Author: Christophe Mazière
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Languages : fr
Pages : 200
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Ce travail concerne la technique de modélisation comportementale adoptée pour les amplificateurs des terminaisons RF des systèmes de communication. L’objectif de la méthode de modélisation proposée est de caractériser et d’intégrer efficacement les effets de mémoire non linéaires des amplificateurs de puissance à l’état solide. Le modèle proposé consiste à combiner sous la forme d’une modulation deux fonction de transfert équivalentes passe bas dérivées des séries de Volterra dynamiques. Les potentialités du modèle sont ensuite évaluées par comparaison entre des simulations circuit et des simulations système. Dans le souci de valider le nouveau model de Volterra à partir de données expérimentales, une modélisation d’amplificateur grâce un banc de mesure d’enveloppe temporelle est présentée
Author: Arnaud Soury
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Languages : fr
Pages : 167
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Ce travail concerne la modélisation comportementale d'́amplificateurs de puissance hyperfréquence. L'objectif est plus particulièrement de caractériser et d'intégrer efficacement les effets de mémoire non linéaires, notamment basse fréquence. Une étude sur les phénomènes de mémoire dans les amplificateurs de puissance permet d'en comprendre les origines et les mécanismes. Trois déclinaisons de modèles, basés sur une forme plus générale que le développement conduisant au formalisme de la série de Volterra à noyaux dynamiques, sont développées, l'une adaptée aux applications bande étroite, et les deux autres aux applications large bande. Les potentialités des différents modèles sont, dans un premier temps, évaluées par l'intermédiaire de comparaisons entre des simulations niveau "circuit" et des simulations niveau"système". Enfin, un banc de caractérisation des enveloppes complexes aux accès RF d'un amplificateur est présenté, permettant l'extraction des paramètres des modèles par l'intermédiaire de données expérimentales. Un exemple de modélisation d'amplificateur est présenté confortant les approches de modélisation et de caractérisation.
Author: Frédéric Launay
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Languages : fr
Pages : 336
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La thèse présentée concerne le développement d'un modèle comportemental des amplificateurs de puissance micro-onde. L'objectif est d'obtenir un modèle de l'amplificateur de puissance permettant de rendre compte des performances globales d'une chaîne de communication pour des signaux de modulation numérique (simulation système) à partir de données expérimentales ou simulées en mono-porteuse ou bi-porteuses. A partir d'un modèle générique, dit sans mémoire, nous avons peu à peu affiné la modélisation du comportement de l'amplificateur pour rendre compte, dans un premier temps, des effets de mémoire HF puis, dans un second temps, des effets de mémoires HF et BF. Ainsi, le modèle développé permet de ren-dre compte des performances d'un amplificateur fonctionnant dans un contexte de communica-tion à large bande et à haut débit. Nous avons complété l'étude de la modélisation par une formulation analytique rigoureuse permettant de caractériser quantitativement le rehaussement spectral d'un signal modulé (AC-PR), utilisé en communication mobile, en sortie de l'amplificateur de puissance.
Author: François-Xavier Estagerie
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Languages : fr
Pages : 179
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Ce travail de thèse concerne la modélisation comportementale d’amplificateurs de puissance. Le formalisme choisi, les paramètres S fort-signal, offre à la fois une représentation efficace pour des variations importantes de l’impédance de charge et une procédure d’extraction simple et rapide à mettre en oeuvre. L’intégration de ce modèle dans un environnement de simulation circuit (A.D.S.) a permis la validation de ce principe grâce à des résultats très probants. Puis son implémentation dans un simulateur système (Scilab/Scicos) finalise la validation de ce modèle “boite noire” dans un environnement de simulation temporel. Dans la dernière partie, un nouveau concept de modélisation comportementale, dite topologique, a été établi. Cette approche est basée sur le design des amplificateurs de puissance, en appliquant un traitement séparé entre les parties actives et passives de l’amplificateur. Ce modèle sera capable à terme de prendre en compte simultanément les désadaptations de charge mais aussi les effets mémoire haute fréquence et thermique présents au sein des amplificateurs de puissance.
