ES2613756T3 - Amplificador de Doherty con optimización del grado de eficacia - Google Patents

Amplificador de Doherty con optimización del grado de eficacia Download PDF

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Abstract

Amplificador con un circuito de amplificador principal (41, 61) y un circuito de amplificador auxiliar (42, 62), estando unidas las conexiones de salida del circuito de amplificador principal (41, 61) y del circuito de amplificador auxiliar (42, 62) de acuerdo con el principio de Doherty, incluyendo el amplificador además un equipo de generación de señal (40, 60) que está configurado para generar directamente una señal de amplificador principal como señal de entrada del circuito de amplificador principal (41, 61) y una señal de amplificador auxiliar como señal de entrada del circuito de amplificador auxiliar (42, 62), estando configurado el equipo de generación de señal (40, 60) para generar la señal de amplificador principal y la señal de amplificador auxiliar mediante modulación y/o a partir de datos digitales que se van a transmitir, correspondiéndose la señal de amplificador principal con una señal que se va a amplificar, correspondiéndose la señal de amplificador auxiliar con los picos de señal de la señal que se va a amplificar, caracterizado por que el amplificador incluye además un equipo de control (46, 66), por que el equipo de control (46, 66) está configurado para controlar el equipo de generación de señal (40, 60) y por que el equipo de control (46, 66) está configurado para determinar, mediante la señal que se va a amplificar, un valor umbral (53, 54, 55) para la determinación de la señal de amplificador principal y de la señal de amplificador auxiliar.

