Academic literature on the topic 'Suivi d’Enveloppe'

Les travaux de cette thèse concernent l’étude de l’amplification de puissance micro-onde en technologie GaN. Un descriptif succinct des principales propriétés de ce matériau est réalisé afin de justifier le choix d’un tel candidat pour les applications de puissance hyperfréquences. L’étape suivante était de caractériser et extraire le modèle non-linéaire d’un transistor GaN. Ce modèle a servi de cellule de base pour la simulation d’un amplificateur et d’un modulateur de polarisation. L’association de ces deux fonctions nous a permis d’appliquer et d���étudier le principe de suivi d’enveloppe en bande L et de montrer des tendances importantes. Dans un second temps, une validation expérimentale en bande S a été faite en utilisant un amplificateur réalisé et un système de mesure de laboratoire. L’amélioration du rendement de l’amplificateur RF par cette technique est constatée et la linéarisation est nécessaire afin d’améliorer la linéarité
The work of this thesis is the study of microwave power GaN technology amplification. In this, a brief description of the main properties of this material is made to justify the choice of a particular candidate for microwave power applications. The next step was to characterize and extract the non-linear model of a GaN transistor. This model served as a basic unit for the simulation of an amplifier and a polarization modulator. The combination of these two functions has allowed us to apply and study the Envelope Tracking principle at L-band and some of the main characteristics of this amplification technique have been shown. In a second step, an experimental validation at S band has been done by using a built-in GaN amplifier and a laboratory test-Bench. The efficiency improvement of the RF power amplifier is observed by this technique and linearization is necessary to improve the linearity

Les travaux de cette thèse s’intéressent aux problèmes CEM liés aux alimentations à découpage destinés à la polarisation d’amplificateurs de puissance RF. Ces alimentations à découpage, de par leur principe, génèrent un bruit de hachage qui risque d’avoir des répercussions non négligeables sur le fonctionnement des amplificateurs RF. Après une présentation générale du problème, la caractérisation et la modélisation des réseaux de découplage sont réalisées afin de justifier le choix d’une solution de découplage susceptible d’être utilisés pour diminuer le bruit de hachage, en mettant l’accent sur les technologies récemment développées pour minimiser les éléments parasites, et en particulier l’inductance. L’étape suivante concerne la mise en oeuvre d’un convertisseur DC‐DC, avec une étude des différents paramètres influant sur le niveau de bruit (constitution des réseaux de découplage, routage du circuit, etc. ). Par la même occasion, une modélisation du bruit de hachage est menée afin de permettre d’intégrer ce paramètre au cours des simulations effectuées lors du développement du système global. Une dernière partie du travail développé ici présente une méthodologie de caractérisation du taux de rejection de l’alimentation (PSRR‐Power Supply Rejection Ratio) pour les amplificateurs RF, avec une étude de l’influence de différentes configurations (découplage, routage) des circuits de sortie de l’amplificateur sur le niveau de PSRR
The work of this thesis addresses EMC problems related to switching power supplies, which are used as bias control of RF power amplifiers. Such supplies generate a chopping noise that may have a significant impact on the RF amplifier operation. Following a general presentation of the issue, the characterization and modeling of decoupling capacitors are achieved in order to justify the choice of such a decoupling network that is suitable for supply noise decoupling, while focusing on recently developed technologies to minimize parasitic elements, especially the inductance. The next step concerns the study of a DC‐DC converter operation, with an analysis of the different parameters that can decrease the switching noise level (decoupling network composition, PCB routing, etc. ). Switching noise modeling is the performed to allow integrating this parameter in the simulations during the development of the global system. Eventually, the last part of this work presents a characterization methodology for PSRR (Power Supply Rejection Ratio) of RF power amplifiers. A study of the influence of different configurations (decoupling, routing) of the matching output circuit on the PSRR level was performed

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
This thesis work is part of the process of continuous improvement of the efficiency and linearity of power amplifiers in presence of signals on modulated carriers used in modern telecommunications systems. These signals have a high PAPR and a statistical envelope distribution centered below the envelope peak value. As a result, conventional power amplifiers (Class AB fixed bias) are often oversized to meet the needs of the telecom industry. The envelope tracking technique has been used to increase the PAE along the OBO (10 dB for LTE) while maintaining a constant power gain associated to a good linearity in terms of AM/AM conversion. A power amplifier design method in MMIC technology based on the use of GaN HEMTs has been developed and is used to design an APdelivering an output power of 4W and operating in K-band [17-20GHz]. The realized APwas then coupled to a digital drain bias modulator. The APand bias modulator assembly constituting an envelope tracking system called APSE was characterized in terms of efficiency and linearity in presence of modulated signals. The APSE shows very interesting performances compared to those obtained with a fixed bias AP. Indeed, at an OBO of about 7dB, in the [17-20GHz] band, the PAE is improved by [10-7.5]. The average PAE along the OBO varies between 32 and 36% over the considered band and it is associated to an EVM varying between 5 and 1.6% with a quasi-static DPD applied to the baseband signal.The characterizations of APSE have demonstrated the interest of the use of envelope tracking power amplifiers in modern telecommunications systems

