Optimisation du rendement en puissance ajoutée des amplificateurs de puissances large bande à base de Nitrure de Gallium PDF Download
Are you looking for read ebook online? Search for your book and save it on your Kindle device, PC, phones or tablets. Download Optimisation du rendement en puissance ajoutée des amplificateurs de puissances large bande à base de Nitrure de Gallium PDF full book. Access full book title Optimisation du rendement en puissance ajoutée des amplificateurs de puissances large bande à base de Nitrure de Gallium by Chamssedine Berrached. Download full books in PDF and EPUB format.
Book Description
Ces travaux traitent de l'optimisation du rendement des amplificateurs de puissance large bande fondé sur des barrettes de transistors en Nitrure de Gallium. Une méthode de conception destinée à l'optimisation du rendement des amplificateurs de puissance large bande est présentée. Elle est fondée sur une étude de l'influence de la charge présentée à la fréquence harmonique 2 ainsi qu'une étude théorique approfondie des limites d'adaptation d'impédance large bande pour le maintien d'un fort rendement. Cette étude est fondée sur les théorèmes de Bode et Fano. Cette analyse à conduit à la réalisation d'un premier amplificateur de puissance 40W, large bande [1-3GHz] et à haut rendement en technologie hybride basée sur un transistor encapsulée. Pour réduire l'encombrement de manière significative des amplificateurs de puissance, une technologie Quasi-MMIC a été développée à UMS. Deux amplificateurs de puissance (25W & 45W), large bande [2-4GHz] et à haut rendement ont été réalisées en technologie Quasi-MMIC et ont démontrées des résultats à l'état de l'art mondiale.
Book Description
Ces travaux traitent de l'optimisation du rendement des amplificateurs de puissance large bande fondé sur des barrettes de transistors en Nitrure de Gallium. Une méthode de conception destinée à l'optimisation du rendement des amplificateurs de puissance large bande est présentée. Elle est fondée sur une étude de l'influence de la charge présentée à la fréquence harmonique 2 ainsi qu'une étude théorique approfondie des limites d'adaptation d'impédance large bande pour le maintien d'un fort rendement. Cette étude est fondée sur les théorèmes de Bode et Fano. Cette analyse à conduit à la réalisation d'un premier amplificateur de puissance 40W, large bande [1-3GHz] et à haut rendement en technologie hybride basée sur un transistor encapsulée. Pour réduire l'encombrement de manière significative des amplificateurs de puissance, une technologie Quasi-MMIC a été développée à UMS. Deux amplificateurs de puissance (25W & 45W), large bande [2-4GHz] et à haut rendement ont été réalisées en technologie Quasi-MMIC et ont démontrées des résultats à l'état de l'art mondiale.
Book Description
Ces travaux de recherche se rapportent à l’étude de transistors HEMTs en Nitrure de Gallium pour l’amplification de puissance micro-onde. Une étude des caractéristiques des matériaux grand gap et plus particulièrement du GaN est réalisée afin de mettre en exergue l’adéquation de leurs propriétés pour des applications de puissance hyperfréquence telle que l’amplification large bande. Dans ce contexte, des résultats de caractérisations et modélisations électriques de composants passifs et actifs sont présentés. Les composants passifs dédiés aux conceptions de circuits MMIC sont décrits et différentes méthodes d’optimisation que ce soit au niveau électrique ou électromagnétique sont explicitées. Les modèles non linéaires de transistors impliqués dans nos conceptions sont de même détaillés. Le fruit de ces travaux concerne la conception d’amplificateurs distribués de puissance large bande à base de cellules cascode de HEMTs GaN, l’un étant reportés en flip-chip sur un substrat d’AlN, le second en technologie MMIC. La version MMIC permet d’atteindre 6.3W sur la bande 4-18GHz à 2dB de compression. Ces résultats révèlent les fortes potentialités attendues des composants HEMTs GaN.
