ITUB20153048A1 - Struttura di modulo amplificatore di potenza per radiofrequenza a doppio stadio, e amplificatore modulare che utilizza tali moduli - Google Patents

Struttura di modulo amplificatore di potenza per radiofrequenza a doppio stadio, e amplificatore modulare che utilizza tali moduli Download PDF

Info

Publication number
ITUB20153048A1
ITUB20153048A1 ITUB2015A003048A ITUB20153048A ITUB20153048A1 IT UB20153048 A1 ITUB20153048 A1 IT UB20153048A1 IT UB2015A003048 A ITUB2015A003048 A IT UB2015A003048A IT UB20153048 A ITUB20153048 A IT UB20153048A IT UB20153048 A1 ITUB20153048 A1 IT UB20153048A1
Authority
IT
Italy
Prior art keywords
amplifier
stage
power
modules
output
Prior art date
Application number
ITUB2015A003048A
Other languages
English (en)
Inventor
Maurizio Nerbano
Leonardo Busi
Antonello Giovannelli
Original Assignee
Itelco Broadcast S R L
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Itelco Broadcast S R L filed Critical Itelco Broadcast S R L
Priority to ITUB2015A003048A priority Critical patent/ITUB20153048A1/it
Publication of ITUB20153048A1 publication Critical patent/ITUB20153048A1/it

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0213Electrical arrangements not otherwise provided for
    • H05K1/0237High frequency adaptations
    • H05K1/0243Printed circuits associated with mounted high frequency components
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F1/00Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/02Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
    • H03F1/0205Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers
    • H03F1/0288Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers using a main and one or several auxiliary peaking amplifiers whereby the load is connected to the main amplifier using an impedance inverter, e.g. Doherty amplifiers
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0201Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
    • H05K1/0203Cooling of mounted components
    • H05K1/0209External configuration of printed circuit board adapted for heat dissipation, e.g. lay-out of conductors, coatings
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/06Thermal details
    • H05K2201/064Fluid cooling, e.g. by integral pipes
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10007Types of components
    • H05K2201/10098Components for radio transmission, e.g. radio frequency identification [RFID] tag, printed or non-printed antennas
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10007Types of components
    • H05K2201/10166Transistor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Description

