Thèse soutenue

Nouvelles topologies d’amplificateurs de puissance SiGe en bande Ku, optimisées en puissance, rendement et robustes au TOS actif
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Auteur / Autrice : Benjamin Coquillas
Direction : Eric Kerhervé
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Electronique
Date : Soutenance le 13/05/2022
Etablissement(s) : Bordeaux
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de l'intégration du matériau au système (Talence, Gironde)
Jury : Président / Présidente : Christophe Gaquière
Examinateurs / Examinatrices : Eric Kerhervé, Christophe Gaquière, Bruno Barelaud, Didier Belot, Nathalie Deltimple, Anne-Charlotte Amiaud, Samuel Redois, Thomas Merlet
Rapporteurs / Rapporteuses : Bruno Barelaud, Didier Belot

Résumé

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L’amélioration des systèmes RADAR des aéronefs actuels est confrontée aux deux défis majeurs que sont la réduction des surfaces occupées et la maîtrise du coût. Ces défis s’ajoutent aux contraintes matérielles spécifiques des missiles autodirecteurs concernant la tenue en puissance à forte température et la robustesse aux variations de charge extérieure causées par le dépointage des éléments rayonnants environnants (apparentées au phénomène de TOS actif). Un enjeu majeur réside dans la réponse de l’amplificateur de puissance, identifié comme brique élémentaire, à ces défis actuels. La technologie Silicium Germanium (SiGe) est mise en avant par de nombreux travaux académiques sur les nouvelles générations de télécommunication (5G, 6G). Des travaux récents sur des amplificateurs de puissance publiés entre 2016 et 2020 apportent des résultats proches des caractéristiques souhaitées sur des bandes de fréquence bande X et la partie basse de la bande Ku. Ce double contexte industriel et académique justifie une étude originale sur les caractéristiques et les limites de la technologie SiGe en haut de la bande Ku au regard de la puissance de sortie, du rendement, de la robustesse au TOS actif et de la tenue des performances en température. Au cours de ces travaux, avec à l’appui une étude bibliographique documentée et un cahier des charges précis, cinq motifs de puissance et trois types de coupleur sont réalisés, simulés, envoyés en fabrication et mesurés. La topologie d’architecture équilibrée, mise en exergue sur de nombreuses études relatives au self-contained, constitue notamment un pilier central de cette étude. Les choix de conception et les performances obtenues sont détaillés. Ces dernières sont comparées à l’état de l’art. Elles démontrent des avancées significatrices valorisées dans trois conférences majeures du domaine scientifique et apportent des réponses originales aux défis contemporains de conception d’amplificateurs de puissance pour une application RADAR au sein de missiles autodirecteurs.