' .
- 6.-Amplificador de potencia de radiofrecuencia de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado por que dicho transformador (T) no tiene núcleo magnético.7_.-Amplificador de potenda de radiofrecuencia de· acuerdo a cualquiera de lasreivindicaciones 3 a 6, caracterizado por que dicho transformador. (T) está conectado atierra en uno de sus extremos de su primario mediante una batería de condensadores · de desacoplo (Ce).
- 8.-Amplificador de potencia según cualquiera de las. reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la red d~ terminación de admitancia (3) comprende una. ' pluralidad de-bobinas (L2, L3) y una pluralidad de condensadores (C2, C3).' , .
- 9.-Amplificador de potencia de acuerdo a la reivindicación 8, caracterizado por. 'que los condensadores (C2, C3) de la red de terminación de admitancia (3) son condensadores multicapa de dieléctrico de porcelana.
- 10.: Amplificador de potencia de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 8 a. 9, caracterizado por que las bobinas (L2, L3) de la red de terminación de admitancia (3) son b9binas sin núcleo magnético.
- 11.-Amplificador de potencia según cualquiera de las reiVindicaciones
- -
- '
anteriores, caracterizado por que la red de terminación de admitancia (3) junto a los elementos CoL[T, C1 y LEo. está configurada para proporcionar una fase de la admitancia de carga a la frecuencia fundamental de -36°. -
12.-Amplificador de potencia según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende-adicionalmente un condensador (C1) conectado en paralelo con el elemento conmutador (1 ).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES201030447A ES2390442B2 (es) | 2010-03-25 | 2010-03-25 | Amplificador de potencia de radiofrecuencia de alto rendimiento y banda ancha |
Applications Claiming Priority (1)
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| ES201030447A ES2390442B2 (es) | 2010-03-25 | 2010-03-25 | Amplificador de potencia de radiofrecuencia de alto rendimiento y banda ancha |
Publications (2)
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| ES2390442A1 ES2390442A1 (es) | 2012-11-13 |
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ID=47046941
Family Applications (1)
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| ES201030447A Active ES2390442B2 (es) | 2010-03-25 | 2010-03-25 | Amplificador de potencia de radiofrecuencia de alto rendimiento y banda ancha |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| ES (1) | ES2390442B2 (es) |
-
2010
- 2010-03-25 ES ES201030447A patent/ES2390442B2/es active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| ES2390442A1 (es) | 2012-11-13 |
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