Techniques de linéarisation des amplificateurs de puissance
Il existe de nombreuses méthodes pour linéariser un amplificateur de puissance, chacune présentant avantages et inconvénients. Le choix optimal dépend de plusieurs facteurs : bande passante, complexité, rendement, schéma de modulation, spécifications d'interférence sur canal adjacent et plage dynamique. Chaque méthode équilibre ces paramètres différemment ; il est donc crucial d'identifier celle qui convient le mieux à votre application.
Méthodes simples
La façon la plus simple d'améliorer la linéarité est d'augmenter le biais (polarisation). Cette méthode se distingue par sa rapidité et sa simplicité, la rendant idéale pour les débutants. Le principe consiste à réduire le niveau du signal d'entrée : à mesure que la tension d'entrée diminue, la sortie se rapproche d'une version linéairement amplifiée du signal. L'inconvénient principal est une consommation DC accrue ou une puissance RF de sortie réduite.
Méthode du biais dynamique
Augmenter le biais en permanence serait inefficace, mais l'augmenter uniquement lorsque c'est nécessaire s'avère pratique. Lorsque l'amplitude du signal varie, les niveaux de biais s'ajustent pour que l'amplificateur consomme le minimum d'énergie tout en restant dans les limites de distorsion. Le biais DC augmente avec le niveau d'entrée ; quand ce dernier entre dans la région de compression de gain, le gain diminue. L'amplificateur opérationnel détecte cette baisse et relève le biais pour compenser. Effectuée en dessous de la région de compression à 1 dB, cette méthode peut produire une sortie linéarisée. Avantage : elle améliore la région de compression à 1 dB. Inconvénient : un déphasage peut survenir.
Méthode de rétroaction en bande de base
Comme le signal RF a une bande passante bien plus large que le signal de baseband, on peut réduire la bande passante requise dans la boucle de rétroaction en injectant le signal de baseband plutôt que le signal RF. L'idée centrale : remplacer le signal RF par le signal de baseband modulé dans le RF, puis amplifié par un amplificateur de puissance non idéal. Inconvénient majeur : bande passante réduite et complexité accrue.
Méthode de feed-forward adaptatif
Un signal non distordu alimente simultanément l'amplificateur de puissance et un amplificateur à gain/phase variable. Cette méthode est généralement stable, mais suppose que l'amplificateur de puissance est la principale source de non-linéarité. De nombreux autres facteurs entrent en jeu ; une analyse approfondie est indispensable avant adoption.
Méthode de rétroaction cartésienne
Cette méthode utilise une modulation IQ sur le signal porteur avant l'amplification de puissance. Les deux composantes I (en phase) et Q (en quadrature, déphasée de 90°) sont réinjectées pour effectuer la linéarisation, recréant un signal RF. Principal inconvénient : bande passante très étroite. « I » représente la composante en phase du signal d'entrée, « Q » la composante en quadrature (hors phase).