Développement d'une plateforme matérielle pour l'implémentation des techniques de décomposition de signaux pour les amplificateurs de puissance à deux branches

摘要

La combinaison du traitement numérique de signal avec la conception optimisée de la partie analogique constitue la voie émergente dans le développement des nouvelles architectures de transmetteurs intelligents. Plus particulièrement, cette technique est utilisée dans les systèmes d'amplification modernes dans le but d'en améliorer la linéarité et/ou l'efficacité énergétique. Le présent travail concerne la technique d'amplification LINC qui consiste à la décomposition d’un signal modulé en amplitude et en phase en deux signaux modulés en phase et à enveloppe constante. Ces deux signaux sont modulés autour d'une fréquence RF et amplifiés séparément par deux amplificateurs non linéaires et recombinés afin de générer une version amplifiée du signal original. Cependant, la principale limitation de cette architecture est le débalancement entre les deux branches qui peut être dû aux imperfections du générateur des signaux ou encore à l'étage RF. En effet, tout débalancement entre ces branches se traduit par une distorsion du signal de sortie et une augmentation des erreurs au niveau du récepteur.ududDans ce cadre, notre travail consiste à développer une plateforme matérielle au sein du laboratoire LACIME qui permet de générer une multitude de signaux et de les décomposer selon le principe de la technique LINC. Cette plateforme est composée de deux parties. La première partie est numérique et concerne la génération et la décomposition du signal en bande de base/IF sur un FPGA de type Xilinx-Virtex-4. La deuxième partie concerne la conception de l’étage RF où les signaux décomposés seront transposés en fréquence RF. ududCette plateforme offre à l'utilisateur la possibilité de générer différentes modulations de type MQAM (BPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM), largement utilisées dans les standards de communication sans fil, ainsi que le choix du taux de symboles. La décomposition du signal est implémentée par la méthode LUT à une seule dimension permettant d'optimiser les ressources consommées. Deux options sont offertes pour assurer la conversion RF. La première est la conversion directe des signaux en bande de base vers la fréquence RF. ududLa deuxième, hétérodyne, fait intervenir une première conversion en IF autour de 30 MHz avant la transposition à la fréquence RF. L'objectif étant de développer un système large bande dont la fréquence RF comprise entre 2 et 4 GHz, nous avons opté donc pour une architecture à conversion directe permettant de minimiser les coûts associés. Enfin, une boucle de retour a été aussi conçue permettant d'échantillonner la sortie du système et de compenser toute erreur due aux débalancements.