flash departamento

Project: Investigación sobre amplificadores altamente eficientes 
Responsable: J. Apolinar  Reynoso  Hernández
Tipo de proyecto: Proyecto Interno
Resumen: El amplificador de potencia (AP) es el último bloque del transmisor y es el responsable de que la señal a transmitir pueda llegar a mayor distancia, además es el bloque que consume mayor cantidad de energía. Esto nos lleva a buscar diseñar AP¿s más eficientes que permitan optimizar dicho consumo. Sin embargo, al mejorar la eficiencia de un AP, la linealidad se ve disminuida así como la ganancia. Es por ello que en los modernos sistemas de comunicación, la potencia, la linealidad y la eficiencia de los amplificadores de potencia de radio frecuencia de las estaciones base son características requeridas para asegurar la confiabilidad y la calidad de los servicios que ofrecen dichos sistemas. En este sentido una de las líneas en que se está desarrollando investigación de punta es sobre el diseño de amplificadores altamente eficientes.
El diseño del AP presenta un gran reto, en donde en primer lugar se necesitan definir los requerimientos que debe satisfacer dicho AP para poder establecer un compromiso entre linealidad, eficiencia y potencia de salida. A fin de enfrentar este reto, se requiere del trabajo de investigación en las disciplinas de: modelado y caracterización de transistores y amplificadores de potencia, diseño de amplificadores de potencia altamente eficientes clase E, F y J y simulación electromagnética de circuitos pasivos. Cabe mencionar que actualmente no existe una estrategia definida, aceptada y sistemática para diseñar las redes de adaptación de entrada y salida que se necesitan sintetizar para que el transistor opere como un amplificador eficiente clase E, F y J.
En la actualidad existen diferentes tecnologías que compiten por el mercado de los amplificadores de potencia altamente eficientes (Clase E, F, J) a base de transistores de efecto de campo. Estas tecnologías son: Silicio FET-LDMOS, Nitruro de Galio (GaN) FET y Carburo de Silicio (SiC) FET. El AlGaN/GaN HEMT es un excelente candidato como dispositivo activo para fabricar los AP de las estaciones base de telefonía celular. Éste tiene una alta densidad de carga y una alta velocidad de saturación, lo cual produce altos niveles de potencia de salida. También tiene una alta movilidad electrónica, que origina una baja resistencia de encendido, y por lo tanto, se puede lograr una alta eficiencia. Como resultado de su ancho de banda prohibida, se puede alcanzar un alto valor del voltaje de ruptura, con una alta densidad de carga, y sustancialmente con un muy alto rango de operación a temperaturas elevadas. Todos estos factores mejoran indirectamente la linealidad del AlGaN/GaN HEMT.
El desarrollo de un AP con alta eficiencia va de la mano con el desarrollo de modelos no-lineales del dispositivo activo. A pesar de esto, aún no existe un modelo que sea lo suficientemente exacto para modelar el comportamiento del AlGaN/GaN. Por lo cual, como parte de este proyecto se contempla investigar el modelado no-lineal de transistores de AlGaN/GaN y SiC, por medio de un circuito eléctrico equivalente; utilizando medidas estáticas y dinámicas del transistor.
Con la finalidad de evaluar los modelos no-lineales, así como el comportamiento de los amplificadores diseñados, en este proyecto se tiene como una de las metas estudiar las características de conversión AM-AM y AM-PM en transistores de potencia.
En lo que respecta al diseño de redes de adaptación, divisores de potencia y combinadores, en años recientes de ha propuesto el uso de metamateriales. Estos elementos permiten reducir las dimensiones del circuito en cuestión, sin perder prestaciones, también se ha reportado el incremento de ancho de banda y la sintonización de la impedancia a frecuencias armónicas. Este proyecto permitirá abordar el estudio de este tipo de circuitos y su posible aplicación en el diseño de los amplificadores altamente eficientes, así como en el diseño de combinadores y acopladores direccionales.
Vigencia: (2013-01-23 - 2015-12-31)

Carretera Ensenada-Tijuana No. 3918, Zona Playitas, C.P. 22860, Ensenada, B.C. Mexico. Phone: 01(646)175-05-00

w3cCSS w3cXML

CICESE, MÉXICO - © 2011