STRUTTURA DI MODULO AMPLIFICATORE DI POTENZA PER RADIOFREQUENZA A DOPPIO STADIO, E AMPLIFICATORE MODULARE CHE UTILIZZA TALI MODULI
DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE
La presente invenzione si inquadra nel settore tecnico relativo ai sistemi di diffusione in radiofrequenza ("Broadcasting") di segnali, ad esempio di segnali radiofonici o televisivi.
In particolare l’Invenzione riguarda una struttura di amplificatore modulare di potenza in radiofrequenza per moduli configurati a doppio stadio, quali principalmente gli amplificatori RF in configurazione "Doherty".
E’ noto che negli impianti per la diffusione di segnali in radiofrequenza, ad esempio i trasmettitori radiotelevisivi (DVB-T), o quelli radiofonici in analogico (FM) o digitale (DAB - Digital Audio Broadcasting), hanno grande importanza i sistemi di trasmissione di potenza. Tali sistemi ricevono in ingresso il segnale da diffondere da precedenti stadi della catena di diffusione (il segnale radiotelevisivo, ad esempio, viene generato in una centrale di produzione, modulato, amplificato e trasmesso verso stazioni di ripetizione, nelle quali esso viene demodulato ed eventualmente preamplificato). I sistemi trasmettitori di potenza provvedono quindi a modularlo nuovamente, amplificarlo e fornirlo all’antenna trasmittente, oppure a un carico equivalente, con un’impedenza ottimale per il pilotaggio della stessa e con una potenza di pilotaggio adeguata a coprire le distanze o le aree di irradiazione per le quali rimpianto è stato progettato.
In sostanza, i predetti sistemi di trasmissione di potenza in radiofrequenza prevedono un modulatore, atto a ricevere il segnale modulante, generare una portante che opera in una banda di frequenze predefinita, e a modulare tale portante con il segnale da trasmettere. Il segnale viene quindi portato in ingresso a un dispositivo amplificatore di potenza il quale è generalmente costituito da più elementi amplificatori collegati fra loro in parallelo o in cascata.
Poiché gli amplificatori di potenza sono di gran lunga i dispositivi che in un impianto di diffusione radiotelevisiva presenta il maggiore assorbimento di energia, è di fondamentale importanza che gli stadi amplificatori abbiano un’elevata efficienza, vale a dire che venga riportata sul carico, in forma di potenza utile, la frazione quanto più elevata possibile della potenza elettrica assorbita. Un’efficienza elevata comporta inoltre una minore produzione di calore a parità di potenza utile trasferita all’antenna, e consente pertanto di ridurre la dimensione ed il peso dei dispositivi di raffreddamento necessari a rimuovere il calore in eccesso. L’ingombro e il peso dei dispositivi di raffreddamento dei componenti di potenza costituiscono una percentuale significativa, e a volte preponderante, delle dimensioni dell’intero amplificatore. Una riduzione di tali dimensioni comporta pertanto sia una corrispondente riduzione delle dimensioni e del peso delle apparecchiature che la possibilità di collocarne diverse in batteria a distanza ravvicinata.
In un impianto che comprende dispositivi amplificatori di potenza, il dimensionamento dei dispositivi di raffreddamento deve essere progettato in modo tale da permettere ai componenti che necessitano di dissipare più calore di operare alla propria temperatura ottimale di funzionamento.
In generale, un amplificatore di potenza RF può comprendere diversi dispositivi il cui calore prodotto deve essere dissipato in modo efficiente. In questi casi differenze nella disposizione dei dispositivi di potenza all'interno deN'amplificatore possono portare a differenze sostanziali nell'efficienza del loro raffreddamento, e quindi nell'efficienza complessiva dell'amplificatore stesso.
Un particolare caso nel quale la struttura convenzionale di amplificatore di potenza RF presenta un inconveniente di questo tipo è dato dagli amplificatori RF modulari realizzati con architettura cosiddetta "Doherty", molto utilizzata nei sistemi di trasmissione "broadcasting" di segnali radiotelevisivi, soprattutto quelli operanti in tecnica digitale.
Nella configurazione Doherty un modulo di amplificazione RF comprende due amplificatori di potenza: uno stadio amplificatore principale (solitamente in classe B, o "Main") e uno ausiliario (in classe B o C, o "Peak"), realizzati in tecnologia MOSFET, ad esempio di tipo LDMOS ( Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor). L'architettura comprende anche un dispositivo divisore di segnale, destinato a dividere il segnale RF modulato in ingresso e a portarlo agli ingressi degli stadi amplificatori principale e ausiliario.
Durante il funzionamento lo stadio amplificatore principale ("Main") è sempre attivo, in modo tale da operare per quanto possibile in prossimità del regime di massima potenza. Questo regime coincide, per i dispositivi amplificatori RF, col regime di massima efficienza. Quando è richiesta un potenza di uscita maggiore di una potenza data, ad esempio metà della potenza nominale, questo amplificatore opera in saturazione, e "taglia" pertanto i picchi del segnale modulato.
