CONCEPTION DE CIRCUITS HYPERFREQUENCES A BASE DE TRANSISTOR BIPOLAIRE A HETEROJONCTION GAAS/GAALAS PDF Download
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CE TRAVAIL MONTRE LA DEMARCHE SUIVIE POUR CONCEVOIR ET REALISER DES CIRCUITS HYPERFREQUENCES A BASE DE TRANSISTOR BIPOLAIRE A HETEROJONCTION GAAS/GAALAS. LE TRANSISTOR BIPOLAIRE A HETEROJONCTION GAAS/GAALAS EST DECRIT D'UN POINT DE VUE THEORIQUE AINSI QUE TOUS LES PHENOMENES PHYSIQUES INTERVENANT LORS DE SON FONCTIONNEMENT. A PARTIR DE CES CONSIDERATIONS, ON MODELISE LE TRANSISTOR DANS LES DOMAINES LINEAIRE ET NON LINERAIRE. CES MODELES SONT ENSUITE UTILISES POUR CONCEVOIR DES CIRCUITS MICROONDES PERFORMANTS. CE TYPE DE TRANSISTOR EST COMPARE A SES PRINCIPAUX CONCURRENTS: LE TRANSISTOR BIPOLAIRE HOMOJONCTION SUR SILICIUM ET LE MESFET SUR ARSENIURE DE GALLIUM. SES PRINCIPAUX AVANTAGES RESSORTENT DE CETTE COMPARAISON. UN RECAPITULATIF INTERNATIONAL DES DERNIERS CIRCUITS REALISES AVEC LE TBH EST EFFECTUE DANS LES TROIS DOMAINES D'APPLICATIONS POTENTIELS: LA LOGIQUE, L'OPTOELECTRONIQUE ET L'ANALOGIQUE HYPERFREQUENCE. LES CIRCUITS MICROONDES REALISES AU COURS DE CETTE THESE POUR DES APPLICATIONS EN TELECOMMUNICATIONS SONT PRESENTES. ON ABORDE, POUR CHAQUE CIRCUIT, LA CONCEPTION, LE DESSIN ET LES RESULTATS. TROIS CIRCUITS ONT ETE TESTES: UN OSCILLATEUR LIBRE FONCTIONNANT A 1,2 GHZ, UN MELANGEUR EN STRUCTURE SIMPLE EQUILIBREE A DES FREQUENCES RF-LO DE 1,2-1,3 GHZ ET UN PHOTORECEPTEUR FONCTIONNANT A 5 GBITS/S. TOUS CES CIRCUITS SONT FABRIQUES EN TECHNOLOGIE HYBRIDE SUR SUBSTRAT D'ALUMINE. ENFIN UNE ETUDE PRELIMINAIRE THEORIQUE SUR DES AMPLIFICATEURS HAUT RENDEMENT A CONDUIT AU DEVELOPPEMENT DE PROGRAMMES OPTIMISANT LE FONCTIONNEMENT EN CLASSES C ET E. LE TBH EST REALISE SUR SUBSTRAT GAAS SEMI-ISOLANT. ON PEUT, PAR CONSEQUENT, FABRIQUER DES CIRCUITS MMIC EN INTEGRANT LES ETAPES TECHNOLOGIQUES D'ELEMENTS PASSIFS DANS CELLES DE LA FABRICATION DU TRANSISTOR. DEUS FILIERES TECHNOLOGIQUES SONT PROPOSEES POUR LA FABRICATION D'ELEMENTS PASSIFS ET LA DESCRIPTION DU MASQUE EST ABORDEE. CES ELEMENTS (DES INDUCTANCE
