Gestion dynamique de la génération de puissance en hyperfréquence pour des modulations numériques : Applications à l'optimisation des performances d'un amplificateur millimétrique

Discipline

Électronique des Hautes Fréquences et Optoélectronique

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

amplificateurs, microondes, transistors, modulateurs et modulation (électronique)

Mots-clés

Amplificateurs de puissance - Thèses et écrits académiques,

Transistors à effet de champ - Thèses et écrits académiques

Les travaux présentés dans ce mémoire concernent dans un premier temps, l'étude des phénomènes de distorsion engendrés par la partie amplificatrice lors de l 'émission d'un signal. La recherche menée permet de modéliser et de caractériser ces phénomènes non-linéaires dans le cas d'un transistor P-PHEMT. L'analyse, validée par des mesures en puissance de type 'Load-Pull' aux fréquences millimétriques, montre la dépendance de la linéarité en termes de conversion de phase par rapport aux impédances de fermeture aux accès et aux éléments non-linéaires intrinsèques du transistor (capacités CGS et CDS, transconductance GM). Il est démontré que pour certaines conditions de fonctionnement, des phénomènes internes de compensations entre non-linéarités existent et peuvent être exploités pour améliorer la linéarité de l'amplificateur. L'étude proposée a mis également en évidence la nécessité de rechercher un compromis 'pertes d'adaptation en entrée' / linéarité. Le deuxième objectif que vise ce travail est de mettre en œuvre une méthode permettant d'obtenir de manière optimale l'ensemble des performances en puissance de l'amplificateur SSPAs : puissance de sortie, consommation et linéarité, en vue de l'utilisation d'une modulation numérique M-QAM pour des applications spatiales. La méthode proposée consiste en une gestion dynamique du comportement de l'amplificateur par le biais de sa polarisation. Pour démontrer l'intérêt de cette méthode, un amplificateur de puissance hybride à un étage a été conçu avec un transistor en technologie Power PHEMT à 19.8 GHz. Un système de détection d'enveloppe et de commande de polarisation en grille et en drain d'amplificateur a aussi été développé. Différentes comparaisons expérimentales sur les performances avec ou sans le système de commande de la polarisation de l'amplificateur ont validé l'intérêt de la méthode développée pour une modulation de type 16QAM.