Book Description
Ce rapport traite de l'étude de classes de fonctionnement pour améliorer le ren-dement en puissance d'amplificateurs à base de HEMT AlGaN/GaN et InAlN/GaN fonctionnant autour de 2 GHz. L'analyse des caractéristiques électriques des HEMT à base de GaN présente l'impact de plaques de champ et de la distance grille-drain sur les performances du composant. Ensuite, la description des amé-liorations de chaque classe conduit à la conception de circuits fonctionnant en classe F inverse avec un rendement en puissance ajoutée mesuré de 58 % et une puissance de sortie de 42 W pour une fréquence de 2 GHz
Book Description
Dans un souci de réduction de la consommation des équipements de télécommunications, les concepteurs de systèmes et de sous ensembles recherchent des solutions innovantes. Pour les modules d’émission, une grande partie de cette consommation est issue des cellules amplificatrices. Dans la littérature, de nombreuses topologies ont été décrites et testées avec plus ou moins de succès. Nous proposons, dans ce manuscrit, deux topologies différentes d’amplificateurs de puissance à polarisation auto-adaptée basées sur le principe de l’ "Envelope Tracking". L’alimentation variable conçue pour commander la polarisation d’un amplificateur 100W large bande (50-500MHz) est construite à partir de composants commerciaux en vue d’une intégration industrielle. Avec succès, nous avons démontré le caractère large bande de cette technique en présence de deux modulations numériques (16QAM & OFDM) très utilisées pour des communications civiles et militaires sans fil. Une méthodologie complète de caractérisation et de test a aussi été proposée. Le second travail développé ici présente une nouvelle topologie d’alimentation par commutation. A partir de composants encore expérimentaux, cette alimentation a été réalisée et a montré de bons résultats validant le principe général mis en place. Cet exposé se termine par une méthodologie de conception d’amplificateurs de puissance nécessaire pour la mise au point d’une commande de polarisation efficace.
Book Description
Haut rendement, forte linéarité et large bande de fonctionnement sont les points clés de la conception d’amplificateur de puissance d’aujourd’hui. De plus, de nombreux amplificateurs de puissance sont développés en technologie hybride utilisant des transistors en boîtier, rajoutant une difficulté supplémentaire pour extraire des modèles CAO fiables pour concevoir ces amplificateurs. Le sujet de cette thèse est de proposer une nouvelle méthodologie de modélisation de transistors en boîtier, rapide, automatique et dédiée à la conception d’amplificateurs de puissance large bande et haut rendement. Pour cela, un nouveau modèle comportemental de transistor est proposé, avec une méthode innovante d’extraction. Pour valider le nouveau flot de conception basé sur des modèles comportementaux de transistors, l’étude aboutit à un démonstrateur en technologie GaN présentant un rendement en puissance ajoutée moyen de 65%, une puissance de sortie moyenne de 41 dBm et un gain en puissance moyen de 13 dB sur 36% de bande relative autour de 2.2 GHz.
