ES2326988T3 - Procedimiento de activacion de un amplificador de potencia eer para transmision digital. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de activación de amplificadores de potencia para transmisión digital, en los que la señal de modulación digital compleja se convierte según el principio EER en una primera señal de amplitud (A) y una señal portadora (P) modulada en fase, y ambas señales se reúnen en una etapa final de una emisora para obtener la señal de emisión (S), corrigiéndose la primera señal de amplitud en su porción de corriente continua antes de la activación de la etapa final de la emisora, caracterizado porque la corrección del error de la porción de corriente continua de la primera señal de amplitud se efectúa automáticamente en virtud de que a.) se deriva (1) de la señal de emisión, por desmodulación de amplitud, una segunda señal de amplitud (As), b.) se alimenta la segunda señal de amplitud a un módulo concebido para determinar el error (E) de la porción de corriente continua, c.) el módulo determina la densidad de distribución en función de la amplitud para la segunda señal de amplitud, d.) el módulo obtiene el error de la porción de corriente continua de la primera señal de amplitud como el desplazamiento en el que se desplaza sobre el eje de abscisas la función de densidad de distribución previamente determinada para la segunda señal de amplitud con respecto a una función de Rayliegh que resulta ante una señal de modulación compleja con energía distribuida aproximadamente por igual dentro del ancho de banda utilizado y con densidad de potencia casi de forma rectangular, e.) se superpone a la primera señal de amplitud una señal con el nivel del error de la porción de corriente continua invertido con respecto a su signo.
Description
Procedimiento de activación de un amplificador
de potencia EER para transmisión digital.
La invención concierne al sector de los
amplificadores de potencia para la transmisión de señales digitales,
como los que se utilizan, por ejemplo, en emisoras de
radiodifusión.
Los amplificadores de potencia trabajan en
funcionamiento de conmutación, con lo que, en comparación con
amplificadores lineales, se consigue un rendimiento sensiblemente
mayor. Los ahorros de costes de funcionamiento que así son posibles
tienen una enorme importancia especialmente en emisoras de alta
potencia para la radiodifusión en el dominio de onda larga, onda
media y onda corta.
Para la transmisión de señales de modulación
digitales se aplica en los amplificadores de potencia el
procedimiento conocido EER (Envelope Elimination and Restauration =
Eliminación y Restauración de Envolventes). En este caso, se forma
por transformación, a partir de la señal de modulación compleja, una
componente de amplitud y una componente de fase (figura 1). Con la
componente de fase se modula la señal portadora RF
(radiofrecuencia). En la etapa final de la emisora se reúnen
después en forma multiplicativa la señal de amplitud y la señal
portadora modulada en fase para obtener la señal de emisión [L. R.
Kahn "Single sideband transmission by envelope elimination and
restoration", Proc. IRE, vol. 40, No. 7, páginas
803-806, Julio de 1952; MANN S ET AL:
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ENGINEERS, LONDRES, GB, vol. 13, No. 2, Abril de 2001
(04-2001), páginas 65-76,
XP001058796 ISSN: 0954-0695; RAAB F H ET AL:
"L-BAND TRANSMITTER USING KAHN EER TECHNIQUE",
IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, IEEE SERVICE
CENTER, PISCATAWAY, NJ, US, Vol. 46, No. 12, PARTE 2, Diciembre de
1998 (12-1998), páginas 2220-2224,
XP000805603 ISSN: 0018-9480].
La señal de modulación compleja generada por el
modulador digital está limitada a un ancho de banda determinado.
Para el procesamiento ulterior en el amplificador, la señal de
modulación, que se presenta en coordenadas cartesianas con parte
real y parte imaginaria o con componente en fase y componente en
cuadratura de fase (I y Q), se transforma en una representación
polar con amplitud y fase. En este proceso se derivan de la parte
real y la parte imaginaria de banda limitada la señal de amplitud
(A) y la señal de fase (P) con un ancho de banda teóricamente
infinito. Con la señal de fase se modula la señal portadora RF.
Ambas componentes de la señal, la señal de amplitud (A) y la señal
portadora (RF-P) modulada en fase, tienen que ser
procesadas en las ramas separadas del amplificador de modo que,
después de su reunión multiplicativa en la etapa final, se obtenga
una señal de emisión que corresponda a la señal de modulación
digital y esté limitada en su ancho de banda. Los requisitos
impuestos al amplificador con respecto a la linealidad y ancho de
banda son extremadamente altos. Cualquier pequeña distorsión en el
amplificador conduce a una desviación de la señal de emisión
respecto de la señal de modulación y a un aumento de las emisiones
marginales. La señal de emisión ya no está entonces limitada en su
banda. Esto es especialmente crítico en amplificadores que se
utilizan en el sector de la radiodifusión, ya que pueden
presentarse perturbaciones en canales contiguos.
