Caractérisation non linéaire avancée de transistors de puissance pour la validation de leur modèle CAO

par Tony Gasseling

Thèse de doctorat en Électronique des hautes fréquences et optoélectronique. Télécommunications

Sous la direction de Jean-Michel Nébus.

Soutenue en 2003

à Limoges , en partenariat avec Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques (autre partenaire) .


  • Résumé

    Le travail présenté dans ce mémoire propose une contribution à la conception optimisée d'amplificateurs de puissance par l'utilisation de plusieurs caractérisations fonctionnelles. Celles ci sont réalisées aux premiers stades de la conception, au niveau du transistor en environnement source et load pull. Il est ainsi montré qu'un banc load pull fonctionnant en mode pulsé permet de participer à la validation des technologies utilisées pour la génération de fortes puissances aux fréquences microondes (Bande S). Cette étape permet également de valider fortement les modèles non linéaires électrothermiques des transistors développés à cet effet. Dans le domaine millimétrique, l'amplification de puissance sous contrainte de rendement et de linéarité est à l'heure actuelle un des points critiques du fait des faibles réserves de gain proposées. Dans ce contexte, le développement d'un banc source et load pull actif fonctionnant en bande K et permettant de déterminer les conditions optimales de polarisation et d'adaptation pour l'obtention du meilleur compromis rendement/linéarité se révèle être de première importance pour la conception optimisée d'amplificateur. Enfin, une nouvelle technique de caractérisation dédiée à l'extraction des quatre paramètres S à chaud en environnement load pull est proposée. Une application de cette nouvelle caractérisation a ainsi permis de prédire les oscillations paramétriques hors bande pouvant apparaître en fonction des conditions opératoires lorsque le transistor fonctionne en régime fort signal

  • Titre traduit

    Advanced functional characterizations of power transistors for the validation of nonlinear models of SC devices used in CAD packagesS


  • Résumé

    Advanced functional characterizations of power transistors for the validation of nonlinear models of SC devices used in CAD packages. This work deals with different functional characterization methods for the design of optimized power amplifiers. These characterizations are carried out on transistors at the first stages of the design, in a source and load-pull environment. Thus, it is shown that a pulsed load-pull set up is very useful to validate the technologies used for the generation of high power at RF and microwave frequencies. It also enables to deeply validate the thermoelectric nonlinear models of transistors developed for this purpose. For the design of amplifiers which operate up to millimetric frequencies (Ku / K Band), reaching high power under constraint of efficiency and linearity is one of the most critical point because of the weak reserves of power gain proposed. In this context, the development of an active source and load-pull setup is of prime importance. It enables to primarily determine the transistor optimum operating conditions (Matching and DC bias) to reach the best trade off between efficiency and linearity. Finally, a new method to perform Hot Small-Signal S-Parameter measurements of power transistors operating under large signal conditions is proposed. An application to the prediction of parametric oscillations when the transistor is driven by a pump signal is demonstrated

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Informations

  • Détails : 229 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Ref. bibliogr.

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