Author: Gwenael Le Coustre Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 179
Book Description
L’utilisation de matériaux grand gap, et tout particulièrement l’emploi du nitrure de gallium est une solution pour la génération de puissance aux fréquences microondes. Les HEMTs réalisés à partir du matériau GaN présentent actuellement les meilleures performances mondiales pour la génération de puissance hyperfréquence. Cependant, les concepteurs ont besoin de connaître leurs limitations électriques : Plus précisément, ils ont besoin de connaître leurs caractéristiques électriques dans leurs zones de fonctionnement et d’en avoir des modèles mathématiques intégrables dans des outils de CAO. Dans une première partie, des caractérisations électriques ont été effectuées afin de déterminer l’impact des limitations physiques sur la génération de puissance : tension de claquage, pièges de drain et de grille, résistance thermique d’interface dans l’épitaxie ... Dans la deuxième partie de cette thèse, la conception et la réalisation de premières maquettes ont été effectuées en bande S (3 GHz). Ces maquettes permettent une première caractérisation des composants de puissance de plusieurs millimètres de développement de grille réalisés au laboratoire. Ces caractérisations, pour des considérations de connexions mais également thermiques ne sont pas réalisables sous pointes. Ces mesures permettent également la détermination des impédances optimales en puissance et en rendement au plus près des composants afin de les connaitre avec précision. Ces impédances seront utilisées lors de la conception des amplificateurs de puissance présentée dans la dernière partie. Dans un premier temps, une analyse de l’impact des adaptations d’entrée et de sortie sur la largeur de bande d’adaptation a été réalisée. Une attention particulière a été consacrée à l’architecture de l’adaptation d’entrée. Dans un second temps, une présentation de la conception et de caractérisation d’amplificateurs de puissance de classes 25W et 100W en bande S est présentée. Des mesures de ces amplificateurs ont montré des puissances de sortie supérieures à 120W avec un rendement en puissance ajoutée et un gain en puissance associé respectivement de 40% et 22dB. Ces résultats en termes de puissance, de rendement et de température confortent la possibilité de réaliser des amplificateurs en bande-S pour des applications radars en technologie GaN.
Book Description
LE TRAVAIL DE THESE PRESENTE TRAITE DES PHENOMENES NON-LINEAIRES DES AMPLIFICATEURS DE PUISSANCE A EXCITATION D'ENTREE SINUSOIDALE, DANS L'OBJECTIF D'UNE OPTIMISATION DU RENDEMENT ELECTRIQUE D'UNE PART, ET DE LA RECHERCHE SYSTEMATIQUE DES CONDITIONS DE FONCTIONNEMENT PARTICULIERES PERMETTANT D'ATTEINDRE DES COMPROMIS LINEARITE/RENDEMENT INTERESSANTS D'AUTRE PART. OR, UNE ATTENTION PARTICULIERE A ETE PORTEE A L'AMELIORATION DU RENDEMENT ELECTRIQUE DU COMPOSANT ACTIF PAR LA MISE EN EVIDENCE DES RESISTANCES DE SORTIE APPROPRIEES A LUI PRESENTER A LA FREQUENCE FONDAMENTALE ET AUX FREQUENCES HARMONIQUES, AFIN D'OBTENIR DES TENSIONS DE SORTIE AYANT DES FORMES D'ONDE PARTICULIERES. EN CONSIDERANT UN FONCTIONNEMENT DU TRANSISTOR DANS UNE CLASSE DE FONCTIONNEMENT CLASSIQUE (A, AB ET B), LA PREMIERE PARTIE DU MEMOIRE DE THESE MONTRE L'INFLUENCE DU POINT DE REPOS SUR LES PRINCIPALES GRANDEURS ELECTRIQUES DU TRANSISTOR TELLES QUE LA PUISSANCE DE SORTIE, LE GAIN EN PUISSANCE ET LE RENDEMENT ELECTRIQUE. CETTE PREMIERE PARTIE MONTRE AUSSI L'INFLUENCE DES PERTES DU FILTRE DE SORTIE SUR LE RENDEMENT ELECTRIQUE AINSI QUE LA POSSIBILITE D'AUGMENTER LE RENDEMENT ELECTRIQUE DU TRANSISTOR PAR LA MISE EN FORME DE LA TENSION DE SORTIE EN CLASSE F. LA DEUXIEME PARTIE DU MEMOIRE DE THESE TRAITE LES DISTORSIONS NON-LINEAIRES DU SIGNAL DE SORTIE DU TRANSISTOR TELLES QUE LES CONVERSIONS AM/AM ET AM/PM ET L'INTERMODULATION D'ORDRE TROIS. CETTE ETUDE MONTRE, ENTRE AUTRES, UNE CORRELATION ETROITE ENTRE LE MINIMUM DES DISTORSIONS NON-LINEAIRES ET L'ANNULATION DE LA COMPOSANTE DE COURANT DE DRAIN A LA FREQUENCE HARMONIQUE TROIS. CECI NOUS A PERMIS DE DETERMINER LES POINTS DE FONCTIONNEMENT QUI SE PRETENT PARTICULIEREMENT BIEN POUR REALISER DES COMPROMIS LINEARITE/RENDEMENT INTERESSANTS. CES TROIS PARTIES THEORIQUES ONT ETE COMPLETEES PAR LA CONCEPTION ET LA REALISATION DE QUATRE AMPLIFICATEURS DE PUISSANCE INTEGRES ET D'UN AMPLIFICATEUR DE PUISSANCE HYBRIDE TRAVAILLANT EN CLASSE F AVEC UN RENDEMENT EN PUISSANCE AJOUTEE DE 74%