Lo stadio amplificatore ausiliario ("Peak") è tarato invece, regolando la polarizzazione dei MOSFET di potenza, in modo tale da intervenire solo per amplificare i predetti picchi di potenza del segnale modulato. In uscita a uno dei due stadi amplificatori, e in particolare deiramplificatore ausiliario, viene inserita una linea di ritardo a 1⁄4 d'onda (90° elettrici), allo scopo di rendere il medesimo stadio elettricamente "invisibile" allo stadio amplificatore principale nelle fasi di spegnimento dello stesso amplificatore ausiliario. Per compensare lo sfasamento di segnale introdotto, all'ingresso dello stadio amplificatore principale viene inserita una ulteriore linea di ritardo a 1⁄4 d'onda, in modo tale da ottenere in uscita segnali amplificati nuovamente in fase.
I due segnali amplificati vengono poi ricombinati a valle in un unico segnale che comprende l'intera forma d'onda del segnale RF modulato. In questo modo si riesce a incrementare l'efficienza deiramplificatore RF di potenza fino valori prossimi al 40%.
L'architettura di amplificatore Doherty si presta bene alla realizzazione di sistemi di amplificazione in radiofrequenza per trasmissioni radiotelevisive, in quanto si presta a formare configurazioni modulari che comprendono diversi moduli del tipo sopra descritto collegati fra loro in parallelo, vale a dire con le rispettive uscite combinate fra loro per sommare le potenze di amplificazione dei moduli.
Nella pratica, la configurazione circuitale di un modulo amplificatore RF Doherty ha finora sempre previsto una ben precisa disposizione dei componenti del modulo nella piastra di circuito stampato che li supporta. Tale disposizione è dovuta a diversi fattori:
- la conformazione dei transistor di potenza LDMOS che costituiscono il nucleo degli amplificatori Main e Peak, che per esigenze costruttive sono conformati come parallelepipedi appiattiti, con i terminali di ingresso e di uscita disposti su lati opposti del parallelepipedo;
- la criticità della disposizione delle linee di ritardo a 1⁄4 d'onda previste a monte dell'amplificatore Main e a valle deH'amplificatore Peak;
- la necessità di predisporre la divisione del segnale di ingresso deH'amplificatore per alimentare i due stadi di amplificazione, e la successiva combinazione dei due segnali di potenza amplificati a valle degli stessi.
Tali esigenze hanno portato finora a configurare i moduli Doherty secondo quanto illustrato nella figura 1, che rappresenta schematicamente una configurazione convenzionale di modulo amplificatore RF Doherty 10. Nella predetta figura, uno stadio amplificatore Main 1 è disposto affiancato a uno stadio amplificatore Peak 2, con i rispettivi terminali di ingresso 1a, 2a e i rispettivi terminali di uscita 1 b, 2b rivolti nella medesima direzione. I terminali di ingresso 1a, 2a sono collegati a un ingresso di segnale RFIn, con l'interposizione di una linea ritardo a 1⁄4 d'onda in ingresso 3 disposta a monte del terminale di ingresso main 1a, e una linea di ritardo a 1⁄4 d'onda in uscita 4 disposta a valle del terminale di uscita peak 2b. Le uscite main e peak amplificate si combinano quindi fra loro per formare l'uscita di potenza RFOut del modulo Doherty.
I moduli Doherty 10, come già accennato in precedenza, sono generalmente assemblati all'interno di contenitori modulari di dimensioni standardizzate, la cui larghezza è di circa 45 cm, e la cui profondità è di circa 60 cm, a formare un amplificatore di potenza 20 la cui configurazione convenzionale è illustrata schematicamente nella figura 2. Questo consente al contenitore, indicato con 21 in figura, di essere a sua volta montato all'interno di "rack" standard, insieme ad altri componenti dei sistemi di trasmissione per "broadcast" radiotelevisivo.
II numero di moduli Doherty 10 installati neH'amplificatore 20 ne definisce la potenza di uscita complessiva.
A causa delle dimensioni dei moduli Doherty 10 che compongono l'amplificatore 20, e di considerazioni di carattere topologico che prevedono la minimizzazione dei percorsi delle uscite di potenza dei diversi moduli 10 e delle linee di combinazione delle varie uscite, la disposizione dei moduli 10 per amplificatori di potenza medio-elevata o elevata prevede che coppie di moduli 10 contraffacciate siano allineate su due file lungo la direzione longitudinale del contenitore 21. Ciascun modulo 10 presenta il proprio terminale di uscita rivolto verso l'interno del contenitore 21, così che la combinazione delle diverse uscite per generare un'uscita amplificata comune RFOut può avvenire in corrispondenza di una linea centrale longitudinale dell'amplificatore 20.
Allo scopo di ottenere una buona efficienza nelle prestazioni dell'amplificatore 20 è necessario che tutti i moduli Doherty funzionino nelle medesime condizioni di lavoro.
