Análisis de amplificador de potencia Doherty asistido por emparejamiento basado en modelado de dispositivos físicos
Autores: Donati Guerrieri, Simona; Catoggio, Eva; Bonani, Fabrizio
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Análisis de amplificador de potencia Doherty asistido por emparejamiento basado en modelado de dispositivos físicos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Amplificador de potencia
Amplificador Doherty
Simulaciones TCAD
Clase AB
Clase C
Eficiencia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 40
Citaciones: Sin citaciones
El Amplificador de Potencia Doherty representa una de las soluciones más prometedoras para el diseño de etapas de potencia de alta eficiencia. En el ampliamente adoptado esquema ABC, el diseño del Amplificador Doherty depende críticamente de la precisión del modelo del dispositivo en diferentes condiciones de operación, que van desde la clase AB hasta la clase C. Para el caso de la clase C, los modelos de biblioteca suelen ser inexactos, mientras que la caracterización experimental es difícil ya que debe realizarse en condiciones de señal grande y con variación de polarización de compuerta. En este documento, proponemos un enfoque alternativo, basado en simulaciones CAD tecnológicas basadas en física (TCAD) del amplificador Doherty completo junto con el análisis de sus etapas MAIN (clase AB) y AUXILIAR (clase C) individuales. Las simulaciones TCAD proporcionan de manera fluida una modelización precisa del comportamiento del dispositivo en todas las clases de operación, incluyendo el encendido del dispositivo y las capacitancias no lineales, y fácilmente tienen en cuenta los efectos de carga cruzada de los dispositivos MAIN y AUXILIAR a través de la red de salida y el efecto de la capacitancia de retroalimentación del dispositivo (puerta-drenaje) en la coincidencia de entrada. Al analizar una etapa Doherty de GaAs a 12 GHz, mostramos que la fase de entrada de la etapa auxiliar puede ser explotada para la optimización del amplificador de potencia Doherty en términos de ganancia, linealidad y eficiencia, mostrando una ganancia de 9 dB con menos de 1 dB de variación de ganancia desde el retroceso hasta la potencia máxima con una eficiencia de potencia agregada que supera el 45% sobre una región Doherty que se extiende a más de 6 dB de retroceso de potencia de salida.
Descripción
El Amplificador de Potencia Doherty representa una de las soluciones más prometedoras para el diseño de etapas de potencia de alta eficiencia. En el ampliamente adoptado esquema ABC, el diseño del Amplificador Doherty depende críticamente de la precisión del modelo del dispositivo en diferentes condiciones de operación, que van desde la clase AB hasta la clase C. Para el caso de la clase C, los modelos de biblioteca suelen ser inexactos, mientras que la caracterización experimental es difícil ya que debe realizarse en condiciones de señal grande y con variación de polarización de compuerta. En este documento, proponemos un enfoque alternativo, basado en simulaciones CAD tecnológicas basadas en física (TCAD) del amplificador Doherty completo junto con el análisis de sus etapas MAIN (clase AB) y AUXILIAR (clase C) individuales. Las simulaciones TCAD proporcionan de manera fluida una modelización precisa del comportamiento del dispositivo en todas las clases de operación, incluyendo el encendido del dispositivo y las capacitancias no lineales, y fácilmente tienen en cuenta los efectos de carga cruzada de los dispositivos MAIN y AUXILIAR a través de la red de salida y el efecto de la capacitancia de retroalimentación del dispositivo (puerta-drenaje) en la coincidencia de entrada. Al analizar una etapa Doherty de GaAs a 12 GHz, mostramos que la fase de entrada de la etapa auxiliar puede ser explotada para la optimización del amplificador de potencia Doherty en términos de ganancia, linealidad y eficiencia, mostrando una ganancia de 9 dB con menos de 1 dB de variación de ganancia desde el retroceso hasta la potencia máxima con una eficiencia de potencia agregada que supera el 45% sobre una región Doherty que se extiende a más de 6 dB de retroceso de potencia de salida.