Brevet FR3053855A1 — publié le 20180112

SYSTEME DE SUIVI DE LA PUISSANCE CRETE D'UN SIGNAL DE TELECOMMUNICATION ET PROCEDE DE CALCUL DE VALEUR DE CRETE ET DE SELECTION DE TENSION D'ALIMENTATION ASSOCIE La présente invention concerne le domaine de l'amplification de puissance radiofréquence (RF), et porte en particulier sur un système de suivi de la puissance crête d'un signal de télécommunication à émettre pour une amplification de puissance RF à l'aide d'une fenêtre temporelle glissante et sur un procédé de calcul de valeur de crête et de sélection de tension d'alimentation associé. Les amplificateurs de puissance dans les émetteurs radiofréquences (RF), pour les communications sans fil, utilisent des modulations complexes à haute 15 efficacité spectrale. Ces modulations présentent des facteurs de crête importants, c'est-à-dire le rapport entre la puissance crête et la puissance moyenne du signal (« Peak to Average Power Ratio (PAPR) » en anglais). Les amplificateurs de puissance RF ou hyperfréquences 20 conventionnels qui sont alimentés par une tension d'alimentation continue fournissent un rendement maximal uniquement lorsqu'ils travaillent à la compression, c'est-à-dire à la puissance crête du signal à émettre. La plupart du temps, l'amplificateur de puissance RF fournit une 25 puissance bien inférieure à sa puissance maximale et donc le rendement de l'amplificateur de puissance RF est, dans ces conditions, inférieur à son rendement maximal. La technique de suivi d'enveloppe est une technique d'alimentation pour améliorer le rendement des 30 amplificateurs de puissance RF. Elle remplace l'alimentation continue de l'amplificateur de puissance RF par une alimentation dynamique qui suit l'amplitude du signal RF à émettre. La technique de suivi d'enveloppe 3053855 2 permet d'ajuster dynamiquement la tension d'alimentation de l'amplificateur de puissance RF afin que celui-ci fonctionne toujours en compression et donc à son rendement maximal, quel que soit le niveau de puissance de 5 l'enveloppe du signal à émettre. L'augmentation constante des débits de communication sans fil nécessite l'utilisation de modulations à efficacité spectrale élevée et PAPR élevé telles que le multiplexage par répartition orthogonale de 10 la fréquence (OFDM). La technique de suivi d'enveloppe permet, pour les formats de modulations modernes, d'améliorer significativement le rendement des amplificateurs de puissance RF tout en répondant aux exigences en termes de linéarité. Dans le cas d'un amplificateur de puissance RF utilisant la technique de suivi d'enveloppe, la tension d'alimentation est, par définition, constamment réajustée afin de s'assurer que l'amplificateur de puissance RF fonctionne toujours à la compression et donc à son rendement maximal quel que soit le niveau de puissance souhaité à l'émission. Une technique particulière de suivi d'enveloppe s'appuie sur la génération d'un signal de polarisation de drain de l'amplificateur de puissance RF de type multi- niveaux (ou discret), le fonctionnement s'apparentant alors à celui d'un amplificateur audio en classe G. L'amplification en classe G est simple à mettre en oeuvre mais ne permet pas d'améliorer le rendement de l'amplificateur de puissance RF autant qu'avec la technique de suivi d'enveloppe continue. La génération d'un signal de commande de polarisation à plusieurs niveaux discrets est assurée par la sélection d'une tension d'alimentation parmi une 3053855 3 pluralité d'alimentations. Cette technique particulière de suivi d'enveloppe présente l'avantage de supporter de larges bandes passantes tout en maintenant un rendement élevé sans avoir recours à un amplificateur linéaire 5 additionnel, en classe A ou AB, au sein du convertisseur continu-continu. Pour un signal de suivi d'enveloppe exploitant des niveaux discrets d'alimentation, chaque tension de drain appliquée est définie pour une plage donnée de 10 puissance d'entrée de l'amplificateur de puissance RF, l'étendue de chaque plage dépendant principalement du nombre de niveaux discrets. Ce type de technique est obligatoirement couplé à une technique de pré-distorsion du signal RF afin de préserver la linéarité globale de 15 l'émetteur RF. L'amplification de puissance de signaux RF et hyperfréquences, permettant d'atteindre à la fois un bon rendement et une bonne linéarité, s'avère très complexe et nécessite systématiquement un compromis entre rendement et 20 linéarité. La technique de suivi d'enveloppe permet de grandement améliorer le compromis entre rendement et linéarité pour les applications de forte puissance, c'est-à-dire à partir de 2 Watts. La problématique réside alors dans la capacité à 25 disposer de convertisseurs continu-continu capables de fournir de fortes puissances, d'avoir un très bon rendement, d'être extrêmement linéaires, de générer peu de bruit et surtout de supporter de larges bandes de modulation. 30 Quelle que soit la technique de suivi d'enveloppe mise en oeuvre, le rendement des convertisseurs continu-continu diminue lorsque la bande passante du signal modulé augmente. Il apparaît ainsi complexe d'utiliser une 3053855 4 technique de suivi d'enveloppe pour des applications de forte puissance avec des signaux de communications modernes à large bande passante. Les convertisseurs continu-continu pour la 5 technique de suivi d'enveloppe doivent disposer de bandes passantes largement supérieures à la bande passante du signal RF à émettre. Face à l'augmentation croissante des bandes passantes des signaux de télécommunications modernes, il apparaît relativement complexe de disposer de 10 convertisseurs continu-continu ayant un bon rendement, une large bande passante et un faible coût pour des applications de forte puissance. Conjointement à la technique de suivi d'enveloppe continue, afin de diminuer les contraintes qui pèsent sur 15 le convertisseur continu-continu, une technique dite de réduction de bande peut être utilisée. Elle permet de diminuer l'occupation spectrale du signal de commande de polarisation. Cependant, la réduction de bande passante du signal