Dispositifs actifs à temps de propagation de groupe négatif : théorie, validations expérimentales et applications

par Blaise Ravelo

Thèse de doctorat en Électronique

Sous la direction de André Pérennec.

Soutenue en 2008

à Brest .


  • Résumé

    De nombreuses études (en optique, hyperfréquences, basses fréquences. . . ) ont mis en évidence que le Temps de Propagation de Groupe peut devenir négatif sous certaines conditions sans contradiction avec le principe de causalité. Les différents démonstrateurs réalisés présentent un TPG négatif soit sur une bande étroite de fréquences avec de très fortes pertes, soit sont limités aux très basses fréquences, ce qui limite l’émergence d’applications réelles. Nous avons donc recherché un dispositif générant un TPG négatif sans atténuation sur une bande de fréquence large et adaptable à différentes configurations (RF, hyperfréquences, bande de base). A partir d’un Transistor à Effet de Champ et de composants classiques, une recherche méthodologique a permis d’identifier les topologies simples générant du TPG négatif et de les étudier. Deux topologies sont validées en technologie hybride microruban, d’abord en bande de base, puis en hyperfréquences. Les résultats simulés et expérimentaux sont en accord dans les domaines fréquentiels et temporels et atteignent les objectifs fixés, i. E. Du gain et du TPG sur des bandes de fréquences importantes, ce qui ouvre différentes possibilités d’applications. En hyperfréquences, grâce au TPG négatif, plusieurs déphaseurs à phase indépendante de la fréquence ont été réalisés et présentent une phase constante sur une bande de fréquence large. La deuxième application, pour des signaux en bande de base en microélectronique, consiste à cascader un dispositif à TPG négatif au bout d’une ligne ou interconnexion pour en compenser les dégradations. Différents prototypes générant du TPG négatif en bande de base sur des bandes de fréquences larges ont été réalisés et ont montré expérimentalement leur utilité pour la remise en forme de signaux numériques dégradés par une ligne modélisée par un circuit RC. Plusieurs propositions en vue d’améliorer l’intégration de &s dispositifs ont également été décrites et validées.

  • Titre traduit

    Negative group delay active devices : theory, experimental validations and applications


  • Résumé

    Under specific conditions, the group delay, which is generally related also to the group velocity, can become negative. This counterintuitive phenomenon has been experienced in several domains (optics, microwaves and low frequencies. . . . ) and is not at odds with causality. The corresponding demonstrators showed either a Negative Group Delay (NGD) in narrow frequency band with high losses or an NGD restricted to very low frequencies, and thus the application potential is limited. This PhD work was aimed at proposing active circuit topologies able to simultaneously generate NGD and gain over a wide frequency range and for baseband or microwave-modulated signais. Hence, from a field effect transistor and classical passive components, a methodological research allowed us to identifr several simple and NGD-generating topologies. The different identified NGD cells were raniced according to their NGD frequency band and then analyzed. The synthesis equations and formulas providing te condition required for NGD existence were used to design two different prototypes devoted, for the former, to baseband signals and, for te latter, to microwave-modulated ones. The experimental results produced by these hybrid microstrip circuits in bot frequency- and time-domains were in good agreement with simulation ones and also confirms te availability of gain and NGD over wide frequency bands. Further to these results, we thought about several applications such as: i) in microwave, te use of NGD to design active phase shiflers that experimentally show a constant and frequency-independent phase over wide bandwidths, and ii) te compensation for high-speed digital signal degradations, especially for the reduction of te propagation delay, achieved by cascading NGD circuits at te end of a transmission or interconnect une. Experimental results confinned the potential of these circuits to preserve the numerical-signal integrity.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (219 p.)
  • Annexes : Bibliogr., 2 p.

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  • Bibliothèque : Université de Bretagne Occidentale. Service commun de la documentation Section Droit-Sciences-STAPS.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TBRC2008/29
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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TBRC2008/30
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