Mesures de formes d’ondes temporelles en impulsions : application à la caractérisation de transistors micro-ondes de forte puissance

Pulsed time domain waveforms measurements : application to high power microwave transistors characterization

• Auteur / Autrice : Fabien De Groote
• Direction : Jean-Pierre Teyssier, Raymond Quéré
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique des hautes fréquences et optoélectronique
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Limoges
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nitrure de gallium

Systèmes de communication à microondes

Transistors de puissance

Mots clés libres

LSNA (Large Signal Network Analyzer)

Caractérisation en impulsions

Mesures temporelles

Sonde de puissance

Résumé

Ces travaux traitent de la mesure de formes d’ondes temporelles en mode continu et en impulsions, avec comme application la caractérisation des transistors de puissance aux fréquences micro-ondes. Un banc de mesure a été développé autour du Large Signal Network Analyser. Une caractéristique importante de ce banc est la méthode de couplage, qui a été améliorée à partir d’une technique localisée. Elle permet de changer les caractéristiques habituelles de couplage des signaux micro-ondes pour introduire un minimum de pertes dans le chemin de puissance micro-onde. Elle permet de mesurer jusqu’à 20 GHz. Dans un deuxième temps, l’ensemble des mesures du banc a été étendu en impulsions. Une méthode pour mesurer dans ce mode a été mise en place pour conserver toute la dynamique de notre système, pour des rapports cycliques descendant à 0. 0001. Dans une dernière partie, l’intérêt de mesurer les formes d’ondes temporelles avec les performances électriques des transistors de puissance est d´emontré, pour observer les zones limites d’utilisation des transistors en tension et en courant. Les capacités du banc de mesures à caractériser des composants GaN de puissance ont été prouvées, avec un HEMT AlGaN/GaN Tiger mesuré à 20 W en impulsions à 2 GHz.

This work deals with time domain characterization of microwave power transistors, in continuous and pulsed modes. A setup has been created with the Large Signal Network Analyser, in order to manage together the constraints of these two objectives : time domain and power characterization. For this kind of setup, a key point is the coupling method, which has used and improved localized techniques defined in the 50s. This method can improve characteristics of the classical couplers in this kind of setup, to introduce as less losses as possible in the main RF path, up to 20 GHz. The second part consists in allowing this setup’s measurements in pulsed mode. A method to acquire data in this mode has been developed, in order to keep all the setup’s dynamic range, even for duty cycles of 0. 0001. In the last part, the interest of measuring time domain slopes with electrical performances is showed, to reach the transistor’s limits in terms of voltage and current. Power capabilities of this setup have been demonstrated with a HEMT AlGaN/GaN Tiger up to 20 W at 2 GHz.