Author: Djitiningo Thierry Joel Diatta
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« L’évolution rapide des systèmes de télécommunications notamment les systèmes de communications sans fil constaté fait appel à la fabrication de nouveaux dispositifs permettant d’améliorer la qualité des services. Pour standardiser cette évolution dans les systèmes de télécommunication sans fil et répondre à diverses applications de communication, des normes sont mises en place comme la norme GSM (the Global Systems for Mobile communication systems), la norme WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access), la norme UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), la norme LTE (Long-Term Evolution) et la norme WiMAX (Worldwide interoperability for Microwave Access). Toutes ces normes précédemment citées ont pour but de diminuer la latence dans la communication, d’augmenter le débit, de rendre meilleur le paramètre QoS (Quality of Service). C’est dans ce but de rendre toujours plus performant les systèmes de télécommunication sans fil que la technologie 5G (réseaux mobiles de cinquième génération) a été définie avec une bande passante de 500 MHz pour la plage de fréquence appelée NR n78 ou 3.5 GHz allant de 3.3 GHz à 3.8 GHz. Dans le chapitre 2, une méthodologie de caractérisation pour les applications large bande avec une bande de fréquence fondamentale (3.3-3.8 GHz) et ses 2e et 3e bandes d’harmoniques est présentée. La caractérisation du transistor CGH40010 capable de fournir 10 W en puissance de sortie avec une puissance d’entrée de 26.5 dBm a été faite en simulation sur le logiciel ADS 2019 avec le modèle à large bande du transistor nommé CGH40010F_r6_CGH40_r6 fournit par Wolfspeed. La méthodologie utilisée consiste à faire des simulations de type Loadpull /Sourcepull avec les fréquences fondamentales 3.3 GHz, 3.425 GHz, 3.55 GHz, 3.675 GHz, 3.8 GHz afin de couvrir la bande 3.3-3.8 GHz (Notons que dans la simulation les deuxième et troisième harmoniques sont prises en compte en entrée et en sortie pour l’amplificateur de puissance large bande NR n78) ensuite en faisant l’analyse des données découlant de cette simulation, nous avons déterminé les impédances optimales des bandes fondamentales, deuxième et troisième harmoniques nous permettant ainsi de rechercher un paramètre PAE maximum dans toute la bande NR n78. D’après notre caractérisation, la puissance de sortie obtenue dans la bande NR n78 est d’au moins 41.37 dBm et le paramètre PAE est d’au moins 75.96 %. Dans le chapitre 3, en se basant sur les points d’impédances optimales du chapitre 2, un amplificateur de puissance large bande fonctionnant sur toute la bande NR n78 est présenté pour atteindre les contraintes de large bande, de puissance de sortie et d’efficacité imposées par la technologie 5G. Pour améliorer le paramètre PAE, nous avons utilisé un filtre passe bas adaptateur d’impédance afin de supprimer les bandes des 2e et 3e harmoniques. Les paramètres PAE maximums mesurés dans toute la bande NR n78 varient entre 60.17-70.87 % et la puissance de sortie et le gain qui leurs sont associés varient respectivement entre 39.73-40.97 dBm et 11.50-13.97 dB. Enfin, dans le chapitre 4, en se basant aussi sur les points d’impédances optimales du chapitre 2, un amplificateur de puissance à haute efficacité utilisant un filtre coupe bande SIW asymétrique large bande fonctionnant dans la nouvelle bande n78 est présenté. Pour améliorer le paramètre PAE, le filtre de type SIW coupe bande qu’on propose permet de doubler voire tripler la bande de réjection proposée par la littérature en utilisant des tronçons asymétriques sur les transitions micro ruban-SIW afin d'avoir une suppression large bande de la 2e harmonique (6.6-7.6 GHz) d’au moins 24 dBc tout en minimisant