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Los amplificadores de potencia se diseñan a partir de un concepto inicial, se diseñan con detalle utilizando herramientas de simulación de circuitos no lineales y finalmente se optimizan en el laboratorio. Sin embargo, el diseño asistido por computadora se basa en modelos de componentes que nunca pueden capturar todos los efectos, incluidos, por ejemplo, los efectos térmicos y el acoplamiento parasitario de componentes. Casi siempre se requiere una optimización experimental final para la ganancia y la eficiencia mientras se limita la distorsión [36, 37, 38]. Una vez que el diseño ha sido optimizado en el laboratorio, se encuentra que se puede fijar un diseño para la fabricación. Por lo general, todo lo que se requiere es un ajuste manual mínimo de unidades de producción individuales para obtener el máximo rendimiento. El enfoque de optimización de diseño basado experimentalmente más útil utiliza el método de carga y extracción. Esta técnica utiliza redes de coincidencia de entrada y salida variables controladas por computadora para buscar las condiciones óptimas de entrada y salida. Además, se puede investigar el rendimiento con señales moduladas digitalmente, y esto es muy difícil de hacer en simulación.

Un sistema de carga y tracción se muestra en la Figura\(\PageIndex{1}\). Los sintonizadores automatizados realizan redes variables de entrada y salida y generalmente se basan en sintonizadores automatizados de slabline de doble talón donde la posición de los stubs también es variable. La impedancia de salida del dispositivo activo en un amplificador de potencia es típicamente alrededor de unos pocos ohmios o menos y a menudo es necesario usar un transformador de impedancia para escalar la impedancia de salida del dispositivo hasta la impedancia típicamente del\(50\:\Omega\) sistema de los sintonizadores automatizados.

El sistema de carga y tracción que se muestra en la Figura\(\PageIndex{1}\) está configurado para medir la potencia reflejada en la entrada del amplificador (a través de la entrada

Figura\(\PageIndex{1}\): Sistema de carga y tracción.

Figura\(\PageIndex{2}\): Diagrama de bloques del amplificador WiMAX que muestra las corrientes de compuerta y drenaje de CC.

acoplador direccional), el espectro en la salida del amplificador (nuevamente a través de un acoplador direccional) y la potencia de salida (siguiendo un atenuador de alta potencia). A partir de las mediciones de espectro y potencia, se encuentran las métricas de ganancia, eficiencia, potencia de salida, EVM y rebrote espectral. Muchos de estos factores pueden optimizarse [36] presentando sistemáticamente impedancias al dispositivo activo desde una cuadrícula de posibles impedancias de entrada y salida. Los sintonizadores mostrados en la Figura\(\PageIndex{1}\) proporcionan redes de coincidencia controladas a la frecuencia fundamental. Los sistemas más elaborados pueden proporcionar afinación separada en varios armónicos. Las herramientas de diseño asistido por computadora de microondas también admiten cálculos de carga y extracción para amplificadores.

El sintonizador automático de entrada, el dispositivo activo, el transformador de impedancia y el sintonizador automático de salida se convierten en el amplificador. Una vez que se encuentran los ajustes óptimos de los sintonizadores automatizados para un rango de frecuencias, la tarea de diseño se convierte en realizar una red coincidente con\(S\) parámetros que corresponden a los ajustes del sintonizador.