Un considerevole inconveniente della configurazione di moduli Doherty 10 in un amplificatore di potenza 20 così come sopra descritta e illustrata si ha nel raffreddamento dei componenti di potenza dell'amplificatore, e in particolare dei transistor MOSFET dei diversi moduli Doherty 10.
A questo proposito è opportuno premettere che, in un modulo amplificatore Doherty, in condizioni di funzionamento normale è il transistor MOSFET dello stadio Main a produrre la maggiore quantità di calore. Esso infatti è l'unico a funzionare con continuità, e spesso alla massima potenza, mentre il MOSFET dello stadio Peak funziona solo nei periodi in cui la potenza richiesta in uscita al modulo Doherty supera un valore di soglia. Inoltre, nei sistemi di montaggio su "rack" standardizzati dei componenti di un sistema di trasmissione, i dispositivi di raffreddamento dei componenti di potenza possono essere previsti solo sul lato frontale o su quello posteriore del contenitore 21, per ragioni di compatibilità dimensionale.
Nella configurazione di amplificatore 20 sopra descritta, quindi, il flusso dell'aria di raffreddamento investe le coppie di moduli Doherty 10 in senso longitudinale, e interessa quindi prima una coppia, e in progressione quelle successive.
E' evidente quindi che, in primo luogo MOSFET di potenza delle coppie di moduli a essere interessate per prime dal flusso di raffreddamento trovano aria più fresca, mentre quelli delle coppie disposte più a valle trovano aria progressivamente riscaldata dal calore dissipato dai transistor precedenti. Questo porta ad avere moduli i cui componenti di potenza operano a temperature diverse, e quindi in punti di lavoro diversi, e forniscono pertanto prestazioni diverse di amplificazione del segnale in ingresso, sbilanciando così le prestazioni complessive dell'amplificatore 20.
Inoltre, anche MOSFET dello stadio Peak dei diversi moduli sono interessate dal flusso di raffreddamento nella medesima sequenza sopra descritta. Dato che tali transistor lavorano molto meno dei corrispondenti transistor degli stadi Main, e producono quindi molto meno calore, ciò significa che, per le coppie di moduli Doherty 10 disposte più a monte nell'amplificatore 20, i relativi stadi Peak sono inutilmente interessati da aria più fresca.
D'altra parte, una diversa disposizione dei moduli Doherty 10 neN'amplificatore 20, ad esempio con i moduli allineati trasversalmente nel contenitore 21, non è pensabile, sia perché non vi sarebbe spazio sufficiente ad allineare un numero di moduli sufficiente a ottenere una potenza accettabile, sia per problemi che potrebbero sorgere nel cablaggio delle linee di uscita di potenza. In ogni caso, la maggior parte dello spazio nel contenitore 20 andrebbe sprecata.
Scopo della presente invenzione è quello di proporre una struttura di modulo amplificatore RF di potenza a doppio stadio, ad esempio in configurazione Doherty, in grado di consentire una sistemazione in un corrispondente contenitore standardizzato che renda uniforme il raffreddamento degli stadi di potenza di tutti i moduli stessi, e in particolare degli stadi Main in caso di configurazione Doherty.
Un altro scopo dell'invenzione è quello di proporre un amplificatore RF di potenza modulare nel quale il raffreddamento degli stadi di potenza venga effettuato in modo omogeneo.
Un ulteriore scopo è quello di proporre una struttura di modulo amplificatore RF, e un amplificatore RF modulare, nei quali si sopra citati scopi vengano ottenuti senza aumentare i costi di produzione e senza sacrificare le prestazioni complessive dei singoli moduli e dell'amplificatore nel suo complesso.
Gli scopi sopra citati, ed altri ancora, vengono interamente ottenuti, in accordo con il contenuto della rivendicazione indipendente N. 1, da una struttura di modulo amplificatore di potenza in radiofrequenza a doppio stadio la quale comprende, disposti in una piastra di circuito stampato: una coppia di stadi amplificatori di potenza, principale, destinato a operare con continuità per amplificare un segnale di ingresso, ed ausiliario, destinato ad amplificare principalmente i picchi dello stesso,
Nel modulo amplificatore la piastra presenta conformazione allungata. Lo stadio amplificatore principale è disposto trasversalmente in prossimità del lato minore della piastra, con il proprio terminale di uscita rivolto verso l'interno di quest'ultima. Lo stadio amplificatore ausiliario è disposto in posizione approssimativamente centrale nella piastra, trasversalmente e con il proprio terminale di uscita rivolto verso lo stadio amplificatore principale.
Fra i terminali di uscita è prevista una pista di circuito stampato, atta ad operare quale linea di ritardo elettrico di uscita. Un ponte di segnale di potenza, destinato a trasportare il segnale di potenza in uscita, è previsto in corrispondenza del collegamento fra il terminale di uscita e la linea di ritardo di uscita, per prelevare il segnale amplificato.
Le caratteristiche dell’invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione di una preferita, per quanto non esclusiva, forma di realizzazione, in accordo con quanto riportato nelle rivendicazioni e con l’ausilio delle allegate tavole di disegno, nelle quali:
- la Figura 3 illustra uno schema a blocchi dell'architettura di un modulo amplificatore di potenza in radiofrequenza a doppio stadio strutturato secondo le caratteristiche previste nella presente invenzione;
- la Figura 4 illustra schematicamente un una vista del modulo amplificatore di figura 3 secondo il piano di sezione A-A;
- la Figura 5 illustra schematicamente un amplificatore modulare di potenza in radiofrequenza realizzato utilizzando moduli amplificatori secondo l'invenzione.
Con riferimento alla figura 5 si indica con 100, nel suo complesso, un amplificatore modulare di potenza in radiofrequenza, ad esempio destinato a operare in un impianto di diffusione (broadcasting) di segnali radiotelevisivi.
L'amplificatore modulare 100 comprende un contenitore modulare 101 scatolare, avente caratteristiche dimensionali standardizzate, previste per consentirne l'alloggiamento all'interno di idonei "rack" definiti secondo i medesimi standard, insieme ad altri dispositivi modulari necessari a realizzare il sopra citato impianto di diffusione.
Il contenitore modulare 101, a sua volta, può essere idealmente suddiviso in una prima zona 102 e in una seconda zona 103, situate ad estremità opposte del contenitore 101 stesso. Generalmente, ma non necessariamente, tali zone 102,103 si trovano rispettivamente nella parte posteriore e frontale del contenitore 1.
Nella predetta prima zona 101 è alloggiato un dispositivo di raffreddamento 110, di tipo noto, destinato a generare un flusso di aria di raffreddamento che attraversa l'interno del contenitore 101 in direzione della seconda zona 102, come indicato dalle frecce 111 in figura.
Fra la prima zona 102 e la seconda zona 103 è alloggiata una pluralità di moduli amplificatori RF a doppio stadio 10, realizzati su relative piastre di circuito stampato 50, destinati a cooperare per amplificare un segnale di ingresso RF e generare, in uscita su una boccola 112 opportunamente dimensionata, un segnale RF di potenza amplificato.
La struttura dei moduli amplificatori a doppio stadio 10 costituisce in effetti il cuore della presente invenzione, e verrà descritta con maggiore dettaglio più avanti. Tale struttura, che conferisce loro forma particolarmente allungata consente alle piastre di circuito stampato 50 sulle quali essi sono realizzati di essere disposte complanari, con i rispettivi lati maggiori 52 fra loro affiancati, e i rispettivi lati minori 51 fra loro allineati.
Fra i moduli amplificatori 10 e il dispositivo di raffreddamento 110 sono previsti mezzi ripartitori 115 del segnale RF in ingresso verso i vari moduli amplificatori 10.
Nella sopra citata seconda zona 103 del contenitore 100 sono invece previsti mezzi combinatori e adattatori 120 dei segnali RF di potenza in uscita, amplificati dai moduli amplificatori 10. A questo proposito tali mezzi combinatori e adattatori 120 sono elettricamente interposti fra le uscite dei moduli amplificatori a doppio stadio 10 e la sopra citata boccola di uscita 112.
Sia i mezzi ripartitori 115 che i mezzi combinatori e adattatori 120 sono sostanzialmente di tipo noto, non sono direttamente attinenti all'invenzione e differiscono da quelli normalmente associati agli amplificatori RF noti solo per accorgimenti progettuali atti ad adattarli alla particolare configurazione dei moduli amplificatori. Tali mezzi ripartitori 115 e combinatori/adattatori 120 non verranno pertanto ulteriormente descritti nel dettaglio.
Ciascuno dei moduli amplificatori a doppio stadio 10 (vedasi figure 3 e 4), nella forma di realizzazione illustrata presenta un'architettura di tipo "Doherty" e comprende, come già descritto in precedenza, uno stadio amplificatore di potenza principale RFA1 (stadio "Main", costituito da un dispositivo MOSFET), il quale è destinato ad amplificare con continuità il segnale di ingresso RFIn, e uno stadio amplificatore di potenza ausiliario RFA2 (stadio "Peak", anch'esso consistente in un dispositivo MOSFET), che amplifica solo i picchi del segnale in ingresso. Gli stadi amplificatori sopra citati producono rispettivi segnali di potenza P1 e P2, che vengono successivamente combinati fra loro per ricostruire la forma d'onda originaria, e portati quindi in uscita.
Lo stadio amplificatore principale RFA1 è disposto in prossimità di un lato minore 51 della piastra di circuito stampato 50 che accoglie il modulo amplificatore 10, parallelamente al medesimo lato minore 51 , in modo tale che il terminale di uscita 61 dello stadio amplificatore principale RFA1 risulta rivolto verso l'interno della piastra 50, e il terminale di ingresso 62 è rivolto verso l'esterno della stessa.