de commande de polarisation induit nécessairement 20 une chute de rendement de l'amplificateur de puissance RF, étant donné que le signal de commande ne suit plus exactement l'enveloppe du signal à émettre. Les techniques de réduction de bande sont complexes à mettre en oeuvre et ne permettent pas toujours d'envisager de très larges 25 bandes de modulation avec un bon rendement global du système. La technique particulière de suivi d'enveloppe multi-niveaux permet d'atteindre de plus larges bandes passantes de modulation que la technique de suivi 30 d'enveloppe continue. Du fait du faible nombre de niveaux discrets, généralement compris entre 4 et 8, 16 au maximum, la technique de suivi d'enveloppe multi-niveaux ne permet pas d'obtenir des rendements d'amplificateur de puissance 3053855 5 RF aussi bons qu'avec un signal de commande continu. Toutefois, les pertes globales dans le convertisseur continu-continu sont nettement plus faibles. Cette méthode particulière de la technique de 5 suivi d'enveloppe, dont la linéarisation est plus complexe à mettre en oeuvre, permet potentiellement d'atteindre des bandes passantes de modulation très importantes. Cependant, dès lors que la bande passante de modulation augmente, les niveaux de tension du signal de commande peuvent avoir des 10 durées trop courtes vis-à-vis des capacités du convertisseur continu-continu. Ceci risque alors de conduire à une chute importante du rendement du convertisseur continu-continu, à des erreurs d'émission ou encore à la détérioration de l'amplificateur de puissance 15 RF si celui-ci fonctionne à trop forte compression. Les convertisseurs continu-continu doivent, pour chacune des solutions, toujours présenter des vitesses de commutation très élevées afin de respecter au mieux les caractéristiques de l'enveloppe du signal modulé. La 20 technique de suivi d'enveloppe multi-niveaux permet d'améliorer significativement le compromis rendement bande passante, sans le solutionner pour de larges bandes passantes de modulation, du fait que les récurrences des commutations du convertisseur continu-continu demeurent 25 importantes en nombre et parfois les durées des niveaux de tension trop brèves. Le manque d'adéquation entre les capacités en vitesse de commutation du convertisseur continu-continu et les caractéristiques du signal de commande à générer ne 30 permet pas d'appliquer la technique de suivi d'enveloppe multi-niveaux pour atteindre de très larges bandes de modulation sans dysfonctionnement du système ou erreurs d'émission. 3053855 6 La présente invention vise à résoudre les inconvénients de l'état antérieur de la technique, en proposant un système de suivi de la puissance crête d'un signal de télécommunication à émettre pour une 5 amplification de puissance RF dudit signal de télécommunication à émettre comprenant une logique de pilotage du convertisseur continu-continu permettant de repousser grandement la limitation rendement bande passante imposée par les convertisseurs continu-continu 10 afin de rendre applicable la technique de suivi d'enveloppe à des applications de forte puissance avec des débits élevés, ledit système permettant de générer un signal de commande de forte puissance adapté pour des applications à très large bande de modulation sans nécessairement 15 nécessiter de disposer de convertisseurs, et donc de transistors de commutation, ultra rapides capables de commuter de forts courants en un temps très court, ledit système permettant par ailleurs de conserver un très bon rendement sur les convertisseurs continu-continu même pour 20 de larges bandes de modulation. La logique de pilotage consiste entre autres en l'analyse et la détection de la valeur maximale du signal de commande de suivi d'enveloppe sur une fenêtre temporelle glissante, puis en l'application, à la place d'un signal de 25 commande de suivi d'enveloppe classique, d'un niveau de tension d'alimentation sur l'amplificateur de puissance RF parmi un certain nombre de niveaux de tension disponibles, ledit niveau de tension étant appliqué pendant une durée minimale égale à la durée de la fenêtre temporelle 30 glissante. L'invention permet ainsi la génération d'un signal d'alimentation de type discret lentement variable vis-à-vis de la bande de modulation du signal, ces caractéristiques permettant l'utilisation d'un 3053855 7 convertisseur continu-continu à très bas coût et fort rendement même pour de larges bandes de modulation. L'invention propose également un procédé de calcul de valeur de crête et de sélection de tension 5 d'alimentation mis en oeuvre par un système tel que décrit ci-dessus, et une antenne RF équipée d'un tel système ou mettant en oeuvre un tel procédé. La présente invention a donc pour objet un système de suivi de la puissance crête d'un signal de 10 télécommunication à émettre pour une amplification de puissance RF dudit signal de télécommunication à émettre, comprenant un amplificateur de puissance RF ayant une entrée RF, une entrée de tension d'alimentation et une sortie RF, un dispositif de traitement numérique, un 15 convertisseur numérique-RF, et un convertisseur continu-continu, le dispositif de traitement numérique ayant une entrée apte à recevoir le signal de télécommunication à émettre sous forme de données numériques, une première sortie reliée à une entrée du convertisseur numérique-RF et 20 une seconde sortie reliée à une entrée du convertisseur continu-continu, le convertisseur numérique-RF ayant une sortie reliée à l'entrée RF de l'amplificateur de puissance RF, le convertisseur continu-continu ayant une sortie reliée à l'entrée de tension d'alimentation de 25 l'amplificateur de puissance RF, la sortie du convertisseur continu-continu pouvant prendre une valeur de tension discrète parmi N valeurs de tension discrètes, N étant un nombre entier supérieur ou égal à 2, le dispositif de traitement numérique comprenant entre son entrée et sa 30 première sortie, un élément de retard 1 et entre son entrée et sa seconde sortie une chaîne de traitement comprenant une logique de commande de suivi d'enveloppe apte