Etude d'amplificateurs faible niveau à haute linéarité en technologies intégrées HEMT AsGa pour applications spatiales

Study of low level and high linearity amplifiers in HEMT GaAs integrated technologies for Space applications

• Auteur / Autrice : Joseph Tapfuh Mouafo
• Direction : Bernard Jarry, Michel Campovecchio
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique des hautes fréquences et optoélectronique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Limoges
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Amplificateurs

Conception technique

Théories non linéaires

Amplificateurs basse fréquence

Mots clés libres

Modèle spline

Mesures load-pull

Optimisation de la linéartié

Résumé

Dans ce mémoire, nous examinons en détail les différentes méthodes d'évaluation de la linéarité dans les amplificateurs. Une analyse mathématique par séries de Volterra, basée sur le schéma équivalent d'un transistor HEMT nous a permis de dégager les différents paramètres qui influencent la linéarité d'un amplificateur faible niveau, notamment, son point de polarisation et ses impédances de charge. Ainsi, l'optimisation de la linéarité ne passe plus par l'optimisation du P1dB comme dans le cas des amplificateurs de puissance, mais sur l'optimisation de la charge des transistors du dernier étage à partir des données issues d'une mesure load-pull bi-porteuse visant à maximiser directement le C/I3 pour une puissance de fonctionnement nominale. Cette approche permet de palier à l'absence de modèle non-linéaire fiable pour prédire l'intermodulation à bas niveau de puissance de fonctionnement et d'optimiser la linéarité à partir d'une simple simulation linéaire robuste, fiable et rapide.

This work presents an analysis of low-level and high linearity amplifier circuits, and proposes solutions in order to optimise the ratio between high linearity and low consumption (IP3/Pdc). Different methods to evaluate linearity in amplifier has been studied. Mathematical analysis with Volterra series based on equivalent circuit of HEMT transistor allows us to highlight different parameters influencing linearity in low amplifier, in particular, bias point and load impedances. Hence, linearity optimisation does not involve optimisation of output power at 1 dB gain compression, as for high power amplifier, but optimisation of load of transistor for the last stage, using data from 2 tones load-pull measurement, in order to maximise the C/I3 ratio for a given output power. This approach allow us to bypass the lack of reliable non-linear model of transistor for an accurate IM3 prediction, and help to optimise the linearity using a simple, fast and robust linear simulation.