Conception d'un système de caractérisation fonctionnelle d'amplificateur de puissance en présence de signaux modulés à l'aide de réflectomètres six-Portes PDF Download
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Author: Souheil Bensmida
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Languages : fr
Pages : 217
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Book Description
Ce mémoire présente l'étude et la mise en oeuvre d'un banc de caractérisation fonctionnelle de type " load-pull " pour la mesure de l'ensemble des critères de puissance, rendement et linéarité en présence de tous types de signaux (CW, CW-pulsés, GMSK, QPSK, QAM, etc.). Ce banc est constitué de réflectomètres six-portes, pour la mesure des impédances et des puissances. Afin de permettre l'utilisation de signaux modulés nous avons implémenté des détecteurs de puissance rapides bas coût à base de diodes Schottky non polarisées pour la détection de puissance au niveau des jonctions six-portes. Pour l'optimisation de la linéarité en plus, nous avons ajouté des modules de contrôle des impédances basses fréquences en entrée et en sortie du composant à tester. Un transistor de puissance MESFET a été testé à la fréquence 1.575 GHz en présence d'un signal modulé QPSK de largeur 1.25 MHz et d'un signal bi-porteuses séparées de 800 kHz pour une polarisation de type A et AB. Les contours " load-pull " montrent que les conditions optimales de puissance, de rendement et de linéarité sont différentes d'où la nécessité de trouver des compromis entre les différents critères. D'autre part, ces résultats montrent qu'il existe une forte corrélation entre l'ACPR et le produit d'intermodulation d'ordre 3. L'effet des impédances de source BF sur la linéarité n'est notable qu'en classe AB dans la zone de saturation. Finalement, l'effet des impédances de charge BF apparaît quelle que soit la classe de fonctionnement avec évidemment un effet très prononcé pour la classe AB pour laquelle on a observé des variations de 5 à 20 dB pour l'ACPR sur toute la dynamique de mesure
Author: Souheil Bensmida
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Languages : fr
Pages : 217
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Ce mémoire présente l'étude et la mise en oeuvre d'un banc de caractérisation fonctionnelle de type " load-pull " pour la mesure de l'ensemble des critères de puissance, rendement et linéarité en présence de tous types de signaux (CW, CW-pulsés, GMSK, QPSK, QAM, etc.). Ce banc est constitué de réflectomètres six-portes, pour la mesure des impédances et des puissances. Afin de permettre l'utilisation de signaux modulés nous avons implémenté des détecteurs de puissance rapides bas coût à base de diodes Schottky non polarisées pour la détection de puissance au niveau des jonctions six-portes. Pour l'optimisation de la linéarité en plus, nous avons ajouté des modules de contrôle des impédances basses fréquences en entrée et en sortie du composant à tester. Un transistor de puissance MESFET a été testé à la fréquence 1.575 GHz en présence d'un signal modulé QPSK de largeur 1.25 MHz et d'un signal bi-porteuses séparées de 800 kHz pour une polarisation de type A et AB. Les contours " load-pull " montrent que les conditions optimales de puissance, de rendement et de linéarité sont différentes d'où la nécessité de trouver des compromis entre les différents critères. D'autre part, ces résultats montrent qu'il existe une forte corrélation entre l'ACPR et le produit d'intermodulation d'ordre 3. L'effet des impédances de source BF sur la linéarité n'est notable qu'en classe AB dans la zone de saturation. Finalement, l'effet des impédances de charge BF apparaît quelle que soit la classe de fonctionnement avec évidemment un effet très prononcé pour la classe AB pour laquelle on a observé des variations de 5 à 20 dB pour l'ACPR sur toute la dynamique de mesure
Author: Caroline Arnaud
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Languages : fr
Pages : 177
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Dans le contexte actuel des microondes, certaines applications, telles que les radars, utilisent des signaux pulsés. L'objectif de ces travaux de thèse a été d'adapter un banc de caractérisation fonctionnelle de type load-pull à la mesure de puissance en mode pulsé. L'outil ainsi élaboré, basé sur l'emploi d'un analyseur de réseaux vectoriel, ainsi que les méhodes d'étalonnage et de mesures ont été validées. La caractérisation au cours d'une impulsion des signaux d'un amplificateur bipolaire Silicium 5W a fait apparaître un déphasage entrée/sortie important ainsi qu'une forte variation de la puissance générée. Afin d'analyser les différentes causes de ces évolutions dans l'impulsion (comportement thermique, conditions d'adaptation en entrée et en sortie), des mesures similaires ont été menées sur un transistor de type HBT. Enfin des simulations sont venues compléter cette analyse.