à créer un signal de commande de suivi d'enveloppe à N niveaux 3053855 8 discrets à partir des données numériques reçues au niveau de l'entrée du dispositif de traitement numérique, ledit signal de commande de suivi d'enveloppe à N niveaux discrets étant échantillonné à une fréquence 5 d'échantillonnage prédéterminée, caractérisé par le fait que la chaîne de traitement comprend en outre, en aval de la logique de commande de suivi d'enveloppe, une logique de pilotage du convertisseur continu-continu comprenant un dispositif de calcul de valeur de crête et un dispositif de 10 sélection de tension d'alimentation, le dispositif de calcul de valeur de crête étant apte : - à fenêtrer le signal de commande de suivi d'enveloppe à N niveaux discrets, à l'aide d'une fenêtre temporelle glissante dont la durée est définie par un 15 nombre prédéfini d'échantillons du signal de commande de suivi d'enveloppe à N niveaux discrets, le décalage entre fenêtres temporelles étant égal à un échantillon du signal de commande de suivi d'enveloppe à N niveaux discrets, et 20 - à calculer la valeur maximale du signal de commande de suivi d'enveloppe à N niveaux discrets sur chaque fenêtre temporelle de la fenêtre temporelle glissante, et le dispositif de sélection de tension d'alimentation étant apte à commander le convertisseur continu-continu 25 afin d'imposer à la sortie de ce dernier, parmi les N valeurs de tension discrètes, en fonction de la valeur maximale du signal de commande de suivi d'enveloppe à N niveaux discrets sur la fenêtre temporelle courante, de la valeur du signal de commande de suivi d'enveloppe à N 30 niveaux discrets retardé de la durée de la fenêtre temporelle glissante et de la valeur courante de la sortie du dispositif de sélection de tension d'alimentation, une valeur de tension discrète 3053855 9 d'alimentation supérieure ou égale au signal de commande de suivi d'enveloppe à N niveaux discrets, ladite valeur de tension discrète d'alimentation étant appliquée pendant une durée minimale égale à la durée de la 5 fenêtre temporelle glissante. Selon une caractéristique particulière de l'invention, l'élément de retard 1 est choisi tel que le signal RF correspondant à des données numériques du signal de télécommunication à émettre au niveau de l'entrée RF de 10 l'amplificateur de puissance RF est synchronisé avec la tension d'alimentation de type suivi d'enveloppe du signal RF pour ces mêmes données numériques au niveau de l'entrée de tension d'alimentation de l'amplificateur de puissance RF. 15 Les données numériques du signal de télécommunication à émettre sont, de préférence, des données de modulation en bande de base (I et Q). La logique de commande de la chaîne de traitement est configurée pour mettre en oeuvre une loi de commande de 20 suivi d'enveloppe à niveaux discrets, le signal de commande de suivi d'enveloppe à niveaux discrets créé étant échantillonné à une fréquence d'échantillonnage prédéterminée. La fréquence d'échantillonnage prédéterminée est 25 de préférence comprise entre 10 MHz et 500 MHz, l'homme du métier sachant adapter la fréquence d'échantillonnage prédéterminée en fonction du débit du signal à émettre. L'invention proposée consiste à générer un signal de commande de type discret optimal à chaque instant dont 30 la durée de chaque niveau de tension discrète respecte une durée minimale sans pour autant être d'une durée plus importante que nécessaire afin d'obtenir le meilleur rendement global du système. Le signal de commande généré 3053855 10 permet d'être compatible avec les spécificités d'un signal de suivi d'enveloppe pour ne pas surcomprimer l'amplificateur de puissance RF et conduire à un dysfonctionnement du système. 5 L'invention ne permet pas d'obtenir un rendement d'amplificateur de puissance RF aussi bon qu'avec un signal de commande de suivi d'enveloppe continûment variable, mais permet de rester assez proche du rendement maximal pouvant être atteint par l'amplificateur de puissance RF. 10 Cependant, l'invention proposée permet de grandement minimiser les pertes au sein du convertisseur continu-continu, même pour des applications à très large bande de modulation, ce qui permet d'obtenir un rendement global significativement meilleur. 15 Le signal de commande de l'amplificateur de puissance RF ne peut prendre qu'une valeur de tension à la fois parmi les N niveaux possibles et ces niveaux de tension ne s'adaptent pas aux variations rapides du signal d'enveloppe, le niveau de tension sélectionné étant 20 appliqué pendant une durée minimale égale à la fenêtre temporelle glissante. Les choix du nombre N de niveaux et de la durée de la fenêtre temporelle glissante dépendent principalement des capacités du convertisseur continu-continu, du débit de symboles à émettre et du format de 25 modulation (par exemple, QAM (modulation d'amplitude en quadrature) ou OFDM). Ainsi, l'invention proposée permet de repousser grandement la limitation rendement - bande passante imposée par les convertisseurs continu-continu afin de rendre 30 applicable la technique de suivi d'enveloppe à des applications de forte puissance avec des débits élevés, ledit système permettant de générer un signal de commande de forte puissance adapté pour des applications à très 3053855 11 large bande de modulation sans nécessairement avoir disposer de convertisseurs, et donc de transistors de commutation, ultra rapides capables de commuter de forts courants en un temps très court, ledit système permettant 5 par ailleurs de conserver un très bon rendement sur les convertisseurs continu-continu même pour de larges bandes de modulation. Pour chaque échantillon numérique du signal de commande de suivi d'enveloppe à N niveaux discrets, le 10 dispositif de calcul de valeur de crête permet de déterminer la valeur maximale dudit signal sur une durée de fenêtre temporelle glissante consécutive à chaque échantillon. Cette information, conjointement à la connaissance du niveau de tension actuellement appliqué à 15 l'amplificateur de puissance RF et de la valeur du signal de commande de suivi d'enveloppe à niveaux discrets retardé de la durée de la fenêtre temporelle glissante, permet de déterminer si un changement de niveau de tension est nécessaire. 