Amplificador clase F para telefonía móvil celular

Abstract

Actualmente, con el rápido crecimiento de las tecnologías de telefonía móvil celular, cada vez se pide más eficiencia energética a los terminales móviles. Para poder satisfacer esta necesidad, este proyecto presenta el diseño, fabricación y medida de un amplificador de potencia (PA) clase F utilizando un transistor GaN HEMT del proveedor Cree. El objetivo de este proyecto es diseñar un amplificador clase F para la banda GSM, una de las bandas de frecuencia más utilizadas para transmitir en telefonía móvil celular, con alta eficiencia, minimizando la potencia disipada por el amplificador. Por otro lado, en la actualidad todavía no hay ningún amplificador de este tipo para telefonía móvil, sólo se comercializa móviles con amplificadores de clase A y B. El amplificador de potencia clase F es uno de los más eficientes pero también uno de los que presentan mayor dificultad de diseño. El diseño dificultoso de la topología de la red, para el PA clase F, utiliza una técnica novedosa con filtros resonadores, el cual permite el control de los armónicos, proporcionado una mayor eficiencia. Estos filtros estarán compuestos por elementos distribuidos. Es decir, líneas de transmisión microstrip que son muy utilizados en la fabricación de circuitos de radio frecuencia y microondas. El diseño debe conseguir un compromiso entre ganancia, eficiencia y estabilidad del amplificador de potencia, lo que suma a cumplir varios requisitos a la vez para el diseño de este amplificador clase F. Se realiza simulaciones del diseño del amplificador clase F con herramientas sofisticadas del Advanced System Design (ADS), con carácter no lineal. Finalmente, después de simular muchas y diferentes topologías de diseño, el amplificador clase F con un potencia de entrada de 22 dBm a 900 MHz, proporciona una eficiencia de potencia agregada (PAE) de un 68.1 % con una potencia de salida de 6.63 W y una eficiencia del drenador de casi 70 %.