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Amélioration de la linéarité et du rendement énergitique des amplificateurs de puissance de topologie à deux branches pour les communications sans fil ; cas d'un amplificateur LINC

El-Asmar, Mohamad (2009). Amélioration de la linéarité et du rendement énergitique des amplificateurs de puissance de topologie à deux branches pour les communications sans fil ; cas d'un amplificateur LINC. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Les travaux effectués dans cette thèse portent sur l'amélioration de la linéarité et du rendement énergétique des amplificateurs de puissance pour les communications sans fil. En effet, les amplificateurs de puissance traditiormels à une seule branche ne peuvent pas être efficace et linéaire à la fois. Des techniques qui exigent parfois l'utilisation d'une deuxième branche peuvent aider à l'amélioration de l'efficacité et ou la linéarité. Le cas particulier de ces techniques investigué dans cette thèse est l'amplificateur LINC. C'est une technique qui consiste à convertir le signal à modulation d'enveloppe en deux signaux à modulation de phase et enveloppe constante, amplifier chaque signal efficacement à l'aide d'un amplificateur non linéaire puis combiner les deux signaux pour reproduire un signal linéairement amplifié. Nous avons présenté au début une analyse originale permettant de trouver un modèle simplifié décrivant le comportement du combineur de puissance Chireix. Avec ce modèle l'efficacité et la linéarité sont directement lisibles et la relation entre les différents paramètres de F amplificateur de puissance avec combineur Chireix est plus facilement interprétée. Nous avons constaté aussi avec ce modèle qu'un compromis entre l'efficacité et la linéarité du système peut être obtenu en optimisant la longueur électrique d'un stub connecté en parallèle à l'entrée du combineur Chireix. Une autre analyse mathématique originale à été effectuée dans cette thèse présentant l'interaction entre le combineur Chireix et l'amplificateur de puissance dans chaque branche du LINC. Comme résultat de cette analyse, une augmentation significative de l'efficacité énergétique du système Chireix peut être obtenue en optimisant la longueur d'une ligne de transmission cormectée en série entre l'amplificateur et le combineur. L'avantage de cette technique est que l'amélioration de l'efficacité n'a aucune influence sur la linéarité du système ce qui n'est pas le cas dans la première technique qui optimise la longueur du stub. Le logiciel ADS était utilisé en premier pour valider les résultats de cette étude analytique. Des travaux expérimentaux ont été par la suite effectués au LACIME afin de valider ces résultats. Nous avons fabriqué en premier des combineurs Chireix avec stubs de différentes longueurs afin de mesurer ses paramètres et trouver un compromis acceptable entre l'efficacité et la linéarité. Dans la deuxième partie du travail expérimental, nous avons fabriqué les amplificateurs de puissance et une série des lignes de transmission. Les résultats des mesures obtenues montrent une excellente validité de notre étude analytique.

Résumé traduit

The work performed in this research focused on improving the linearity and efficiency of the power amplifiers for the wireless communications. Indeed, the traditional single ended power amplifiers carmot be efficient and linear at the same time. Some techniques which may require adding a second branch to the amplifier can help to improve the efficiency and or the linearity. In this thesis, we investigate a particular case of thèse techniques called the LINC amplifier. This technique consist of converting the envelope modulation signal into two phase-modulation signais having constant envelope, each signal is amplified efficiently with a non-linear amplifier and then combine the two signais to reproduce the original signal linearly amplified. We presented at the beginning an original analysis that has finished in finding a simplified model of équations describing the performance of the Chireix Power Combiner. With this model the efficiency and linearity are directly readable and the relationship between various parameters of the power amplifier and the Chireix Combiner are easily understood. We can conclude also fr-om this model that compromise between efficiency and linearity of the System can be obtained by optimizing the electrical length of a stub cormected at the input of the Chireix Combiner. Another original mathematical analysis has been donc in this thesis showing an interaction between the Chireix Combiner and the power amplifier. As a resuit of this analysis, a significant increase in efficiency of the Chireix System can be obtained by optimizing the length of a transmission Une cormected in séries between the amplifier and the Combiner. This technique has an advantage that the improved efficiency has no influence on the linearity of the system where this is not the case in the first technique which use the optimization of the stub length. The ADS software is the first tool used to validate the results of the analytical study. Expérimental work is also carried out at LACIME to validate thèse results. We hâve made firsfly, the Chireix combiners with différent stubs lengths to measure its parameters and find an acceptable compromise between efficiency and linearity. Secondly, the amplifiers and a séries of transmission lines are fabricated. The results of measurements show an excellent validity of the analytical study.

Type de document: Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires: "Thèse présentée à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention du doctorat en génie". Bibliogr : f. [187]-189.
Mots-clés libres: Amplificateurs de puissance. Transmission sans fil. branche, deux, energetique, linc, linearite, rendement, topologie
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Kouki, Ammar B.
Programme: Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt: 12 août 2010 18:52
Dernière modification: 05 janv. 2017 20:45
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/41

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