Effiziente geschaltete HF-Leistungsverstärker

Leistungseffiziente elektronische Systeme haben in den letzten Jahren einen enormen Entwicklungsschub erfahren. Vor allem bei Mobilgeräten führen die zunehmende mechanische Verkleinerung, stagnierende Energiedichten der Akkumulatoren, Entwärmungsprobleme sowie steigende funktionale Erwartungen zu hohen Anforderungen an die Energieeffizienz.

Während sich digitale Schaltungsteile mittlerweile durch eine hohe Recheneffizienz auszeichnen und auch analoge Hochfrequenzempfänger sehr stromsparend ausgelegt werden können, weisen Hochfrequenzsender und insbesondere Leistungsverstärker nach wie vor niedrige Wirkungsgrade bei der Umsetzung von Gleichstrom- in Hochfrequenzleistung auf.

Ein Ansatzpunkt zur Erhöhung des Wirkungsgrads ist der Einsatz von Schaltverstärkern. Bei geschalteten Verstärkern wird im Gegensatz zu linearen Verstärkern das aktive Bauelement, der Transistor, im Idealfall als Schalter betrieben. Transistorverluste aus der Überlappung von Strom und Spannung werden somit weitestgehend vermieden.

effiziente_geschaltete_HF-Leitungsverstärkung

An der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg werden in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut für Integrierte Schaltungen (IIS) in Tennenlohe im Rahmen des ESI-Anwendungszentrums geschaltete Leistungsverstärker untersucht. Ziel ist die Entwicklung eines hocheffizienten Hochfrequenzverstärkers zur Übertragung von Signalen mit konstanter Einhüllender („constant envelope“).

Der Stromgesteuerte Klasse D Verstärker (CMCD) ist hier ein vielversprechendes Konzept zur praktischen Implementierung eines geschalteten Verstärkers für Mobilfunkfrequenzen.