Optimisation du rendement en puissance ajoutée des amplificateurs de puissances large bande à base de Nitrure de Gallium

High efficiency improvement for wideband, high power amplifier based on Gallium Nitride

• Auteur / Autrice : Chamssedine Berrached
• Direction : Denis Barataud, Juan Obregon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique des Hautes Fréquences, Photoniques et Systèmes
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie pour l'information, mathématiques (Limoges2009-2018)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : XLIM
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques
• Jury : Président / Présidente : Jean-Michel Nébus
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Joaquim Portilla, Eric Kerhervé

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transistors de puissance

Amplificateurs de puissance

Nitrure de gallium

Mots clés libres

Quasi-MMIC

Résumé

Ces travaux traitent de l’optimisation du rendement des amplificateurs de puissance large bande fondé sur des barrettes de transistors en Nitrure de Gallium. Une méthode de conception destinée à l’optimisation du rendement des amplificateurs de puissance large bande est présentée. Elle est fondée sur une étude de l’influence de la charge présentée à la fréquence harmonique 2 ainsi qu’une étude théorique approfondie des limites d’adaptation d’impédance large bande pour le maintien d’un fort rendement. Cette étude est fondée sur les théorèmes de Bode et Fano. Cette analyse à conduit à la réalisation d’un premier amplificateur de puissance 40W, large bande [1-3GHz] et à haut rendement en technologie hybride basée sur un transistor encapsulée. Pour réduire l’encombrement de manière significative des amplificateurs de puissance, une technologie Quasi-MMIC a été développée à UMS. Deux amplificateurs de puissance (25W & 45W), large bande [2-4GHz] et à haut rendement ont été réalisées en technologie Quasi-MMIC et ont démontrées des résultats à l’état de l’art mondiale.

This report deals with about efficiency optimization for wideband and high power amplifier based on Gallium Nitride powerbar devices. A design methodology is proposed for efficiency improvement for wideband power amplifier. It is based on second harmonics load impedance study and a theoretical analysis of the maximum matching bandwidth to maintain a high efficiency configuration. This study is based on Bode-Fano theorems. This study permit to design a wideband [1-3GHz], high efficiency MIC GaN high power 40W amplifier based on encapsulated bare die GaN device. To reduce significatively the power amplifier size, UMS has developed a quasi-MMIC technology to match GaN powerbar devices. Two high efficiency, wideband high power amplifiers was designed in Quasi-MMIC technology and it shows state of the art results.