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Linéarisation par pré-distorsion cubique d’un tube à ondes progressives en bande C

Hadouej, Taher (2013). Linéarisation par pré-distorsion cubique d’un tube à ondes progressives en bande C. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Les tubes à ondes progressives sont largement utilisés dans les applications satellitaires (comme par exemple le répéteur satellite) qui requièrent de hauts niveaux de puissances (de l’ordre des Kwatts) à très hautes fréquences (> 4 GHz). Ces amplificateurs de puissance délivrent d’importantes puissances de sortie avec une grande efficacité mais souffrent d’un problème de non-linéarité à l’approche du point de saturation. Ceci oblige à opérer un recul en sortie de l’ordre de 6 dB par rapport à ce point ce qui diminue considérablement la puissance de sortie utile de ce type d’amplificateur. La pré-distorsion analogique (RF et IF), sous différentes topologies, a été alors proposée parmi les meilleures techniques de linéarisation des TWTA (Travelling Wave Tube Amplifiers) en termes de simplicité, de coût et de linéarité. C’est dans ce cadre que s’inscrit notre travail et qui consiste à concevoir, fabriquer et tester un circuit de pré-distorsion cubique pour un tube à ondes progressives de laboratoire opérant en bande C. Ce circuit utilise une architecture de pré-distorsion RF à deux branches. Dans la branche non-linéaire, le générateur de distorsion (GD) permet de produire une expansion ou une compression contrôlée par la polarisation des diodes Schottky. Les circuits de contrôles (atténuateurs, déphaseur, étage amplificateur) de la branche linéaire permettent d’ajuster le niveau de compression à la fonction inverse du tube et de contrôler sa linéarité. À 5.2 GHz, le circuit assemblé permet d’améliorer la puissance de sortie d’environ 1.7 dB au point de compression 1 dB du TWTA et de réduire considérablement la variation de déphasage. Pour un recul de puissance de 6 dB, l’ACPR (Adjcent Chanel Power Ratio) est amélioré d’environ 7 dB pour un signal QAM16 et le rapport C/I3 est réduit de 15 dB. Ceci permet un gain approximatif de 2.5 dB en puissance de sortie du TWTA considéré pour un ACPR de 40 dBc.

Titre traduit

C-band TWTA analog cubic predistorsion linearizer

Résumé traduit

TWTAs are widely used in satellite communications (as for example repeater payloads) that require important amount of power at very high frequencies (above 4 GHz). While providing power rates of Kwatts with good efficiency, TWTA lack in linearity where up to 6 dB output back off is needed to reduce distortions. This is a huge loss compared to the maximum output power that can be provided by these amplifiers.

In order to overcome this problem, analog predistortion is presented as a very effective linearization method in terms of integration, cost and linearity. In this context, we are aiming to design, manufacture and test a predistortion circuit based on two path configuration. In the non-linear path, the distortion generator can provide an expansion or a compression depending on the biasing of the Schottky diodes. Consequently, the linearizer, with different control circuits (input amplification, attenuator, phase shifter), can nearly fit the reverse function of the amplifier.

The assembled circuit was tested around 5.2 GHz. In CW (Continious Wave) test, an improvement of 1.7 dB of 1dB compression output power was achieved while reducing gain compression to 2.6 dB (down from 7.3 dB) and phase lag to 12 degrees (down from 26) near saturation. At 6 dB output back-off, ACPR with QAM-16 signal and C/I3 were improved by 7 dB and 15 dB respectively. This allowed a gain of 2.5 dB in power output at 40 dBc ACPR.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie électrique avec mémoire" Bibliogr. : f. [149]-151.
Mots-clés libres: Tubes à ondes progressives. Schottky, Diodes de. bande, c, cubique, distorsion, générateur, linéarisation, non-linéarité, pré-distorsion, rf, target, TWTA
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Kouki, Ammar B.
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie électrique
Date de dépôt: 05 avr. 2013 14:48
Dernière modification: 10 mars 2017 01:53
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1146

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