Las experiencias prácticas en el funcionamiento
digital con estos amplificadores han demostrado que especialmente
la porción de corriente continua de la señal de amplitud tiene una
influencia muy grande sobre el nivel de las emisiones marginales.
La rama completa de procesamiento de señales, desde la salida del
modulador digital hasta la etapa final del amplificador, ha de ser
permeable para la componente de corriente continua de la señal de
amplitud.
La señal de amplitud presenta, después de la
conversión de coordenadas cartesianas en coordenadas polares, un
intervalo de valores positivos que comienza en 0. Los amplificadores
de potencia en el campo de la radiodifusión requieren en general,
para su activación, una señal de amplitud que sea simétrica con
respecto a 0 o 0V. Esto significa que una activación con una señal
de amplitud de 0V en estas emisoras conduce ya a una potencia de
salida de aproximadamente un 25% de la potencia de pico. Para evitar
esto se añade a la señal de amplitud un nivel de señal negativo que
corrige la porción de corriente continua de modo que en una señal de
amplitud de 0V la potencia de salida de la emisora sea también
0.
Según el estado de la técnica, el nivel de la
porción de corriente continua que tiene que superponerse a la señal
de amplitud se obtiene con una técnica de medida especial
(osciloscopio, analizador de espectros) y con señales de medida
especiales y luego se ajusta manualmente en la corrección de la
porción de corriente continua. En el ajuste de la porción de
corriente continua se observan las repercusiones que la corrección
tiene sobre las emisiones marginales. Importa aquí un ajuste
extremadamente exacto, puesto que ya errores mínimos conducen a
distorsiones y, por tanto, a un fuerte aumento de las emisiones
marginales.
No se conocen descripciones en la bibliografía
referentes a este procedimiento, pero en la práctica se le ha
utilizado con frecuencia. Es problemático el ajustar exactamente la
porción de corriente continua debido al complicado procedimiento de
medida y sobre todo es complicado garantizar que el nivel ajustado
corresponda durante un período de tiempo prolongado a las
condiciones para una activación óptima. Por ejemplo, fluctuaciones
dependientes de la temperatura en los parámetros de los componentes
empleados pueden conducir al desplazamiento de los puntos de
trabajo y, por tanto, pueden provocarse variaciones de la porción de
corriente continua en la señal de amplitud. Por este motivo, en
funcionamiento real, es necesario un control y corrección regulares
de la porción de corriente continua ajustada. Sin embargo, el
procedimiento de medida y ajuste manuales es limitado en su
precisión.
Con la presente invención se propone, para
amplificadores de potencia que aplican el principio EER para la
transmisión de señales de modulación digitales, un procedimiento con
el que se pueden evitar distorsiones y, por tanto,
emisiones marginales que resulten debido a errores de la porción de corriente continua de la señal de
amplitud.
emisiones marginales que resulten debido a errores de la porción de corriente continua de la señal de
amplitud.
El procedimiento hace posible una activación
óptima del amplificador de potencia debido a que se captan y
corrigen automáticamente errores de la porción de corriente continua
de la señal de amplitud. Mediante un módulo se vigila por técnicas
de cálculo la porción de corriente continua de la señal de amplitud.
En caso de que se presenten divergencias, se efectúa
automáticamente una corrección de la porción de corriente continua
por superposición de la señal de amplitud con el valor de nivel
exacto -pero invertido respecto del signo- del error de la porción
de corriente continua.
Para la determinación del error de la porción de
corriente continua se emplea una señal de amplitud que puede
derivarse de la señal de emisión por desmodulación de amplitud (1).
La señal de amplitud As es alimentada a un módulo que emplea la
función de densidad de distribución de la señal de amplitud para la
obtención del error (E) de la porción de corriente continua. Es
sabido que la función de densidad de distribución de los valores de
amplitud de una señal de modulación digital corresponde a una
función Rayleigh (figura 2) cuando la densidad de distribución se
obtiene en un segmento temporal suficientemente grande de la señal y
se cumplen las condiciones
siguientes:
siguientes:
- -
- La energía de la señal de modulación compleja está distribuida de forma aproximadamente uniforme dentro del ancho de banda utilizado.
- -
- La densidad de potencia espectral de la señal de modulación compleja presenta una forma aproximadamente rectangular.
