Optimização da distorção não-linear de intermodulação em amplificadores de sinais multi-portadora

Abstract

É objectivo principal desta Tese de Doutoramento o estudo e Optimização da Distorção Não-linear de Intermodulação em Amplificadores de Sinais Multi-Portadora. A Tese divide-se em duas grandes áreas de investigação. Primeiro o problema da simulação de circuitos não lineares sujeitos a sinais multiportadora é visado. Para esse efeito é proposta uma solução inovadora para a simulação do regime estacionário desse tipo de circuitos, validando-se ainda experimentalmente a sua utilidade. O segundo problema consiste na compreensão e optimização da distorção num circuito não linear fortemente excitado por um sinal multiportadora. Para se levar o estudo a bom termo, este é dividido em duas etapas. Em primeiro lugar estuda-se a resposta do circuito quando sujeito a um sinal fraco, seguindo-se a extrapolação desses resultados para sinal forte. Propõe-se, assim, um novo modelo comportamental, que permite projectar amplificadores de potência optimizados para uma pretendida curva de distorção versus nível de excitação de entrada. Utilizando o simulador desenvolvido e o modelo comportamental proposto, apresentam-se validações experimentais de um amplificador de potência projectado para se obter uma distorção de intermodulação mínima perto do ponto de 1dB de compressão da sua curva Pin-Pout.

The main objective of this Doctoral Thesis is the study and Optimisation of Multi-tone Non-linear Power Amplifiers. The work can be divided into two research areas. First, the simulation of non-linear circuits excited by a multi-tone signal is addressed. For that, a novel non-linear simulator solution, specially suited for this type of circuit, is developed and validated using experimental results. The second research field is the optimisation of a non-linear power amplifier excited by a strong multi-tone signal. This study is carried on in two different steps. The first step is the study of that amplifier excited by a small signal, which is then followed by the explanation of large signal behaviour. So, a new behavioural model is presented, in order to design power amplifiers specially tailored to present a pre_determined intermodulation distortion curve versus excitation level. Finally, the proposed circuit simulator and the referred behavioural model, are validated by comparing experimental results with simulations, for a power amplifier designed to present a minimum intermodulation distortion near the 1dB compression point in its Pin-Pout plot.