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Auteur(s)
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Pascal BAREAU : Ingénieur Supélec (École supérieure d’électricité) Professeur à Supélec, service Radioélectricité et Électronique
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Selon leurs applications, les spécifications que l’on demande aux amplificateurs peuvent être très différentes. Des étages faible bruit que l’on rencontre dans les récepteurs sont difficilement comparables à des étages de puissance alimentant une antenne d’émission. Pourtant, certaines caractéristiques comme la linéarité et la consommation sont, à des échelles diverses, communes à la plupart des amplificateurs.
Dans cet article, l’accent est surtout mis sur les amplificateurs « radiofré-quences » ou « micro-ondes ».
On se propose d’exposer dans une première partie les principaux concepts relatifs aux amplificateurs (différents gains, désadaptation, facteur de bruit, produits d’intermodulation...) On évoquera brièvement la mesure de certaines de ces caractéristiques.
Dans une deuxième partie, on discutera des différentes structures possibles d’amplificateurs à fort niveau en fonction des contraintes de rendement, de linéarité et de bande de fréquence.
Le lecteur pourra se reporter aux références [1] à [3].
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Classes de fonctionnement3. Mesures à fort niveau
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Mesure du point de compression
Cette mesure s’effectue traditionnellement avec un analyseur de spectre et un générateur RF dont on augmente le niveau progressivement. On peut ainsi tracer la courbe correspondant à celle de la figure 4. De façon plus commode, on peut sur certains analyseurs de réseaux faire varier la puissance de la source et afficher 20 lg ½S21½en fonction de la puissance, à une fréquence donnée. Le point de compression s’obtient directement : chute de 1 dB par rapport à l’asymptote horizontale correspondant au gain composite à bas niveau.
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Mesure du point d’intersection
Cette mesure nécessite deux générateurs et un dispositif de couplage permettant d’obtenir un signal comportant deux fréquences voisines et exempt de toute raie d’intermodulation. Pour des puissances d’entrée habituelles, tout dispositif passif peut être considéré comme linéaire, le risque d’engendrer des produits d’intermodulations vient beaucoup plus de la mauvaise isolation entre les deux générateurs, qui cause la superposition de deux signaux de fréquences différentes dans l’étage de sortie de chaque générateur. On veille donc à utiliser un combineur de type Wilkinson (coupleur 3 dB avec deux accès isolés) plutôt qu’un té adapté jouant le rôle de coupleur 6 dB.
On relève ensuite les puissances de sortie pour une des deux raies utiles (f1 et f2) et pour une des deux raies d’intermodulation (2 f2 − f1) ou (2 f1 − f2). La mesure est délicate et nécessite un analyseur de spectre ayant une très bonne résolution. En effet, afin que l’analyseur de spectre travaille dans sa zone linéaire, il faut souvent placer un atténuateur à l’entrée de l’analyseur de spectre, ce qui a pour effet de dégrader sa sensibilité. Or les raies d’intermodulation peuvent être plusieurs dizaines de dB en dessous des raies à f1 et f2. Il est prudent de tracer la courbe de la puissance de sortie pour la raie d’intermodulation Ps (2 f2 − f1) en fonction de la puissance...
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Mesures à fort niveau
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - PACAUD (A.) - Électronique radiofréquence - . 242 p. Ellipses (2000).
-
(2) - CRIPPS (S.) - RF – Power Amplifiers for Wireless Communications - – (amplificateurs de puissance pour communications sans fils). 337 p., Artech House (1999).
-
(3) - ABRIE (P.) - RF and Microwave Amplifiers and Oscillators - – (Amplificateurs et oscillateurs RF et microondes). 480 p., Artech House (1999).
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