Desarrollo de modelos no lineales de transistores GaAs para el diseño de amplificadores de potencia de alta eficiencia
En los sistemas de comunicaciones modernos, en especial los sistemas móviles, el consumo de energía es un factor crítico que se tiene que optimizar. Por tal motivo los amplificadores de potencia (AP) que son los que mayor energía consumen deben de ser muy eficientes. En ese sentido los AP clase E ha...
| Author: | |
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| Format: | doctoral thesis |
| Status: | Published version |
| Publication Date: | 2006 |
| Country: | México |
| Institution: | Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada |
| Repository: | Repositorio Institucional CICESE |
| Language: | Spanish |
| OAI Identifier: | oai:cicese.repositorioinstitucional.mx:1007/2201 |
| Online Access: | http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/2201 |
| Access Level: | Open access |
| Keyword: | info:eu-repo/classification/Autor/Computadoras analógicas info:eu-repo/classification/cti/7 info:eu-repo/classification/cti/33 info:eu-repo/classification/cti/3325 |
| Summary: | En los sistemas de comunicaciones modernos, en especial los sistemas móviles, el consumo de energía es un factor crítico que se tiene que optimizar. Por tal motivo los amplificadores de potencia (AP) que son los que mayor energía consumen deben de ser muy eficientes. En ese sentido los AP clase E han demostrado teóricamente una eficiencia del 100% y en la práctica han alcanzado eficiencias de 90%. Estos resultados fueron reportados en la década de los 70 a muy bajas frecuencias y considerando que el transistor se comporta como un interruptor ideal. Sin embargo, con el desarrollo de nuevas tecnologías de transistores que funcionan a frecuencias del rango de los GHz se necesita reconsiderar la metodología de diseño de los amplificadores clase E. En esta tesis se plantea una nueva metodología para el diseño de los AP clase E de línea de transmisión utilizando el modelo no lineal de un transistor de efecto de campo en tecnología GaAs en lugar del interruptor ideal. Con la ayuda del modelo no lineal se identifica una variable que tiene un impacto importante en el desempeño del amplificador y que no se había considerado en ningún trabajo anterior, dicha variable es el tiempo que tarda la señal de entrada en saturar al transistor. Lo anterior permitió desarrollar una expresión analítica más precisa para determinar la impedancia de la red de carga. Con esta nueva expresión analítica se construyeron AP clase E a 0.8, 1.9 y 6.0 GHz, utilizando el método de diseño clásico y el que se propone en esta tesis, demostrando que el método de diseño que se propone se acerca mucho más a la impedancia de la red de carga óptima. Por otro lado, desde el punto de vista de modelado, este trabajo muestra que para este tipo de aplicación y cuando la eficiencia es una prioridad, las características I-V del transistor se pueden obtener tanto de mediciones en modo pulsado como en régimen estática. Además, el modelo de corriente puede ser bastante flexible para modelar la transición entre la región óhmica y la de saturación, esto se comprobó comparando el modelo de Angelov contra un modelo mejorado de Angelov que se propone en este trabajo. |
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