Contribution à la modélisation en bruit du transistor HEMT aux températures cryogéniques : Analyse du contrôle automatique des filtres actifs microondes

par Sébastien Quintanel

Thèse de doctorat en Électronique des hautes fréquences et optoélectronique. Communications optiques et micro-ondes

Sous la direction de Bernard Jarry.

Soutenue en 2002

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

mots clés

• Contrôle automatique de fréquence
• Boucle asservie en phase
• Boucle asservie en amplitude
• Amplificateur faible bruit
• Transistors -- Modèles mathématiques
• Cryotechnique
• Supraconducteurs

Résumé

Les deux axes de recherche présentés dans ce rapport sont : - d'une part l'analyse théorique des techniques de contrôle automatique de la fréquence centrale des filtres actifs accordables en fréquence. Deux techniques différentes, basées sur l'utilisation conjointe d'un signal extérieur et d'une boucle asservie soit en amplitude soit en phase, sont étudiées. Les deux systèmes considérés sont associés à deux types différents de filtres commandés en tension. Le premier est un filtre planaire à résonateur de type delta/2, le second est un filtre récursif idéal du premier ordre. - D'autre part, la modélisation en température et en bruit du transistor à effet de champ pour l'application à la conception d'un amplificateur faible bruit refroidi. L'extraction du modèle de bruit d'un TEC, réalisée à partir de la mesure de ses paramètres S et de bruit est premièrement présentée. Enfin, une dernière étude est consacrée à la conception du LNA refroidi, adapté par des circuits supraconducteurs.

Titre traduit

Contribution to the noise modelling of the HEMT transistor in the cryogenic temperatures : Analysis of the automatic control of the microwave active filters

Résumé

The two research areas presented in this report are : - On the one hand, theoretical analysis of automatic central frequency control of tunable filters. Two different techniques based on use of external signal and of a locked loop either in magnitude or in phase are studied. Both systems are associated with two different voltage controlled filters. The first one is a distributed half-wave resonant structure, and the second one is an ideal first order recursive filter. - On the other hand, the FET temperature and noise modelling for cryogenic low noise amplifier design is investigated. FET noise model extraction, realised from S and noise parameters measurements are first presented. Finally, a study is dedicated to cryogenic LNA design matched to superconductor circuits.