Synchronisation des trames en enveloppe complexe aux accès du DUT

III.3.2.1Principe de la synchronisation trame

L’intérêt premier d’un banc de mesure temporelle d’enveloppe est la mesure des caractéristiques dynamiques d’enveloppe calibrée aux accès du dispositif sous test en présence de signaux réels de modulation. Le récepteur ne disposant que d’une entrée RF, un switch RF permet la mesure séquentielle de l’onde RF modulée couplée en entrée, puis en sortie. Une procédure d’alignement temporel doit être mise en place afin de pouvoir tracer en concordance de temps les enveloppes complexes ̃ et ̃ aux accès du DUT.

En supposant deux mesures Ô_k et Ô identiques, séparées d’un offset de temps

LE^{, on a :}

Ôk /cos 234& 5

Le signal Ô s’écrit :

Ô Ô_k − L_E 6ቄ/ − L_E89:;<_M೐=><_M೐ 67Ôâ_k − L_E_8>;89:;<?ቅ

Avec, en enveloppe complexe :

Ôâk − LE / − LE8><_M_{೐ et} 5& 234&LE

Dans cette écriture, τe est le retard moyen sur la bande de modulation (retard d’enveloppe) et φ0 la différence de phase de la porteuse RF entre les deux mesures (rotation de la phase due à la propagation RF, et éventuelle désynchronisation de l’OL du récepteur ou du générateur entre les deux mesures due à une mauvaise stabilité de phase, par exemple). Les figures III-9, III-10 et III-11 représentent, en connexion directe, les différentes mesures d’enveloppe (|Vin(t)|,|Vout(t)|, AM/AM, AM/PM, diagramme vectoriel et constellation de la modulation, dans le cas d’un signal modulé QAM16 à 2MSymb/s à 2.5GHz avec un facteur de roll-off de 0.35) effectuées avant la procédure de synchronisation, et donc inexploitables.

Figure III-9 : modules des enveloppes ̃ et ̃ avant la procédure de synchronisation

Figure III-10 : AM/AM (module de l’enveloppe de sortie en fonction du module de l’enveloppe d’entrée, gauche) et AM/PM (déphasage en fonction du module de l’enveloppe d’entrée, droite) sans

la procédure de synchronisation d’enveloppe

Figure III-11 : diagramme vectoriel (gauche) et constellation (droite) du signal démodulé de sortie illustrant le problème de la rotation de phase φ0 par rapport au signal de référence

La détermination de τ_e et φ₀ repose sur le calcul mathématique de la fonction d’intercorrélation ߁Ÿâ_]Ÿâ_^ dans le domaine fréquentiel. Ce choix se justifie de plusieurs façons : d’une part, le calcul de la FFT des signaux permet de s’affranchir de la notion de référence de temps entre les deux mesures, et d’autre part une meilleure précision est obtenue par rapport au domaine temporel, limité par définition à une résolution égale au pas d’échantillonnage 1/Fe. Plus précisément, la procédure d’alignement temporel développée ici repose sur la

synchronisation du signal d’entrée ̃ puis du signal de sortie ̃ avec le signal idéal généré ̃_þ¸ (signal bande de base envoyé au VSG) [Medrel 13].

Le calcul de la fonction ߁ẼẼ_ು಴ pour l’alignement temporel entre le signal à l’entrée du DUT et le signal de référence est effectué comme suit [NKondem 08]:

̃ ̃_þ¸ − L_E_8>_;^ிிሱۛሮ^K$^෨4 $෨_þ¸4_89:M_೐=>_;

߁ẼẼ_ು಴τ ̃L ⨷ ̃þ¸^∗ −L^ிிሱۛሮ^K¹ l߁ẼẼ_ು಴τn $^෨4$^෨þ¸^∗ 4 |$4|²_89:M_೐=>_;

On a donc argቄ¹ l߁_ẼẼು಴τnቅ −234L_E 5_&

Lorsque le DUT est remplacé par une connexion directe, ou bien qu’il peut être supposé comme linéaire (en phase et en amplitude), cet argument est donc théoriquement une fonction linéaire de la fréquence dans la bande d’intérêt qui correspond à la bande de modulation du signal utile. La détermination de τe et φ0 est basée sur une régression linéaire de la phase de argቄ¹ l߁ẼẼ_ು಴τnቅ , et suit la procédure suivante :

Figure III-12 : détails de la procédure d’alignement temporel appliquée sur l’enveloppe d’entrée ̃. La même procédure est appliquée sur l’enveloppe de sortie ̃.

La mesure du facteur de phase de la fonction d’intercorrelation ߁_ẼẼು಴τ est représentée à la figure III-13. La pente de cette phase est proportionnelle à τe et la valeur de φ0 est définie comme étant la valeur de la phase à l’origine (centrée sur 0 en enveloppe complexe). La synchronisation est alors opérée dans le domaine fréquentiel par la multiplication par le coefficient C(f) ainsi obtenu.

Figure III-13 : module et argument de la fonction d’intercorrélation entre le signal généré en bande de base et l’enveloppe complexe d’entrée ̃. A droite la partie zoomée montre la portion linéaire de

la phase permettant le calcul de τe et φ0.

En fait, lorsque des effets non-linéaires apparaissent entre les signaux mesurés ̃ et

̃ et le signal de référence ̃þ¸ (compression du DUT, distorsions non-linéaires de phase etc…) ceci devient faux, et la simple multiplication par le coefficient C(f) pour synchroniser les enveloppes n’est alors, en théorie, plus applicable. Toutefois, cette méthode reste valable car les effets non-linéaires introduits par le DUT peuvent être considérés comme négligeables car très inférieurs par rapport au temps entre les deux mesures d’enveloppe entrée/sortie effectuées séquentiellement [Weiss 00].

III.3.2.2Validation de la procédure d’alignement temporel

Une fois la procédure d’alignement temporel effectuée, il est possible de tracer l’enveloppe complexe d’entrée ou de sortie (|Vin(t)|, |Vout(t)|, constellations entrée sortie…) en fonction du signal de référence (|V_PC(t)|, constellation de référence…), mais également l’enveloppe complexe de sortie en fonction de celle d’entrée, donnant accès aux différentes distorsions d’enveloppe apportées par le DUT. Un algorithme de synchronisation symbole (calculant l’instant optimal dans un symbole pour lequel l’ouverture de l’œil est maximale) et de calcul de l’EVM a également été développé afin de disposer des informations sur la constellation des signaux démodulés.

Les figures III-14, III-15 et III-16 montrent les différentes mesures effectuées une fois le banc fonctionnel (étalonnage en paramètres S, puis procédure de synchronisation temporelle)

Figure III-14 : modules des enveloppes ̃ et ̃ après la procédure de synchronisation d’enveloppe appliquée

Figure III-15 : AM/AM et AM/PM après la procédure de synchronisation

Figure III-16 : diagramme vectoriel (gauche) et constellation (droite) du signal démodulé de sortie après la procédure de synchronisation

III.4 Application du banc à la comparaison expérimentale