les pertes dans la bande fondamentale NR n78. En effet, ce filtre SIW utilisé pour concevoir les réseaux d’adaptation en entrée et en sortie de l’amplificateur à la caractéristique de ne pas utiliser la zone SIW est qui sera utilisée pour faire l'adaptation d'impédance avec un trou inductif métallisé. Les résultats simulés à la fréquence 3.55 GHz nous donnent un paramètre PAE maximum de 63.09 % avec 40.78 dBm de puissance de sortie et un gain de 11.78 dB. Pour les résultats mesurés à la fréquence 3.55 GHz nous avons obtenu un paramètre PAE maximum de 52.20 % avec 40.47 dBm de puissance de sortie et un gain de 11.47 dB. La perte au paramètre PAE maximum entre la simulation et la mesure est de l’ordre de 10.89 %. Aux fréquences 3.3 GHz et 3.8 GHz l’amplificateur ne marche pas tant dans les simulations que dans la mesure. Pour régler les problèmes liés au fonctionnement large bande de l’AP, nous avons proposé une méthodologie pour l’adaptation d’impédance large bande sur le filtre SIW. Malheureusement cette méthode proposée à son tour ne règle pas nos problèmes d’adaptation d’impédance large bande, néanmoins elle nous a permis de connaitre l’effet de la taille du trou métallisé inductif sur les impédances. Pour finir, nous avons défini un travail futur à effectuer pour trouver une méthode d’adaptation d’impédance permettant de concevoir un filtre SIW AP large bande capable d’opérer sur toute la bande NR n78 de la technologie 5G. Dans le futur, un travail à effectuer pour trouver une méthode d’adaptation d’impédance permettant de concevoir un filtre SIW AP large bande capable d’opérer sur toute la bande NR n78 de la technologie 5G a été proposé. Aussi la caractérisation du chapitre 2 pourrait être faite avec un signal avancé comme un signal 5G. De même, les mesures effectuées dans le chapitre 3 pourraient être faites avec un signal 5G. En outre, la possibilité d’implémenter les méthodes de conception décrites dans les chapitres 3 et 4 pour concevoir des structures comme des amplificateurs Doherty de puissance large bande pour la technologie 5G est envisageable. -- Mot(s) clé(s) en français : Caractérisation, amplificateur de puissance, large bande, Loadpull / Sourcepull, réseau d'adaptation avec filtre passe-bas, guide d'onde intégré au substrat, suppression d'harmoniques, réseau d'adaptation, rendement en puissance ajoutée, 5G. »--
Author: Christophe Quindroit
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Pages : 211
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Ce travail de thèse concerne la modélisation comportementale et la linéarisation des amplificateurs de puissance dans les systèmes radiofréquence. L’objectif de la thèse est la mise au point d’un modèle non linéaire capable de reproduire le comportement de l’amplificateur pour une large gamme de signaux. Le modèle présenté est dérivé du modèle de Volterra modulé et permet la prise en compte de l’intégralité des phénomènes de mémoire dispersifs contenus dans les amplificateurs. L’identification du modèle repose sur des excitations simples de types mono- et multi-porteuses. Les potentialités du modèle sont évaluées à partir de comparaisons avec des simulations circuits. Le second objectif de ces travaux est la mise en oeuvre d’un prédistorteur numérique sur la base de ce nouveau modèle afin de linéariser l’amplificateur pour une large gamme de signaux. La méthode d’inversion est explicitée et les potentialités du prédistorteur sont également évaluées à partir de co-simulation circuit/système. Enfin, afin de valider les nouvelles méthodes de modélisation à partir de données expérimentales, un banc de mesure est développé. Les résultats de modélisation et de linéarisation par prédistorsion numérique permettent d’évaluer les capacités effectives de la nouvelle méthode.