Author: Djitiningo Thierry Joel Diatta Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages :
Book Description
« L’évolution rapide des systèmes de télécommunications notamment les systèmes de communications sans fil constaté fait appel à la fabrication de nouveaux dispositifs permettant d’améliorer la qualité des services. Pour standardiser cette évolution dans les systèmes de télécommunication sans fil et répondre à diverses applications de communication, des normes sont mises en place comme la norme GSM (the Global Systems for Mobile communication systems), la norme WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access), la norme UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), la norme LTE (Long-Term Evolution) et la norme WiMAX (Worldwide interoperability for Microwave Access). Toutes ces normes précédemment citées ont pour but de diminuer la latence dans la communication, d’augmenter le débit, de rendre meilleur le paramètre QoS (Quality of Service). C’est dans ce but de rendre toujours plus performant les systèmes de télécommunication sans fil que la technologie 5G (réseaux mobiles de cinquième génération) a été définie avec une bande passante de 500 MHz pour la plage de fréquence appelée NR n78 ou 3.5 GHz allant de 3.3 GHz à 3.8 GHz. Dans le chapitre 2, une méthodologie de caractérisation pour les applications large bande avec une bande de fréquence fondamentale (3.3-3.8 GHz) et ses 2e et 3e bandes d’harmoniques est présentée. La caractérisation du transistor CGH40010 capable de fournir 10 W en puissance de sortie avec une puissance d’entrée de 26.5 dBm a été faite en simulation sur le logiciel ADS 2019 avec le modèle à large bande du transistor nommé CGH40010F_r6_CGH40_r6 fournit par Wolfspeed. La méthodologie utilisée consiste à faire des simulations de type Loadpull /Sourcepull avec les fréquences fondamentales 3.3 GHz, 3.425 GHz, 3.55 GHz, 3.675 GHz, 3.8 GHz afin de couvrir la bande 3.3-3.8 GHz (Notons que dans la simulation les deuxième et troisième harmoniques sont prises en compte en entrée et en sortie pour l’amplificateur de puissance large bande NR n78) ensuite en faisant l’analyse des données découlant de cette simulation, nous avons déterminé les impédances optimales des bandes fondamentales, deuxième et troisième harmoniques nous permettant ainsi de rechercher un paramètre PAE maximum dans toute la bande NR n78. D’après notre caractérisation, la puissance de sortie obtenue dans la bande NR n78 est d’au moins 41.37 dBm et le paramètre PAE est d’au moins 75.96 %. Dans le chapitre 3, en se basant sur les points d’impédances optimales du chapitre 2, un amplificateur de puissance large bande fonctionnant sur toute la bande NR n78 est présenté pour atteindre les contraintes de large bande, de puissance de sortie et d’efficacité imposées par la technologie 5G. Pour améliorer le paramètre PAE, nous avons utilisé un filtre passe bas adaptateur d’impédance afin de supprimer les bandes des 2e et 3e harmoniques. Les paramètres PAE maximums mesurés dans toute la bande NR n78 varient entre 60.17-70.87 % et la puissance de sortie et le gain qui leurs sont associés varient respectivement entre 39.73-40.97 dBm et 11.50-13.97 dB. Enfin, dans le chapitre 4, en se basant aussi sur les points d’impédances optimales du chapitre 2, un amplificateur de puissance à haute efficacité utilisant un filtre coupe bande SIW asymétrique large bande fonctionnant dans