Lo stadio amplificatore ausiliario RFA2, a sua volta, è disposto in posizione approssimativamente centrale nella piastra 50, anch'esso trasversalmente e parallelo al lato minore 51 , con il proprio terminale di uscita 65 rivolto verso lo stadio amplificatore principale RFA1. Il terminale di ingresso 64 dello stadio amplificatore ausiliario RFA2 è disposto sul lato opposto dello stesso, ed è posto in collegamento elettrico con l'ingresso di segnale RFIn, con l'interposizione di una linea di ritardo elettrico di ingresso 68, costituita da una pista di circuito stampato opportunamente dimensionata e disposta in prossimità di un lato maggiore 52 della piastra 50.
Fra i predetti terminali di uscita 61 ,65 è prevista una pista di circuito stampato 63 di collegamento fra le uscite dei due stadi amplificatori, principale RFA1 e secondario RFA2, che si estende in direzione sostanzialmente longitudinale nella piastra 50. La distanza fra i suddetti due stadi nella piastra 50 è definita in modo tale che la pista 63 agisce quale linea di ritardo elettrico di uscita.
Allo scopo di portare il segnale RF amplificato di uscita verso un successivo circuito di adattamento di uscita 67 e quindi verso un terminale di uscita 70, previsti nella porzione di piastra 50 opposta a quella nella quale è alloggiato lo stadio amplificatore principale RFA1 , secondo l'invenzione è previsto un ponte di segnale di potenza 66, che si estende dalla giunzione fra il terminale di uscita 65 dello stadio amplificatore ausiliario RFA2 e l'estremità della linea di ritardo di uscita 63. Il ponte 66 si collega quindi al sopra citato circuito adattatore 67, oltre il terminale di ingresso 64 dello stadio amplificatore ausiliario RFA2.
Nella forma di realizzazione illustrata il predetto ponte 66 è costituito da una piastra 69 di materiale conduttore, conformata come una "C" squadrata, che si protende in aria al disopra dello stadio amplificatore ausiliario RFA2. La piastra 69 è dimensionata in modo tale da trasportare le elevate correnti di uscita generate dal modulo amplificatore 10 senza modificare le caratteristiche elettriche nominali del segnale di potenza di uscita dello stesso.
In una diversa forma di realizzazione dell'invenzione, non illustrata in quanto di immediata comprensione, il ponte di segnale 66 comprende una pista di circuito stampato che si estende al disotto della superficie della piastra di circuito stampato 50, in uno strato di circuito realizzato all'interno di quest'ultima o nella sua superficie inferiore, al disotto dello stadio amplificatore ausiliario RFA2.
Inoltre, nello stadio amplificatore principale RFA1 è possibile prevedere il montaggio un dispositivo dissipatore di calore (anch'esso non illustrato), in comunicazione di scambio termico con l'amplificatore principale RFA1, atto ad aumentare la superficie di esposizione di quest'ultimo per facilitare il trasferimento del calore prodotto dallo stesso.
La struttura di modulo amplificatore RF a doppio stadio 10 sopra descritta, e il relativo amplificatore modulare 100 realizzato utilizzando i suddetti moduli 10, consentono di ottimizzare la distribuzione del flusso di aria di raffreddamento all'interno dell'amplificatore, e di mantenere tutti i moduli amplificatori RF 10 presenti nello stesso in una condizione di funzionamento omogenea e identica per tutti. Infatti, come si può apprezzare nella figura 5, il flusso di aria generato dal dispositivo di raffreddamento 110 investe tutti i moduli amplificatori 10 in corrispondenza del proprio lato minore 51 e dello stadio amplificatore principale RFA1, che risultano così esposti ad aria non precedentemente riscaldata da altri componenti di potenza. Tutti gli amplificatori principali vengono quindi raffreddati allo stesso modo, e raggiungono e mantengono la medesima temperatura operativa, e quindi le medesime condizioni di funzionamento.
Successivamente gli stadi amplificatori ausiliari RFA2 di tutti i moduli 10 vengono investiti dal flusso d'aria precedentemente riscaldato dal passaggio attraverso gli stadi amplificatori principali RFA1. Quest'ultimo fatto non influisce significativamente sulle loro condizioni di funzionamento, in quanto questi stadi producono molto meno calore dei precedenti, funzionando solo per amplificare i picchi di segnale. Anche gli stadi ausiliari RFA2, tuttavia, in questo modo raggiungono condizioni operative fra loro identiche, e il funzionamento dei diversi moduli amplificatori 10 non risulta pertanto sbilanciato.
Vi è da notare infine che la particolare struttura dei moduli amplificatori 10, data dalla disposizione dei componenti e dalla predisposizione del ponte di segnale di potenza 66, consente di ottenere una conformazione di modulo amplificatore 10 particolarmente allungata, e di poter affiancare quindi l'uno all'altro nel contenitore 101 un numero di moduli elevato, e generalmente sufficiente alla realizzazione di un amplificatore modulare di potenza sufficiente alla maggior parte delle applicazioni in impianti di diffusione di segnali radiotelevisivi.
Si intende comunque che quanto sopra detto ha valore esemplificativo e non limitativo, pertanto eventuali modifiche di dettaglio si considerano sin d’ora rientranti nell’ ambito protettivo definito dalle sotto riportate rivendicazioni.

