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Patent Searching and Data


Title:
POWER COMBINER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/038911
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a power combiner. The inventive combiner comprises n amplifiers (V1-Vn) which are used to increase the power applied to a load (RL). The invention is characterised in that the power from each amplifier is combined using a transformer, so that the total transformation ratio between each amplifier and the load is such that the impedance seen by each amplifier is equal to the impedance of the load for which its operation has been optimised. The invention is suitable for communication systems requiring greater cover.

Inventors:
BLASCO CLARET JORGE VICENTE (ES)
POVEDA LERMA ANTONIO (ES)
Application Number:
PCT/ES2003/000519
Publication Date:
May 06, 2004
Filing Date:
October 14, 2003
Export Citation:
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Assignee:
DISENOS DE SIST S EN SILICIO S (ES)
BLASCO CLARET JORGE VICENTE (ES)
POVEDA LERMA ANTONIO (ES)
International Classes:
H03F1/52; H03F3/21; (IPC1-7): H03F3/21; H03F1/34; H03F1/52
Foreign References:
GB2115613A1983-09-07
US6294955B12001-09-25
US3815030A1974-06-04
Attorney, Agent or Firm:
Ungría, López Javier (Avda. Ramón y Cajal 78, Madrid, ES)
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Claims:
REIVINDICACIONES :
1. COMBINADOR DE POTENCIA, que comprende"n" amplificadores (ViVn) para incrementar la potencia aplicada a una carga RL, se caracteriza porque se combina la potencia de cada amplificador (ViVn) por medio de un transformador de forma que la relación de transformación total entre cada amplificador y la carga (RL) sea tal que la impedancia vista por cada amplificador sea igual a la impedancia de la carga (ZiZn) para la que fue optimizado su funcionamiento.
2. COMBINADOR DE POTENCIA, según reivindica ción 1, caracterizado porque ante cada amplificador (VlVn) comprende un transformador (T1Tn) de modo que los secundarios de los transformadores se conectan en serie.
3. COMBINADOR DE POTENCIA, según reivindica ción 2, caracterizado porque se sitúa un transformador (To) ante la carga (RL) del combinador de potencia.
4. COMBINADOR DE POTENCIA, según reivindica ción 2, caracterizado porque ante cada amplificador (ViVji) comprende un transformador (TiTn) y entre cada dos secundarios de los transformadores (T1Tn) conectados en serie, comprende un transformador (TxlTxn/2) para mejorar el balanceo.
Description:
COMBINADOR DE POTENCIA OBJETO DE LA INVENCION La presente invención, tal y como se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva consiste en un combinador de potencia que tiene por objeto incrementar la potencia aplicada a una carga por un amplificador de salida o"Line Driver"sin incrementar distorsión.

La invención es aplicable en sistemas de comunicaciones en los que se desea alcanzar una mayor cobertura.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION En el estado de la técnica, cuando se desea que un sistema de comunicaciones tenga mayor cobertura, se emplean combinadores de potencia, que básicamente están constituidos por la combinación de varios amplificadores que permiten incrementar la potencia de señal que se inyecta en el canal de comunicaciones.

Existen varios métodos para incrementar la potencia de inyección en el estado de la técnica, siendo el más similar al dispositivo de la invención el combinador denominado Wilkinson, el cual está dotado de tres puertos y realiza la combinación de potencia de dos amplificadores.

El combinador Wilkinson es un combinador adaptado en impedancia, con lo que presenta impedancias iguales vistas desde cualquiera de los puertos que se analice, lo que implica la aparición de una resistencia en el circuito, de modo que cuando se combina la potencia de varios dispositivos parte de la potencia se disipa en esta resistencia, lo cual supone un importante inconveniente para aplicaciones de comunicación. Otro inconveniente es que no existe diseño del combinador Wilkinson para ser empleado con amplificadores diferenciales.

También cabe señalar que en el estado de la técnica es conocido el incremento de potencia a base de la colocación de múltiples amplificadores en paralelo, lo que

provoca que se consiga el objetivo de incrementar la potencia final, pero todo ello a costa de una mayor distorsión.

DESCRIPCION DE LA INVENCION Para lograr el objetivo, la invención ha desarrollado un nuevo combinador de potencia que permite incrementar múltiples veces la potencia inyectada en una carga sin incremento de la distorsión para lo que se combina la potencia de cada amplificador mediante un transformador de forma que la relación de transformación total entre cada amplificador y la carga sea tal que la impedancia vista por cada amplificador sea igual a la impedancia de carga para la que fue optimizado su funciona- miento, de modo que se consigue incrementar la potencia final entregada a la carga sin incremento de la distorsión, resultando ventajoso este hecho.

En una realización de la invención el combina- dor está caracterizado porque ante cada amplificador se sitúa un transformador de modo que los secundarios de los transformadores se conectan en serie.

En caso de que la relación de transformación de los transformadores no sea práctica para que los amplificadores se sitúen en su carga óptima, es decir que no existan transformadores comerciales con la relación de transformación necesaria, se sitúa al menos otro transfor- mador entre los transformadores anteriores indicados y la carga.

En otra realización de la invención en la que se desee mejorar el balanceo global del circuito, se sitúa un transformador ante cada amplificador, entre cada dos secundarios conectados en serie de estos transformadores comprende un nuevo transformador, esto es, se utilizan en cascada varios transformadores de dos en dos, de los cuales se van balanceando los secundarios.

