Sistemas y procedimientos de transmisión, modulación y amplificación de potencia de RF.

Un aparato que comprende:

una circuitería de entrada (710, 730 - 733; 712, 734 - 737) para recibir información

(702; 704), y para generar una pluralidad de señales de control (740, 742; 744, 746) de dicha información recibida; y generar una pluralidad de señales de control (740, 742; 744, 746) de dicha información recibida; y

una circuitería de modulación vectorial (760, 762; 764, 766), acoplada con dicha circuitería de entrada, para recibir dichas señales de control y una señal de referencia de frecuencia (708), y para generar una pluralidad, recibir dichas señales de control y una señal de referencia de frecuencia (708), y para generar una pluralidad de señales de envolvente constante (761, 763; 765, 767; 5110) usando dicha señal de referencia de frecuencia y dichas señales de control;

caracterizado por:

un dispositivo de múltiples entradas y de una única salida (MISO) (784; 786; 5120) para recibir dicha pluralidad de señales de envolvente constante y combinar dicha pluralidad de señales de envolvente en un nodo de combinación para crear una señal de salida (782; 5130), en el que dicha pluralidad de señales de envolvente tienen unas envolventes de igual magnitud en el nodo de combinación; y

un circuito de control (714; 716) para controlar dicho dispositivo de MISO para que realice una transición entre una pluralidad de clases de funcionamiento de acuerdo con una envolvente de dicha señal de salida, mediante el control de una fase y / o amplitud de la pluralidad de señales de envolvente constante introducidas en dicho dispositivo de MISO (784; 786; 5120).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E11181888.

Solicitante: PARKERVISION, INC.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 7915 Baymeadows Way Jacksonville, FL 32256 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: RAWLINS,GREGORY S, RAWLINS,MICHAEL W, SORRELLS,DAVID F.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > CIRCUITOS ELECTRONICOS BASICOS > AMPLIFICADORES (medidas, ensayos G01R; amplificadores... > Detalles de amplificadores que tienen como elementos... > H03F1/02 (Modificaciones de los amplificadores para aumentar su rendimiento, p. ej. etapas clase A de pendiente deslizante, utilización de una oscilación auxiliar)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > CIRCUITOS ELECTRONICOS BASICOS > AMPLIFICADORES (medidas, ensayos G01R; amplificadores... > Amplificadores que tienen como elementos de amplificación... > H03F3/217 (Amplificadores de potencia de clase D; Amplificadores de conmutación)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DE VARIABLES ELECTRICAS; MEDIDA DE VARIABLES... > G01R19/00 (Disposiciones para proceder a las medidas de corrientes o tensión o para indicar su existencia o el signo (G01R 5/00 tiene prioridad; para la medida de corrientes o tensiones bioeléctricas A61B 5/04))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > CIRCUITOS ELECTRONICOS BASICOS > AMPLIFICADORES (medidas, ensayos G01R; amplificadores... > Detalles de amplificadores que tienen como elementos... > H03F1/32 (Modificaciones de los amplificadores para reducir la distorsión no lineal (por realimentación negativa H03F 1/34))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > CIRCUITOS ELECTRONICOS BASICOS > AMPLIFICADORES (medidas, ensayos G01R; amplificadores... > Amplificadores que tienen como elementos de amplificación... > H03F3/72 (Amplificadores controlados, es decir, amplificadores puestos en servicio o fuera de servicio por medio de una señal de control)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > CIRCUITOS ELECTRONICOS BASICOS > AMPLIFICADORES (medidas, ensayos G01R; amplificadores... > Amplificadores que tienen como elementos de amplificación... > H03F3/21 (únicamente con dispositivos semiconductores)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > CIRCUITOS ELECTRONICOS BASICOS > AMPLIFICADORES (medidas, ensayos G01R; amplificadores... > Amplificadores que tienen como elementos de amplificación... > H03F3/24 (de etapas transmisoras de salida)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > CIRCUITOS ELECTRONICOS BASICOS > AMPLIFICADORES (medidas, ensayos G01R; amplificadores... > Amplificadores que tienen como elementos de amplificación... > H03F3/19 (únicamente con dispositivos de semiconductores)

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Fragmento de la descripción:

Sistemas y procedimientos de transmisión, modulación y amplificación de potencia de RF

La presente invención se refiere, en general, a la transmisión, modulación y amplificación de potencia de RF. Más en particular, la invención se refiere a procedimientos y sistemas para una amplificación de potencia mejorada.

Técnica anterior

En los amplificadores de potencia, típicamente existe una relación compleja entre la linealidad y la eficiencia energética.

La linealidad se determina mediante el intervalo de operación de un amplificador de potencia sobre una curva característica que relaciona su entrada con las variables de salida - cuanto más lineal es el intervalo de operación, se dice que el amplificador de potencia es más lineal. La linealidad es una característica deseada de un amplificador de potencia. En un aspecto, por ejemplo, se desea que un amplificador de potencia amplifique de manera uniforme unas señales de amplitud y / o fase y / o frecuencia variables. Por consiguiente, la linealidad es un importante factor determinante de la calidad de señal de salida de un amplificador de potencia.

