Modélisation, conception et caractérisation de convertisseurs de fréquence microondes à transistor à effet de champ à grille Schottky sur Arséniure de Gallium

par Jean-Christophe Cayrou

Thèse de doctorat en Électronique

Sous la direction de Jean-François Sautereau.

Soutenue en 1993

à Toulouse 3 .

mots clés

• Sciences appliquees
• Electronique
• Etude theorique
• Modelisation
• Analyse circuit
• Convertisseur frequence
• Transistor effet champ barriere schottky
• Compose iii-v
• Gallium arseniure
• Nc
• Fx
• Na
• Compose binaire
• Reseau non lineaire
• Circuit hyperfrequence
• Melangeur hyperfrequence
• Simulation
• Verification experimentale
• Gaas
• As ga
• Theoretical study
• Modeling
• Network analysis
• Frequency converters
• Mesfet devices
• Iii-v compound
• Gallium arsenides
• Nc
• Fx
• Na
• Binary compound
• Nonlinear networks
• Microwave circuits
• Microwave mixer
• Simulation
• Experimental test
• Convertisseurs électriques
• Mélanges (chimie)
• Transistors à effet de champ
• Diodes à barrière de Schottky
• Dispositifs à microondes

Résumé

L'etude entreprise consiste en la mise au point d'une modelisation analytique simple pour des melangeurs micro-ondes a transistor a effet de champ sur arseniure de gallium a jonction schottky (tec), permettant de determiner les conditions de polarisation du transistor, la puissance de signal oscillateur local appliquee ainsi que les impedances de charge aux principales frequences pour obtenir un gain de conversion optimum. Apres avoir souligne le caractere non-lineaire de la conversion de frequence, l'auteur rappelle quelques notions qui caracterisent un melangeur. Par la suite, la comparaison des potentialites quant a l'analyse des convertisseurs de frequence de diverses methodes d'analyse des circuits non-lineaires fixe le choix de la technique de l'equilibrage harmonique comme methode de reference. La suite du memoire est consacree a l'elaboration d'un modele non-lineaire de base du transistor a effet de champ et aux techniques de caracterisation du composant. Enfin, une methodologie de conception quasi-analytique est elaboree pour trois configurations differentes de melangeurs a tec: melangeur dans la configuration signal oscillateur local et signal rf sur la grille melangeur dans la configuration signal oscillateur local sur le drain, signal rf sur la grille melangeur a tec froid. Dans les trois cas, le signal a frequence intermediaire est extrait du drain, la source est a la masse. Partant d'un modele primitif comprenant toutes les non-linearites retenues, l'auteur montre que l'etude de la nature du fonctionnement du transistor permet la simplification de ce modele ainsi qu'un calcul quasi-analytique du gain de conversion. La comparaison favorable des resultats avec ceux obtenus par simulation avec la methode de l'equilibrage harmonique et ceux obtenus experimentalement valide la methode et montre que celle-ci peut d'une part etre utilisee pour le choix du composant et d'autre part generer des conditions initiales correctes pour des simulations plus poussees

Titre traduit

Analysis, design and characterization of microwave gaas mesfet mixers

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