la nouvelle bande n78 est présenté. Pour améliorer le paramètre PAE, le filtre de type SIW coupe bande qu’on propose permet de doubler voire tripler la bande de réjection proposée par la littérature en utilisant des tronçons asymétriques sur les transitions micro ruban-SIW afin d'avoir une suppression large bande de la 2e harmonique (6.6-7.6 GHz) d’au moins 24 dBc tout en minimisant les pertes dans la bande fondamentale NR n78. En effet, ce filtre SIW utilisé pour concevoir les réseaux d’adaptation en entrée et en sortie de l’amplificateur à la caractéristique de ne pas utiliser la zone SIW est qui sera utilisée pour faire l'adaptation d'impédance avec un trou inductif métallisé. Les résultats simulés à la fréquence 3.55 GHz nous donnent un paramètre PAE maximum de 63.09 % avec 40.78 dBm de puissance de sortie et un gain de 11.78 dB. Pour les résultats mesurés à la fréquence 3.55 GHz nous avons obtenu un paramètre PAE maximum de 52.20 % avec 40.47 dBm de puissance de sortie et un gain de 11.47 dB. La perte au paramètre PAE maximum entre la simulation et la mesure est de l’ordre de 10.89 %. Aux fréquences 3.3 GHz et 3.8 GHz l’amplificateur ne marche pas tant dans les simulations que dans la mesure. Pour régler les problèmes liés au fonctionnement large bande de l’AP, nous avons proposé une méthodologie pour l’adaptation d’impédance large bande sur le filtre SIW. Malheureusement cette méthode proposée à son tour ne règle pas nos problèmes d’adaptation d’impédance large bande, néanmoins elle nous a permis de connaitre l’effet de la taille du trou métallisé inductif sur les impédances. Pour finir, nous avons défini un travail futur à effectuer pour trouver une méthode d’adaptation d’impédance permettant de concevoir un filtre SIW AP large bande capable d’opérer sur toute la bande NR n78 de la technologie 5G. Dans le futur, un travail à effectuer pour trouver une méthode d’adaptation d’impédance permettant de concevoir un filtre SIW AP large bande capable d’opérer sur toute la bande NR n78 de la technologie 5G a été proposé. Aussi la caractérisation du chapitre 2 pourrait être faite avec un signal avancé comme un signal 5G. De même, les mesures effectuées dans le chapitre 3 pourraient être faites avec un signal 5G. En outre, la possibilité d’implémenter les méthodes de conception décrites dans les chapitres 3 et 4 pour concevoir des structures comme des amplificateurs Doherty de puissance large bande pour la technologie 5G est envisageable. -- Mot(s) clé(s) en français : Caractérisation, amplificateur de puissance, large bande, Loadpull / Sourcepull, réseau d'adaptation avec filtre passe-bas, guide d'onde intégré au substrat, suppression d'harmoniques, réseau d'adaptation, rendement en puissance ajoutée, 5G. »--
Book Description
Ces travaux de recherche se rapportent l' tude de transistors HEMTs en Nitrure de Gallium pour l'amplification de puissance micro-onde. Une tude des caract ristiques des mat riaux grand gap et plus particuli rement du GaN est r alis e afin de mettre en exergue l'ad quation de leurs propri t s pour des applications de puissance hyperfr quence telle que l'amplification large bande. Dans ce contexte, des r sultats de caract risations et mod lisations lectriques de composants passifs et actifs sont pr sent s. Les composants passifs d di s aux conceptions de circuits MMIC sont d crits et diff rentes m thodes d'optimisation que ce soit au niveau lectrique ou lectromagn tique sont explicit es. Les mod les non lin aires de transistors impliqu s dans nos conceptions sont de m me d taill s. Le fruit de ces travaux concerne la conception d'amplificateurs distribu s de puissance large bande base de cellules cascode de HEMTs GaN, l'un tant report s en flip-chip sur un substrat d'AlN, le second en technologie MMIC. La version MMIC permet d'atteindre 6.3W sur la bande 4-18GHz 2dB de compression. Ces r sultats r v lent les fortes potentialit s attendues des composants HEMTs GaN.
