Conception, réalisation et caractérisation d'amplificateurs a faible distorsion non-linéaire a base de transistors bipolaires à hétérojonction pour communications spatiales

Design, realization and characterization of non-linear low distorsion amplifiers using heterojunction bipolar transistors for spatial communication

• Auteur / Autrice : Mohammed Tsouli
• Direction : Jean-François Sautereau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Amplificateurs de puissance

Amplificateurs microondes

Amplificateurs à transistors

Dispositifs à microondes

Semiconducteurs à l'arséniure de gallium

Microondes

Transistors bipolaires

Résumé

Ce travail porte sur la conception, la realisation et la caracterisation d'amplificateurs hyperfrequences de puissance en technologie bipolaire a heterojonction gaalas/gaas pour communications spatiales. Les travaux debutent par l'analyse des besoins en composants pour les communications spatiales. La comparaison, des performances du transistor bipolaire a heterojonction (tbh) gaas avec celles du transistor bipolaire silicium et des transistors a effet de champ gaas est presentee. Par la suite, un modele electrique non lineaire et thermoelectrique du tbh est etabli, en utilisant les methodes classiques de caracterisation statique et dynamique. Les problemes de stabilisation du tbh en temperature ont ete traites et les valeurs des resistances de stabilisation ont ete optimisees, en utilisant une analyse tridimensionnelle complete, couplee avec le modele thermoelectrique tenant compte des proprietes specifiques du tbh. Une etude de stabilite utilisant des circuits de contre reaction sans pertes a ete menee. Une contre reaction serie capacitive a permis d'obtenir une stabilite inconditionnelle, dans toute la bande de frequence, pour un transistor de moyenne puissance monte en base commune. De meme, nous avons mis au point une contre reaction parallele utilisant un quadripole sans pertes, permettant de stabiliser un transistor en emetteur commun, tout en ameliorant son gain dans la bande d'utilisation. La modelisation et le travail d'optimisation sur le composant ont ete concretises par la conception de deux amplificateurs de puissance en bande c pour antenne active: un amplificateur hybride de moyenne puissance et un amplificateur monolithique de puissance a trois etages. Le transistor de puissance de l'amplificateur monolithique comporte 128 doigts d'emetteur avec une longueur totale d'emetteur de 2. 56 mm. L'espacement entre les doigts d'emetteur et la resistance de stabilisation sur chaque doigt ont ete optimises dans le but d'uniformiser la distribution de la temperature