Mise en œuvre d'un système de mesure load-pull à partir d'un analyseur de réseaux à six-portes pour la caractérisation expérimentale des transistors de puissance

par Frédérique Deshours

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Eric Bergeault.

Soutenue en 1996

à Paris 6 .

Le président du jury était Juan Obregon.

Le jury était composé de Georges Alquié, Jean-René Bois, Jean-Luc Gautier, Bernard Huyart.

Les rapporteurs étaient Yves Crosnier, Jean-Pierre Villotte.


  • Résumé

    Les systèmes de communication deviennent de plus en plus complexes et doivent répondre à des critères bien précis (taille, poids, consommation). Leur conception passe inéluctablement par une phase d'optimisation de leurs différentes fonctions électroniques. Pour répondre à ce besoin de conception optimale, des logiciels de simulation numérique non linéaire (touchstone, mds) ont été développés et commercialisés. Cependant, la validité des résultats obtenus par la simulation repose, en grande partie, sur la qualité des modèles électriques non linéaires des composants introduits dans les simulateurs. Aussi, parallèlement à ces travaux d'optimisation par simulation, il est nécessaire de développer des systèmes de mesure, soit pour valider les modèles déjà existants, soit, pour connaitre de manière expérimentale le comportement du composant en régime non linéaire. De tels systèmes réalisent une simulation expérimentale des conditions d'excitation, susceptibles d'être imposées aux composants actifs dans les circuits micro-ondes de puissance. Cette technique, connue sous le nom de méthode load-pull consiste à présenter au dispositif différentes impédances de fermeture et à mesurer son comportement en puissance, pour une fréquence et un point de polarisation donnés. C'est dans ce cadre que s'inscrivent les travaux de cette thèse. Les systèmes de mesure load-pull qui utilisent des adaptateurs mécaniques (tuners) présentent certaines limitations liées aux pertes intrinsèques des tuners. Il n'est donc pas possible de synthétiser des charges à fort facteur de réflexion et de déterminer les impédances d'entrée des transistors fortement désadaptés. D'autre part, il est difficile de contrôler les impédances de charge présentées au dispositif aux fréquences harmoniques. Les systèmes de type load-pull actif nécessitent l'utilisation d'un analyseur de réseaux vectoriel hétérodyne a quatre entrées et d'un wattmètre associé à un coupleur directif pour mesurer les différents rapports d'onde et les niveaux de puissance incidente. Le double réflectomètre à six-portes est particulièrement bien adapté à ce type de caractérisation, car contrairement aux systèmes hétérodynes commercialisés, les jonctions six-portes déterminent directement, à la fréquence de travail, les rapports d'onde aux accès de mesure, et ce à partir de mesures de puissance. Il est d'autre part possible de déterminer les puissances incidentes aux accès de mesure sans utiliser de wattmètre et de coupleur. Ce mémoire présente un système de mesure load-pull pour caractériser expérimentalement les composants actifs non linéaires. Ce système permet de s'affranchir de toutes les difficultés précédentes en associant la méthode de la charge active à un analyseur de réseaux à six-portes large-bande (1-18 GHz). Il apporte des solutions attractives aux problèmes rencontrés. Les résultats obtenus permettent de concevoir, de façon optimale, les circuits micro-ondes non linéaires (amplificateurs, oscillateurs) et de valider ou d'améliorer les modèles des transistors utilisés dans les logiciels de simulation.

  • Titre traduit

    Design of an active load-pull measurement system using two six-port reflectometers for large signal microwave power transistor characterization


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Informations

  • Détails : 291 P.
  • Annexes : 136 ref.

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  • Cote : PMC RT P6 1996

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