La eficiencia energética puede calcularse usando la relación de la potencia total entregada a una carga dividida por la potencia total suministrada al amplificador. Para un amplificador ideal, la eficiencia energética es de un 100 %. Típicamente, los amplificadores de potencia se dividen en unas clases que determinan la eficiencia energética teórica máxima del amplificador. La eficiencia energética es, claramente, una característica deseada de un amplificador de potencia, en particular, en los sistemas de comunicación inalámbrica en los que el consumo de energía se ve dominado de forma significativa por el amplificador de potencia.

Desafortunadamente, el compromiso tradicional entre la linealidad y la eficiencia en los amplificadores de potencia es tal que, cuanto más lineal es un amplificador de potencia, menos eficiente es la potencia. Por ejemplo, el amplificador más lineal se polariza para el funcionamiento de clase A, que es la clase menos eficiente de amplificadores. Por otro lado, los amplificadores de clase más alta, tal como la clase B, C, D, E, etc., son de una eficiencia energética mayor, pero son considerablemente no lineales, lo que puede dar como resultado unas señales de salida espectralmente distorsionadas.

El compromiso que se ha descrito en lo que antecede se ve subrayado por las señales de comunicación inalámbrica típicas. Las señales de comunicación inalámbrica, tales como, por ejemplo, OFDM, CDMA y W - CDMA, se caracterizan en general por sus relaciones de potencia de pico a promedio. Cuanto mayor sea la relación de pico a promedio de la señal, más distorsión no lineal se producirá cuando se empleen unos amplificadores no lineales. El documento US2004/0185805 divulga un transmisor de potencia de LIMC.

Se han propuesto técnicas de amplificación por desfase para los diseños de amplificador de RF. En diversos aspectos, no obstante, las técnicas por desfase existentes son deficientes en cuanto a satisfacer los requisitos de amplificación de señales complejas, en particular tal como se define, por ejemplo, por las normas de comunicación inalámbrica.

En un aspecto, las técnicas por desfase existentes emplean un elemento de aislamiento y/o uno de combinación cuando se combinan unas constituyentes de envolvente constante de una señal de salida deseada. Por ejemplo, habitualmente es el caso que un circuito combinador de potencia se use para combinar las señales de constituyente. Este enfoque de combinación, no obstante, típicamente da como resultado un deterioro de la potencia de señal de salida debido la pérdida de inserción y al limitado ancho de banda y, de forma correspondiente, una disminución en cuanto a la eficiencia energética.

En otro aspecto, el tamaño típicamente grande de los elementos de combinación impide tener los mismos en los diseños de amplificador monolíticos.

Lo que se necesita, por lo tanto, son unos procedimientos y sistemas de amplificación de potencia que solucionen las deficiencias de las técnicas de amplificación de potencia existentes a la vez que se maximiza la eficiencia energética y se minimiza la distorsión no lineal. Además, son necesarios unos procedimientos y sistemas de amplificación de potencia que puedan implementarse sin las limitaciones de las técnicas, y la circuitería de combinación de potencia, tradicionales.

Breve sumario

En el presente documento se divulgan unas realizaciones para la amplificación de potencia de combinación de vectores.

En una realización, una pluralidad de señales de envolvente sustancialmente constante se amplifican de forma individual, a continuación se combinan para formar una señal de envolvente compleja variable en el tiempo deseada. Las características de fase y/o de frecuencia de una o más de las señales se controlan para proporcionar las características de fase, de frecuencia y/o de amplitud deseadas de la señal de envolvente compleja variable en el

tiempo deseada.

En otra realización, una señal de envolvente compleja variable en el tiempo se descompone en una pluralidad de señales de constituyente de envolvente sustancialmente constante. Las señales de constituyente se amplifican y, a continuación, se recombinan para construir una versión amplificada de la señal de envolvente variable en el tiempo original.

Las realizaciones de la presente invención pueden ponerse en práctica con unas señales portadoras moduladas y con una información de banda de base y unas señales de reloj. Las realizaciones de la presente invención también consiguen una conversión elevadora en frecuencia. Por consiguiente, las realizaciones de la presente invención representan soluciones integradas para una conversión elevadora en frecuencia, amplificación y modulación.

Las realizaciones de la presente invención pueden implementarse con controles analógicos y/o digitales. Las realizaciones de la presente invención pueden implementarse con componentes analógicos o con una combinación de componentes analógicos y de componentes digitales. En la última realización, puede implementarse un procesamiento de señales digitales en un procesador de banda de base existente para unos ahorros de costes añadidos.