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CE TRAVAIL MONTRE LA DEMARCHE SUIVIE POUR CONCEVOIR ET REALISER DES CIRCUITS HYPERFREQUENCES A BASE DE TRANSISTOR BIPOLAIRE A HETEROJONCTION GAAS/GAALAS. LE TRANSISTOR BIPOLAIRE A HETEROJONCTION GAAS/GAALAS EST DECRIT D'UN POINT DE VUE THEORIQUE AINSI QUE TOUS LES PHENOMENES PHYSIQUES INTERVENANT LORS DE SON FONCTIONNEMENT. A PARTIR DE CES CONSIDERATIONS, ON MODELISE LE TRANSISTOR DANS LES DOMAINES LINEAIRE ET NON LINERAIRE. CES MODELES SONT ENSUITE UTILISES POUR CONCEVOIR DES CIRCUITS MICROONDES PERFORMANTS. CE TYPE DE TRANSISTOR EST COMPARE A SES PRINCIPAUX CONCURRENTS: LE TRANSISTOR BIPOLAIRE HOMOJONCTION SUR SILICIUM ET LE MESFET SUR ARSENIURE DE GALLIUM. SES PRINCIPAUX AVANTAGES RESSORTENT DE CETTE COMPARAISON. UN RECAPITULATIF INTERNATIONAL DES DERNIERS CIRCUITS REALISES AVEC LE TBH EST EFFECTUE DANS LES TROIS DOMAINES D'APPLICATIONS POTENTIELS: LA LOGIQUE, L'OPTOELECTRONIQUE ET L'ANALOGIQUE HYPERFREQUENCE. LES CIRCUITS MICROONDES REALISES AU COURS DE CETTE THESE POUR DES APPLICATIONS EN TELECOMMUNICATIONS SONT PRESENTES. ON ABORDE, POUR CHAQUE CIRCUIT, LA CONCEPTION, LE DESSIN ET LES RESULTATS. TROIS CIRCUITS ONT ETE TESTES: UN OSCILLATEUR LIBRE FONCTIONNANT A 1,2 GHZ, UN MELANGEUR EN STRUCTURE SIMPLE EQUILIBREE A DES FREQUENCES RF-LO DE 1,2-1,3 GHZ ET UN PHOTORECEPTEUR FONCTIONNANT A 5 GBITS/S. TOUS CES CIRCUITS SONT FABRIQUES EN TECHNOLOGIE HYBRIDE SUR SUBSTRAT D'ALUMINE. ENFIN UNE ETUDE PRELIMINAIRE THEORIQUE SUR DES AMPLIFICATEURS HAUT RENDEMENT A CONDUIT AU DEVELOPPEMENT DE PROGRAMMES OPTIMISANT LE FONCTIONNEMENT EN CLASSES C ET E. LE TBH EST REALISE SUR SUBSTRAT GAAS SEMI-ISOLANT. ON PEUT, PAR CONSEQUENT, FABRIQUER DES CIRCUITS MMIC EN INTEGRANT LES ETAPES TECHNOLOGIQUES D'ELEMENTS PASSIFS DANS CELLES DE LA FABRICATION DU TRANSISTOR. DEUS FILIERES TECHNOLOGIQUES SONT PROPOSEES POUR LA FABRICATION D'ELEMENTS PASSIFS ET LA DESCRIPTION DU MASQUE EST ABORDEE. CES ELEMENTS (DES INDUCTANCE
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CE TRAVAIL PORTE SUR LA CONCEPTION ET LA REALISATION DE CIRCUITS ULTRA-RAPIDES POUR COMMUNICATIONS OPTIQUES A TRES HAUT DEBIT (10-20 GBIT/S). IL TRAITE PARTICULIEREMENT DES CIRCUITS RELATIFS A LA CHAINE D'EMISSION: LE MULTIPLEXEUR ET LE CIRCUIT DE COMMANDE DU LASER. LA CONCEPTION EST BASEE SUR L'UTILISATION DE LA TECHNOLOGIE BIPOLAIRE A HETEROJONCTION (TBH) GAINP/GAAS. LE MEMOIRE TRAITE TOUT D'ABORD DU PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT ET DE LA MODELISATION DU TBH. IL PASSE EN REVUE LES DIFFERENTES TECHNOLOGIES UTILISEES POUR LA REALISATION DU TBH, NOTAMMENT LA TECHNOLOGIE