Seguimiento de sobres

El seguimiento de envolvente ( ET ) describe un enfoque para el diseño de amplificadores de radiofrecuencia (RF) en el que el voltaje de suministro de energía aplicado al amplificador de potencia de RF se ajusta continuamente para garantizar que el amplificador esté funcionando con la máxima eficiencia para la potencia requerida en cada instante de transmisión. ^[1]

Un amplificador de RF convencional diseñado con un voltaje de suministro fijo funciona de manera más eficiente solo cuando funciona en compresión .

Los amplificadores que funcionan con una tensión de alimentación constante se vuelven menos eficientes a medida que aumenta el factor de cresta de la señal, porque el amplificador pasa más tiempo funcionando por debajo de la potencia pico y, por lo tanto, pasa más tiempo funcionando por debajo de su máxima eficiencia.

La necesidad de una mayor eficiencia surge particularmente a medida que los esquemas de modulación se vuelven más complejos y aumenta su relación potencia pico/potencia media. Los esquemas de modulación más antiguos basados ​​en modulación de fase o frecuencia sin información de amplitud transportada en la señal pueden utilizar amplificadores que se activan en compresión y ofrecen altos niveles de eficiencia. En 2014, las estaciones base de comunicaciones móviles consumían aproximadamente el 1% de la electricidad mundial. ^[2]

En cambio, muchos sistemas de comunicación nuevos, desde WiMAX hasta LTE , sí utilizan información de amplitud. El amplificador no puede funcionar en modo de compresión, porque la información de amplitud se distorsiona. Estos amplificadores solo pueden alcanzar su máxima eficiencia en los picos de amplitud. El resto del tiempo se disipa energía innecesariamente. ^[3]

Por lo tanto, las señales con una alta relación de potencia pico a potencia media implican que se alcanzan bajos niveles de eficiencia y que el exceso de energía se desperdicia, en última instancia, en forma de calor.

El seguimiento de envolvente ajusta el voltaje aplicado a un amplificador de potencia de RF para entregar la potencia necesaria en ese instante. La información de envolvente se deriva del módem IQ y se pasa a una fuente de alimentación de seguimiento de envolvente para proporcionar el voltaje requerido. ^[4]

En 2013, Qualcomm se convirtió en la primera empresa en enviar un chip con dicha tecnología, que afirmó ser el primero de la industria para dispositivos móviles 3G y 4G LTE. ^[5] R2 Semiconductor se convirtió en la primera empresa ET de la industria en enviar un teléfono con ET en el Samsung Galaxy S5 Mini . ^[6]

En septiembre de 2014, al menos 16 teléfonos emplean ET, incluidos el Samsung Galaxy Note 3 , el Galaxy S5 Mini , ^[6] el Nexus 5 y el iPhone 6. [ ^7] Otros fabricantes de componentes que evalúan la tecnología incluyen R2 Semiconductor, Mediatek , RF Micro Devices , Skyworks , Texas Instruments , Analog Devices , Nujira y Eta Devices. ^[2]

Eta Devices, una empresa derivada del MIT con sede en Cambridge, Massachusetts, está preparando un módulo de estación base y un chip que, según afirma, reduce el consumo de batería y funciona bien en aplicaciones que requieren un gran ancho de banda. La empresa afirma que el chip ayuda a reducir el consumo de electricidad en un 20 por ciento y la generación de calor en hasta un 30 por ciento. El enfoque de Eta aumenta la eficiencia a costa de un mayor ruido de señal. La empresa utiliza un procesamiento avanzado de señales digitales para solucionar el problema. La estación base de Eta es un poco más pequeña que una caja de zapatos y es el primer transmisor LTE 4G que logra una eficiencia promedio superior al 70 por ciento, frente al 45 al 55 por ciento típico. ^[2]

• El tutorial de seguimiento de sobres incluye un video y todos los aspectos del seguimiento de sobres
• Zhancang Wang, "Amplificadores de potencia de seguimiento de envolvente para comunicaciones inalámbricas", Artech House, MA: Boston, 2014.
• La startup R2 Semiconductor trabaja en la tecnología de seguimiento de envolventes