Caractérisation et linéarisation d'amplificateur de puissance RF par prédistorsion numérique dans un contexte d'appareils mobiles

Résumé

La linéarisation des amplificateurs de puissance RF a été étudiée extensivement dans le domaine des amplificateurs à haute puissance destinés à des stations de base. Cependant, dans le cadre d’amplificateurs destinés à des appareils mobiles à faible consommation, peu d’études existent. Une méthode de prédistorsion a été développée afin de faire la conception d’un banc de prédistorsion assez flexible pour des travaux d'expérimentation sur les amplificateurs intégrés sur puces de semiconducteur, pour le laboratoire LACIME à l’ÉTS. Un modèle NARMA polynomial a été utilisé et ses performances ont été comparées à un modèle polynomial de type NMA et statique. L’algorithme LMS a été utilisé afin de faire l’identification du système. L’implémentation complète du générateur de signal avant et après s’est faite sur un SoftwareDefined Radio (SDR) qui fonctionne en parallèle avec un PC se chargeant de faire le traitement des données de la séquence d’entrainement à l’aide du logiciel MATLAB. Un amplificateur de puissance à faible consommation est polarisé en classe A, puis en classe AB. Ce dernier est utilisé afin de faire la validation de l’algorithme de prédistorsion. Par la suite, la validation des modèles NMA et NARMA a été faite avec l’aide de l’amplificateur polarisé en classe AB auquel une large inductance d’isolation RF a été ajoutée au collecteur afin d’augmenter l’importance des effets de mémoire dans l’amplificateur. Les résultats démontrent un fonctionnement de l’algorithme de prédistorsion lorsqu’un modèle de type NMA, NARMA ou bien statique est utilisé. Une amélioration de près de 9dB d’ACPR est observée lorsqu’une prédistorsion statique est utilisée en classe AB à puissance maximale. Il a également été démontré qu’une amélioration de l’efficacité énergétique à travers la polarisation de l’amplificateur (en polarisant de la classe A vers AB) peut être réalisée. Puis, l’amplificateur peut être linéarisé de façon convenable, améliorant ainsi les performances globales de ce dernier. À une puissance de sortie légèrement supérieure pour l’amplificateur en classe AB (0.8dB), une diminution de 145mW de la puissance consommée a été observée avec une diminution du niveau d’ACPR dans le canal adjacent de 3.7dB. Une augmentation du niveau d’ACPR dans le canal alterne a cependant été observée en passant à 6.1dB plus haut. On peut finalement conclure que les techniques de prédistorsion dans le contexte d’amplificateurs destinés à des appareils mobiles démontrent vraisemblablement un potentiel d’amélioration des performances globales dans un système de télécommunications, particulièrement en ce qui concerne le compromis entre l’efficacité énergétique et la linéarité.

Date	12 avr. 2017
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Nicolas Constantin (Directeur(-trice))