20 La tension discrète fournie à l'amplificateur de puissance RF est toujours supérieure à la tension de commande qui serait issue d'un signal de commande de suivi d'enveloppe continu afin de veiller au bon fonctionnement de l'amplificateur de puissance RF, c'est-à-dire afin 25 d'éviter toute compression excessive de l'amplificateur de puissance RF. Dans le cas du signal issu du système proposé par l'invention, chaque niveau de tension a une durée minimale. Au-delà cette durée minimale, la durée d'un niveau de 30 tension de commande est uniquement un multiple de la période d'échantillonnage du signal numérique. Ce type de pilotage permet de diminuer fortement les contraintes sur le convertisseur continu-continu en 3053855 12 termes de vitesse de commutation et ainsi d'obtenir un très bon rendement de convertisseur continu-continu. Par ailleurs, le rendement de l'amplificateur de puissance RF ne sera jamais optimal même si le nombre de niveaux 5 discrets est suffisant. La perte de rendement de l'amplificateur de puissance RF s'avère en réalité faible vis-à-vis du gain de rendement obtenu sur le convertisseur continu-continu et du gain obtenu sur la bande passante du système. 10 Dans le cas d'un signal de commande utilisant la technique de l'invention, l'utilisation à un instant donné d'une tension de commande dépend de la puissance d'entrée de l'amplificateur de puissance RF, de la tension de commande actuellement appliquée l'amplificateur de 15 puissance RF mais aussi de la tension crête de l'enveloppe du signal modulé à venir sur une durée déterminée par la fenêtre temporelle glissante d'analyse de la valeur crête. Les niveaux de tension générés peuvent être répartis uniformément ou non uniformément selon les 20 caractéristiques électriques de l'amplificateur de puissance RF à alimenter. De plus, la logique de pilotage est simple mettre en oeuvre dans un circuit numérique, rendant ainsi minimal le nombre de circuits logiques nécessaires dans les 25 circuits numériques ainsi que leur fréquence de fonctionnement, ce qui se traduit par une consommation électrique plus faible et un coût d'approvisionnement des circuits plus réduit. L'invention permet également l'utilisation d'un convertisseur continu-continu moins 30 rapide et donc à faible coût de fabrication. En outre, cette logique de pilotage permet de s'affranchir des effets de seuil pouvant conduire dans 3053855 13 certains cas à des impulsions très courtes et donc à des erreurs d'émission. Le retard 1 permet de synchroniser la bonne tension d'alimentation de l'amplificateur de puissance RF 5 en fonction des données en entrée. Selon une caractéristique particulière de l'invention, le dispositif de sélection de tension d'alimentation comprend un compteur temporel configuré pour être réinitialisé et déclenché à chaque changement d'état 10 de sortie du dispositif de sélection de tension d'alimentation, ledit dispositif de sélection de tension d'alimentation étant configuré pour ne pas changer l'état de sa sortie tant que le compteur temporel n'a pas atteint la durée de la fenêtre temporelle glissante. 15 Ainsi, à chaque fois que la tension de commande discrète issue de la sortie du convertisseur continu-continu change d'état, le compteur temporel est réinitialisé et déclenché afin de déterminer si la durée du niveau de sortie est chaque instant supérieure ou 20 inférieure à la durée minimale à respecter, à savoir la durée de la fenêtre temporelle glissante. Le dispositif de sélection de tension d'alimentation pourra, si nécessaire, changer l'état de la sortie du convertisseur continu-continu uniquement lorsque 25 le compteur temporel aura atteint la durée de la fenêtre temporelle glissante. Selon une caractéristique particulière de l'invention, le dispositif de sélection de tension d'alimentation comprend en outre un module de décision de 30 changement d'état de sortie configuré pour modifier l'état de la sortie du dispositif de sélection de tension d'alimentation, à la valeur maximale du signal de commande de suivi d'enveloppe à N niveaux discrets sur la fenêtre 3053855 14 temporelle courante, lorsque le compteur temporel a atteint la durée de la fenêtre temporelle glissante, et que la valeur maximale du signal de commande de suivi d'enveloppe à N niveaux discrets sur la fenêtre temporelle courante est 5 inférieure à la valeur courante de la sortie du dispositif de sélection de tension d'alimentation ou que la valeur courante de la sortie du dispositif de sélection de tension d'alimentation est inférieure à la valeur du signal de commande de suivi d'enveloppe à N niveaux discrets retardé 10 de la durée de la fenêtre temporelle glissante. Ainsi, pour déterminer si un changement de niveau de tension est nécessaire au niveau de l'amplificateur de puissance RF, un test de type booléen est effectué dans le module de décision de changement d'état de sortie à partir 15 de la connaissance des informations issues des différentes conditions décrites précédemment. Selon une caractéristique particulière de l'invention, la logique de commande de suivi d'enveloppe comprend un dispositif de calcul du module du signal de 20 télécommunication à émettre et un dispositif de création de signal de commande de suivi d'enveloppe configuré pour créer le signal de commande de suivi d'enveloppe à N niveaux discrets par comparaison de la valeur du module calculé par ledit dispositif de calcul à (N-1) seuils de 25 commutation prédéfinis. Ainsi, le signal de commande de suivi d'enveloppe à N niveaux discrets est généré à partir du module du signal d'enveloppe et de la connaissance des seuils de commutation d'une alimentation à l'autre. Pour un signal à 30 N niveaux discrets, il existe (N-1) seuils de commutation. Selon une caractéristique particulière de l'invention, le nombre de niveaux de tension N est compris entre 2 et 16. 