Author: Amadou Mbaye
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Pages : 0
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L'amplificateur de puissance est le module le plus critique dans les équipements de communication radio. Il détermine la qualité de la liaison par sa linéarité et a une contribution conséquente dans la consommation de l'émetteur ; environ 60% de l'énergie consommée est consacré à l'amplification. Il est donc crucial de le faire fonctionner avec un rendement énergétique élevé. Cependant, ces deux spécifications principales de l'amplificateur que sont la linéarité et le rendement énergétique sont antagoniques. Par conséquent, la conception d'un module d'amplification de puissance suppose de trouver un compromis entre la linéarité et le rendement. L'optimisation de ce compromis est la raison d'être des techniques de linéarisation d'amplificateurs et d'amélioration du rendement, parmi lesquelles la prédistorsion numérique (DPD) et les techniques de réduction du PAPR du signal (CFR).Le cœur de cette thèse est la linéarisation d'amplificateurs RF haute-puissance et large-bande par prédistorsion numérique (DPD). Dans ces travaux, nous abordons trois problématiques liées à la prédistorsion et qui constituent des verrous technologiques importants. Le premier aspect concerne l'implémentation de la prédistorsion numérique dans un contexte multi-bande où le signal à linéariser comporte plusieurs formes d'ondes, situées à des fréquences différentes. La seconde problématique est l'utilisation conjointe de la prédistorsion avec une technique de CFR. Dans la majorité des applications haute-puissance, les techniques de DPD et de CFR sont présentes de manière complémentaire, cependant elles sont utilisées de façon autonome et disjointe. Celles-ci gagneraient en performances de linéarisation en étant implémentées de manière plus concertée. . Le dernier thème abordé par cette thèse est l'effet des désadaptations d'impédance de l'antenne sur le mode de fonctionnement de l'amplificateur. La variation de l'impédance d'antenne entraine des réflexions de signal vers l'amplificateur qui modifient ses spécifications de linéarité et de rendement. Nous améliorons la linéarité du système DPD + AP, lorsque l'amplificateur est soumis à des variations de l'impédance à sa charge, grâce à une correction adaptative de gain.
Author: Zhour Madini-Zouine
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Pages : 200
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Ce travail concerne principalement la caractérisation et la modélisation des dynamiques non linéaires pour systèmes de télécommunications et plus particulièrement les PLLs et les amplificateurs de puissance. Le premier objectif est de traiter les aspects de modélisation descendante de la PLL dans le but de propager les spécifications de conception depuis le haut de la hiérarchie jusqu’au bas de l’échelle. Le deuxième objectif est de développer un modèle d’amplificateur dédié à intégrer efficacement et simultanément les deux types de mémoire HF et BF. Nous avons développé deux modèles basés sur le formalisme de séries de Volterra modulées : explicite qui prend en compte un effet de propagation de la porteuse et implicite qui comporte une vraie boucle de rétroaction, plus proche du mécanisme réel. Nous avons développé également une nouvelle méthode d’extraction des effets de mémoire BF qui nécessite uniquement des simulations d’équilibrage harmonique donc plus rapide et précise.
Author: Nicolas Le Gallou
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Pages : 229
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Ce travail, fruit d'une collaboration entre l'IRCOM et Alcatel Space Industries concerne la modélisation comportementale d'amplificateurs de puissance hyperfréquence. Sur la base du formalisme mathématique de séries de Volterra Modifieés (Séries de Volterra à noyaux dynamiques), trois types de modèles dédiés à la simulation multiporteuse des amplificateurs de puissance sont présentés. Il s'agit plus particulièrement de réussir à prendre en compte par la technique de modélisation, les effets de mémoire non linéaire des amplificateurs à état solide. A cet effet, afin de mieux appréhender le comportement non linéaire des modules à état solide, une étude de fond sur les effets de mémoire est tout d'abord entreprise. Puis par l'intermédiàire de simulations, les potentialités des différents modèles proposés sont évaluées par comparaison entre des simulations de niveau système et de niveau circuit. Afin d'extraire les modèles de Volterra à partir de caractériations expérimentales, un banc de caractérisation monoporteuse et biporteuse est mis au point spécifiquement pour cette application. Enfin différents modèles de Volterra issus de caractérisations expériementales de modules de puissance sont mis à contribution afin d'évaluer les performances en terme de linéarité, de puissance et rendement d'un sous-système de puissnce composé de la mise en cascade des différents modules.
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.
