Contrôle dynamique de la polarisation des transistors de puissance pour l'amplification linéaire et à haut rendement de signaux à enveloppe variable
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Abstract EN:
The aim of the study presented in this thesis is to propose a novel technique allowing to increase linearity by maintaining a high efficiency of the power amplifier with variable envelope signals. The study developed on the efficiency has shown that a dynamic control of the bias of the amplifier according to the envelope signal allows to achieve a maximum theoretical efficiency with a two-tone signals equal to that obtained by a single tone signal with a fixed bias. Moreover, simulation and measurements results have shown that the low frequency impedance presented at the transistor has a major impact on the linearity. A specific test bench was developed and the best performances were obtained by dynamically modifying the bias of the drain voltage according to the envelope of the signal. Indeed, the injection of a low frequency signal on the drain of the transistor modifies the saturation and the pinching of the transistor and thus its linearity. Following these studies, the dynamic bias technique was implemented on a prototype using a MESFET GaAs transistor at the frequency of 900MHz. Improvements in efficiency and linearity were measured with a two-tone signals (ratio C/I) or modulated signal (ACPR) compared to a fixed bias, whatever the amplification classes.
Abstract FR:
L'objectif de l'étude présentée dans ce mémoire est de proposer une technique permettant d'améliorer la linéarité de l'amplificateur en maintenant un rendement électrique élevé pour des signaux à enveloppe variable. L'étude développée sur le rendement a permis de vérifier que la technique de contrôle dynamique de la polarisation de l'amplificateur en fonction de l'enveloppe du signal permet d'obtenir un rendement théorique maximal en bi-porteuses égal à celui obtenu en mono porteuse avec une polarisation fixe. Du point de vue de la linéarité, des résultats de simulation et de mesure ont montré que le choix de la valeur de l'impédance basse fréquence présentée au transistor joue un rôle prépondérant sur la linéarité. Un banc de mesure spécifique a été développé et a permis de montrer que les meilleures performances sont obtenues par la modification dynamique de la tension de drain en fonction de l'enveloppe En effet, l'injection d'un signal basse fréquence modifie la saturation et le pincement du transistor et donc sa linéarité. A partir de ces études, la technique de contrôle dynamique a été implémentée sur un prototype utilisant un transistor MESFET AsGa à une fréquence de 900MHz. Des améliorations tant en rendement qu'en linéarité pour un signal constitué de deux sinusoi͏̈des (rapport C/I) ou modulés (ACPR) ont été mesurées par rapport à une polarisation fixe, quelque soit la classe de fonctionnement.