REDES DE SALIDA EN COMBINACIÓN CON UN SISTEMA CHIREIX.

Un sistema Chireix de amplificación de potencia compuesto (200) para amplificar una señal,

caracterizado por un primer amplificador de potencia equilibrado (220) y un segundo amplificador de potencia equilibrado (230), teniendo cada uno dos salidas (225a, 225b, 235a, 235b), en el que una primera salida (225a) del primer amplificador de potencia (220) está conectada a una primera línea de transmisión (240a), y la primera salida (235a) del segundo amplificador de potencia (230) está conectada a una tercera línea de transmisión (245a), y una segunda salida (225b) del primer amplificador de potencia (220) está conectada a una segunda línea de transmisión (240b), y la segunda salida (235b) del segundo amplificador de potencia (230) está conectada a una cuarta línea de transmisión (245b), en el que la primera y la tercera líneas de transmisión están conectadas a un primer punto de conexión (260a), y la segunda y la cuarta líneas de transmisión están conectadas a un segundo punto de conexión (260b), estando dicho primer punto de conexión conectado a una primera entrada (262a) de una disposición simétrica-asimétrica (280), y el segundo punto de conexión (260b) está conectado a una segunda entrada (262b) de la disposición simétrica-asimétrica (280), en el que una de las salidas (265) de disposición simétrica-asimétrica (280) está conectada a una carga de salida (270)

CAMPO TÉCNICO El presente invento se refiere a una red de amplificadores equilibrados en combinación con una técnica de modulación por desfasamiento.

ANTECEDENTES DEL INVENTO En los transmisores de radio para sistemas de radiodifusión celulares y por satélite el amplificador de potencia en el transmisor tiene que ser muy lineal además de ser capaz de amplificar simultáneamente muchos canales de radio (es decir, frecuencias) repartidos a lo largo de una amplia anchura de banda. Se requiere una alta linealidad ya que los amplificadores no lineales serían causa de fuga de energía de la señal de interferencia entre canales y de distorsión dentro de cada canal.

En estaciones transmisoras de radio de sistemas celulares, los amplificadores de la clase A y B han sido aconsejados para uso en combinación con los métodos de modulación por diferencia de fases LINC (Amplificación Lineal que usa Componentes No Lineales) o Chireix que proporcionan un alto grado de linealidad y eficiencia, así como una amplia anchura de banda.

El método de modulación por desfasamiento, el cual se describirá con más detalle en la Figura 1, descompone una forma de onda Sin de paso de banda modulada por la envolvente en un separador de componentes de señal en dos señales s1 y s2 envolventes constantes desfasadas, las cuales se aplican a amplificadores de potencia. Las salidas de los amplificadores de potencia son combinadas en una disposición híbrida que recubre la forma de onda modulada por la envolvente. La amplitud de salida de la señal de salida sout amplificada es un resultado del desplazamiento de fase entre las señales s1 y s2. Cuando las señales están en fase se consigue un máximo de la amplitud, y cuando están en fase opuesta se consigue un mínimo de la amplitud. El híbrido se construye con el fin de que el amplificador vea una carga de impedancia. Por lo tanto, la relación de eficiencia será recíprocamente proporcional a la relación entre la potencia de pico y la potencia media. Sustituyendo la carga de impedancia por una red de reactancia de compensación, conocido como el método Chireix, la zona de alta eficiencia se amplía para incluir niveles de potencia de salida más bajos.

Las redes LINC y Chireix son sistemas sensibles que se ajustan bien con el amplificador no equilibrado como los amplificadores de clase A, B, C, E y F no equilibrados.

Los documentos WO2004/023647 y WO2004/057755 describen estructuras de amplificadores compuestos que comprenden varios pares Chireix de amplificadores de potencia no equilibrados para uso en terminales de radio tales como terminales de radio móviles y estaciones base.

Un amplificador de potencia de clase D de modo actual que consigue una alta eficiencia en frecuencias de radio se describe en “Current-Mode Class-D Power Amplifiers for High-Efficiency RF Applications”, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. vol. 49 no 12, December 2001, pp. 2480-2485. (Amplificadores de potencia de clase D de modo corriente para aplicaciones RF de alta eficiencia, Actas IEEE sobre teoría y técnicas de microondas). No obstante, debido a los nuevos avances en la electrónica de los semiconductores, especialmente los métodos de producción de circuitos integrados en técnicas de Nitruro de Galio (GaN), se ha considerado interesante utilizar en vez de ellos los amplificadores equilibrados de clase B, E/F y de clase D del modo actual (CMCD). Dichos amplificadores no son lineales pero proporcionan una alta eficiencia.

No existe una solución específica para combinar amplificadores equilibrados como el CMCD o de clase E/F con una red LINC. El principal problema es que el amplificador CMCD y el de clase E/F tienen una salida equilibrada y la red LINC es de terminación única, de forma que es necesario un transformador de baja pérdida de potencia que trabaje a varios niveles de impedancia, lo cual es difícil de conseguir en las frecuencias de celulares.