En la descripción que sigue se expondrán características y ventajas adicionales de las realizaciones de la presente invención. Todavía más características y ventajas serán evidentes para un experto en la materia, en base a la descripción que se expone en el presente documento, o pueden aprenderse mediante la práctica de las realizaciones de la presente invención. Las ventajas de las realizaciones de la presente invención se realizarán y se conseguirán mediante los procedimientos y la estructura que se señalan, en particular, en la descripción escrita y en las reivindicaciones del presente documento, así como en los dibujos adjuntos.

Ha de entenderse que tanto el sumario precedente como la siguiente descripción detallada son ejemplares y explicativos y se pretende que proporcionen una explicación adicional de las realizaciones de la presente invención tal como se reivindica.

Breve descripción de las figuras

Las realizaciones de la presente invención se describirán con referencia a los dibujos adjuntos, en los que unos números de referencia semejantes indican, en general, unos elementos idénticos o funcionalmente similares. Asimismo, en general, el dígito o dígitos más a la izquierda de los números de referencia identifican los dibujos en los que se introducen en primer lugar los elementos asociados.

La figura 1A es un ejemplo que ilustra la generación de una señal de envolvente... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un aparato que comprende:

una circuitería de entrada (710, 730 - 733; 712, 734 - 737) para recibir información (702; 704), y para generar una pluralidad de señales de control (740, 742; 744, 746) de dicha información recibida; y generar una pluralidad de señales de control (740, 742; 744, 746) de dicha información recibida; y

una circuitería de modulación vectorial (760, 762; 764, 766), acoplada con dicha circuitería de entrada, para recibir dichas señales de control y una señal de referencia de frecuencia (708), y para generar una pluralidad, recibir dichas señales de control y una señal de referencia de frecuencia (708), y para generar una pluralidad de señales de envolvente constante (761, 763; 765, 767; 5110) usando dicha señal de referencia de frecuencia y dichas señales de control; caracterizado por:

un dispositivo de múltiples entradas y de una única salida (MISO) (784; 786; 5120) para recibir dicha pluralidad de señales de envolvente constante y combinar dicha pluralidad de señales de envolvente en un nodo de combinación para crear una señal de salida (782; 5130), en el que dicha pluralidad de señales de envolvente tienen unas envolventes de igual magnitud en el nodo de combinación; y

un circuito de control (714; 716) para controlar dicho dispositivo de MISO para que realice una transición entre una pluralidad de clases de funcionamiento de acuerdo con una envolvente de dicha señal de salida, mediante el control de una fase y/o amplitud de la pluralidad de señales de envolvente constante introducidas en dicho dispositivo de MISO (784; 786; 5120).

2. El aparato de la reivindicación 1, en el que dicho circuito de control está configurado para controlar una polarización de dicho dispositivo de MISO.

3. El aparato de la reivindicación 1, en el que dicho circuito de control está configurado para controlar dicho dispositivo de MISO para conmutar a una clase de funcionamiento más alta cuando aumenta la envolvente de dicha señal de salida.

4. El aparato de la reivindicación 1, en el que dicho circuito de control está configurado para controlar dicho dispositivo de MISO para conmutar a una clase de funcionamiento más baja cuando disminuye la envolvente de dicha señal de salida.

5. El aparato de la reivindicación 1, en el que dicho circuito de control está configurado para controlar un ángulo de conducción de la intensidad de salida de dicho dispositivo de MISO de acuerdo con la envolvente de dicha señal de salida.

6. Un procedimiento que comprende:

recibir una señal de referencia de frecuencia (708) e información (702; 704);

generar una pluralidad de señales de control (740, 742; 744, 746) de dicha información recibida; y

generar una pluralidad de señales de envolvente constante (761, 763; 765, 767; 5110) usando dicha señal de

referencia de frecuencia y dicha pluralidad de señales de control;

caracterizado por:

combinar, en un nodo de combinación de un dispositivo de múltiples entradas y de una única salida (MISO) (784; 786; 5120), dicha pluralidad de señales de envolvente para crear una señal de salida (782; 5130), en el que dicha pluralidad de señales de envolvente tienen unas envolventes de igual magnitud en el nodo de combinación; y

controlar dicho dispositivo de MISO para que realice una transición entre una pluralidad de clases de funcionamiento de acuerdo con una envolvente de dicha señal de salida, mediante el control de una fase y / o amplitud de la pluralidad de señales de envolvente constante introducidas en dicho dispositivo de MISO.

7. El procedimiento de la reivindicación 6, en el que dicho control comprende controlar una polarización de dicho dispositivo de MISO.

8. El procedimiento de la reivindicación 6, en el que dicho control comprende conmutar dicho dispositivo de MISO a una clase de funcionamiento más alta cuando aumenta la envolvente de dicha señal de salida.

9. El procedimiento de la reivindicación 6, en el que dicho control comprende conmutar dicho dispositivo de MISO a una clase de funcionamiento más baja cuando disminuye la envolvente de dicha señal de salida.