Claims (8)

  1. RIVENDICAZIONI 1) Struttura di modulo amplificatore di potenza in radiofrequenza a doppio stadio, comprendente, disposti in una piastra di circuito stampato (50): una coppia di stadi amplificatori di potenza principale (RFA1), destinato a operare con continuità per amplificare un segnale di ingresso (RFIn), ed ausiliario (RFA2), destinato ad amplificare principalmente i picchi di detto segnale di ingresso (RFIn), per produrre corrispondenti segnali di potenza primo (P1) e secondo (P2); detto modulo amplificatore (10) essendo caratterizzato dal fatto che detta piastra di circuito stampato (50) presenta conformazione allungata, comprendente almeno un lato minore (51) e almeno un lato maggiore (52); che detto stadio amplificatore principale (RFA1) è disposto in prossimità di uno di detti lati minori (51), trasversalmente rispetto all'estensione longitudinale di detta piastra (50) e con il proprio terminale di uscita (61) rivolto verso l'interno di quest'ultima; che detto stadio amplificatore ausiliario (RFA2) è disposto in posizione approssimativamente centrale in detta piastra (50), trasversalmente e con il proprio terminale di uscita (65) rivolto verso il citato stadio amplificatore principale (RFA1); fra detti terminali di uscita (61,65) essendo prevista una pista di circuito stampato (63), atta ad operare quale linea di ritardo elettrico di uscita; un ponte di segnale di potenza (66), destinato a trasportare il segnale di potenza in uscita, amplificato da detti stadi amplificatori principale (RFA1) ed ausiliario (RFA2) e combinato per mezzo di detta linea di ritardo di uscita (63), verso mezzi adattatori di uscita (67), questi ultimi disposti in corrispondenza della porzione terminale della citata piastra di circuito stampato (50).
  2. 2) Struttura di modulo amplificatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di prevedere inoltre una linea di ritardo di ingresso (68), realizzata pianamente in forma di pista di circuito stampato nella citata piastra di circuito stampato (50), interposta fra un ingresso di segnale in radiofrequenza da amplificare e il terminale di ingresso di detto stadio amplificatore ausiliario (RFA2), posizionata in prossimità di detto lato maggiore (52) della piastra (50).
  3. 3) Modulo amplificatore secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detto ponte di segnale (66) si estende dalla congiunzione fra detta linea di ritardo di uscita (63) e detto terminale di uscita (65) dello stadio amplificatore ausiliario (RFA2), oltre quest'ultimo e si collega ai citati mezzi adattatori di uscita (67).
  4. 4) Modulo amplificatore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 o 3, caratterizzato dal fatto che detto ponte di segnale (66) comprende una piastra (69) di materiale conduttore che si protende in aria al disopra di detto stadio amplificatore ausiliario (RFA2).
  5. 5) Modulo amplificatore secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto ponte di segnale (66) comprende una pista di circuito stampato che si estende al disotto della superficie di detta piastra di circuito stampato (50), in uno strato di circuito realizzato all'interno di quest'ultima o nella sua superficie inferiore, al disotto di detto stadio amplificatore ausiliario (RFA2).
  6. 6) Modulo amplificatore secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che in detto stadio amplificatore principale (RFA1) è montato un dispositivo dissipatore di calore, in comunicazione di scambio termico con detto amplificatore principale (RFA1), atto ad aumentare la superficie di esposizione di quest'ultimo per facilitare il trasferimento del calore prodotto dallo stesso.
  7. 7) Amplificatore modulare di potenza in radiofrequenza, utilizzante moduli amplificatori realizzati secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 6, caratterizzato dal fatto di comprendere: un contenitore modulare (101), di tipo standardizzato, all'interno del quale sono definiti una prima zona (102) e una seconda zona (103), situata all'estremità opposta di detto contenitore (101) rispetto a detta prima zona (102); un dispositivo di raffreddamento (110), collocato in detta prima zona (102) ed atto a generare un flusso continuo di aria di raffreddamento nella direzione di detta seconda zona (103); una pluralità dei citati moduli amplificatori di potenza a doppio stadio (10), alloggiati in una zona intermedia (104) dei detto contenitore (101) compresa fra dette zone prima (102) e seconda (103), disposti con i rispettivi citati lati minori (51) rivolti verso detto dispositivo di raffreddamento (110), così da esporre tutti i citati stadi amplificatori principali (RFA1) di ciascun modulo amplificatore (50) al primo flusso d'aria di raffreddamento proveniente dal menzionato dispositivo di raffreddamento (110).
  8. 8) Amplificatore modulare di potenza secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detti moduli amplificatori di potenza a doppio stadio (50) sono disposti con i rispettivi lati maggiori (52) fra loro affiancati e complanari l'uno rispetto agli altri.
ITUB2015A003048A 2015-08-10 2015-08-10 Struttura di modulo amplificatore di potenza per radiofrequenza a doppio stadio, e amplificatore modulare che utilizza tali moduli ITUB20153048A1 (it)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ITUB2015A003048A ITUB20153048A1 (it) 2015-08-10 2015-08-10 Struttura di modulo amplificatore di potenza per radiofrequenza a doppio stadio, e amplificatore modulare che utilizza tali moduli

