Etapas amplificadoras rf
Páginas: 42 (10472 palabras)
Publicado: 27 de mayo de 2011
Electrónica de Comunicaciones
TEMA 6 Etapas Amplificadoras de potencia de RF
Los amplificadores de potencia son a los equipos de transmisión lo que los amplificadores de señal débil los receptores radioeléctricos. Es éste un campo donde la tecnología de estado sólido no ha llegado a desplazar por completo a la de vacío. En efecto, se siguen utilizando tubos electrónicos en potencias yfrecuencias elevadas, y es muy probable que la situación así continúe por bastante tiempo. No obstante, este nicho tecnológico es propio de verdaderos especialistas, por lo que nos limitaremos al estudio de los amplificadores basados en semiconductores, mucho más extendidos.
6.1 GENERALIDADES SOBRE LAS ETAPAS DE POTENCIA DE RF
Para construir amplificadores de potencia de RF se utilizan elementosactivos de diversa índole, dependiendo de las frecuencias y potencias con las que se opere.
Los tubos de vacío convencionales, de tipo triodo, se emplean para decenas de kilowatios en frecuencias por debajo de 1Ghz. Las válvulas de vacío, basadas en otros efectos, distintos al del triodo llegan a conseguirse centenas de vatios en microondas, como los tubos de onda progresiva (TWT’s), empleadosen los transmisores de satélite. También pertenecen a este rango de frecuencias los klystrones , en sus diferentes versiones. Empleados en RADAR y en amplificadores de comunicaciones Especial mención merecen los tubos de muy altas potencias (magnetrones), que funcionan en régimen impulsivo, empleados en los transmisores de radar, y que son los hermanos mayores de los más modestos empleados en loshornos domésticos de microondas.
En cuanto a los semiconductores, hasta cientos de vatios funcionan los MOSFET de silicio, en VHF y HF; y hasta algunos cientos de milivatios los HEMT de fosfuro de indio, en ondas milimétricas. Sin olvidar otros dispositivos activos, como los bipolares (BJT), MESFET (AsGa), JFET, PHEMT,...etc
La mayoría de los transistores bipolares de RF son del tipo NPN, ode canal N (si se trata de transistores de efecto de campo, o MOSFET), debido a la mayor movilidad de los portadores minoritarios, cuando éstos son electrones, frente a aquellos materiales cuya conductividad mayoritaria es por huecos. La alta movilidad favorece el funcionamiento a frecuencias elevadas.
Aunque las tensiones y corrientes de funcionamiento de los diferentes tipos de dispositivosactivos varían, los principio básicos de la amplificación son los mismos, por lo que utilizaremos, en los ejemplos y aplicaciones de amplificadores de potencia que siguen, transistores de diversas tecnologías, indistintamente.
15/04/2005 9:36:00 Edición 2004/5 Pág.1
Tema 6 – Amplificadores de Potencia de RF
6.2 CLASIFICACIÓN DE LOS AMPLIFICADORES
6.2.1 Clases de operación de losamplificadores
Ha venido siendo tradicional la subdivisión de los amplificadores de potencia por “clases”, atendiendo al punto de polarización (punto de reposo) y a la excursión de la señal en los elementos activos que constituyen la base de los mismos
En RF, la clase se identifica con una letra mayúscula (que, en el caso de válvulas termoiónicas, puede ir seguida de un subíndice numérico) que vade la A hasta la F, normalmente. En los últimos años han proliferado las denominaciones por encima de este límite, pero, o son amplificadores no utilizados en RF o variantes y perfeccionamientos de los anteriores.
La diferente elección del punto de reposo causa que el dispositivo activo no esté, necesariamente, conduciendo durante toda la duración del ciclo completo de una señal sinusoidal. Dehecho sólo la hace en los denominados de clase A. En el resto, sólo conduce durante un número determinado de grados de la señal sinusoidal que se desea amplificar, lo que también pueden servir para identificar, con mayor precisión, la clase de funcionamiento.