3053855 15 Le choix de N dépend principalement des capacités du convertisseur continu-continu, du débit de symboles à émettre et du format de modulation. Il est à noter que plus N est grand et plus le 5 système est compliqué et onéreux à fabriquer. N sera de préférence compris entre 4 et 8. Selon une caractéristique particulière de l'invention, le nombre prédéfini d'échantillons du signal de commande de suivi d'enveloppe à N niveaux discrets 10 définissant la durée de la fenêtre temporelle glissante est compris entre 2 et 128, en fonction de la fréquence de fonctionnement du circuit numérique et du débit transmettre. Selon une caractéristique particulière de 15 l'invention, le dispositif de traitement numérique est mis en oeuvre dans un circuit numérique programmable, de préférence un processeur, un microprocesseur, un microcontrôleur, un dispositif de traitement numérique de signal (DSP), un circuit intégré spécifique à une 20 application (ASIC) ou une matrice prédiffusée programmable (FPGA). Ainsi, le dispositif de traitement numérique peut facilement être implanté dans un circuit numérique programmable classique. 25 Le dispositif de traitement numérique fonctionne d'une part à une fréquence plus faible que pour les techniques de suivi d'enveloppe continue, car n'ayant plus besoin d'un signal PWM (modulation d'impulsions en largeur, « Pulse Width Modulation » en anglais) ou sigma-delta de 30 commande, et nécessite également l'utilisation de moins de ressources numériques pour la génération du signal de commande. 3053855 16 L'implémentation d'une loi de commande de type fonction polynomiale ou par table n'est pas nécessaire, de simples seuils de comparaison suffisant pour la génération d'un tel signal de commande à niveaux discrets. 5 Selon une caractéristique particulière de l'invention, le convertisseur continu-continu est de type à multi-entrées d'alimentation en parallèle ou de type multi-entrées d'alimentation en cascade. De tels types de convertisseur continu-continu 10 sont par exemple décrits dans les documents suivants : - Garcia, O.; Vasic, M.; Alou, P.; Oliver, J.A.; Cobos, J.A., "An overview of fast DC-DC converters for envelope amplifier in RF transmitters" (Présentation de convertisseurs CC-CC rapides pour amplificateur 15 d'enveloppe dans des émetteurs RF), Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), 2012 Twenty-Seventh Annual IEEE, pp.1313-1318, 5-9 Fev. 2012 ; et - Florian, C.; Cappello, T.; Paganelli, R.P.; Niessen, 20 D.; Filicori, F., "Envelope Tracking of an RF High Power Amplifier With an 8-Level Digitally Controlled GaN-on-Si Supply Modulator" (Suivi d'enveloppe d'un amplificateur RF haute puissance avec un modulateur d'alimentation GaN-sur-Si commandé numériquement sur 8 25 niveaux), in Microwave Theory and Techniques, IEEE Transactions, vol.63, no.8, pp.2589-2602, Août 2015. Ainsi, ces deux types particuliers de convertisseur continu-continu sont particulièrement appropriés pour la génération de signaux multi-niveaux et 30 permettent par ailleurs d'obtenir de bons rendements. Il est à noter que le convertisseur continu-continu pourrait également être d'un autre type de convertisseur continu-continu approprié pour générer un 3053855 17 signal de commande de type discret à variation maîtrisée, sans s'écarter du cadre de la présente invention. Le convertisseur continu-continu de type à multientrées d'alimentation en parallèle s'appuie sur une 5 configuration parallèle des alimentations. Différentes tensions d'alimentation sont reliées aux multiples entrées d'alimentation du convertisseur continu-continu, et l'une des tensions d'alimentation est sélectionnée, par des commutateurs à transistors de puissance, en sortie du 10 convertisseur continu-continu, le convertisseur continu-continu possédant autant d'entrées d'alimentation que de niveaux de sortie à appliquer. Le convertisseur continu-continu de type multientrées d'alimentation en cascade s'appuie sur une 15 configuration série des alimentations. Ce type de convertisseur permet d'obtenir N niveaux de tension partir de (1n(N)/1n(2))+1 entrées d'alimentation, où ln est la fonction logarithme népérien. Dans cette architecture, les N niveaux de tension générés sont interdépendants et 20 les tensions de sortie ne peuvent donc pas être choisies indépendamment. Selon une caractéristique particulière de l'invention, le convertisseur numérique-RF comprend un convertisseur numérique analogique associé à un mélangeur 25 RF de type modulateur IQ par exemple. Ainsi, le convertisseur numérique-RF peut tout d'abord convertir les données numériques provenant du dispositif de traitement numérique en données analogiques, par l'intermédiaire du convertisseur numérique-analogique, 30 puis mélanger les données analogiques avec un signal RF, par l'intermédiaire du mélangeur RF. Selon une caractéristique particulière de l'invention, le système comprend en outre un filtre passe- 3053855 18 bas disposé entre la sortie du convertisseur continu-continu et l'entrée de tension d'alimentation de l'amplificateur de puissance RF. Ainsi, le filtre passe-bas permet de maîtriser 5 parfaitement les caractéristiques de transition du signal de commande de type discret d'un niveau de tension discret à un autre et également l'étalement spectral du signal de commande de type discret. Selon une caractéristique particulière de 10 l'invention, le dispositif de traitement numérique comprend en outre une logique de pré-distorsion qui linéarise le gain de l'amplificateur de puissance RF. Ainsi, la logique de pré-distorsion permet de conserver une bonne linéarité de l'amplificateur de 15 puissance RF. La présente invention a également pour objet un procédé de calcul de valeur de crête et de sélection de tension d'alimentation mis en oeuvre par un système de suivi de la puissance crête d'un signal de télécommunication à 20 émettre pour une amplification de puissance RF tel que décrit ci-dessus, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes suivantes : le fenêtrage temporel, à l'aide d'une fenêtre temporelle glissante, d'un signal de commande de suivi d'enveloppe à N niveaux discrets ; le calcul de la 25 valeur