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ITUB2015A003048A ITUB20153048A1 (it) 2015-08-10 2015-08-10 Struttura di modulo amplificatore di potenza per radiofrequenza a doppio stadio, e amplificatore modulare che utilizza tali moduli

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ITUB20153048A1 true ITUB20153048A1 (it) 2017-02-10

Family

ID=54705718

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ITUB2015A003048A ITUB20153048A1 (it) 2015-08-10 2015-08-10 Struttura di modulo amplificatore di potenza per radiofrequenza a doppio stadio, e amplificatore modulare che utilizza tali moduli

Country Status (1)

Country Link
IT (1) ITUB20153048A1 (it)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010038310A1 (en) * 1999-12-15 2001-11-08 Lars-Anders Olofsson Power transistor module, power amplifier and methods in the fabrication thereof
US6320462B1 (en) * 2000-04-12 2001-11-20 Raytheon Company Amplifier circuit
US20050231286A1 (en) * 2004-04-14 2005-10-20 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Power amplifier
WO2008053534A1 (en) * 2006-10-31 2008-05-08 Panasonic Corporation Doherty amplifier
US7619468B1 (en) * 2008-09-30 2009-11-17 Nortel Networks Limited Doherty amplifier with drain bias supply modulation
WO2010055912A1 (ja) * 2008-11-17 2010-05-20 日本電気株式会社 電子回路装置
US20130120061A1 (en) * 2011-05-06 2013-05-16 Nxp B.V. Doherty Amplifier Circuit
US20140152389A1 (en) * 2011-07-25 2014-06-05 Andrew Llc Actively Tuned Circuit Having Parallel Carrier and Peaking Paths

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010038310A1 (en) * 1999-12-15 2001-11-08 Lars-Anders Olofsson Power transistor module, power amplifier and methods in the fabrication thereof
US6320462B1 (en) * 2000-04-12 2001-11-20 Raytheon Company Amplifier circuit
US20050231286A1 (en) * 2004-04-14 2005-10-20 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Power amplifier
WO2008053534A1 (en) * 2006-10-31 2008-05-08 Panasonic Corporation Doherty amplifier
US7619468B1 (en) * 2008-09-30 2009-11-17 Nortel Networks Limited Doherty amplifier with drain bias supply modulation
WO2010055912A1 (ja) * 2008-11-17 2010-05-20 日本電気株式会社 電子回路装置
US20130120061A1 (en) * 2011-05-06 2013-05-16 Nxp B.V. Doherty Amplifier Circuit
US20140152389A1 (en) * 2011-07-25 2014-06-05 Andrew Llc Actively Tuned Circuit Having Parallel Carrier and Peaking Paths

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7146983B2 (ja) ソリッドステートマイクロ波発振器およびパワー増幅器
KR102568582B1 (ko) 위상 어레이에서의 낮은 열 임피던스 구조
CN107431463B (zh) 具有针对增强的耐热性的交错共射共基布局的功率放大器
US8358174B2 (en) Doherty amplifier
CN106374845A (zh) 放大器装置以及包括该装置的电子设备
US20170149113A1 (en) Spatial power combiner
CN103346376B (zh) 渐变鳍线扩展波导空间功率分配合成器
US11652448B2 (en) Transmitting and receiving device having a wide-band HF power amplifier, in particular an N-way Doherty amplifier having active load modulation
US9800209B2 (en) Doherty power amplifier
CN103346375B (zh) 扩展波导空间功率分配合成器
US9071198B2 (en) Amplifier circuit
US10021812B2 (en) Radio device with heat sink
US12088257B2 (en) High-frequency amplifier
KR101728908B1 (ko) 이중 신호면과 공통 접지면을 갖는 안티포달 핀라인 변환기 및 안티포달 핀라인 변환기를 이용한 공간 결합 전력 증폭기
ITUB20153048A1 (it) Struttura di modulo amplificatore di potenza per radiofrequenza a doppio stadio, e amplificatore modulare che utilizza tali moduli
JP6022136B1 (ja) 高周波電力増幅器
KR102225751B1 (ko) GaN FET를 이용한 펄스드 레이더용 200W급 전력증폭기
US11296662B2 (en) High-frequency power amplifier
TWI586100B (zh) 功率放大裝置
US20230050988A1 (en) Radio frequency amplifier
CN210693871U (zh) Ku波段大功率固态功放组件阵列
Hue et al. 12/25W wideband LDMOS Power Amplifier IC (3400–3800MHz) for 5G base station applications
US9503035B2 (en) High-frequency amplifier
KR100694834B1 (ko) 다각 입체형 알에프 엠프 모듈
Karthaus et al. A 45 dBm balanced power amplifier module based on four fully integrated Doherty PA MMICs A scalable solution for cellular infrastructure active antenna systems