Transmisor Outphasing en UHF con tecnología GaN HEMT

Abstract

La evolución hacia nuevas generaciones de sistemas de comunicación inalámbricas, el caso de 4G y 5G en sistemas móviles, ha venido acompañada por un incremento en la eficiencia espectral de los formatos de modulación digital seleccionados. A cambio, la señal paso-banda a transmitir experimenta una variación muy pronunciada en su envolvente, con valores elevados de relación potencia pico a potencia promedio (PAPR de sus siglas en inglés). Entre las arquitecturas más atractivas para una amplificación eficiente de estas señales, destaca el esquema Outphasing o Chireix. En este trabajo se ha abordado el diseño e implementación de un esquema de transmisión de este tipo en la banda de 700 MHz. Partiendo de una optimización de las condiciones de operación del transistor a utilizar, un GaN HEMT empaquetado de Wolfspeed, y de los avances conseguidos en el diseño de un amplificador clase-E para operación sobre carga variable, se ajustó un combinador reactivo y un transformador de impedancia para completar el diseño del transmisor Chireix. De cara a optimizar sus prestaciones, se buscó que la red de salida, implementada con elementos concentrados, permitiese una variación de potencia lo mayor posible además de mantener una eficiencia elevada sobre los círculos de load-pull que predice el modelo no lineal de dicho dispositivo. Una vez diseñada mediante simulaciones, la red de salida compuesta por las redes de terminación en drenador, el combinador reactivo, y el transformador de impedancias, se ajustaron con elementos reales en la placa de salida, se adaptaron sus entradas y se procedió a su caracterización. Como resultado final se consiguió una eficiencia en drenador de 81.1% 74.2% a 9dB y 10dB de back-off respectivamente.