Définitions et état de l’art
Introduction…
La figure ci-dessous montre une variation typique du gain (un point sur la courbe caractéristique AM-AM) en fonction de la fréquence d'un amplificateur de puissance. Pour mieux visualiser la variation de l'ACPR, nous avons tracé cette courbe en fonction de la puissance d'entrée (figure IV-25) en prenant comme référence le pire cas (donc fixé à 0 dB).
Caractéristiques des signaux RF…
- Cas d’un signal CW (Continuous Wave)
- Cas d’un signal CW pulsé (Pulsed Continuous Wave)
- Cas d’un signal RF à enveloppe complexe
Les effets non linéaires des amplificateurs de puissance
- Distorsions d’un amplificateur de puissance en présence d’un signal CW
- Distorsions d’un amplificateur de puissance en présence de deux signaux CW
- Distorsions d’un amplificateur de puissance en présence d’un signal à enveloppe
- L’ACPR…
- Le NPR (Noise Power Ratio)
- L’EVM (Error Vector Magnitude)
Caractérisation des amplificateurs de puissance
- Bans de mesure Source-Pull/Load-Pull
- Méthode de la charge passive…
- Méthode de la charge active
- Systèmes mesurant la forme d’onde : domaine temporel
- Caractérisation d’enveloppes temporelles : banc de mesure de l’IRCOM
Conclusion
L(0). S), la puissance consommée (PDC), le rendement (RPA), le gain de puissance (GP) et la puissance dissipée (PDISS) en fonction de la puissance d'entrée jusqu'au point de compression souhaité. Et nous avons mesuré l'évolution des performances des transistors en fonction de la puissance d'entrée pour chacune de ces impédances de charge ZLBF.
Banc de caractérisation multiharmonique de l’ENST en mode CW
Introduction
- Théorie du réflectomètre six-portes
- Principe d’un simple réflectomètre six-portes
- Principe d’un double réflectomètre six-portes
- Calibrage d’un double réflectomètre six-portes
- Conclusions
- Description du banc de mesure de l’ENST
Dans le cas d'un réflectomètre double à six ports, cette décomposition peut être modélisée comme suit. De même, le réflectomètre six portes n°3 nous donne la mesure de la puissance et du facteur de réflexion à la deuxième fréquence harmonique. Ce banc de test permet également d'observer l'évolution des performances de l'amplificateur (puissance, rendement, etc.) en fonction de la puissance d'entrée pour des conditions données d'impédance de charge et de source (optimales ou non).
La figure III-4 représente la tension de sortie du détecteur à diode en fonction de la puissance RF injectée à l'entrée de ce dernier. En revanche, on pourrait se contenter de mesurer la puissance moyenne (la composante continue détectée). Ce phénomène est dû à la désadaptation entre le générateur et l'isolateur connectés à la borne de mesure de la figure III-24 (cette désadaptation a été mesurée avec un analyseur de réseau).
Pour mesurer le niveau de puissance d'une ligne, réglez l'analyseur de spectre comme suit. Dans la section suivante nous présentons l'évolution des performances du transistor en fonction de la puissance d'entrée pour les différentes impédances optimales.
Caractérisation multiharmonique du transistor de puissance HBT (HT21670 2W)
- Introduction
- Mesures statiques
- Principe des mesures large signal source-pull/load-pull
- Optimisation de la puissance
- Optimisation du rendement en puissance ajoutée
Conclusion
Ce système permet d'optimiser la puissance de sortie et/ou le rendement énergétique supplémentaire d'un amplificateur de puissance, en modifiant les impédances de charge et de source, présentées à ce dernier, à la fréquence fondamentale et à la deuxième harmonique [2]. A titre d'exemple, nous obtenons les courbes suivantes pour la six portes numéro 1 sur la figure III-7 de notre banc de mesure. Pour une puissance donnée du générateur, on note la valeur de la puissance détectée par le wattmètre.
Rappelons l'expression de la chute de puissance d'entrée du DST qui s'exprime comme suit. Pour mesurer la puissance du canal principal du signal modulé décrit ci-dessus, vous devez régler l'analyseur de spectre comme suit. En présence d'un signal modulé ou CW, la procédure d'étalonnage de la puissance de l'analyseur de spectre est la même.