Description

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DESCRIPCION
Amplificador de Doherty con optimizacion del grado de eficacia
La invencion se refiere a un amplificador, en particular a un amplificador de Doherty.
Los amplificadores de Doherty habitualmente estan compuestos por dos ramas de amplificador, un amplificador principal y un amplificador auxiliar. Las dos salidas de amplificador principal y amplificador auxiliar se agrupan a traves de una linea de A/4 en la rama de amplificador principal. La resistencia de carga se transforma de este modo dinamicamente en amplificador principal y auxiliar, lo que conduce a un aumento del grado de eficacia. A este respecto, la senal de entrada que se va a amplificar se suministra a traves de un divisor de senal al amplificador principal y al amplificador auxiliar. El desplazamiento de fase de las senales de entrada divididas para amplificador principal y amplificador auxiliar a este respecto asciende a 90° para compensar el desplazamiento de fase en la rama de amplificador principal debido a la transformation de linea de A/4 necesaria que se encuentra en la salida.
Por la patente europea EP 1 609 239 B1 se conoce un amplificador de Doherty de este tipo. En el amplificador de Doherty conocido es desventajoso que por la division de senal asi como por tolerancias de los amplificadores individuales no tiene lugar una separation de senal optima entre amplificador principal y auxiliar. La consecuencia es un grado de eficacia reducido.
Ademas, el documento US 2008/0111622 A1 muestra un amplificador de Doherty con un amplificador principal y un amplificador auxiliar. Tambien aqui se agrupan las senales de salida de los amplificadores mediante un combinador hasta dar una senal de salida comun. A este respecto, a los amplificadores se suministran en cada caso senales de entrada que se han generado a partir de una senal de entrada comun mediante division de la senal de entrada y procesamiento previo correspondiente.
La invencion se basa en el objetivo de crear un amplificador que presente un alto grado de eficacia.
El objetivo se consigue de acuerdo con la invencion mediante un amplificador con las caracteristicas de la revindication independiente 1. Son objeto de las reivindicaciones referidas a esto los perfeccionamientos ventajosos.
Un amplificador de acuerdo con la invencion dispone de un circuito de amplificador principal, un circuito de amplificador auxiliar y un equipo de generation de senal. Las conexiones de salida del circuito de amplificador principal y del circuito de amplificador auxiliar estan unidas de acuerdo con el principio de Doherty. El equipo de generacion de senal esta configurado para generar directamente una senal de amplificador principal como senal de entrada del circuito de amplificador principal y una senal de amplificador auxiliar como senal de entrada del circuito de amplificador auxiliar. Asi se consigue un amplificador con un grado de eficacia muy alto.
A continuation se describe a modo de ejemplo la invencion mediante el dibujo en el que esta representado un ejemplo de realization ventajoso de la invencion. En el dibujo muestran:
La Fig. 1, La Fig. 2, La Fig. 3, La Fig. 4, La Fig. 5,
La Fig. 6, La Fig. 7,
un amplificador de Doherty ilustrativo;
un primer recorrido ilustrativo de grado de eficacia;
un segundo recorrido ilustrativo de grado de eficacia;
un primer ejemplo de realizacion del amplificador de acuerdo con la invencion;
un primer recorrido de grado de eficacia en un ejemplo de realizacion del amplificador de acuerdo con la invencion;
un segundo ejemplo de realizacion del amplificador de acuerdo con la invencion y
un segundo recorrido de grado de eficacia en un ejemplo de realizacion del amplificador de acuerdo con la invencion.
En primer lugar, mediante la Fig. 1 - Fig. 3 se expone la problematica subyacente a la presente invencion. A continuacion, mediante la Fig. 4 - Fig. 7 se muestra la estructura y el funcionamiento de distintos ejemplos de realizacion del amplificador de acuerdo con la invencion. Los elementos identicos en figuras similares en parte no se han representado ni descrito de forma reiterada.
La Fig. 1 muestra un amplificador de Doherty ilustrativo. Un divisor de senal 10 esta unido con un circuito de amplificador principal 11 y un circuito de amplificador auxiliar 12. El circuito de amplificador principal 11 esta unido ademas con una linea de A/4 13. El circuito de amplificador auxiliar 12 y la linea de A/4 13 estan unidos con otra
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Se suministra una senal de entrada que se va a amplificar al divisor de senal 10. Este la divide en una senal de amplificador principal y una senal de amplificador auxiliar. La senal de amplificador principal y la senal de amplificador auxiliar a este respecto presentan un desplazamiento de fase de 90°. A este respecto, la senal de amplificador principal se corresponde con la senal que se va a amplificar. A este respecto, la senal de amplificador auxiliar se corresponde a estos picos de senal. El circuito de amplificador principal 11 amplifica la senal de amplificador principal, mientras que el circuito de amplificador auxiliar 12 amplifica la senal de amplificador auxiliar.
La linea de A/4 13 en el circuito de amplificador principal lleva a cabo una transformation de linea. Por ello tiene lugar una transformacion de resistencia de carga dinamica, de tal manera que el circuito de amplificador principal 11 pasa a saturation con un valor umbral, habitualmente 6 dB. Con un aumento adicional de potencia, el circuito de amplificador auxiliar realiza asimismo una aportacion a la potencia de salida, lo que conduce a una reduction dinamica de la resistencia de carga para el circuito de amplificador principal 11. Con modulation total, los dos amplificadores proporcionan en cada caso el 50 % de la potencia total.
Entonces, para el amplificador de Doherty segun la Fig. 1 resulta el recorrido teorico de grado de eficacia 21 mostrado en la Fig. 2. En el caso del valor umbral 20 ajustado, el circuito de amplificador principal pasa a saturacion. Hasta este momento, el circuito de amplificador auxiliar no realiza ninguna aportacion a la potencia de salida. Para la comparacion, en este caso esta dibujado adicionalmente el recorrido de grado de eficacia 26 de un amplificador de clase B.
