Conception d'amplificateurs de puissance avec optimisation de l'EVM et avec une efficacité moyenne améliorée (efficacité en back-off) sous des schémas de modulation actuels et du futur pour des applications radar et de télécommunications.

Design of power amplifiers with EVM optimization and with improved average efficiency (back-off efficiency) under actual and future modulations schemes for radar and telecommunications applications

• Auteur / Autrice : El Ghali Hamouchi
• Direction : Denis Barataud
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences et ingénierie pour l'information
• Date : Inscription en doctorat le 15/09/2024
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences et Ingénierie
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : XLIM
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : XLIM SRF - Systèmes Radio-Fréquences

Mots clés

Mots clés libres

Microonde

Amplificateurs

Modulation

Power amplifiers

Modulations

Back-off efficiency

Résumé

Conception d'amplificateurs de puissance avec optimisation de l'EVM et amélioration de l'efficacité moyenne sous des schémas de modulation actuels et futurs pour des applications radar et de télécommunications : Les futurs systèmes 5G utiliseront des modulations avec une haute efficacité spectrale et un PAPR élevé afin de garantir le débit de données requis tout en ayant l'empreinte énergétique la plus faible possible. Cette observation a un impact direct sur la conception des amplificateurs de puissance en imposant un compromis entre les trois critères suivants : la linéarité, l'efficacité et la puissance de sortie. Jusqu'à présent, la conception des amplificateurs est réalisée avec une excitation en CW et une simulation de circuit comme l'équilibrage harmonique. La validation avec des signaux modulés par excitation est effectuée a posteriori avec la simulation du système à l'aide d'un modèle comportemental et de mesures ; il est donc difficile de modifier le design avec ces résultats en présence de signaux réalistes. L'objectif principal de ce travail est de proposer une nouvelle procédure de conception prenant en compte les métriques de linéarité telles que l'EVM et l'ACPR durant le processus de conception. Cela peut être réalisé en utilisant une technique spécifique de simulation d'équilibrage harmonique multi-ton développée à XLIM, qui permet la simulation de circuits non linéaires avec des signaux modulés et d'obtenir des métriques de linéarité durant le processus de conception. L'amplificateur obtenu est ensuite conçu et optimisé en termes de linéarité, d'efficacité et de puissance de sortie.

Design of power amplifiers with EVM optimization and with improved average efficiency under actual and future modulations schemes for radar and telecommunications applications: The future 5G systems will use modulations with high spectral efficiency and high PAPR in order to guarantee the requested data rate while having the lowest possible energy footprint. This observation directly impacts the design of power amplifiers by imposing a compromise between the following 3 criteria: linearity, efficiency and output power. Until now, the design of the amplifiers is carried out with a CW excitation and circuit simulation like Harmonic Balance. The validation with excitation modulated signals is done a posteriori with system simulation with behavioral model and measurement; it is then difficult to refine the design with these results in the presence of realistic signals. The main objective of this work is to propose a new design procedure to take account of the linearity metrics like EVM and ACPR during the design procedure. This can be done by using a specific multi-tone harmonic balance simulation technique developed at XLIM which allows the simulation of nonlinear circuits with modulated signals and obtain linearity metrics during the design procedure. The obtained amplifier is then designed and optimized in terms of linearity, efficiency and output power