maximale du signal de commande de suivi d'enveloppe à N niveaux discrets sur chaque fenêtre temporelle de la fenêtre temporelle glissante ; la sélection, parmi N valeurs de tension discrètes, en fonction de la valeur maximale du signal de commande de suivi d'enveloppe à N 30 niveaux discrets sur la fenêtre temporelle courante et de la valeur du signal de commande de suivi d'enveloppe à N niveaux discrets retardé de la durée de la fenêtre temporelle glissante, d'une valeur de tension discrète 3053855 19 d'alimentation supérieure ou égale au signal de commande de suivi d'enveloppe à N niveaux discrets, ladite valeur de tension discrète d'alimentation étant appliquée pendant une durée minimale égale à la durée de la fenêtre temporelle 5 glissante ; et la commande d'un convertisseur continu-continu afin d'imposer à la sortie de ce dernier la valeur de tension discrète d'alimentation sélectionnée. Ainsi, ledit procédé permet de limiter les contraintes en vitesse de commutation sur le convertisseur 10 continu-continu du système d'amplification de puissance RF à suivi d'enveloppe. Il est à noter que ladite valeur maximale calculée correspond à la valeur de l'échantillon ayant la valeur maximale parmi tous les échantillons de la fenêtre 15 temporelle glissante courante. La présente invention a également pour objet une antenne d'émission RF équipée d'un système de suivi de la puissance crête d'un signal de télécommunication à émettre pour une amplification de puissance RF dudit signal de 20 télécommunication à émettre tel que décrit ci-dessus ou mettant en oeuvre un procédé de calcul de valeur de crête et de sélection de tension d'alimentation tel que décrit ci-dessus. Pour mieux illustrer l'objet de la présente 25 invention, on va en décrire ci-après, à titre illustratif et non limitatif, des modes de réalisation préférés, avec référence aux dessins annexés. Sur ces dessins : 30 - la Figure 1 est un schéma de principe d'un système de suivi de la puissance crête pour une amplification de puissance RF selon la présente invention ; 3053855 20 la Figure 2 est un schéma de principe d'un dispositif de traitement numérique du système de suivi de la puissance crête pour une amplification de puissance RF selon la présente invention ; 5 la Figure 3 est un organigramme illustrant un procédé de calcul de valeur de crête sur une fenêtre temporelle glissante selon la présente invention ; la Figure 4 est un schéma de principe d'un convertisseur continu-continu du système de suivi de 10 la puissance crête pour une amplification de puissance RF selon un premier mode de réalisation de la présente invention ; la Figure 5 est un schéma de principe d'un convertisseur continu-continu du système de suivi de 15 la puissance crête pour une amplification de puissance RF selon un second mode de réalisation de la présente invention ; la Figure 6 illustre des courbes à titre d'exemple de différents signaux de commande de suivi d'enveloppe 20 dans le système de suivi de la puissance crête pour une amplification de puissance RF selon la présente invention ; et la Figure 7 illustre des courbes à titre d'exemple du rendement et de la puissance consommée d'un 25 amplificateur de puissance RF du système de suivi de la puissance crête pour une amplification de puissance RF selon la présente invention en fonction du rapport de la durée de symbole à émettre sur la durée minimale des niveaux d'alimentation. 30 Si l'on se réfère à la Figure 1, on peut voir qu'il y est représenté un système de suivi de la puissance 3053855 21 crête pour une amplification de puissance RF 1 selon la présente invention. Le système de suivi de la puissance crête pour une amplification de puissance RF 1 comprend un 5 amplificateur de puissance RF 2 ayant une entrée RF 2a, une entrée de tension d'alimentation 2b et une sortie RF 2c, un dispositif de traitement numérique 3, un convertisseur numérique-RF 4 et un convertisseur continu-continu 5. Le dispositif de traitement numérique 3 possède 10 une entrée 3a apte à recevoir des données numériques I/Q représentant un signal de télécommunication à émettre par voie RF par l'amplificateur de puissance RF 2, une première sortie 3b reliée à une entrée du convertisseur numérique-RF 4 et une seconde sortie 3c reliée à une entrée du 15 convertisseur continu-continu 5. Le convertisseur numérique-RF 4 possède une sortie reliée à l'entrée RF 2a de l'amplificateur de puissance RF. Le convertisseur continu-continu 5 possède une 20 sortie reliée à l'entrée de tension d'alimentation 2b de l'amplificateur de puissance RF 2, la sortie du convertisseur continu-continu 5 pouvant prendre une valeur de tension discrète parmi N valeurs de tension discrètes, N étant un nombre entier supérieur ou égal à 2, de préférence 25 compris entre 2 et 8. L'amplificateur de puissance RF 2 comprend des éléments de puissance à semi-conducteurs tels que des transistors de puissance à semi-conducteurs (non représentés à la Figure 1). 30 Le convertisseur numérique-RF 4 comprend un convertisseur numérique-analogique associé à un mélangeur RF (non représentés à la Figure 1), le convertisseur numérique-analogique convertissant les données numériques 3053855 22 provenant du dispositif de traitement numérique 3 en données analogiques, et le mélangeur RF mélangeant lesdites données analogiques avec un signal RF. Le dispositif de traitement numérique 3 et le 5 convertisseur continu-continu 5 seront décrits plus en détail ci-après. Ce système 1 permet ainsi d'appliquer une technique de suivi d'enveloppe à niveaux discrets afin d'améliorer le rendement de l'amplificateur de puissance RF 10 2, l'alimentation de l'amplificateur de puissance RF 2 étant dynamique et suivant l'amplitude du signal RF émettre, l'amplificateur de puissance RF 2 fonctionnant ainsi toujours en compression et donc à son rendement maximal quel que soit le niveau de puissance de l'enveloppe 15 du signal RF. Le signal de commande de l'amplificateur de puissance RF 2, au niveau de son entrée de tension d'alimentation 2b, peut dynamiquement prendre l'une des N valeurs de tension discrètes possibles afin de suivre 20 l'enveloppe du signal RF à émettre. Les valeurs de tension discrètes peuvent être réparties uniformément ou non uniformément selon les caractéristiques électriques de l'amplificateur de puissance RF 2 à alimenter. 