4.7: Linealización

La linealización se refiere a estrategias que compensan las no linealidades inherentes de fase y amplitud de los amplificadores de RF. Existen tres estrategias básicas que introducen un mecanismo de corrección [45, 46, 47, 48, 49, 50]:

1. linealización de predistorsión,
2. linealización feed-forward, y
3. linealización por diseño.

La reducción de la distorsión mediante las técnicas anteriores permite que un amplificador opere con mayor eficiencia mientras produce la máxima cantidad permisible de distorsión.

4.7.1 Predistorsión

El concepto de predistorsión se ilustra en la Figura 4.6.11. La no linealidad esencial de un amplificador de RF es una respuesta similar al tanh, como se muestra en

Figura\(\PageIndex{1}\): Concepto linealizador Feed-forward con las gráficas que muestran los espectros en diferentes partes del circuito.

Figura 4.6.11 (a). Con predistorsión, se desarrolla una red de compensación que tiene una respuesta complementaria, como la que se muestra en la Figura 4.6.11 (b), [49, 50]. Cuando la red de compensación precede al amplificador, idealmente la salida se linealiza con poca distorsión final (ver Figura 4.6.11 (c)). La predistorsión puede ser predistorsión analógica, como se muestra aquí, o la función de compensación se puede realizar en banda base en una unidad DSP. La predistorsión requiere un buen modelo analítico conductual del amplificador a partir del cual se pueda calcular la distorsión. Entonces este modelo se revierte para sintetizar la red de compensación. Las variaciones de la estrategia de predistorsión incluyen predistorsión adaptativa en la que la distorsión en la salida del amplificador se muestrea regularmente durante el funcionamiento y se actualizan los coeficientes de la red de compensación. La linealización alcanzable está limitada por la precisión de la síntesis de reversión, la estabilidad del circuito amplificador y la estabilidad del proceso adaptativo.

4.7.2 Linealización Feed-Forward

Una estrategia de linealización que no requiere caracterización del proceso no lineal es la linealización feed-forward, cuyo concepto se muestra en la Figura\(\PageIndex{1}\) [48]. En la Figura\(\PageIndex{1}\) se considera una señal de entrada de dos tonos para ilustración. La señal de dos tonos es muestreada antes de la amplificación por el amplificador principal, lo que produce distorsión de intermodulación donde la distorsión de intermodulación de tercer orden se muestra en el espectro en la salida del amplificador principal. La señal de entrada original no distorsionada es muestreada por el acoplador direccional en la entrada y, siguiendo el ajuste de amplitud y fase, se compara con la señal distorsionada muestreada en la salida del amplificador principal. La diferencia es entonces la forma de onda distorsionada, que se amplifica por un amplificador auxiliar y luego se agrega a la ruta de la señal principal (después del ajuste de fase apropiado). Esta adición idealmente cancela la distorsión en la señal de alta potencia. La linealización de alimentación directa requiere un amplificador auxiliar muy lineal, pero esto es más fácil de lograr que para el amplificador principal ya que el amplificador auxiliar opera a niveles de potencia mucho más bajos.

4.7.3 Resumen

La tercera categoría de linealización es la linealización por diseño, lograda eligiendo topologías de amplificador que compense inherentemente la distorsión. Muchas de estas topologías serán consideradas en las próximas secciones.

Las diversas estrategias de linealización se pueden combinar, pero las topologías lineales por diseño son muy importantes, ya que la predistorsión y la linealización de alimentación directa pueden consumir una potencia de CC significativa, especialmente para las señales de banda ancha.