Este punto de vista sobre la clase de amplificación es más correcto, pues una breve reflexión nos indicará que sólo la polarización,...
TEMA 6 Etapas Amplificadoras de potencia de RF
Los amplificadores de potencia son a los equipos de transmisión lo que los amplificadores de señal débil los receptores radioeléctricos. Es éste un campo donde la tecnología de estado sólido no ha llegado a desplazar por completo a la de vacío. En efecto, se siguen utilizando tubos electrónicos en potencias yfrecuencias elevadas, y es muy probable que la situación así continúe por bastante tiempo. No obstante, este nicho tecnológico es propio de verdaderos especialistas, por lo que nos limitaremos al estudio de los amplificadores basados en semiconductores, mucho más extendidos.
6.1 GENERALIDADES SOBRE LAS ETAPAS DE POTENCIA DE RF
Para construir amplificadores de potencia de RF se utilizan elementosactivos de diversa índole, dependiendo de las frecuencias y potencias con las que se opere.
Los tubos de vacío convencionales, de tipo triodo, se emplean para decenas de kilowatios en frecuencias por debajo de 1Ghz. Las válvulas de vacío, basadas en otros efectos, distintos al del triodo llegan a conseguirse centenas de vatios en microondas, como los tubos de onda progresiva (TWT’s), empleadosen los transmisores de satélite. También pertenecen a este rango de frecuencias los klystrones , en sus diferentes versiones. Empleados en RADAR y en amplificadores de comunicaciones Especial mención merecen los tubos de muy altas potencias (magnetrones), que funcionan en régimen impulsivo, empleados en los transmisores de radar, y que son los hermanos mayores de los más modestos empleados en loshornos domésticos de microondas.
En cuanto a los semiconductores, hasta cientos de vatios funcionan los MOSFET de silicio, en VHF y HF; y hasta algunos cientos de milivatios los HEMT de fosfuro de indio, en ondas milimétricas. Sin olvidar otros dispositivos activos, como los bipolares (BJT), MESFET (AsGa), JFET, PHEMT,...etc
La mayoría de los transistores bipolares de RF son del tipo NPN, ode canal N (si se trata de transistores de efecto de campo, o MOSFET), debido a la mayor movilidad de los portadores minoritarios, cuando éstos son electrones, frente a aquellos materiales cuya conductividad mayoritaria es por huecos. La alta movilidad favorece el funcionamiento a frecuencias elevadas.
Aunque las tensiones y corrientes de funcionamiento de los diferentes tipos de dispositivosactivos varían, los principio básicos de la amplificación son los mismos, por lo que utilizaremos, en los ejemplos y aplicaciones de amplificadores de potencia que siguen, transistores de diversas tecnologías, indistintamente.
15/04/2005 9:36:00 Edición 2004/5 Pág.1
Tema 6 – Amplificadores de Potencia de RF
6.2 CLASIFICACIÓN DE LOS AMPLIFICADORES
6.2.1 Clases de operación de losamplificadores
Ha venido siendo tradicional la subdivisión de los amplificadores de potencia por “clases”, atendiendo al punto de polarización (punto de reposo) y a la excursión de la señal en los elementos activos que constituyen la base de los mismos
En RF, la clase se identifica con una letra mayúscula (que, en el caso de válvulas termoiónicas, puede ir seguida de un subíndice numérico) que vade la A hasta la F, normalmente. En los últimos años han proliferado las denominaciones por encima de este límite, pero, o son amplificadores no utilizados en RF o variantes y perfeccionamientos de los anteriores.
La diferente elección del punto de reposo causa que el dispositivo activo no esté, necesariamente, conduciendo durante toda la duración del ciclo completo de una señal sinusoidal. Dehecho sólo la hace en los denominados de clase A. En el resto, sólo conduce durante un número determinado de grados de la señal sinusoidal que se desea amplificar, lo que también pueden servir para identificar, con mayor precisión, la clase de funcionamiento.
Este punto de vista sobre la clase de amplificación es más correcto, pues una breve reflexión nos indicará que sólo la polarización,...
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