Combinaison de puissance : conception et réalisation d'une structure hybride 3D-planaire en bande K

3D Power combining in the K band : design and realization of a hybrid structure

• Auteur / Autrice : Jean Michel Denoual
• Direction : Philippe Gelin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiques et sciences pour l'ingénieur
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Brest

Mots clés

Mots clés contrôlés

Amplificateurs de puissance

Amplificateurs microondes

Résumé

L’évolution des charges utiles à bord des satellites oblige à repenser les solutions d’amplificateurs en termes de rendement, de redondance et de flexibilité. Les solutions à l’état solide sont de plus en plus utilisées en remplacement des tubes à ondes progressives (TOP). Elles nécessitent cependant de mettre en oeuvre des techniques de combinaison pour bénéficier de niveaux de puissance suffisants mais permettent d’envisager plus facilement la flexibilité (modulation de la puissance émise en fonction du besoin) tout en assurant la redondance. Parmi les différentes techniques envisageables, la combinaison radiale en cavité est celle qui répond le mieux aux contraintes de l’étude. Cette technique, dont le principe repose sur des amplificateurs répartis sur la périphérie d’un guide radial, permet d’obtenir une illumination équi-amplitude et équi-phase des amplificateurs. L’étude et la conception des transitions entre les différentes structures de propagation (coaxiale, radiale, rectangulaire, planaire) font l’objet d’une partie de ce travail. Après validation expérimentale de ces transitions, une structure originale d’un diviseur-combineur radial 16 voies a été mise au point, réalisée et testée ainsi qu’un nouveau dispositif permettant de remettre en phase les signaux issus de différentes voies amplificatrices.

The satellite payload evolution will have a great impact on power amplifier efficiency, redundancy and flexibility. Solid state power amplifiers (SSPA) should be used to replace traveling wave tubes (TWT) but power combining techniques are necessary as SSPA output power levels are lower than TWT. The radial power combining technique is well suited for spatial applications. It consists in placing amplifiers around a radial waveguide to feed amplifiers with equi-magnitude and equi-phase signals. Transitions between various propagation structures (coaxial, rectangular, radial, planar) were optimized and tested and a new radial 16-way power divider-combiner including planar structures for SSPA mounting (MMIC) was designed. An original mechanism to balance MMIC phase dispersion was successfully implemented in the divider-combiner structure.