25 Si l'on se réfère à la Figure 2, on peut voir qu'il y est représenté le dispositif de traitement numérique 3 du système de suivi de la puissance crête pour une amplification de puissance RF 1 selon la présente invention. 30 Le dispositif de traitement numérique 3 comprend, entre son entrée 3a et sa première sortie 3b, un élément de retard 1 et, entre son entrée 3a et sa seconde sortie 3c, une chaîne de traitement 6. 3053855 23 La chaîne de traitement 6 comprend une logique de commande de suivi d'enveloppe 7 apte à créer un signal de commande de suivi d'enveloppe à N niveaux discrets 7a à partir des données numériques reçues au niveau de l'entrée 5 3a du dispositif de traitement numérique 3, ledit signal de commande de suivi d'enveloppe à N niveaux discrets 7a étant échantillonné à une fréquence d'échantillonnage prédéterminée. La fréquence d'échantillonnage prédéterminée est 10 de préférence comprise entre 10 MHz et 500 MHz. La logique de commande de suivi d'enveloppe 7 comprend un dispositif de calcul du module du signal de télécommunication à émettre (non représenté à la Figure 2) et un dispositif de création de signal de commande de suivi 15 d'enveloppe (non représenté à la Figure 2) configuré pour créer le signal de commande de suivi d'enveloppe à N niveaux discrets 7a par comparaison de la valeur du module calculé par ledit dispositif de calcul à (N-1) seuils de commutation prédéfinis d'une alimentation à l'autre, ledit 20 signal de commande de suivi d'enveloppe à N niveaux discrets 7a étant supérieur ou égal à un signal de commande de suivi d'enveloppe qui serait de type continu. Par exemple, dans le cas où N = 4, si M(n) est le module de l'enveloppe du signal modulé pour l'échantillon n 25 et S1, S2 et S3 sont les trois seuils de commutation des quatre niveaux d'alimentation V1, V2, V3 et V4, le signal de commande de suivi d'enveloppe à 4 niveaux discrets peut alors prendre l'un des quatre niveaux discrets disponibles suivants : 30 V1 si M(n) S1 ; V2 si S1 REVENDICATIONS1 - Système de suivi de la puissance crête d'un signal de télécommunication à émettre pour une 5 amplification de puissance RF (1) dudit signal de télécommunication à émettre, comprenant : - un amplificateur de puissance RF (2) ayant une entrée RF (2a), une entrée de tension d'alimentation (2b) et une sortie RF (2c), 10 - un dispositif de traitement numérique (3), - un convertisseur numérique-RF (4), et - un convertisseur continu-continu (5), le dispositif de traitement numérique (3) ayant une entrée (3a) apte à recevoir le signal de télécommunication à 15 émettre sous forme de données numériques, une première sortie (3b) reliée à une entrée du convertisseur numérique-RF (4) et une seconde sortie (3c) reliée à une entrée du convertisseur continu-continu (5), le convertisseur numérique-RF (4) ayant une sortie reliée à l'entrée RF (2a) 20 de l'amplificateur de puissance RF (2), le convertisseur continu-continu (5) ayant une sortie reliée à l'entrée de tension d'alimentation (2b) de l'amplificateur de puissance RF (2), la sortie du convertisseur continu-continu (5) pouvant prendre une valeur de tension discrète parmi N 25 valeurs de tension discrètes, N étant un nombre entier supérieur ou égal à 2, le dispositif de traitement numérique (3) comprenant entre son entrée (3a) et sa première sortie (3b), un élément de retard t et entre son entrée (3a) et sa seconde sortie (3c) une chaîne de 30 traitement (6) comprenant une logique de commande de suivi d'enveloppe (7) apte à créer un signal de commande de suivi d'enveloppe à N niveaux discrets (7a) à partir des données numériques reçues au niveau de l'entrée (3a) du dispositif 3053855 38 de traitement numérique (3), ledit signal de commande de suivi d'enveloppe à N niveaux discrets (7a) étant échantillonné à une fréquence d'échantillonnage prédéterminée, caractérisé par le fait que la chaîne de 5 traitement (6) comprend en outre, en aval de la logique de commande de suivi d'enveloppe (7), une logique de pilotage (8) du convertisseur continu-continu (5) comprenant un dispositif de calcul de valeur de crête (9) et un dispositif de sélection de tension d'alimentation (10), le 10 dispositif de calcul de valeur de crête (9) étant apte : - à fenêtrer le signal de commande de suivi d'enveloppe à N niveaux discrets (7a), à l'aide d'une fenêtre temporelle glissante dont la durée est définie par un nombre prédéfini d'échantillons du signal de commande 15 de suivi d'enveloppe à N niveaux discrets (7a), le décalage entre fenêtres temporelles étant égal à un échantillon du signal de commande de suivi d'enveloppe à N niveaux discrets (7a), et - à calculer la valeur maximale (10a) du signal de 20 commande de suivi d'enveloppe à N niveaux discrets (7a) sur chaque fenêtre temporelle de la fenêtre temporelle glissante, et le dispositif de sélection de tension d'alimentation (10) étant apte à commander le convertisseur continu- 25 continu (5) afin d'imposer à la sortie de ce dernier, parmi les N valeurs de tension discrètes, en fonction de la valeur maximale (10a) du signal de commande de suivi d'enveloppe à N niveaux discrets (7a) sur la fenêtre temporelle courante, de la valeur (10c) du signal de 30 commande de suivi d'enveloppe à N niveaux discrets (7a) retardé de la durée de la fenêtre temporelle glissante et de la valeur courante (10b) de la sortie du dispositif de sélection de tension d'alimentation (10), 3053855 39 une valeur de tension discrète d'alimentation supérieure ou égale au signal de commande de suivi d'enveloppe à N niveaux discrets (7a), ladite valeur de tension discrète d'alimentation étant appliquée pendant une durée minimale égale à la durée de la fenêtre temporelle glissante. 