AUTOALIGNEE DU CNET-BAGNEUX METTANT EN UVRE DES ESPACEURS. UNE ETUDE QUALITATIVE DU FONCTIONNEMENT DE LA LOGIQUE RAPIDE ECL, PRESENTEE DANS LE CADRE DE LA PORTE INVERSEUSE DE BASE, PERMET DE DETERMINER L'INFLUENCE DES PARAMETRES ELECTRIQUES, GEOMETRIQUES ET TECHNOLOGIQUES DU TRANSISTOR SUR LE TEMPS DE PROPAGATION ET DE PRECISER QUELQUES FACTEURS D'OPTIMISATION DE LA VITESSE DES CIRCUITS LOGIQUES. LE MANUSCRIT DECRIT ENSUITE UNE METHODOLOGIE GENERALE DE CONCEPTION DES CIRCUITS ULTRA-RAPIDES QUI S'EST CONCRETISEE PAR LA REALISATION D'UN CIRCUIT SELECTEUR A 20 GBIT/S ET D'UN DIVISEUR DE FREQUENCE STATIQUE A 12 GHZ UTILISANT DES TRANSISTORS DE FREQUENCE DE TRANSITION DE 50 GHZ. CES RESULTATS, COMPLETES PAR DES SIMULATIONS, MONTRENT QU'UN CIRCUIT MULTIPLEXEUR AVEC SYNCHRONISATION EN SORTIE DEVRAIT FONCTIONNER AU DESSUS DE 10 GBIT/S. L'OPTIMISATION DE L'ARCHITECTURE DU CIRCUIT DE COMMANDE DU LASER A PERMIS D'ATTEINDRE UN DEBIT DE 16 GBIT/S AVEC UNE AMPLITUDE DE 2 VOLT SUR 50 OHM. CE CIRCUIT A ETE HYBRIDE AVEC UNE DIODE LASER TRES LARGE BANDE POUR REALISER UN MODULE D'EMISSION OPTIQUE MONTRANT UN FONCTIONNEMENT CORRECT A 14 GBIT/S
Author: Kaouther Kétata Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 268
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CETTE THESE CONSTITUE UNE CONTRIBUTION A L'OPTIMISATION D'ETAPES TECHNOLOGIQUES ELEMENTAIRES PERMETTANT LA REALISATION DE TRANSISTORS BIPOLAIRES A HETEROJONCTION GAAS/GAALAS EN STRUCTURE AUTOALIGNEE POUR APPLICATIONS A TRES LARGE BANDE. L'ETUDE DE L'IMPLANTATION IONIQUE DE TYPE P POUR CONTACT DE BASE A ABOUTI A L'INTEGRATION DE CETTE ETAPE DANS LES PROCEDES DE FABRICATION DES TRANSISTORS, EN REMPLACEMENT DE LA DIFFUSION
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LES SYSTEMES DE RADIOCOMMUNICATION AVEC LES MOBILES FONT L'OBJET, DEPUIS QUELQUES ANNEES, DE TRAVAUX TRES IMPORTANTS. LEUR DEVELOPPEMENT NECESSITE DE RELEVER DE NOMBREUX DEFIS AUSSI BIEN ECONOMIQUES QUE TECHNIQUES. POUR ATTEINDRE UN DEVELOPPEMENT DES SERVICES MOBILES A GRANDE ECHELLE, IL FAUT QUE LES DIMENSIONS, LE POIDS, L'AUTONOMIE ET LE COUT DU TERMINAL SOIENT DES ELEMENTS ATTRACTIFS POUR L'UTILISATEUR. PARMI LES DIFFERENTS CIRCUITS INTERVENANT DANS LA CHAINE D'EMISSION-RECEPTION, LE CIRCUIT AMPLIFICATEUR DE PUISSANCE REVET UNE IMPORTANCE TOUTE PARTICULIERE QUANT A L'ABAISSEMENT DE LA CONSOMMATION DU COMBINE. EN EFFET, SON AUTONOMIE DEPEND DIRECTEMENT DU RENDEMENT AJOUTE DE L'AMPLIFICATEUR DE PUISSANCE. PARMI LES DIFFERENTS COMPOSANTS PERMETTANT DE REALISER CES AMPLIFICATEURS DE PUISSANCE, LE TRANSISTOR BIPOLAIRE A HETEROJONCTION (TBH) GAAS/GAALAS APPARAIT COMME UN COMPOSANT DE CHOIX POUR ATTEINDRE SOUS DE FAIBLES TENSIONS D'ALIMENTATION (