En el artículo de A. Birifane y otros, “Phase-only predistortion for LINC amplifiers with Chireix-outphasing combiners”, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, (Predistorsión de fase únicamente para amplificadores LINC con combinadores de desfasamiento Chireix, Actas IEEE sobre teoría y técnicas de microondas). vol. 53, no 6, June 2005, pp 2240-2250, se estudian las no linealidades en amplificadores LINC que usan combinadores de modulación por diferencia de fases Chireix y se identifican sus fuentes. Se presenta un enfoque analítico generalizado para encontrar funciones de predistorsión únicamente de fase a fin de linealizar estos amplificadores. Se han encontrado dos soluciones analíticas distintas y se han aplicado a la linealización de fase solamente.

BREVE DESCRIPCIÓN DEL INVENTO Un objeto del presente invento es proporcionar una red de amplificadores de potencia equilibrados en combinación con una técnica de desfasamiento Chireix de acuerdo con las reivindicaciones.

El anterior objeto es conseguido por un sistema de amplificador de potencia compuesto presentado en las reivindicaciones dependientes 1 y 5.

En la reivindicación 9 se expone un terminal de radio de acuerdo con el invento.

Las reivindicaciones preferidas del invento se definen en las reivindicaciones dependientes.

Una ventaja del presente invento es que el uso de dichos amplificadores, que están equilibrados, en combinación con un método de desfasamiento Chireix da lugar a una alta linealidad y a una amplia anchura de banda.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS A continuación se describirá el invento con más detalle con referencia a los dibujos que se adjuntan, en los que:

la Figura 1 es un diagrama de bloques de un sistema de amplificación por desfasamiento Chireix de la técnica anterior; la Figura 2 muestra un diagrama de bloques de una realización preferida de un sistema de amplificación por desfasamiento Chireix con amplificadores equilibrados y una red de combinación equilibrada de salidas sin pérdidas; la Figura 3 muestra un diagrama de bloques de otra realización preferida de un sistema de amplificación por desfasamiento Chireix con amplificadores equilibrados; la Figura 4 muestra un dispositivo simétrico-asimétrico de elementos localizados; y la Figura 5 muestra una disposición simétrica-asimétrica en cascada de elementos localizados; la Figura 6 es una ilustración esquemática de una estructura de red WCDMA que comprende estaciones base, nodo B, para telecomunicaciones por radio móviles; la Figura 7 ilustra esquemáticamente un terminal de radio móvil para telecomunicaciones por radio móviles.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DEL INVENTO La Figura 1 es un diagrama de bloques de un sistema 100 de amplificación por desfasamiento, es decir un amplificador Chireix. Una señal sin es conectada por medio de una entrada 105 a un separador de componentes de la señal (SCS) 110, el cual comprende dos salidas 115 y 116. La potencia de la señal de sin se representará como una diferencia de fase entre las dos señales de salida s1 y s2 en las salidas 115 y 116 respectivamente. Cada salida se conecta a un amplificador de potencia 120 y 130 respectivamente como se muestra en la figura. Los amplificadores 120, 130 son característicos de cada tipo de amplificadores no equilibrados de la clase B. Por lo tanto, dos señales de envolvente constante desfasadas s1 y s2 son descompuestas a partir de una forma de onda sin de paso de banda moduladas por la envolvente en un separador 110 de los componentes de la señal. Las salidas de los amplificadores de potencia se combinan para formar una señal lineal amplificada en una red de salida de tipo Chireix. Las diferencias de fase de estas señales desfasadas de amplitud constante son determinadas por el SCS 110 de forma que el resultado de la suma de sus vectores produzca la amplitud deseada de la señal de salida sout.

Como se muestra en la Figura 1 los amplificadores 120, 130 están conectados con una red de combinación de salida 150 que incluye dos líneas de transmisión 140, 150 (una línea para cada amplificador) con una longitud eléctrica λ/4 y una impedancia R, en donde λ expresa la longitud de onda de la frecuencia nominal de la banda de frecuencia en la que se opera el amplificador. R es la impedancia de salida elegida para el amplificador que proporciona la máxima eficiencia de potencia. Además, la red comprende dos reactancias de compensación, un condensador C 125 y un inductor L 135, los cuales se usan para ampliar la zona de alta eficiencia para incluir unos niveles de salida inferiores. Dichas... [Seguir leyendo]

1. Un sistema Chireix de amplificación de potencia compuesto (200) para amplificar una señal, caracterizado por un primer amplificador de potencia equilibrado (220) y un segundo amplificador de potencia equilibrado (230), teniendo cada uno dos salidas (225a, 225b, 235a, 235b), en el que una primera salida (225a) del primer amplificador de potencia

