Etude et conception d’un amplificateur de puissance en technologie GaN MMIC fonctionnant en bande K adapté aux systèmes de suivi d’enveloppe

Discipline

Electronique des Hautes Fréquences, Photonique et Systèmes

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

APSE, MMIC, HEMTs GaN, Signaux sur porteuse modulée, DPD, PAE, EVM.APSE

Mots-clés

Amplificateurs de puissance,

Transistors à effet de champ à dopage modulé,

Nitrure de gallium,

Systèmes de télécommunications

Ces travaux de thèse s’intègrent dans le cadre du processus d’amélioration continue de l’efficacité et de la linéarité des amplificateurs de puissance en présence des signaux sur porteuses modulées utilisés par les systèmes de télécommunications modernes.Ces signaux présentent un PAPR élevé et une distribution statistique d’enveloppe centrée en-deçà de la valeur crête d’enveloppe. De ce fait, les amplificateurs de puissance conventionnel (classe AB à polarisation fixe) sont souvent surdimensionnés pour répondre aux besoins des industriels télécoms. La technique de suivi d’enveloppe a été utilisée pour augmenter la PAE le long de l’OBO (10 dB pour LTE) tout en gardant un gain en puissance constant associé à une bonne linéarité en termes de conversion d’AM/AM. Une méthode de conception d’amplificateur de puissance en technologie MMIC fondé sur l’utilisation des HEMTs GaN a été développée et utilisée pour concevoir un AP délivrant une puissance de sortie de 4W et fonctionnant en bande K [17-20GHz]. L’AP réalisé a été ensuite couplé à un modulateur numérique de polarisation de drain. L’ensemble AP et modulateur de polarisation constituant un système de suivi d’enveloppe appelé APSE a été caractérisé en termes d’efficacité et de linéarité en présence de signaux modulés. L’APSE montre des performances très intéressantes comparées à celles obtenue avec un AP à polarisation fixe. En effet à un OBO de l’ordre de 7dB, dans la bande [17-20GHz], la PAE est améliorée de [10-7.5 points]. La PAE moyenne le long de l’OBO varie entre 32 et 36% sur la bande considérée et elle est associée à une EVM variant entre 5 à 1.6% avec une DPD quasi-statique appliquée au signal en bande de base. Les caractérisations de l’APSE ont démontré l’intérêt de l’utilisation des amplificateurs de puissance à suivi d’enveloppe dans les systèmes de télécommunications modernes.