L’essor et l’évolution des systèmes de télécommunication sont liés inéluctablement à la montée en fréquence et à l’augmentation des bandes passantes des futurs systèmes d’une part, et à une place sans cesse croissante prise par l’électronique numérique dans les chaînes d’émission/réception d’autre part. Concernant ce deuxième aspect, la génération de puissance RF avant émission est encore à ce jour implémentée de façon analogique, mais la gestion énergétique des amplificateurs de puissance RF est de plus en plus assistée numériquement. L’apparition du ‘numérique’ dans le domaine de la puissance RF se traduit par la mise en œuvre de systèmes électroniques fonctionnant en commutation : modulateurs de polarisation pour l’envelope tracking, convertisseurs numérique-analogique de puissance (Power-DAC) ou amplificateurs en commutation à fort rendement (classe S ou D). C’est dans ce contexte que s’inscrivent ces travaux de thèse : deux dispositifs de commutation originaux à base de transistors GaN HEMT sont présentés, analysés et réalisés en technologie MMIC. Ces cellules de commutation élémentaires permettent, jusqu’à des fréquences de quelques centaines de MHz, de commuter des tensions jusqu’à 50V, avec des puissances de l’ordre de 100W, ceci avec un rendement énergétique supérieur à 80%. Ces cellules de commutation sont ensuite utilisées dans diverses applications : deux types de modulateurs de polarisation destinés à l’envelope tracking ainsi que deux architectures d’amplificateurs classe D (demi-pont et pont en H) sont étudiés et les résultats expérimentaux permettent de valider ces différentes topologies
Telecommunication systems development is linked to working frequency and bandwidths increasement of future systems on one hand, and the growing place taken by digital electronics in the transmission chains on the other hand. Concerning the second point, the RF power generation in emitters is still implemented in an analog way, but the energy management of the RF power amplifiers is more and more assisted by numeric devices. The appearance of the 'digital technology' in the field of RF power is characterized by the implementation of high speed switching electronic systems like bias modulators for envelope tracking, power digital to analog converters (Power-DAC) or switching mode RF amplifiers (Classe S or D). This thesis work fits in this context, it describes two original switching devices based on GaN HEMT transistors. These elementary switching cells are realized in MMIC technology, they allow switching frequencies up to few hundreds MHz, with voltages reaching 50V, powers about 100W and energy efficiency greater than 80%. These switching cells are then used in various applications: two kinds of bias modulators for envelope tracking system as well as two architectures of class D amplifiers (half-bridge and full-bridge) are analyzed and validated by experimental results

Les réseaux modernes de radiocommunication utilisent des signaux modulés complexes à forte efficacité spectrale et offrent des débits de donnés importants avec en contrepartie, des facteurs de crête élevés. Ce dernier paramètre dégrade fortement le rendement moyen des amplificateurs, la dissipation thermique est de fait augmentée limitant ainsi les perspectives de miniaturisation, de réduction des coûts et de fiabilité des amplificateurs. Ce travail présente la conception d’un amplificateur de puissance RF >40W en bande L/S miniaturisé. Ce composant a spécifiquement été réalisé pour être compatible avec un système d’amélioration de rendement de type suivi d’enveloppe. Pour répondre à ce besoin, une approche de miniaturisation quasi-MMIC en boitier plastique, composée d’une partie active HEMT GaN 0.25µm sur SiC, et de circuits passifs d’adaptation en AsGa (ULRC-20) ont été retenus. Une architecture de suivi d’enveloppe de type multi-phases a ensuite été développée dans le but d’être associée à cet amplificateur et fonctionner avec des signaux modulés 5G complexes, large-bande à forts niveaux de PAPR (>8dB)
Modern radio communication networks use complex modulated signals with high spectral efficiency, offering significant data rates. However, this comes at the expense of high peak factors.This latter parameter significantly degrades the average efficiency of amplifiers, leading to increased thermal dissipation, thereby limiting prospects for miniaturization, cost reduction, and reliability of the power amplifier. This work presents the design of an RF power amplifier >40W in the L/S band. This component has been specifically developed to be compatible with an envelope tracking efficiency enhancement system. To meet this requirement, a quasi-MMIC miniaturization approach in a plastic package, comprising a GaN HEMT 0.25µm on SiC active part, and passive adaptation circuits in AsGa (ULRC-20), have been selected. A multi-phase envelope tracking architecture has subsequently been developed to be associated with this amplifier and operate with complex 5G modulated signals, wideband with high PAPR levels (>8dB)