(220) está conectada a una primera línea de transmisión (240a), y la primera salida (235a) del segundo amplificador de potencia (230) está conectada a una tercera línea de transmisión (245a), y una segunda salida (225b) del primer amplificador de potencia (220) está conectada a una segunda línea de transmisión (240b), y la segunda salida (235b) del segundo amplificador de potencia (230) está conectada a una cuarta línea de transmisión (245b), en el que la primera y la tercera líneas de transmisión están conectadas a un primer punto de conexión (260a), y la segunda y la cuarta líneas de transmisión están conectadas a un segundo punto de conexión (260b), estando dicho primer punto de conexión conectado a una primera entrada (262a) de una disposición simétrica-asimétrica (280), y el segundo punto de conexión (260b) está conectado a una segunda entrada (262b) de la disposición simétrica-asimétrica (280), en el que una de las salidas (265) de disposición simétrica-asimétrica (280) está conectada a una carga de salida (270).

2. El sistema de amplificación (200) de la reivindicación 1, en el que la señal es una forma de onda de paso de banda modulada por la envolvente y el sistema de amplificación comprende un separador de señales (210) para descomponer cuatro señales envolventes constantes desfasadas a partir de la forma de onda de paso de banda modulada por la envolvente, en el que el separador de señales (210) comprende cuatro salidas (215a, 215b, 216a, 216b) para generar dichas señales moduladas por la envolvente constantes desfasadas, y una primera y una segunda salidas (215a, 215b) de las cuatro salidas están conectadas al primer amplificador de potencia (220) y una tercera y una cuarta salidas (216a, 216b) de las cuatro salidas están conectadas al segundo amplificador de potencia (230).

3. El sistema de amplificación (200) de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque dichos amplificadores de potencia (220, 230) son amplificadores de potencia de cualquiera de las clases B, E/F o de la clase D de modo corriente (CMCD).

4. El sistema de amplificación (200) de acuerdo con cualquiera de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque la disposición simétrica-asimétrica (280) es un anillo híbrido.

5. Un sistema Chireix de amplificación de potencia compuesto (300) para amplificar una señal, caracterizado por un primer amplificador de potencia equilibrado (320) y un segundo amplificador de potencia equilibrado (330), teniendo cada uno dos salidas (325a, 325b, 335a, 335b), en el que una primera salida (325a) del primer amplificador de potencia

(320) está conectada a una primera salida de una primera disposición simétrica-asimétrica (380a) y la segunda salida (325b) del primer amplificador de potencia (330) está conectada a una segunda entrada de la primera disposición simétrica-asimétrica (380a), y una primera salida (335a) del segundo amplificador de potencia (330) está conectada a una primera entrada de una segunda disposición simétrica-asimétrica (380b), y una segunda salida (335b) del segundo amplificador de potencia (330) está conectada a una segunda entrada de la segunda disposición simétrica-asimétrica (380b), en el que una salida de una única terminación de la primera disposición simétrica-asimétrica (380a) está conectada a una primera línea de transmisión (340) y una segunda salida de una única terminación de la segunda disposición simétrica-asimétrica (380b) está conectada a una segunda línea de transmisión (345), en el que la primera y la segunda líneas de transmisión están conectadas a un punto de conexión (360), el cual está conectado a una carga de salida (370).

6. El sistema de amplificación (300) de la reivindicación 5, en el que la señal es una forma de onda de paso de banda modulada por la envolvente y el sistema de amplificación comprende un separador de señales (310) para resolver cuatro señales envolventes constantes desfasadas a partir de la forma de onda de paso de banda modulada por la envolvente, en el que el separador de señales (310) comprende cuatro salidas (315a, 315b, 316a, 316b) para generar dichas señales envolventes constantes desfasadas, y una primera y una segunda salidas (315a, 315b) de las cuatro salidas están conectadas al primer amplificador de potencia (320) y una tercera y una cuarta salidas (316a, 316b) de las cuatro salidas están conectadas al segundo amplificador de potencia (330).

7. El sistema de amplificación (300) de las reivindicaciones 5 ó 6, caracterizado porque dichos amplificadores de potencia (320, 330) son amplificadores de potencia de cualquiera de las clases B, E/F o de la clase D de modo corriente (CMCD).

8. El sistema de amplificación (300) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5-7, caracterizado porque dichas disposiciones simétrica-asimétrica primera y segunda (380a, 380b) comprende cada una dos dispositivos simétrico-asimétrico de elementos localizados equivalentes y de inversión.

9. Un terminal de radio (620, 700), caracterizado porque comprende un sistema de amplificación de potencia compuesto (200, 300) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-8.

10. El terminal de radio (700) de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque el terminal de radio (700) es un terminal de radio móvil.

11. El terminal de radio (620) de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque el terminal de radio (620) es una estación base.

12. El terminal de radio de la reivindicación 9, caracterizado porque el terminal de radio está situado en un transceptor

o un transmisor de un sistema por satélite (608).