Amplificador rf

Introducción
El amplificador de potencia (PA) es la última etapa del emisor. Tiene la misión de amplificar la potencia de la señal (no necesariamente la tensión) y transmitirla a la antena con la máxima eficiencia. En eso se parecen a los amplificadores de baja frecuencia, pero aquí la distorsión o falta de linealidad puede no ser importante.
A continuación se mencionan algunascaracterísticas de un PA para equipos de comunicaciones móviles y sus valores típicos
Potencia de salida, so +20 a +30 dBm
Eficiencia, η 30% a 60%
Ganancia, GP 20 a 30 dB
Distorsión, IMR –30 dB (*)
Control de potencia ON – OFF
(*) Para cada armónico se define IMR = so(armónico)/_s__o_(útil) cuando la entrada es la suma de dos tonos con el mismo nivel, aquel que hace so(útil) = s_o, max _– 6dB
Antes de empezar a realizar el diseño de un amplificador de cualquier tipo se han de definir unos objetivos, de manera que se conozcan las características que ha de tener, ganancia, punto de compresión a 1dB, ruido, intermodulación,...
A continuación se ha de decidir que finalidad tendrá dentro del sistema del que
forme parte, será de transmisión, recepción, de bajo ruido, de altapotencia. Y
seguidamente determinar de qué clase será, A, B, AB, C,...
Una vez decididos estos factores el siguiente paso es escoger un transistor
adecuado, decidir un punto de trabajo apropiado y diseñar una red de
polarización. Seguidamente es importante estudiar su estabilidad por si es
necesario añadir algún elemento para mejorarla.
El siguiente paso es empezar a realizar la redde adaptación tanto de entrada como de salida. Y realizar unas primeras simulaciones del comportamiento del circuito. Si se comprueba que no se están cumpliendo los objetivos deseados, por ejemplo, en cuanto a ganancia o ancho de banda, siempre se pueden intentar mejorar las redes de adaptación. Si el problema es que queremos que amplifique en una zona concreta la solución pasa por diseñarfiltros, paso bajo, paso alto, paso banda en función de las necesidades.
Por último se necesita desacoplar la señal de RF de la de continua, para no afectar a nuestro circuito ni a circuitos que estén cerca, para ello hay que introducir varios elementos, como bobinas, condensadores, líneas de transmisión, de choque o desacoplo.
Una vez hechos todos los pasos se realiza una simulación y después deobservar todos los parámetros que nos habíamos fijado como objetivos, se puede realizar un tunning de las redes de adaptación para poder mejorar los resultados. De manera que el amplificador queda finalmente diseñado.
Clasificación de los amplificadores de potencia
Los amplificadores de potencia tradicionales emplean dispositivos activos (BJT o MOSFET) que se comportan como fuentes decorriente controladas por tensión. Estos se clasifican atendiendo a la fracción del periodo de la señal en que los dispositivos permanecen en conducción. Si la entrada es una función sinusoidal, su argumento se incrementa 360º a cada periodo de señal. La fracción del periodo en que los dispositivos conducen se mide por el semiángulo de conducción, θ, que está comprendido entre 0 y 180º. Se definen tresclases:
Clase A θ = 180º (conducen siempre)
Clase B θ = 90º (conducen medio periodo)
Clase C θ < 90º (conducen menos de medio periodo)
Cuanto menor es θ mayor es la eficiencia pero menor es la linealidad.
Existe otro tipo de amplificadores de potencia donde los dispositivos funcionan en conmutación. Actúan como interruptores que pasan alternativamente de corte a conducción. Laeficiencia es teóricamente del 100% puesto que un interruptor ideal no consume potencia en ninguno de los dos estados: en corte i = 0 y en conducción v = 0. En la práctica la eficiencia se reduce porque hay pérdidas de potencia durante el transitorio de conmutación. Por eso se han ideado diferentes esquemas que minimizan estas pérdidas. Estos amplificadores reciben distintos nombres (clase D, E,...