Técnicas de linealización de amplificadores de potencia

Existen múltiples métodos para linealizar amplificadores de potencia, cada uno con sus ventajas e inconvenientes. La elección óptima depende de factores como ancho de banda, complejidad, eficiencia, esquema de modulación, especificaciones de interferencia en canal adyacente y rango dinámico. A continuación se resumen los principales enfoques.

Métodos sencillos: elevar el polarizado (bias)

La forma más simple de mejorar la linealidad es aumentar el nivel de polarización. Ventajas: rapidez y simplicidad, ideal para principiantes. La idea es reducir el nivel de entrada al amplificador; al bajar la tensión de entrada, la salida se aproxima a una versión lineal amplificada. Desventaja principal: mayor consumo de potencia DC o reducción de la potencia RF de salida.

Polarizado dinámico

En lugar de mantener un bias alto constante, este método ajusta el polarizado solo cuando la amplitud de la señal lo requiere, manteniendo el amplificador en su región más eficiente sin superar los límites de distorsión. El bias DC aumenta con el nivel de entrada; al acercarse a la compresión de ganancia, un amplificador operacional detecta la caída de ganancia y eleva el bias para compensar. Si se opera por debajo de la compresión de 1 dB, se obtiene una salida linealizada. Ventaja: mejora el punto de compresión de 1 dB. Inconveniente: puede introducir desplazamiento de fase.

Realimentación en banda base (Baseband Feedback)

Al tener la señal RF un ancho de banda mucho mayor que la banda base, se reduce el ancho de banda necesario en el bucle de realimentación alimentando la señal de banda base en lugar de la RF. La idea central: modular la banda base sobre la portadora RF, amplificar con un amplificador no ideal y demodular. Desventaja principal: reducción del ancho de banda y posible aumento de complejidad.

Feed-forward adaptativo (Adaptive Feed Forward)

Una señal sin distorsión alimenta simultáneamente el amplificador de potencia y un amplificador de ganancia/fase variable. Asume que la no linealidad principal proviene del amplificador de potencia; otros factores pueden influir, por lo que requiere análisis cuidadoso antes de implementarse.

Realimentación cartesiana (Cartesian Feedback)

Utiliza modulación IQ en la portadora antes de amplificar. Las componentes I (en fase) y Q (en cuadratura) se realimentan por separado para linealizar, generando la señal RF final. Principal desventaja: ancho de banda reducido.