A continuación, para facilitar una mejor

comprensión de esta memoria descriptiva y formando parte integrante de la misma, se acompañan unas figuras en las que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha repre- sentado el objeto de la invención.

BREVE ENUNCIADO DE LAS FIGURAS Figura 1. -Representa esquemáticamente una fuente de tensión que modela a un amplificador que se aplica a una carga RL a través de un transformador T.

Figura 2.-Muestra una gráfica de la degrada- ción de potencia de salida que se produce cuando un amplificador atraviesa el punto de compresión a ldB.

Figura 3. -Representa un posible ejemplo de realización de la invención, en la que además se muestra la impedancia vista por cada uno de los amplificadores o fuentes.

Figura 4. -Representa otro posible ejemplo de realización de la invención, en la que los amplificadores se conectan al primario de un solo transformador para realizar la combinación de potencia.

Figura 5.-Representa otro posible ejemplo de realización de la invención en el que se emplean en cascada varios combinadores para mejorar el balanceo.

DESCRIPCION DE VARIOS EJEMPLOS DE REALIZACION DE LA INVENCION Seguidamente se realiza una descripción de varios ejemplos de realización de la invención, haciendo referencia a la numeración adoptada en las figuras.

Como ha sido comentado en el apartado de "antecedentes de la invención", el objetivo perseguido por la presente invención, consiste en aumentar el nivel de potencia de la señal a la salida, sin que se produzca un incremento de la distorsión.

En el caso en el que se disponga de una fuente de tensión V a la que se aplica una carga RL a través de un transformador T tal y como aparece en la figura 1, la potncia aplicada a la carga será: <BR> <BR> <BR> V2<BR> P RL

En el caso que nos ocupa la fuente de tensión V modela al amplificador de salida o"Line Driver"del sistema de comunicaciones (no representado en las figuras), y está diseñado para entregar la máxima potencia a la carga RL.

Si se requiere que el amplificador entregue más potencia que la potencia para la que fue diseñado, se le pide más ganancia y, como consecuencia, el amplificador comienza a funcionar en la zona más allá del punto de compresión a 1dB (P1d), tal y como se muestra en la figura 2, lo que significa que comienza a distorsionar. Además es posible que el amplificador no pueda dar más ganancia por sus propias limitaciones constructivas. En cualquier caso es deseable entregar más potencia a la carga sin entrar en la zona de funcionamiento que supere el punto de compresión a 1dB (Pida) del amplificador, es decir en la zona en la que distorsiona.

La solución propuesta por la invención consiste en combinar la potencia entregada por"n"amplifi- cadores V1-V. Esto puede realizarse con un único transfor- mador de múltiples devanados a cuyos primarios se conectan los amplificadores Vl-Vn, y cuyo secundario S1 se conecta a la carga RL tal y como muestra la figura 4, o de forma que cada amplificador Vl-Vn está conectado a un transformador Tl-Tn respectivamente, tal y como se muestra en la figura 3, cuyos secundarios están conectados en serie y a su vez el conjunto de los mismos está conectado a otro transforma- dor To a través del cual se efectúa la conexión del conjunto a la carga RL.

En este circuito cada uno de los amplificado- res se representa por una fuente que ofrece una cierta

tensión Vi y que está entregando la potencia para la que fue optimizado, de manera que la potencia que entrega cada uno de los amplificadores es : pi = Pi= Zi La relación de transformación de T1-Tn combinada con la de To, es tal que cada amplificador está funcionando en su punto óptimo de carga, o lo que es lo mismo, que la impedancia Zl-Zn vista por cada amplificador Tl-Tn es igual a la carga óptima, para la que fue diseñado, tal y como se muestra en la figura 3.

De esta forma se consigue entregar mayor potencia a la carga final RL sin incurrir en distorsión adicional en los amplificadores. Un caso particular se produce en el caso en el que la relación de transformación de los transformadores es de uno a uno, es decir Ti = 1 : 1 donde i E [1, n], corresponde al número de transformador y fuente, siendo n el número total de transformadores y fuentes.

En este caso la relación de transformación del transformador de carga To es la siguiente : T0=#n:1 y la tensión aplicada a la carga RL será : VL=Vi.#n por lo que la potencia aplicada a la carga en este caso es : De tal forma que se ha conseguido incrementar "n"veces la potencia en la carga RL, teniendo todos los amplificadores lejos de la zona de compresión a ldB.

En la figura 5 se muestra otro ejemplo de

realización en el que se emplean cuatro transformadores Ti-T4 cuyos secundarios se conectan en serie dos a dos y a su vez se conectan a un transformador TXl, TX2 respectiva- mente a través de los cuales se efectúa la conexión al transformador To, de forma que en este ejemplo de realiza- ción se ha balanceado el circuito utilizando varios combinadores en cascada de dos en dos, que en el ejemplo de realización está constituido por un lado mediante los transformadores T1, T2 y por otro mediante los transformadores T3, T4, realizándose en ambos casos el balanceo mediante el secundario.

En el ejemplo se utilizan T1-T4 pero se pueden utilizar cualquier número par de transformadores Tl-Tn y en general el número de transformadores Tx es Txn/2/siendo"n" el número de transformadores.