Modulation polaire - Polar modulation
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La modulation polaire est analogue à la modulation en quadrature de la même manière que les coordonnées polaires sont analogues aux coordonnées cartésiennes . La modulation en quadrature utilise les coordonnées cartésiennes x et y . Lorsque l'on considère la modulation en quadrature, l' axe x est appelé axe I (en phase) et l' axe y est appelé axe Q (quadrature). Modulation polaire utilise des coordonnées polaires r (amplitude) et Θ (phase).
L'approche du modulateur en quadrature pour la transmission radio numérique nécessite un amplificateur de puissance RF linéaire qui crée un conflit de conception entre l'amélioration de l'efficacité énergétique ou le maintien de la linéarité de l'amplificateur. Une linéarité compromettante entraîne une dégradation de la qualité du signal, généralement due à la dégradation des canaux adjacents, ce qui peut être un facteur fondamental pour limiter les performances et la capacité du réseau. Des problèmes supplémentaires avec les amplificateurs de puissance RF linéaires, y compris les restrictions paramétriques de l'appareil, l'instabilité de la température, la précision du contrôle de puissance, le bruit à large bande et les rendements de production sont également courants. D'autre part, compromettre l'efficacité énergétique augmente la consommation d'énergie (ce qui réduit la durée de vie de la batterie des appareils portables) et génère plus de chaleur.
Le problème de linéarité dans un amplificateur de puissance peut théoriquement être atténué en exigeant que le signal d'entrée de l'amplificateur de puissance soit à « enveloppe constante », c'est-à-dire qu'il ne contienne aucune variation d'amplitude. Dans un système de modulation polaire, le signal d'entrée de l'amplificateur de puissance peut varier uniquement en phase. La modulation d'amplitude est alors réalisée en contrôlant directement le gain de l'amplificateur de puissance en modifiant ou en modulant sa tension d'alimentation. Ainsi , un système de modulation polaire permet l'utilisation de très architectures d'amplificateur de puissance non linéaires , tels que la classe E et de classe F .
Pour créer le signal polaire, le transfert de phase de l'amplificateur doit être connu sur au moins une plage d'amplitude de 17 dB. Comme les transitions de phase de l'une à l'autre, il y aura une perturbation d'amplitude qui peut être calculée pendant la transition comme,
où n est le nombre d'échantillons de I et Q et doit être suffisamment grand pour permettre un tracé précis du signal. Une centaine d'échantillons par symbole serait à peu près le nombre le plus bas réalisable.
Maintenant que le changement d'amplitude du signal est connu, l'erreur de phase introduite par l'amplificateur à chaque changement d'amplitude peut être utilisée pour pré-déformer le signal. On soustrait simplement l'erreur de phase à chaque amplitude des signaux modulants I et Q.
Histoire
La modulation polaire a été développée à l'origine par Thomas Edison dans son télégraphe quadruplex de 1874 - cela permettait d'envoyer 4 signaux le long d'une paire de lignes, 2 dans chaque direction. L'envoi d'un signal dans chaque direction avait déjà été accompli plus tôt, et Edison a découvert qu'en combinant l'amplitude et la modulation de phase (c'est-à-dire par modulation polaire), il pouvait doubler cela à 4 signaux – donc, quadruplex.