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Languages : fr
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Author: GERARD.. BERGHOFF
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Languages : fr
Pages : 220
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LE MARCHE DES SYSTEMES DES COMMUNICATIONS, NOTAMMENT LE SECTEUR GRAND PUBLIC, EST CARACTERISE PAR UNE FORTE CROISSANCE. DANS TOUS LES SYSTEMES, L'AMPLIFICATEUR DE PUISSANCE HYPERFREQUENCE EST UN ELEMENT ESSENTIEL. LES APPAREILS PORTABLES NECESSITENT DES CIRCUITS RADIOFREQUENCES FONCTIONNANT AVEC DES TENSIONS DE POLARISATION TRES BASSES (INFERIEURE OU EGALE A 3 V) ET AYANT UN RENDEMENT ELEVE AFIN DE RENDRE POSSIBLE UN MAXIMUM D'AUTONOMIE. DANS CE CONTEXTE, L'OPTIMISATION DU FONCTIONNEMENT DU TRANSISTOR EN TERMES DE PUISSANCE DE SORTIE ET DE RENDEMENT EN PUISSANCE AJOUTEE EST D'UNE GRANDE IMPORTANCE. LE SUJET DE CETTE THESE EST LE DEVELOPPEMENT D'UN BANC DE CARACTERISATION, CAPABLE D'EFFECTUER UNE VARIATION DE LA CHARGE EN SORTIE A LA FREQUENCE FONDAMENTALE ET AU DEUXIEME HARMONIQUE (LOAD-PULL MULTIHARMONIQUE), ETANT DONNE QUA LA CHARGE AU DEUXIEME HARMONIQUE JOUE EGALEMENT UN ROLE IMPORTANT SUR LE COMPORTEMENT DU TRANSISTOR. DE PLUS, L'EFFET DE L'IMPEDANCE DE SOURCE, PRESENTEE AU TRANSISTOR EST PRIS EN COMPTE (SOURCE-PULL). LE BANC SE DISTINGUE PAR SA TOPOLOGIE ORIGINALE EN UTILISANT DEUX VOIES COMPLETEMENT INDEPENDANTES EN SORTIE AU FONDAMENTALE ET AU DEUXIEME HARMONIQUE, CHACUNE ETANT MUNIE D'UN REFLECTOMETRE SIX-PORTES POUR MESURER LES FACTEURS DE REFLEXION ET LES PUISSANCES DE SORTIE AUX DEUX FREQUENCES. LE FAIBLE COUT DES REFLECTOMETRES SIX-PORTES, NOTAMMENT DANS LE CAS D'UNE REALISATION EN TECHNOLOGIE MICRO-RUBAN, FAVORISE CETTE APPROCHE. UNE NOUVELLE METHODE DE CALIBRAGE REND POSSIBLE L'UTILISATION DU BANC DE CARACTERISATION POUR DES MESURES SUR TRANCHES. UN ELEMENT-CLE DE CHAQUE SYSTEME DE MESURE EST SON ERGONOMIE. L'AUTOMATISATION POUR CE BANC A ETE POUSSEE A UN HAUT NIVEAU AFIN DE FACILITER SON UTILISATION. DES ROUTINES POUR SYNTHETISER DES FACTEURS DE REFLEXION DONNES, OPTIMISER LES CHARGES EN SORTIE ET TRACER LES CONTOURS LOAD-PULL ONT ETE PROGRAMMEES.
