[en] RF power amplifiers (RF PA) are the most dominant power-consuming devices in battery-operated terminals for communication systems. The newer generation of communication systems (for instance 3G, WLAN or 4G) use spectrum-efficient digital modulations that involve non-constant envelope RF signals. To amplify non-constant envelope signals a linear power amplifier is required which has low efficiency. Different architectures and techniques have been proposed to improve efficiency of a linear RF PA system. One of the most promising techniques is Envelope Elimination and Restoration (EER) technique. The EER technique is based on the decomposition of the emitted signal in the two components of the polar representation of complex signals: the broadband baseband envelope and the narrowband phase modulation signal. A high efficiency switching RF PA is fed by the RF phase signal via a limiter, whereas the envelope is amplified by an efficient switching power converter. Finally, the recombination of the envelope and phase signals is accomplished by drain modulation of the RF PA, obtaining ideally an amplified replica of the input signal. One of the key remaining challenges for a successful realization of such system is the practical implementation of efficient, wide-bandwidth envelope amplifier. In this work, different topologies of envelope amplifiers have been modelled in a EER RF transmitter architecture for 802.11a (5GHz WLAN). Through sweep of main parameters (switching and cut-off frequencies) a set of valid configurations has been obtained, for which efficiency has been derived. The main source of losses are stray capacitances and 3-level buck converter with 6th order Butterworth filter achieves the highest efficiency of all candidates. However, it is below the state-of-the-art linear amplifiers efficiency. To be able to improve efficiency, switching devices with smaller stray capacitances and similar conduction losses should be used.

[es] Los amplificadores de potencia de radiofrecuencia (RF PA) son los dispositivos de mayor consumo de energía en los dispositivos de comunicaciones que funcionan con baterías. La nueva generación de sistemas de comunicación (por ejemplo 3G, WLAN o 4G) utiliza modulaciones digitales eficientes en espectro que implican señales de RF de envolvente no constante. Para amplificar señales de envolvente no constante se requiere un amplificador de potencia lineal que tiene baja eficiencia. Se han propuesto diferentes arquitecturas y técnicas para mejorar la eficiencia de un sistema RF PA lineal. Una de las técnicas más prometedoras es la técnica de Eliminación y Recuperación de Envolvente (EER). La técnica EER se basa en la descomposición de la señal emitida en los dos componentes de la representación polar de señales complejas: la envolvente que es una señal de banda base y gran ancho de banda y la señal modulada en fase que es de banda estrecha. La señal RF modulada en fase es separada vía un limitador y es amplificada por un RF PA conmutado de alta eficiencia, mientras que la envolvente es amplificada por un convertidor de potencia conmutado eficiente. Finalmente, la recombinación de las señales se lleva a cabo mediante la modulación de la alimentación del PA RF, obteniendo idealmente una réplica amplificada de la señal de entrada. Uno de los problemas claves que aún se debe resolver para una realización exitosa de este sistema es la implementación práctica de un amplificador de envolvente eficiente de gran ancho de banda. En este trabajo, diferentes topologías de amplificadores de envolvente se han modelado en una arquitectura EER de transmisor de RF para 802.11a (5 GHz WLAN). A través de un barrido de los parámetros principales (las frecuencias de conmutación y de corte del filtro) se ha obtenido un conjunto de configuraciones válidas, por las que se ha calculado la eficiencia. La principal fuente de pérdidas son las capacidades parásitas y el convertidor reductor conmutado de 3 niveles con filtro Butterworth de orden 6 logra la eficiencia más alta de todos los candidatos. Sin embargo, ésta se encuentra por debajo de la eficiencia de los amplificadores lineales actuales. Para ser capaz de mejorar la eficiencia, se necesitan dispositivos de conmutación con capacidades parásitas más pequeñas y pérdidas de conducción similares.