Debido a la division de senal en la entrada asi como debido a tolerancias de los amplificadores individuales, diferente ajuste de corriente de reposo de los amplificadores, etc., no puede tener lugar ninguna separation optima de senal entre el circuito de amplificador principal y el circuito de amplificador auxiliar. En parte, el circuito de amplificador auxiliar ya proporciona potencia, a pesar de que el circuito de amplificador principal todavia no esta en saturacion. Por eso no se consigue de forma fiable la eficiencia maxima alrededor del valor umbral. Esto esta representado en la Fig. 3. El recorrido de grado de eficacia 31 se corresponde con el recorrido de grado de eficacia 21 de la Fig. 2. Adicionalmente esta representado un recorrido de grado eficacia 33 alcanzable real. Ademas, para la comparacion esta representado el recorrido de grado de eficacia 36 de un amplificador de clase B habitual. Frente a este amplificador de clase B, el recorrido de grado de eficacia 33 del amplificador de Doherty real, sin embargo, alcanza todavia un grado de eficacia medio claramente mayor.
En la Fig. 4 esta representado un primer ejemplo de realization del amplificador de acuerdo con la invention. Un equipo de generation de senal 40 esta unido con un circuito de amplificador principal 41 y un circuito de amplificador auxiliar 42. El circuito de amplificador principal 41 ademas esta unido con una linea de A/4 43. La linea de A/4 43 y el circuito de amplificador auxiliar 42 estan unidos con una linea de A/4 44 adicional. El equipo de generacion de senal 40 esta unido ademas con un equipo de control 46.
En lugar de dividir una senal analogica que se va a amplificar en una senal de amplificador principal y una senal de amplificador auxiliar, tal como se realiza por el divisor de senal 10 de la Fig. 1, aqui se genera mediante el equipo de generacion de senal 40 una senal de amplificador principal y una senal de amplificador auxiliar. A este respecto se puede realizar la generacion a partir de senales digitales que se van a amplificar. Ventajosamente, a este respecto, la generacion de senal se realiza directamente. Ventajosamente, en el caso del equipo de generacion de senal se trata de un equipo de modulacion o de un transmisor de control. La senal de amplificador principal y la senal de amplificador auxiliar a este respecto se generan por el equipo de generacion de senal 40 ya con un desplazamiento de fase de 90°.
El equipo de control 46, a este respecto, controla el equipo de generacion de senal 40. Asi ajusta el valor umbral con el que el equipo de generacion de senal 40 divide la senal que se va a amplificar en la senal de amplificador principal y la senal de amplificador auxiliar. Dependiendo de este valor umbral, el equipo de control 46 puede ajustar por tanto diferentes recorridos de grado de eficacia. Esto se detalla mas en particular mediante la Fig. 5.
En la Fig. 5 se muestran varios recorridos de grado de eficacia 50, 51, 52 resultantes a partir de varios valores umbral 53, 54, 55 diferentes. Mediante ajuste de estos valores umbral 53, 54, 55, el equipo de control 46 de la Fig. 4 ajusta al mismo tambien los respectivos recorridos de grado de eficacia 50, 51, 52. Para la comparacion, en este caso esta registrado adicionalmente el recorrido de grado de eficacia 56 de un amplificador de clase B convencional.
Gracias a la omision de un divisor de senal analogico se consigue asi una clara mejora del grado de eficacia. Los recorridos de grado de eficacia 50, 51, 52 que se pueden conseguir se encuentran cerca del maximo recorrido de grado de eficacia que se puede conseguir en teoria. Ademas, mediante ajuste del valor umbral es posible una optimization para la senal que actualmente se va a amplificar. Asi, para senales con valores maximos muy altos frente al valor medio de senal, por ejemplo, 9-12 dB, preferentemente 10 dB, se podria ajustar un recorrido de grado de eficacia 50. En caso de senales con altos valores maximos frente al valor medio de senal, por ejemplo, 7-9 dB, preferentemente 8 dB, se podria ajustar un recorrido de grado de eficacia 51. En caso de senales con valores maximos menos elevados frente al valor medio de senal, por ejemplo, 5-7 dB, preferentemente 6 dB, se podria
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ajustar un recorrido de grado de eficacia 52.
En la Fig. 6 se muestra un segundo ejemplo de realizacion del amplificador de acuerdo con la invencion. El amplificador representado se corresponde sustancialmente con el amplificador de la Fig. 4. Las referencias 60-64 y 66 se corresponden con las referencias 40-44 y 46 de la Fig. 4. Ademas, el amplificador mostrado en este caso incluye un equipo de generation de corriente de reposo 65. Este esta unido con el equipo de control 66, el circuito de amplificador principal 61 y el circuito de amplificador auxiliar 62. El equipo de generacion de corriente de reposo 65 a este respecto genera la corriente de reposo bias_main del circuito de amplificador principal 61 y la corriente de reposo bias_aux del circuito de amplificador auxiliar 62. La generacion de las corrientes de reposo bias_main y bias_aux a este respecto se realiza dependiendo del valor umbral deseado de la division de senal. La determination de las corrientes de reposo que se van a generar bias_main y bias_aux se realiza tambien mediante el equipo de control 66. Asi se consigue otra aproximacion del recorrido de grado de eficacia al maximo recorrido de grado de eficacia que se puede conseguir en teoria.
Es particularmente ventajoso el amplificador mostrado en la Fig. 4 y la Fig. 6 en la amplification de senales con modulation digital (por ejemplo, QAM-OFDM, COFDM, etc.). Estos tipos de modulation digital se usan en muchas aplicaciones. A modo de ejemplo, en este caso cabe mencionar DVB-T, DVB-H, DVB-T2, MediaFlo, ISDB-T, ATSC, CMMB, CDMA, WCDMA, GSM, etc. Estos tipos de modulacion disponen de diferentes factores de cresta o de diferentes estadisticas de senal. La estadistica de senal de estas senales se conoce, se puede medir o se puede calcular en la generacion de senal. La senal de amplificador principal y la senal de amplificador auxiliar ahora se pueden calcular de tal manera que el punto con el maximo grado de eficacia pico este ajustado de forma optima con respecto a la estadistica de senal para conseguir un maximo grado de eficacia sumado de la disposition de amplificador. Esto esta representado en la Fig. 7. Asi, la curva 71 muestra una distribution estadistica de amplitudes de un procedimiento de modulacion empleado. El recorrido de grado de eficacia 70, que se ajusta mediante el equipo de control 46 o 66 de la Fig. 4 o la Fig. 6, maximiza el grado de eficacia sumado promedio de los simbolos de transmision que se van a transmitir.
Se puede conseguir otra ligera mejora del grado de eficacia promedio mediante supervision permanente de la estadistica de la senal que se va a transmitir y una adaptation del recorrido de grado de eficacia que se va a ajustar.
La invencion no esta limitada al ejemplo de realizacion representado. Aparte del procedimiento de modulacion ya mencionado se pueden concebir tambien otros procedimientos de transmision. Todas las caracteristicas descritas anteriormente o caracteristicas mostradas en las figuras se pueden combinar entre si ventajosamente de forma discrecional en el marco de la invencion.