Un module d'automatisme à puissance d'entrée constante pour optimiser la charge de sortie au niveau de base selon le critère choisi (linéarité, puissance, rendement). Pour mieux visualiser la variation de l'ACPR, nous avons tracé cette variation en fonction de la puissance d'entrée, en prenant le pire des cas comme référence (Figure IV-39).
Caractérisation large signal d’amplificateur de puissance en présence de signaux
Introduction
Ce chapitre est consacré à la description des améliorations et modifications apportées au dispositif de caractérisation ENST dans le but de mesurer les valeurs de linéarité des amplificateurs. On peut en conclure que pour mesurer la puissance RF d'un signal CW, la bande passante du détecteur n'est pas impliquée, et plus la résistance RL est grande, plus la sensibilité du détecteur est grande. Un chemin d'entrée qui commence à la sortie 2 du diviseur de puissance et s'arrête au port 1 de l'appareil à mesurer.
Ces éléments dans la boucle permettent de prélever et de réinjecter une onde de puissance variable en sortie du composant. De même, si l’on connecte le wattmètre au port de mesure 2, on peut alors déterminer la valeur de la puissance incidente1. Dans ce cas on compare les mesures de puissance obtenues à l'aide d'un wattmètre et les puissances calculées à l'aide de la formule III-39.
Lorsque l'hex est calibré (selon la procédure décrite en 3.5.1 et 3.5.2.1), la puissance d'entrée du DST est la même qu'en III-64 et s'exprime comme suit.
Détecteurs de puissance
- Détection quadratique en présence de signaux CW
- Linéarisation des détecteurs à diode Schottky
- Détection de signaux à enveloppe variable
- Principe
- Exemple de mesure en présence de signaux CW pulsés
- Exemple de mesure en présence de signaux modulés QPSK
Contrôle de impédances basse fréquence
Architecture du banc de caractérisation fonctionnelle proposée
Calibrage du banc de mesure Load-Pull
- Calibrage des réflectomètres six-portes
- Calibrage en puissance
- Calibrage en puissance des réflectomètres six-portes
- Calibrage en puissance de l’analyseur de spectre
- Conclusions
En fait, l'élargissement spectral dans le cas d'autres signaux d'excitation est négligeable par rapport à la fréquence porteuse si les caractéristiques de la jonction à six ports ne changent pas brusquement avec la fréquence. La figure III-26 présente les facteurs de réflexion utilisés lors du processus d'étalonnage après avoir déterminé les six constantes A, B, C de la transformation w → Γ en utilisant trois charges standards. Γ1m est le facteur de réflexion du wattmètre mesuré avec la jonction à six ports et V3MES1, la valeur moyenne de la tension détectée par le détecteur de référence connecté à la porte 3 de la jonction.
L'étalonnage de puissance est effectué sur une large plage dynamique et pour des niveaux de puissance proches de ceux attendus lors de la caractérisation non linéaire des transistors. Filtre de résolution RBW = 30 KHz, pour répondre à la condition (RBW < 2,5% de la largeur du canal à mesurer). L’avantage de cette méthode est qu’elle est rigoureuse et produit des résultats stables et répétitifs, mais son principal inconvénient est la lenteur de la mesure (environ 20 secondes).
La relation entre les vagues sortantes et entrantes sur les ports 2 et 3 dans la figure ci-dessus est la suivante. Trouvons la relation entre la puissance de sortie du DST sur le port 2 et la puissance mesurée au niveau de l'analyseur de spectre sur le port 3.
Conclusion
KP = D et est obtenu lors du calibrage de la puissance à six portes d'un côté et. A31= C équivaut à la disparité du générateur ΓG et est obtenu directement à partir de l'étalonnage à six ports. La réalisation de notre table de mesure a nécessité la réalisation de réflectomètres six ports en technologie microruban (Figure III-35), soit à faibles coûts, et le développement de programmes MATLAB de capture et de traitement numérique de l'ensemble des données.
