Modulación polar - Polar modulation

La modulación polar es análoga a la modulación en cuadratura de la misma forma que las coordenadas polares son análogas a las coordenadas cartesianas . Marcas de modulación en cuadratura uso de coordenadas cartesianas, x e y . Al considerar la modulación en cuadratura, el eje x se denomina eje I (en fase) y el eje y se denomina eje Q (cuadratura). La modulación polar utiliza coordenadas polares, r (amplitud) y Θ (fase).

El enfoque del modulador en cuadratura para la transmisión de radio digital requiere un amplificador de potencia de RF lineal que crea un conflicto de diseño entre mejorar la eficiencia energética o mantener la linealidad del amplificador. Al comprometer la linealidad, la calidad de la señal se degrada, generalmente debido a la degradación del canal adyacente, lo que puede ser un factor fundamental para limitar el rendimiento y la capacidad de la red. También son comunes los problemas adicionales con los amplificadores de potencia de RF lineales, incluidas las restricciones paramétricas del dispositivo, la inestabilidad de la temperatura, la precisión del control de potencia, el ruido de banda ancha y los rendimientos de producción. Por otro lado, comprometer la eficiencia energética aumenta el consumo de energía (lo que reduce la duración de la batería en los dispositivos portátiles) y genera más calor.

El problema de la linealidad en un amplificador de potencia puede mitigarse teóricamente exigiendo que la señal de entrada del amplificador de potencia sea de " envolvente constante ", es decir, que no contenga variaciones de amplitud. En un sistema de modulación polar, la señal de entrada del amplificador de potencia puede variar solo en fase. La modulación de amplitud se logra entonces controlando directamente la ganancia del amplificador de potencia cambiando o modulando su voltaje de suministro. Así, un sistema de modulación polar permite el uso de muy arquitecturas de amplificadores de potencia no lineales , tales como Clase E y Clase F .

Para crear la señal polar, la transferencia de fase del amplificador debe conocerse en al menos un rango de amplitud de 17 dB. A medida que la fase pasa de una a otra, habrá una perturbación de amplitud que se puede calcular durante la transición como,

donde n es el número de muestras de I y Q y debe ser lo suficientemente grande para permitir un seguimiento preciso de la señal. Cien muestras por símbolo sería aproximadamente el número más bajo factible.

Ahora que se conoce el cambio de amplitud de la señal, el error de fase introducido por el amplificador en cada cambio de amplitud se puede utilizar para distorsionar previamente la señal. Uno simplemente resta el error de fase en cada amplitud de las señales moduladoras I y Q.

Historia

La modulación polar fue desarrollada originalmente por Thomas Edison en su telégrafo cuádruplex de 1874 ; esto permitió que se enviaran 4 señales a lo largo de un par de líneas, 2 en cada dirección. El envío de una señal en cada dirección ya se había logrado anteriormente, y Edison descubrió que al combinar la modulación de amplitud y fase (es decir, mediante modulación polar), podía duplicar esto a 4 señales, por lo tanto, cuádruplex.

Ver también

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