Conversion analogique-numérique Sigma-Delta large bande appliquée à la mesure des non-linéarités des amplificateurs de puissance

Power amplifiers, which are essential elements of any communication system, will play a crucial role in the development of future communication systems. Today improving power amplifiers requires technological advances at the circuit device level, but one also must consider a more global approach. In particular, advances in digital processing can now correct in the early stage of the communication chain some distortions that are generated downstream in the chain. Digital pre-distortion is a correction technique for power amplifiers that has a growing interest because of its completely digital implementation and of its gains in linearity and energy consumption. This technique requires a feedback path where the analog-to-digital converter is a critical element. This component must satisfy the constraints of high resolution , wide bandwidth, and high linearity. In this thesis, we propose a new architecture of analog-to-digital converter based on bandpass Delta-Sigma modulators. This architecture takes advantage of operating bandpass modulators that are designed to work in parallel, each focusing on different frequencies, but also of a particular cascading arrangement to eliminate the useful signal, which has a high power, in order to reduce dynamics constraints. High-level design and simulations were carried out for discrete time and continuous time systems and also required the development of appropriate simulation tools.Les amplificateurs de puissance, éléments constitutifs essentiels de tout système de télécommunication, vont jouer un rôle capital dans le développement des futurs systèmes de communication. Aujourd'hui l'amélioration des amplificateurs de puissance nécessite un progrès technologique au niveau du composant lui même mais doit aussi tenir compte d'une approche plus globale. En particulier, le progrès dans les traitements numériques permet aujourd'hui de corriger en amont certaines distorsions qui seront générées en aval de la chaîne de communication. La pré-distorsion numérique est une technique de correction des amplificateurs de puissance qui connaît un intérêt grandissant de par son intégration complètement numérique et par les gains en linéarité et en consommation. Cette technique nécessite une voie de retour dont un élément critique est le convertisseur analogique-numérique. Ce composant doit répondre à des contraintes de résolution, de bande passante et de linéarité élevées. Dans cette thèse, nous proposons une nouvelle architecture de convertisseur analogique-numérique à base de modulateurs Sigma-Delta passe-bande. Cette architecture tire partie du fonctionnement passe bande des modulateurs que nous faisons travailler en parallèle, chacun centré sur différentes fréquences, mais aussi d'un agencement en cascade particulier pour éliminer le signal utile, qui est de forte puissance, dans le but de diminuer les contraintes de dynamique.La conception haut niveau et les simulations ont été menées pour des systèmes à temps discret et aussi à temps continu et a nécessité le développement d'outils adaptés de simulation se basant sur la boîte à outils Delta Sigma Toolbox de Richard Schreie

A Sixth-Order 4-2 SMASH CIFF Complex Bandpass Delta-Sigma Modulator with Delaying Digital Input Feedforward

[[abstract]]In this paper, a sixth-order sturdy multi-stage noise shaping (SMASH) bandpass delta-sigma (ΔΣ) modulator with delaying digital input feedforward (DFF) structure is presented. The second-order ΔΣ modulator with cascade integrators and distributed feedforward (CIFF) is utilized in each stage to reduce the signal swing. Hence, the requirement of opamp and the power consumption of circuits can be reduced due to the suppression of the signal swing and the discarding of the digital cancellation filters. One pair of complex zeros is designed within signal bandwidth to effectively suppress the noise floor of the presented modulator. The sub-sampling technique is adopted to reduce the clock frequency and the requirement of opamp. Simulation results confirm the feasibility of the proposed SMASH CIFF bandpass ΔΣ modulator with delaying DFF structure. The proposed bandpass ΔΣ modulator compared to the single-loop AFF structure, the signal-to-noise plus distortion ratio (SNDR) could be increased by 12 dB, and the dynamic range (DR) could be extended by roughly 15 dB in a 200 kHz of signal bandwidth centered at 10.7 MHz.