Author: Mohammed Tsouli Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages :
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CE TRAVAIL PORTE SUR LA CONCEPTION, LA REALISATION ET LA CARACTERISATION D'AMPLIFICATEURS HYPERFREQUENCES DE PUISSANCE EN TECHNOLOGIE BIPOLAIRE A HETEROJONCTION GAALAS/GAAS POUR COMMUNICATIONS SPATIALES. LES TRAVAUX DEBUTENT PAR L'ANALYSE DES BESOINS EN COMPOSANTS POUR LES COMMUNICATIONS SPATIALES. LA COMPARAISON, DES PERFORMANCES DU TRANSISTOR BIPOLAIRE A HETEROJONCTION (TBH) GAAS AVEC CELLES DU TRANSISTOR BIPOLAIRE SILICIUM ET DES TRANSISTORS A EFFET DE CHAMP GAAS EST PRESENTEE. PAR LA SUITE, UN MODELE ELECTRIQUE NON LINEAIRE ET THERMOELECTRIQUE DU TBH EST ETABLI, EN UTILISANT LES METHODES CLASSIQUES DE CARACTERISATION STATIQUE ET DYNAMIQUE. LES PROBLEMES DE STABILISATION DU TBH EN TEMPERATURE ONT ETE TRAITES ET LES VALEURS DES RESISTANCES DE STABILISATION ONT ETE OPTIMISEES, EN UTILISANT UNE ANALYSE TRIDIMENSIONNELLE COMPLETE, COUPLEE AVEC LE MODELE THERMOELECTRIQUE TENANT COMPTE DES PROPRIETES SPECIFIQUES DU TBH. UNE ETUDE DE STABILITE UTILISANT DES CIRCUITS DE CONTRE REACTION SANS PERTES A ETE MENEE. UNE CONTRE REACTION SERIE CAPACITIVE A PERMIS D'OBTENIR UNE STABILITE INCONDITIONNELLE, DANS TOUTE LA BANDE DE FREQUENCE, POUR UN TRANSISTOR DE MOYENNE PUISSANCE MONTE EN BASE COMMUNE. DE MEME, NOUS AVONS MIS AU POINT UNE CONTRE REACTION PARALLELE UTILISANT UN QUADRIPOLE SANS PERTES, PERMETTANT DE STABILISER UN TRANSISTOR EN EMETTEUR COMMUN, TOUT EN AMELIORANT SON GAIN DANS LA BANDE D'UTILISATION. LA MODELISATION ET LE TRAVAIL D'OPTIMISATION SUR LE COMPOSANT ONT ETE CONCRETISES PAR LA CONCEPTION DE DEUX AMPLIFICATEURS DE PUISSANCE EN BANDE C POUR ANTENNE ACTIVE: UN AMPLIFICATEUR HYBRIDE DE MOYENNE PUISSANCE ET UN AMPLIFICATEUR MONOLITHIQUE DE PUISSANCE A TROIS ETAGES. LE TRANSISTOR DE PUISSANCE DE L'AMPLIFICATEUR MONOLITHIQUE COMPORTE 128 DOIGTS D'EMETTEUR AVEC UNE LONGUEUR TOTALE D'EMETTEUR DE 2.56 MM. L'ESPACEMENT ENTRE LES DOIGTS D'EMETTEUR ET LA RESISTANCE DE STABILISATION SUR CHAQUE DOIGT ONT ETE OPTIMISES DANS LE BUT D'UNIFORMISER LA DISTRIBUTION DE LA TEMPERATURE