Author: Tibault Reveyrand
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Languages : fr
Pages : 226
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Ce travail concerne la caractérisation et l'analyse des phénomènes de distorsions d'enveloppes dans les amplificateurs de puissance lorsqu'ils sont excités par des modulations complexes. Le formalisme d'enveloppe complexe, les caractéristiques principales de divers signaux modulés, les critères de distorsions engendrés par les amplificateurs non linéaires, ainsi que les principaux moyens de caractérisation fonctionnelle sont abordés dans ce mémoire. Un banc de mesure calibré vectoriellement a été développé afin de générer et de mesurer les enveloppes complexes assoc iées à des signaux modulés RF aux accès d'amplificateurs de puissance sous test. L'architecture du banc de mesure, sa procédure de calibrage et le traitement du signal utilisé pour la correction des mesures reliant le plan de mesure au plan du dispositif sous test, sont détaillés. La connaissance parfaite des enveloppes complexes aux accès d'un dispositif sous test, permet le développement d'applications associées au banc. Une première application est la caractérisation en linéarité d'amplificateur excité par un signal multiporteuse selon le critère du Noise Power Ratio (NPR). Une comparaison entre des stimuli NPR provenant de sources analogiques (banc de mesure classique) et de source numérique (le nouveau banc) est menée. Cela permet de conclure sur le gabarit spectral (nombre de porteuse) des générations de stimuli pour une bonne caractérisation en NPR. Une seconde application consiste à utiliser les enveloppes complexes mesurées d'un amplificateur afin d'en déduire un modèle comportemental (boite noire). Une extension au gain complexe est alors proposée. La fonction de déscription non linéaire est approximée par réseaux de neurones. Ce nouveau modèle tient compte d'effets mémoire à court terme et constitue une avancée significative dans la prédiction des signaux modulés RF.
Author: Mathieu Hazouard
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Les travaux présentés dans ce mémoire sont une contribution à la conception d'amplificateurs micro-ondes de puissance. Nous présentons dans une première partie les différentes caractéristiques (grandeurs électriques, classes de fonctionnement,...) de l'amplification de puissance dans le domaine des hyperfréquences ainsi que le large spectre de transistors disponibles actuellement pour des applications de puissance. Le deuxième chapitre traite des techniques de caractérisation du fonctionnement non-linéaire des transistors de puissance. A côté de l'équilibrage harmonique ou de la caractérisation load-pull, nous proposons l'utilisation des paramètres S large signal comme méthode alternative. Ces paramètres S large signal sont une extension dans le domaine non-linéaire de la notion de paramètres S petit signal et nous permettent d'approcher la solution optimale dans le cas d'applications faiblement non-linéaires. Dans une troisième partie, nous proposons une extension de la méthode des fréquences réelles, introduite à l'origine par Yarman et Carlin, à la conception d'amplificateurs de puissance. Ainsi, nous décrivons une démarche itérative de conception d'amplificateurs multi-étages qui, dans un premier temps, optimise les performances de l'étage de puissance avant de concevoir les étages situés en amont en progressant vers le générateur. Nous avons vérifié la validité de cette démarche par la réalisation de deux amplificateurs de puissance en bande S. Un premier module a été construit autour d'un MESFET de puissance afin d'optimiser la puissance ajoutée. Un deuxième montage, basé sur trois transistors, a pour objectif d'optimiser à la fois la puissance ajoutée de l'étage de puissance et le gain linéaire des deux premiers étages.