2 Système (1) selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément de retard T est choisi tel que le signal RF correspondant à des données 10 numériques du signal de télécommunication à émettre au niveau de l'entrée RF (2a) de l'amplificateur de puissance RF (2) est synchronisé avec la tension d'alimentation de type suivi d'enveloppe du signal RF pour ces mêmes données numériques au niveau de l'entrée de tension d'alimentation 15 (2b) de l'amplificateur de puissance RF (2). 3 - Système (1) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé par le fait que le dispositif de sélection de tension d'alimentation (10) comprend un compteur temporel (11) configuré pour être réinitialisé et 20 déclenché à chaque changement d'état de sortie du dispositif de sélection de tension d'alimentation (10), ledit dispositif de sélection de tension d'alimentation (10) étant configuré pour ne pas changer l'état de sa sortie tant que le compteur temporel (11) n'a pas atteint 25 la durée de la fenêtre temporelle glissante. 4 - Système (1) selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le dispositif de sélection de tension d'alimentation (10) comprend en outre un module de décision de changement d'état de sortie (12) configuré pour 30 modifier l'état de la sortie du dispositif de sélection de tension d'alimentation (10), à la valeur maximale (10a) du signal de commande de suivi d'enveloppe à N niveaux discrets (7a) sur la fenêtre temporelle courante, lorsque 3053855 40 le compteur temporel (11) a atteint la durée de la fenêtre temporelle glissante, et que la valeur maximale (10a) du signal de commande de suivi d'enveloppe à N niveaux discrets (7a) sur la fenêtre temporelle courante est 5 inférieure à la valeur courante (10b) de la sortie du dispositif de sélection de tension d'alimentation (10) ou que la valeur courante (10b) de la sortie du dispositif de sélection de tension d'alimentation (10) est inférieure à la valeur (10c) du signal de commande de suivi d'enveloppe 10 à N niveaux discrets (7a) retardé de la durée de la fenêtre temporelle glissante. 5 - Système (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la logique de commande de suivi d'enveloppe (7) comprend un dispositif de calcul du 15 module du signal de télécommunication à émettre et un dispositif de création de signal de commande de suivi d'enveloppe configuré pour créer le signal de commande de suivi d'enveloppe à N niveaux discrets (7a) par comparaison de la valeur du module calculé par ledit dispositif de 20 calcul à (N-1) seuils de commutation prédéfinis. 6 - Système (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le nombre de niveaux de tension N est compris entre 2 et 16. 7 - Système (1) selon l'une des revendications 1 25 à 6, caractérisé par le fait que le nombre prédéfini d'échantillons du signal de commande de suivi d'enveloppe à N niveaux discrets (7a) définissant la durée de la fenêtre temporelle glissante est compris entre 2 et 128. 8 - Système (1) selon l'une des revendications 1 30 à 7, caractérisé par le fait que le dispositif de traitement numérique (3) est mis en oeuvre dans un circuit numérique programmable, de préférence un processeur, un microprocesseur, un microcontrôleur, un dispositif de 3053855 41 traitement numérique de signal (DSP), un circuit intégré spécifique à une application (ASIC) ou une matrice prédiffusée programmable (FPGA). 9 - Système (1) selon l'une des revendications 1 5 à 8, caractérisé par le fait que le convertisseur continu-continu (5) est de type à multi-entrées d'alimentation en parallèle (13) ou de type à multi-entrées d'alimentation en cascade (14). - Système (1) selon l'une des revendications 1 10 à 9, caractérisé par le fait que le convertisseur numérique-RF (4) comprend un convertisseur numérique analogique associé à un mélangeur RF. 11 - Système (1) selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que le système (1) comprend en outre un filtre passe-bas disposé entre la sortie du convertisseur continu-continu (5) et l'entrée de tension d'alimentation (2b) de l'amplificateur de puissance RF (2). 12 - Système (1) selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que le dispositif de traitement numérique (3) comprend en outre une logique de pré-distorsion qui linéarise le gain de l'amplificateur de puissance RF (2). 13 - Procédé de calcul de valeur de crête, de sélection de tension d'alimentation et de commande de 25 convertisseur continu-continu mis en oeuvre par un système de suivi de la puissance crête d'un signal de télécommunication à émettre pour une amplification de puissance RF (1) selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes 30 suivantes : - le fenêtrage temporel, à l'aide d'une fenêtre temporelle glissante, d'un signal de commande de suivi d'enveloppe à N niveaux discrets (7a) ; 3053855 42 - le calcul de la valeur maximale (10a) du signal de commande de suivi d'enveloppe à N niveaux discrets (7a) sur chaque fenêtre temporelle de la fenêtre temporelle glissante ; 5 - la sélection, parmi N valeurs de tension discrètes, en fonction de la valeur maximale (10a) du signal de commande de suivi d'enveloppe à N niveaux discrets (7a) sur la fenêtre temporelle courante et de la valeur (10c) du signal de commande de suivi 10 d'enveloppe à N niveaux discrets (7a) retardé de la durée de la fenêtre temporelle glissante, d'une valeur de tension discrète d'alimentation supérieure ou égale au signal de commande de suivi d'enveloppe à N niveaux discrets (7a), ladite valeur de tension discrète 15 d'alimentation étant appliquée pendant une durée minimale égale à la durée de la fenêtre temporelle glissante ; et - la commande d'un convertisseur continu-continu (5) afin d'imposer à la sortie de ce dernier la valeur de 20 tension discrète d'alimentation sélectionnée. 14 - Antenne d'émission RF équipée d'un système de suivi de la puissance crête d'un signal de télécommunication à émettre pour une amplification de puissance RF (1) dudit signal de télécommunication à émettre selon l'une des revendications 1 à 12 ou mettant en oeuvre un procédé de calcul de valeur de crête, de sélection de tension d'alimentation et de commande de convertisseur continu-continu selon la revendication 13.