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CE TRAVAIL MONTRE LA DEMARCHE SUIVIE POUR CONCEVOIR ET REALISER DES CIRCUITS MMIC A BASE DE TRANSISTOR BIPOLAIRE A HETEROJONCTION. LE TBH GAAS/GAA1AS EST PRESENTE D'UN POINT DE VUE THEORIQUE, EN DECRIVANT LES PHENOMENES PHYSIQUES INTERVENANT LORS DE SON FONCTIONNEMENT. LE TRANSISTOR EST MODELISE DANS LES DOMAINES LINEAIRES ET NON-LINEAIRE POUR LA CONCEPTION DES MMIC. LES CIRCUITS RADIOFREQUENCES INTERVENANT DANS LES RADIOTELEPHONES DE 2 GENERATION, ET LES CIRCUITS RAPIDES DES LIAISONS A HAUT DEBIT PAR FIBRE OPTIQUE SONT DECRITS. LE PRINCIPE DE LA PLL ET SES APPLICATIONS POUR LA SYNTHESE DE FREQUENCE ET LA RECUPERATION D'HORLOGE SONT ENSUITE PRESENTES. LA FILIERE TECHNOLOGIQUE MMIC TBH A ETE SPECIFIE ET OPTIMISE DE MANIERE A REALISER EN SEULEMENT 12 ETAPES DES FONCTIONS ANALOGIQUES, NUMERIQUES ET DE PUISSANCE. NOUS AVONS OPTIMISE ET MESURE UN ENSEMBLE DE 8 MMIC POUR LES APPLICATIONS A 1,8 GHZ (RADIOTELEPHONE) ET A 10 GHZ (COMMUNICATIONS OPTIQUES HAUT DEBIT). NOUS AVONS REALISE 4 DIVISEURS DE FREQUENCE FONCTIONNANT ENTRE 1 ET 18,5 GHZ ; UN MELANGEUR LARGE BANDE AYANT UN GAIN DE CONVERSION POSITIF JUSQU'A 18,5 GHZ ; DEUX VCO FONCTIONNANT DANS LES BANDES 1,4-1,8 GHZ ET 8-11 GHZ ; UN SYNTHETISEUR DE FREQUENCE EN BANDE L. LES RESULTATS OBTENUS DEMONTRENT L'INTERET DU TBH POUR CE TYPE D'APPLICATION
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CE MEMOIRE CONSTITUE UNE CONTRIBUTION A LA CARACTERISATION ET LA MODELISATION FORT SIGNAL DU TRANSISTOR BIPOLAIRE A HETEROJONCTION SUR ARSENIURE DE GALLIUM (TBH GAALAS/GAAS), COMPOSANT POTENTIEL POUR LES APPLICATIONS MICROONDES ACTUELLES ET FUTURES. DANS UNE PREMIERE PARTIE, NOUS RAPPELONS LES DIFFERENTS MODELES ELECTRIQUES NON-LINEAIRES DU TRANSISTOR BIPOLAIRE, CE QUI NOUS PERMET DE PROPOSER UN MODELE SIMILAIRE POUR LE TBH, BASE SUR UNE ANALYSE DE SON COMPORTEMENT ELECTRIQUE. LA DEUXIEME PARTIE DECRIT LES METHODES DE CARACTERISATIONS ELECTRIQUES SPECIFIQUES AU TBH DANS LES DIFFERENTS REGIMES DE FONCTIONNEMENT STATIQUE ET DYNAMIQUE. NOUS AVONS ETE AMENES A DEVELOPPER UNE CARACTERISATION EN REGIME IMPULSIONNEL POUR S'AFFRANCHIR DES EFFETS THERMIQUES, QUI SONT CRITIQUES DANS CES STRUCTURES A BASE DE GAAS. LA MISE EN UVRE