\vskip1.000000\baselineskip
Estas condiciones se cumplen generalmente en el
caso de señales de modulación digitales.
Como se representa en la figura 2, la función de
Rayleigh comienza a amplitudes muy pequeñas con un valor de
aproximadamente 0 y aumenta después al aumentar la amplitud hasta un
máximo. A continuación, la función disminuye nuevamente y se
aproxima al valor 0. Cuando no está presente ningún error de la
porción de corriente continua, la función de densidad de
distribución de la señal medida As comienza a pequeñas amplitudes
con 0 y aumenta después uniformemente. Cuando existe un error de la
porción de corriente continua, el punto de arranque de la función
de densidad de distribución se desplaza a lo largo del eje de
abscisas. Sin embargo, se conserva la forma de la función de
Rayleigh. Por tanto, a partir del punto de arranque de la función de
densidad de distribución se puede determinar directamente el error
de la porción de corriente continua.
En caso de un error positivo de la porción de
corriente continua de la señal de amplitud, el punto de arranque de
la función de densidad de distribución se desplaza hacia valores
positivos sobre el eje de abscisas. El error de la porción de
corriente continua corresponde entonces exactamente al
desplazamiento del valor de arranque de la función de Rayleigh
sobre el eje de abscisas (2).
En el caso de un error negativo de la porción de
corriente continua de la señal de amplitud, se excita el
amplificador hacia un nivel bajo. Dado que el amplificador no puede
procesar amplitudes negativas, se limitan estas señales a un valor
mínimo. La potencia en la salida del amplificador es en estos casos
de 0. La función de densidad de distribución de la señal de
amplitud en la salida del amplificador se desplaza en dirección
negativa. Debido a la limitación del amplificador aumenta
fuertemente la función de densidad de distribución en el sitio 0
(figura 3). Todas las porciones de la señal que están verdaderamente
situadas en el dominio de amplitud negativo, son sumadas en el caso
del valor 0. La parte de la función de densidad de distribución
situada en el dominio positivo sigue presentando todavía la forma de
una función de Rayleigh. Dado que esta forma es conocida, se puede
determinar por extrapolación hacia dentro del dominio negativo el
punto de intersección con el eje de abscisas y, por tanto, el error
de la porción de corriente continua (3).
- I, Q
- Componente en fase, componente en cuadratura de fase
- A
- Señal de amplitud
- P
- Señal de fase
- RF
- Radiofrecuencia (portadora de alta frecuencia)
- RF-P
- Señal de RF modulada en fase
- Ak
- Señal de amplitud con porción de corriente continua corregida
- S
- Señal de emisión
- As
- Señal de amplitud derivada de la señal de emisión
- E
- Error de la porción de corriente continua
Claims (2)
1. Procedimiento de activación de amplificadores
de potencia para transmisión digital, en los que la señal de
modulación digital compleja se convierte según el principio EER en
una primera señal de amplitud (A) y una señal portadora (P)
modulada en fase, y ambas señales se reúnen en una etapa final de
una emisora para obtener la señal de emisión (S), corrigiéndose la
primera señal de amplitud en su porción de corriente continua antes
de la activación de la etapa final de la emisora,
caracterizado porque la corrección del
error de la porción de corriente continua de la primera señal de
amplitud se efectúa automáticamente en virtud de que
- a.)
- se deriva (1) de la señal de emisión, por desmodulación de amplitud, una segunda señal de amplitud (As),
- b.)
- se alimenta la segunda señal de amplitud a un módulo concebido para determinar el error (E) de la porción de corriente continua,
- c.)
- el módulo determina la densidad de distribución en función de la amplitud para la segunda señal de amplitud,
- d.)
- el módulo obtiene el error de la porción de corriente continua de la primera señal de amplitud como el desplazamiento en el que se desplaza sobre el eje de abscisas la función de densidad de distribución previamente determinada para la segunda señal de amplitud con respecto a una función de Rayliegh que resulta ante una señal de modulación compleja con energía distribuida aproximadamente por igual dentro del ancho de banda utilizado y con densidad de potencia casi de forma rectangular,
- e.)
- se superpone a la primera señal de amplitud una señal con el nivel del error de la porción de corriente continua invertido con respecto a su signo.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque, en caso de un error negativo de la
porción de corriente continua, el desplazamiento de la función de
densidad de distribución con respecto a la función de Rayleigh se
determina, habida cuenta de la limitación impuesta por el
amplificador, por extrapolación de su punto de intersección con el
eje de abscisas negativo (3).
Applications Claiming Priority (2)
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