Combinaison de puissance hyperfréquence à faibles pertes et compacte

Low loss and compact high power combination

• Auteur / Autrice : Sebastien Bonnet
• Direction : Michel Campovecchio, Serge Verdeyme
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique des Hautes Fréquences, Photonique et Systèmes
• Date : Soutenance le 16/12/2014
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie pour l'information, mathématiques (Limoges ; 2009-2018)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : XLIM
• Jury : Président / Présidente : Joel Andrieu
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michel Campovecchio, Serge Verdeyme, Eric Estebe, Marc yves Lienhart
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Eric Bergeault, Éric Rius

Mots clés

Mots clés contrôlés

Antennes hyperfréquences

Amplificateurs haute fréquence

Mots clés libres

Combineur de puissance

Amplificateur de forte puissance à état solide

Structure triplaque à air faible perte

Circuit imprimé compact

Optimisation électromagnétique et thermique

Tenue aux fortes puissances

Power combiner

Solid sate high power amplifier

Low loss air dielectric stripline

Compact printed circuit,

Electromagnetic and thermal optimisation

High power handling

Résumé

Ces travaux de thèse concernent le développement de combineur de puissance faibles pertes et compact selon une architecture planaire pour des applications amplificateur de forte puissance à état solide en bande X. La conception du combineur de puissance s’appuie sur l’étude de structures multicouches faibles pertes et compactes en triplaque à air suspendu. Une étude électromagnétique et thermique est proposée pour déterminer les performances de ces structures de transmission dans la bande X. Un système de refroidissement est également mis en place pour permettre aux structures de transmission de tenir des puissances moyenne de l’ordre de 50 W. La réalisation et la caractérisation de ces structures triplaques à air ont permis de démontrer les caractéristiques de faibles pertes et de compacité de ces circuits imprimés. Cette technologie triplaque à air suspendue est alors compatible pour des applications de forte puissance comme les émetteurs à état solide.

This PhD thesis deals with planar architecture design development of low loss and compact power combiner for solid-state high power amplification in X-band. The design is based on the study of innovative multilayer air dielectric stripline transmission structures. A reliable printed circuit process allows to obtain low loss, compact and replicable stripline structures. Electromagnetic FEM and thermal studies are proposed to evaluate transmission structures performances in X-band. Two compact and scalable structures were developed and may be integrated into complex multilayer systems. Finally a cooling system with periodic ceramic contacts is developed to improve the power handling capability of these stripline structures up to 50 W. The study, development and benchmark of these stripline structures demonstrated their compactness and low loss behaviour. Ultimately, these attributes make them excellent candidates for high power solid-state emitters.