Dans ce cas, lors de la recherche de la charge optimale, des points de mesure supplémentaires sont effectués de part et d'autre du chemin d'optimisation. Module à puissance d'entrée variable et impédances d'entrée ou de sortie fixes (fondamentale ou basse fréquence) pour obtenir des courbes de linéarité, de gain, de puissance ou de rendement en fonction de la puissance d'entrée. Pour mettre en évidence tout le nouveau potentiel du banc de caractérisation fonctionnelle, nous présentons dans le chapitre suivant les résultats de caractérisations non linéaires d'un transistor de puissance à effet de champ.
Implémentation d'un banc de caractérisation non linéaire de transistors de puissance utilisant des réflectomètres à six grilles : Application aux mesures multiharmoniques Source-Pull et Load-Pull. Caractérisation expérimentale des transistors de puissance RF : conception d'un banc de test de tirage de source et de tirage de charge multiharmonique basé sur la technique des six portes » Thèse soutenue le 6 mars 2002 à l'ENST Paris, numéro d'ordre 2002E005.
Introduction
Une analyse de l'influence des impédances des sources LF sera présentée pour un fonctionnement de classe B du transistor. Montre que les impédances des sources basse fréquence n'affectent pas les performances des transistors. Montrez que les impédances des sources basse fréquence affectent les performances des transistors en termes de linéarité, mais pas de puissance ou d'efficacité.
Montrez que les impédances de charge basse fréquence ont un effet important sur la linéarité, la puissance de sortie et l’efficacité des transistors. Pour une même classe de fonctionnement, nous avons mis en évidence l'effet significatif des impédances de charge basse fréquence sur la linéarité de l'ordre de 9 dB de variation pour l'ACPR et 10 dB pour C/I3. Nous avons ensuite préréglé le transistor Classe AB et démontré la grande influence des impédances de charge basse fréquence sur la linéarité (variation ACPR d'environ 20 dB).
Ceci est confirmé en montrant l'effet des impédances des sources basse fréquence, où des variations de 5 dB sur ACPR et C/I3 sont observées, qui sont généralement négligeables sur la linéarité des transistors. En revanche, ces résultats montrent qu'il existe une forte corrélation entre l'ACPR et le produit d'intermodulation d'ordre 3 en classe A, mais pas en classe AB.
Caractérisation en classe A
- Mesures « load-pull »
- Evolution des performances du transistor en fonction de la puissance d’entrée.168
- Conclusions
Caractérisation en classe AB
- Influence des impédances de charge basse fréquence en sortie sur les
- Influence des impédances de source basse fréquence sur les performances du
- Mesures « load-pull »
- Conclusions
Conclusions
Dans cette thèse nous avons présenté un banc de caractérisation fonctionnelle d'un transistor de puissance de type "load-pull" permettant de mesurer tous les critères de puissance, de rendement et de linéarité en présence de tous types de signaux : signaux CW, signaux de puissance. Le nouveau système de mesure étudié dans le cadre de cette thèse a été développé à l'aide du banc de caractérisation de signaux forts multi-harmoniques « source-pull/load-pull » de l'ENST. La modification de la technique d'étalonnage des réflectomètres à six portes, qui permet de s'affranchir des imperfections inhérentes à tout système de mesure, pour obtenir des solutions plus « robustes ».
La mise en œuvre de techniques rigoureuses d'étalonnage des mesures de puissance au niveau des jonctions six ports (diodes Schottky), ainsi qu'aux points d'accès aux mesures ou au niveau de l'analyseur de spectre. Les limites imposées par le banc de mesure et son environnement instrumental sont : - La bande passante maximale de modulation (de l'ordre de 5-10 MHz). Des études menées sur différents types de transistors montrent que l'effet de l'impédance fondamentale de la source sur la linéarité n'est pas négligeable.
De même, les mesures montrent l'effet de l'impédance de la source ou de la charge à la deuxième harmonique sur la linéarité [6]. Cette solution permettra, d'une part, de réduire considérablement le coût de notre banc et, d'autre part, de rendre possible la modélisation de linéarité à l'aide d'EVM.
