Contribution à la conception optimale en terme de linéarité et ...

Résumé
Les signaux traités par les systèmes de télécommunications actuels sont très complexes : multiporteuses modulées, modulation numérique et
signaux à spectre étalé. La particularité de ces signaux est d’être des signaux à enveloppe variable. Pour caractériser la linéarité des
amplificateurs de puissance de ces systèmes, l’un des critères qui s’impose aujourd’hui est le NPR (Noise Power Ratio).
Après la description des moyens de caractérisations en fonctionnement CW et multiporteuses des amplificateur de puissance ainsi que des
outils de simulations, une étude approfondie du facteur de linéarité en fonctionnement multiporteuses (le NPR) est entreprise.
Une méthode de conception d’amplificateur de puissance optimisé en linéarité et en consommation a été développée. Cette méthode fait
appel à une nouvelle figure de mérite spécifique (C/(N+I))=f(Pdc/N) qui intègre directement le rapport signal à bruit de la liaison dans
l’optimisation conjointe de la consommation et du NPR. Une étude systématique des conditions de fonctionnement optimales des
amplificateurs de puissances concernant les impédances de fermeture et les classes de fonctionnement est entreprise. On montre l’intérêt de
la prise en compte des impédances de charge et de source à la 2 ème harmonique dans la linéarité multiporteuse.
La nouvelle méthodologie de conception est appliquée à la réalisation de deux amplificateurs optimisés en linéarité et consommation. Les
étapes successives de la conception sont exposées en présentant en parallèle une vérification expérimentale des résultats. Une caractérisation
complète sur banc des deux amplificateurs réalisés est présentée.
Abstract
Contribution on the optimum design in term of linearity and consumption of
multicarrier power amplifiers
The signals used in modern telecommunication systems are very complex in the sense that multicarrier signals, digitally modulated and
spread spectrum signals are required. The main characteristic of these signals is their time variant envelope. To characterize the linearity of
power amplifiers used in these systems, one of the criterions, which is essential today is the NPR (Noise Power Ratio).
After the description of the means of power amplifier characterizations under CW and multicarrier operations as well as CAD tools, an in
depth study of the multicarrier linearity factor used (the NPR) is undertaken.
A design method for power amplifier in terms of linearity and consumption was developed. This method is based on the optimisation of a
new specific figure of merit (C/(N+I)=f(Pdc/N) which directly integrates the total signal to noise ratio of the system in a joint optimization of
consumption and NPR. A systematic study of the optimal loading impedance and the operation classes of amplifiers is performed. One
shows the interest of taking into account load and source impedances at the 2 nd harmonic.
The new design methodology is applied to the realization of two amplifiers optimized in linearity and consumption. An experimental
checking validates the successive steps of the design. A complete characterization on a NPR measurement set-up of the two produced
amplifiers is presented.
Discipline : Electronique des Hautes Fréquences et Optoélectronique
Spécialité : Télécommunications
Mots clés
Key words
NPR Linéarisation Amplificateur
Linéarité Intermodulation
Distorsion Rendement
Consommation SSPA
NPR Linearization Amplifier
Linearity Intermodulation
Distortion Efficiency
Consumption SSPA
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