Métodos de extracción de parámetros de un circuito equivalente de pequeña señal para transistores LDMOS de potencia para aplicaciones de RF

En la actualidad, la gran cantidad de aplicaciones que surgen dentro del ámbito de la radiofrecuencia hacen que el desarrollo de dispositivos dentro de este campo sea constante. Estos dispositivos cada vez requieren mayor potencia para frecuencias de trabajo elevadas, lo que sugiere abrir vías de investigación sobre dispositivos de potencia que ofrezcan los resultados deseados para altas frecuencias de operación (GHz). Dentro de este ámbito, el objetivo principal de este proyecto es el de realizar un estudio sobre este tipo de dispositivos, siendo el transistor LDMOS el candidato elegido para tal efecto, debido a su buen comportamiento en frecuencia para tensiones elevadas de funcionamiento.

Analysis of the lateral diffuse metal-oxide semiconductor (LDMOS) power amplifier for cellular base stations

The primary purpose of this thesis was to present a theoretical large-signal analysis to study the power gain and efficiency of a microwave power amplifier for LS-band communications using software simulation. Power gain, efficiency, reliability, and stability are important characteristics in the power amplifier design process. These characteristics affect advance wireless systems, which require low-cost device amplification without sacrificing system performance. Large-signal modeling and input and output matching components are used for this thesis. Motorola's Electro Thermal LDMOS model is a new transistor model that includes self-heating affects and is capable of small-large signal simulations. It allows for most of the design considerations to be on stability, power gain, bandwidth, and DC requirements. The matching technique allows for the gain to be maximized at a specific target frequency. Calculations and simulations for the microwave power amplifier design were performed using Matlab and Microwave Office respectively. Microwave Office is the simulation software used in this thesis. The study demonstrated that Motorola's Electro Thermal LDMOS transistor in microwave power amplifier design process is a viable solution for common-source amplifier applications in high power base stations. The MET-LDMOS met the stability requirements for the specified frequency range without a stability-improvement model. The power gain of the amplifier circuit was improved through proper microwave matching design using input/output-matching techniques. The gain and efficiency of the amplifier improve approximately 4dB and 7.27% respectively. The gain value is roughly .89 dB higher than the maximum gain specified by the MRF21010 data sheet specifications. This work can lead to efficient modeling and development of high power LDMOS transistor implementations in commercial and industry applications.

Amplificador de envolvente de señales de RF basado en el convertidor buck multifase

En este trabajo se presenta un convertidor DC-DC buck de dos fases de alta velocidad adecuado para emplear en técnicas de linealización de amplificadores como ET (Envelope Tracking) o EER (Envelope Elimination and Restoration). El convertidor ha sido realizado con tecnología LDMOS y la técnica usada para controlarlo ha sido modulación PWM, creada mediante procesado digital y un generador de funciones. La potencia de salida es de hasta 125W de pico, con un rendimiento del 80%, un ancho de banda de hasta 2MHz y en las medidas de linealidad presenta una atenuación a los productos de intermodulación de tercer orden de más de 45 dBc.

Procedimiento De Amplificador De Envolvente De Señales Moduladas En RF Para Técnicas EER Y ET

An envelope amplifier for an EER (Envelope Elimination and Restoration) and ET (Envelope Tracking) techniques is shown in this paper. The amplifier is based on a high speed two phases buck converter and employs RF LDMOS technology for the switching stage. A DPWM (Digital Pulse With Modulation) signal is used to control the amplifier by means of a functions generator. Simulations and measurements on a circuit prototype are presented showing a good agreement. Up to 125W output peak power can be delivered over a 5Ω load resistor. About 80% efficiency has been obtained. And at the two tone test, the third order intermodulation products (IP3) remain below 45dBc over a 2MHz bandwidth.

Amplificador de RF Doherty assimétrico de 2-vias

Os atuais esquemas de modulação e acesso ao meio, tais como o Wide- Band Code-Division Multiple Access (WCDMA) ou Orthogonal Frequency- Division Multiple Access (OFDMA), que são otimizados para a gestão eficiente do espetro electromagnético e elevada taxa de transmissão, originam sinais de elevado Peak-to-Average Power Ratio (PAPR) e requisitos de linearidade rigorosos. As arquiteturas de amplificação tradicionais, i.e. baseadas no operação em modo de corrente do dispositivo ativo, são incapazes de satisfazer estes requisitos em simultâneo. Assim, o amplificador de potência (do inglês, Power Ampli_er (PA)) incorre numa degradação significativa de rendimento energético em favor de maior linearidade, aumentando simultaneamente os custos de operação das estacões base para os operadores de telecomunicações móveis e o impacte ambiental. Este trabalho foca-se no estudo da arquitetura Doherty, a principal solução encontrada para melhorar o compromisso linearidade/rendimento para aplicações em estações-base de comunicações móveis. Para tal, são expostos os princípios básicos de amplificadores de rádio frequência assim como a análise teórica do tradicional PA Doherty (do inglês, Doherty Power Amplifier (DhPA)) de duas vias e suas variantes. O estudo _e complementado com o projeto e implementação de um PA excitador, em classe-AB, e de um DhPA de elevada potência, colocando-se em prática a teoria e técnicas de projeto estudadas ao longo deste trabalho, aliadas aos desafios da implementação com dispositivos reais de elevada potência.