D'UN BANC AUTOMATISE REALISANT CETTE OPERATION AUTORISE UNE CARACTERISATION NON LINEAIRE APPROPRIEE DU TBH. ASSOCIEE A UNE METHODOLOGIE D'EXTRACTION DES PARAMETRES, ELLE PERMET D'ABOUTIR A UN MODELE PRECIS DE CE COMPOSANT. LA DERNIERE PARTIE PERMET DE VALIDER L'ENSEMBLE DE LA PROCEDURE MODELISATION-CARACTERISATION PAR UNE COMPARAISON SIMULATIONS-MESURES DU TBH EN REGIME FAIBLE ET FORT NIVEAUX. CE MODELE EST ALORS UTILISE LORS DE LA CONCEPTION D'UN OSCILLATEUR ACCORDABLE ELECTRONIQUEMENT (VCO) A LA FREQUENCE DE 1.8 GHZ, ET PERMET DE PRESENTER LES PERFORMANCES OBTENUES EN SIMULATION A PARTIR DE CE CIRCUIT
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CE TRAVAIL PORTE SUR LA CONCEPTION, LA REALISATION ET LA CARACTERISATION D'AMPLIFICATEURS HYPERFREQUENCES DE PUISSANCE EN TECHNOLOGIE BIPOLAIRE A HETEROJONCTION GAALAS/GAAS (TBH). LES TRAVAUX DEBUTENT PAR LA COMPARAISON DU TBH HAAS AVEC LE TRANSISTOR BIPOLAIRE SILICIUM ET LES TRANSISTORS A EFFET DE CHAMP GAAS, POUR DES APPLICATIONS DE PUISSANCE. LES PROBLEMES DE STABILISATION EN TEMPERATURE, DE CLAQUAGE PAR AVALANCHE ET DE L'ADAPTATION DIFFICILE DES DISPOSITIFS DE PUISSANCE, ONT ETE ECLAIRCIS ET OPTIMISES EN TENANT COMPTE DES PROPRIETES SPECIFIQUES DU TBH ET DES POSSIBILITES TECHNOLOGIQUES DU LABORATOIRE DE BAGNEUX. PAR LA SUITE, DES MODELES ELECTRIQUES NONLINEAIRE ET THERMOELECTRIQUE DU TBH ONT ETE DEVELOPPES EN UTILISANT LES METHODES CLASSIQUES DE CARACTERISATIONS STATIQUES ET DYNAMIQUES PETIT SIGNAL, AINSI QUE LES BANCS DE MESURE FORT SIGNAL DU TYPE LOAD-PULL. PAR AILLEURS, L'OBTENTION D'UNE PUISSANCE ELEVEE ET D'UN HAUT RENDEMENT DEPEND NON SEULEMENT DU COMPOSANT UTILISE, MAIS AUSSI DU CHOIX D'UNE STRUCTURE D'AMPLIFICATEUR APPROPRIEE. UNE ETUDE COMPARATIVE DES DIFFERENTES CLASSES D'AMPLIFICATEURS D'UNE PART ET L'ANALYSE DES DIFFERENTES POSSIBILITES D'ADAPTATION DES DISPOSITIFS DE PUISSANCE D'AUTRE PART ONT PERMIS DE DEGAGER DES ARCHITECTURES MIEUX ADAPTEES AU CAS DES TBH. LA MODELISATION ET LE TRAVAIL D'OPTIMISATION COMPLET DU COMPOSANT SE CONCRETISENT PAR LA CONCEPTION ET LA REALISATION DE DEUX AMPLIFICATEURS POUR DES APPLICATIONS EN TELECOMMUNICATIONS: UN AMPLIFICATEUR A HAUT RENDEMENT POUR LES RADIOCOMMUNICATIONS MOBILES EN BANDE L, ET UN AMPLIFICATEUR DE PUISSANCE MONOLITHIQUE
Author: CATHERINE.. ALGANI BALBINOT
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