Contribution à l’amélioration des performances en rendement et en stabilité d’impulsion à impulsion des amplificateurs de puissance, conçus à base de transistors en Nitrure de Gallium, pour les applications RADAR en Bande S

par Antoine Fella Leno

Thèse de doctorat en Sciences et ingénierie pour l'information

Sous la direction de Denis Barataud, Guillaume Neveux et de Mohammed Ayad.

Soutenue le 17-05-2023

à Limoges , dans le cadre de École doctorale Sciences et Ingénierie (Limoges ; 2022-) , en partenariat avec XLIM (laboratoire) .


  • Résumé

    Ces travaux de thèse s’intègrent dans le cadre des études et des recherches pour améliorer les performances conjointes de puissance, de gain, de rendement et stabilité d’impulsion à impulsion des amplificateurs de puissance à base de transistor en technologie GaN pour la mise en œuvre de RADAR à antennes actives en bande S qui constituent actuellement un enjeu primordial au niveau académique comme au niveau industriel. La conception de ces amplificateurs de puissance pour la détection précise et fiable de cibles représente un défi majeur pour les entreprises du domaine, lorsqu’il est associé à des rendements énergétiques ambitieux avec un objectif supérieur à 65%. Une méthode de conception d’amplificateur de puissance en technologie Q-MMIC en boîtier plastique DFN fondé sur l’utilisation des transistors compacts GH15 EU a été développée et utilisée pour concevoir un amplificateur de puissance fonctionnant en bande S [2.9 - 3.3] GHz. L’amplificateur de puissance réalisé a été caractérisé en termes de rendement en puissance ajoutée, de puissance délivrée, de gain et de stabilité d’impulsion à impulsion en présence de signaux radar. L’amplificateur de puissance compact montre des performances très intéressantes comparées à celles obtenue dans la littérature. En effet, à une puissance moyenne disponible du générateur égale à 26dBm, dans la bande [2.8 - 3.3] GHz, la PAE est comprise entre 59% et 66%, la puissance délivrée varie entre 45W et 52W sur la bande considérée et elle est associée à un gain supérieur à 20dB et une stabilité d’impulsion à impulsion calculée égale à -52dB par la méthode RMS. Les résultats de caractérisations de l’amplificateur de puissance à très haut rendement/ haute puissance à base de transistors compact GH15 EU ont démontré l’intérêt de son utilisation dans les nouvelles générations des systèmes radar en termes de performances RF, de stabilité P2P, d’intégration et de coût.

  • Titre traduit

    Contribution to the improvement of the Efficiency and the Pulse-to-Pulse stability performances of power amplifiers, based on Gallium Nitride transistors, for S-Band RADAR applications


  • Résumé

    This thesis work is part of the studies and research to improve the joint performance of power, gain, efficiency and pulse-to-pulse stability of transistor-based power amplifiers in GaN technology for the implementation of RADAR with active antennas in S-band, which is currently a major issue at the academic and industrial levels. The design of these power amplifiers for accurate and reliable detection of targets represents a major challenge for companies in the field, when associated with ambitious energy yields with an objective greater than 65%. A design method for a power amplifier in Q-MMIC technology in a DFN plastic package based on the use of GH15 EU compact transistors has been developed and used to design a power amplifier operating in the S-band [2.9 - 3.3] GHz. The realized power amplifier has been characterized in terms of added power efficiency, delivered power, gain and pulse-to-pulse stability in the presence of radar signals. The compact power amplifier shows very interesting performances compared to those obtained in the literature. Indeed, at an average available power of the generator equal to 26dBm, in the band [2.8 - 3.3] GHz, the PAE is between 59% and 66%, the delivered power varies between 45W and 52W on the considered band and it is associated with a gain higher than 20dB and a pulse-to-pulse stability calculated equal to - 52dB by the RMS method The results of the characterization of the GH15 EU compact transistor based high efficiency/high power power amplifier have demonstrated the interest of its use in the new generation of radar systems in terms of RF performance, P2P stability, integration and cost.



Le texte intégral de cette thèse sera accessible librement à partir du 17-05-2028

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