Arquitectura outphasing reconfigurable en frecuencia basada en amplificadores clase-E de banda ancha

Abstract

Hoy en día, las comunicaciones inalámbricas utilizan formatos de modulación cada vez más complejos, basados en exigentes requerimientos en términos de eficiencia y linealidad, y requiriendo el manejo de señales con elevada relación potencia pico a potencia promedio (PAPR siglas provenientes del inglés). De esta forma, la actual quinta generación móvil (5G) y los futuros estándares de comunicaciones buscan utilizar arquitecturas de transmisión que pueden operar sin deteriorar necesariamente su eficiencia con el uso de la potencia. En el presente documento, se aborda el diseño de topologías inversoras clase-E insensibles a la carga, para su posterior utilización en un transmisor outphasing terminado en su puerta aislada por un condensador variable que permita ajustar las trayectorias mutuas de modulación de carga a cada frecuencia a los valores que ofrecerían una operación óptima. Además, a partir de los amplificadores, se diseña su circuito dual con inversión temporal, el rectificador síncrono, de tal manera que la conexión de ambos en serie permite elaborar un convertidor DC/DC. Este último, puede actuar como modulador de envolvente en arquitecturas de transmisión basadas en modulación de la polarización, jugando así un papel fundamental para asegurar una alta eficiencia.

Nowadays, wireless communications use increasingly complex modulation formats, based on demanding requirements in terms of efficiency and linearity, and requiring the handling of signals with a high Peak to Average Power Ratio (PAPR). In this way, the current fifth generation (5G) and future communication standards seek to use transmission architectures that can operate without necessarily deteriorating their efficiency with the use of power. In this document, the design of class-E inverter topologies insensitive to load is addressed, for its later use in an outphasing transmitter terminated in its isolated port by a variable capacitor that allows adjusting the mutual load modulation paths at each frequency to the values that would offer optimal operation. In addition, from the amplifiers, its dual circuit with time inversion, the synchronous rectifier, is designed in such a way that the connection of both in series makes it possible to develop a DC / DC converter. The latter can act as an envelope modulator in transmission architectures based on polarization modulation, thus playing a fundamental role in ensuring high efficiency.