Título
Measurement testbeds for the characterization of nonlinear single and dual input devices using multitones and modulated signals
Bancos de prueba para la caracterización de dispositivos no lineales de una y dos entradas utilizando multitonos y señales moduladas
Autor
THAIMI NIUBO ALEMAN
Colaborador
Patrick Roblin (Asesor de tesis)
J. Apolinar Reynoso Hernández (Asesor de tesis)
Nivel de Acceso
Acceso Abierto
Materias
Amplificadores de potencia, DPD, Doherty PA, Chireix PA, outphasing PA, dual input PA, Load-pull, Source-pull, OFDM - (AUTOR) Power Amplifier, DPD, Doherty PA, Chireix PA, outphasing PA, dual input PA, Load-pull, Source-pull, OFDM - (AUTOR) INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA - (CTI) CIENCIAS TECNOLÓGICAS - (CTI) TECNOLOGÍA DE LAS TELECOMUNICACIONES - (CTI) TRANSISTORES - (CTI) TRANSISTORES - (CTI)
Resumen o descripción
In a mobile communication system, the RF amplifier is the element with the highest power consumption and which introduces unwanted spectral components in the signal to be transmitted. Its design must provide the highest possible efficiency, and reduce non-linearities to guarantee power levels in adjacent channels that do not generate interference and loss of information. In this work a test bench is proposed to evaluate the linearity of them and transistors using continuous and multitone signals. A radio frequency daughter card and universal radio software peripheral are used to generate the baseband tones, and the vector network analyzer is used to measure incident and reflected waves at the input and output of the device under test. Their linearity are inspected under different load and source impedances. The measurement system is a calibrated real-time load-pull capable of obtaining the phase and amplitude of the device’s gain in large signal for any impedance. A graphical interface was created in Matlab for the control and programming of the test bench instruments, facilitating the characterization of these devices. Dissimilar power amplifier configurations have been proposed in the literature to provide high efficiency between backoff and peak powers. Essential in modern transmission systems, which work with modulated signals that have a high value of the peak to average power ratio. For the rapid characterization of baseband signals and the linearization of non-linear multiport devices, a calibrated test bench based on a commercial vector network analyzer is proposed for the first time. This allows the acquisition of continuous and periodic wideband modulated signals without breaking contact with the device, in up to five channels. Time domain measurements are possible by calibrating all receivers in the frequency domain. This calibration provides amplitude and phase corrections for the modulation tones of all incident and reflected waves in the acquisition bandwidth. An orthogonal frequency division multiplexing signal known, is used as phase standard. The IQ constellation is recovered from a signal of 500 MHz bandwidth, 100 000 tones and modulated with a 64 QAM OFDM scheme, with an error vector magnitude of 0.48%. As application, a two-input, one-output power amplifier in a hybrid Doherty-Chireix configuration is characterized at 2.08 GHz. A continuous wave signal is used to determine the phase difference between the input ports and the power level
En un sistema de comunicaciones móviles, el amplificador de RF es el elemento de mayor consumo de potencia y el cual introduce componentes espectrales no deseadas en la señal a transmitir. Su diseño debe proveer la mayor eficiencia posible, y disminuir las no linealidades para garantizar niveles de potencia en canales adyacentes que no generen interferencia y pérdidas de la información. En este trabajo se propone un banco de pruebas para evaluar la linealidad del mismo y de transistores utilizando señales continuas y multitono. Se utiliza una tarjeta secundaria de radiofrecuencia y un periférico universal de software de radio, para generar los tonos en banda base, y el analizador de redes vectoriales para medir las ondas incidentes y reflejadas en la entrada y salida del dispositivo bajo prueba. Se inspecciona la linealidad de los mismos bajo distintas impedancias de carga y fuente. El sistema de medición es un load-pull en tiempo real calibrado y capaz de obtener la fase y amplitud de la ganancia del dispositivo en gran señal para cualquier impedancia. Se realizó una interfaz gráfica en Matlab para el control y programación de los instrumentos del banco de prueba, facilitando la caracterización de estos dispositivos. Dísimiles configuraciones de amplificadores de potencia han sido propuestos en la literatura para proveer una alta eficiencia entre potencias de backoff y pico. Esencial en los sistemas de transmisión modernos, que trabajan con señales moduladas que presentan un valor elevado de relación de potencia pico a potencia promedio. Para la caracterización rápida de señales en banda base y la linealización de dispositivos multipuerto no lineales se propone por primera vez un banco de pruebas calibrado basado en un analizador de redes vectorial comercial. Este, permite adquirir señales continuas y periódicas moduladas de banda ancha sin romper contacto con el dispositivo, en hasta cinco canales. Las mediciones en el dominio del tiempo son posibles calibrando todos los receptores en el dominio de la frecuencia. Esta calibración proporciona una corrección de fase y amplitud para los tonos de modulación de todas las ondas incidentes y reflejadas en el ancho de banda de adquisición. Se emplea una señal de multiplexación por división de frecuencia ortogonal conocida como estándar de fase. Se recupera la constelación IQ de una señal de 500 MHz de ancho de banda, 100 000 tonos y modulada con un esquema 64 QAM OFDM, obteniendo una magnitud de vector de error
Editor
CICESE
Fecha de publicación
2021
Tipo de publicación
Tesis de doctorado
Recurso de información
Formato
application/pdf
Idioma
Inglés
Sugerencia de citación
Niubó Alemán, T. 2021. Measurement testbeds for the characterization of nonlinear single and dual input devices using multitones and modulated signals. Thesis Doctor of Science. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 141 pp.
Repositorio Orígen
Repositorio Institucional CICESE
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