Author: Marc Zoyo Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 233
Book Description
L'OBJECTIF DE CE TRAVAIL A ETE DE DETERMINER UNE METHODOLOGIE DE CONCEPTION ORIGINALE ET SYSTEMATIQUE D'AMPLIFICATEURS HYPERFREQUENCES DE PUISSANCE A TRES HAUT RENDEMENT, EN TECHNOLOGIE HYBRIDE ET CE POUR DES APPLICATIONS SPATIALES. LA PREMIERE PARTIE CONSTITUE UNE INTRODUCTION DETAILLANT LES DIVERS PHENOMENES RELATIFS A L'AMPLIFICATION DE PUISSANCE DANS LE DOMAINE DES HYPERFREQUENCES. UN EXEMPLE PARTICULIER DU FONCTIONNEMENT A FORT RENDEMENT, APPELE LA CLASSE F, EST EXPLICITE. LA DEUXIEME PARTIE TRAITE DE LA CARACTERISATION ET DE LA MODELISATION DE DIFFERENTS TYPES DE TRANSISTORS A EFFET DE CHAMP DE PUISSANCE. IL EST AINSI PROPOSE UNE NOUVELLE APPROCHE DE LA CARACTERISATION, BASEE SUR DES TRANSFORMATIONS LARGE BANDE D'IMPEDANCES, AFIN D'EXTRAIRE DES MODELES ELECTRIQUES EQUIVALENTS EN REGIMES LINEAIRE ET NON-LINEAIRE. LA TROISIEME PARTIE CONCERNE LA CONCEPTION ET LA REALISATION D'AMPLIFICATEURS HYBRIDES DE PUISSANCE A FORT RENDEMENT FONCTIONNANT EN BANDE X (8,2GHZ) ET CONSTITUES DE TRANSISTORS A EFFET DE CHAMP A HETEROSTRUCTURE (HFET). DES CORRELATIONS ENTRE LES RESULTATS EXPERIMENTAUX ET CEUX PREDITS PAR LES SIMULATIONS ONT PERMIS DE MONTRER UNE BONNE ADEQUATION. L'INFLUENCE DES CHARGES PRESENTEES AUX DEUX PREMIERS HARMONIQUES DU SIGNAL APPLIQUE SUR LE COMPORTEMENT DU HFET DE PUISSANCE EST ETUDIEE ET DISCUTEE. DANS LA DERNIERE PARTIE, LA PROCEDURE DE CONCEPTION DE CE TYPE D'AMPLIFICATEUR EST VALIDEE A L'AIDE DE DIVERSES APPLICATIONS TELS QUE DES AMPLIFICATEURS DE PUISSANCE FONCTIONNANT EN BANDE X OU EN BANDE S, A BASE DE TRANSISTORS PSEUDOMORPHIQUES A HAUTE MOBILITE ELECTRONIQUE (PHEMT)
Author: Chamssedine Berrached
Author: Chamssedine Berrached
Author: Audrey Philippon-Martin
Author: Jérémy Dufraisse
Author: Ludovic Bacqué
Author: Wilfried Demenitroux
Author: Gwenael Le Coustre
Author: STEFAN.. DIETSCHE
Author: Djitiningo Thierry Joel Diatta
Author: Martin-A
Author: Marc Zoyo