Author: Grégoire Nanfack Nkondem
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Languages : fr
Pages : 174
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Dans les nouvelles générations de systèmes de télécommunication (WCDMA, CDMA200, EDGE...) où les formats de modulation à meilleure efficacité spectrale sont utilisés, la linéarité de l’amplificateur de puissance est un point critique. Par ailleurs l’amplificateur de puissance est l’un des composants dissipant le plus d’énergie dans une chaîne de communication. Pour cela, il doit à la fois être linéaire et avoir un bon rendement en puissance ajoutée. Les amplificateurs de puissance sont très souvent utilisés avec un recul en puissance (back-off) dans le but d’obtenir un fonctionnement linéaire, la conséquence étant la perte de rendement. Une solution possible est de le faire fonctionner dans sa zone de saturation où il est fortement non linéaire et lui associer un circuit linéariseur externe. Les principaux objectifs de cette thèse sont : a) L’étude par simulation utilisant le simulateur ADS des architectures LINC, ET et EER dans le but de faire ressortir les avantages et les inconvénients dans l’amélioration conjointe de la linéarité et du rendement des amplificateurs de puissance. b) Le développement d’un banc de mesure calibré pour la caractérisation des amplificateurs de puissance excité par des signaux modulés est proposé. Ce banc est utilisé pour extraire un modèle comportemental d’amplificateur de puissance excité par des signaux modulés. c) L’exploitation du banc pour mettre en oeuvre une méthode de linéarisation d’amplificateur par prédistorsion numérique en bande de base utilisant le banc de caractérisation est proposée.
Author: Mohamed Aziz Rifi
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Languages : fr
Pages : 0
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Ces travaux de thèse s'intègrent dans le cadre du processus d'amélioration continue de l'efficacité et de la linéarité des amplificateurs de puissance en présence des signaux sur porteuses modulées utilisés par les systèmes de télécommunications modernes.Ces signaux présentent un PAPR élevé et une distribution statistique d'enveloppe centrée en-deçà de la valeur crête d'enveloppe. De ce fait, les amplificateurs de puissance conventionnel (classe AB à polarisation fixe) sont souvent surdimensionnés pour répondre aux besoins des industriels télécoms. La technique de suivi d'enveloppe a été utilisée pour augmenter la PAE le long de l'OBO (10 dB pour LTE) tout en gardant un gain en puissance constant associé à une bonne linéarité en termes de conversion d'AM/AM. Une méthode de conception d'amplificateur de puissance en technologie MMIC fondé sur l'utilisation des HEMTs GaN a été développée et utilisée pour concevoir un AP délivrant une puissance de sortie de 4W et fonctionnant en bande K [17-20GHz]. L'AP réalisé a été ensuite couplé à un modulateur numérique de polarisation de drain. L'ensemble AP et modulateur de polarisation constituant un système de suivi d'enveloppe appelé APSE a été caractérisé en termes d'efficacité et de linéarité en présence de signaux modulés. L'APSE montre des performances très intéressantes comparées à celles obtenue avec un AP à polarisation fixe. En effet à un OBO de l'ordre de 7dB, dans la bande [17-20GHz], la PAE est améliorée de [10-7.5 points]. La PAE moyenne le long de l'OBO varie entre 32 et 36% sur la bande considérée et elle est associée à une EVM variant entre 5 à 1.6% avec une DPD quasi-statique appliquée au signal en bande de base. Les caractérisations de l'APSE ont démontré l'intérêt de l'utilisation des amplificateurs de puissance à suivi d'enveloppe dans les systèmes de télécommunications modernes.
Author: Patrik Arno
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Languages : fr
Pages : 276
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Book Description
Les fournisseurs de services de téléphonie mobile développent des nouvelles applications (Internet, vidéos, jeux, etc.) dépassant largement la simple communication vocale. Ces services nécessitent l'utilisation de standards de transmission à haut débit basés sur des modulations numériques complexes. Les signaux générés par ce type de modulations sont à enveloppe non constante et fortement sensibles à la linéarité des amplificateurs de puissances (PAs) utilisés pour les transmettre. D'autre part, le PA joue un rôle prépondérant dans l'autonomie du mobile, car c'est l'un des éléments qui influe le plus la consommation globale du système. L'optimisation du rendement énergétique et de la linéarité du PA sont deux objectifs antagonistes qui nécessitent de réaliser un compromis lors de la conception de l'amplificateur. L'objectif de cette thèse est de réaliser ce compromis en proposant une technique permettant d'améliorer le rendement d'un PA linéaire sans modifier ses performances en linéarité. A partir d'une modélisation mathématique de la dégradation du rendement en fonction des paramètres dynamiques du signal, une technique basée sur la modulation de l'alimentation du PA au rythme de l'enveloppe du signal RF est proposée et validée avec un démonstrateur hybride.