Claims (8)

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    REIVINDICACIONES
    1. Amplificador con un circuito de amplificador principal (41, 61) y un circuito de amplificador auxiliar (42, 62), estando unidas las conexiones de salida del circuito de amplificador principal (41, 61) y del circuito de amplificador auxiliar (42, 62) de acuerdo con el principio de Doherty, incluyendo el amplificador ademas un equipo de generacion de senal (40, 60) que esta configurado para generar directamente una senal de amplificador principal como senal de entrada del circuito de amplificador principal (41, 61) y una senal de amplificador auxiliar como senal de entrada del circuito de amplificador auxiliar (42, 62), estando configurado el equipo de generacion de senal (40, 60) para generar la senal de amplificador principal y la senal de amplificador auxiliar mediante modulacion y/o a partir de datos digitales que se van a transmitir, correspondiendose la senal de amplificador principal con una senal que se va a amplificar, correspondiendose la senal de amplificador auxiliar con los picos de senal de la senal que se va a amplificar, caracterizado por que el amplificador incluye ademas un equipo de control (46, 66), por que el equipo de control (46, 66) esta configurado para controlar el equipo de generacion de senal (40, 60) y por que el equipo de control (46, 66) esta configurado para determinar, mediante la senal que se va a amplificar, un valor umbral (53, 54, 55) para la determinacion de la senal de amplificador principal y de la senal de amplificador auxiliar.
  2. 2. Amplificador de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que el equipo de generacion de senal (40, 60) es un modulador o un transmisor de control.
  3. 3. Amplificador de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que la senal de amplificador principal y la senal de amplificador auxiliar presentan desplazamiento de fase.
  4. 4. Amplificador de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que el equipo de control (46, 66) esta configurado para ajustar el valor umbral (53, 54, 55) mediante informaciones previas estadisticas, que afectan a la senal que se va a amplificar, optimizando el grado de eficacia.
  5. 5. Amplificador de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el amplificador incluye ademas un equipo de generacion de corriente de reposo (65) y por que el equipo de generacion de corriente de reposo (65) esta configurado para generar corrientes de reposo del circuito de amplificador principal (61) y del circuito de amplificador auxiliar (62).
  6. 6. Amplificador de acuerdo con la reivindicacion 5, caracterizado por que el equipo de control (66) esta configurado para controlar el equipo de generacion de corriente de reposo (65).
  7. 7. Amplificador de acuerdo con las reivindicaciones 5 o 6, caracterizado por que el equipo de control (66) esta configurado para ajustar las corrientes de reposo del circuito de amplificador principal (61) y del circuito de amplificador auxiliar (62) mediante informaciones previas estadisticas, que afectan a la senal que se va a amplificar, optimizando el grado de eficacia.
  8. 8. Amplificador de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que el equipo de control (46, 66) esta configurado para maximizar un grado de eficacia medio a lo largo de una totalidad de simbolos de transmision que se van a transmitir.
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