Nouvelles topologies d’amplificateurs de puissance SiGe en bande Ku, optimisées en puissance, rendement et robustes au TOS actif - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2022

New Ku-Band, SiGe, power amplifier topologies, power-and-efficiency-optimised, active-SWR robust.

Nouvelles topologies d’amplificateurs de puissance SiGe en bande Ku, optimisées en puissance, rendement et robustes au TOS actif

Résumé

The improvement of the RADAR systems of the current aircraft is confronted with the two major challenges of the reduction of the areas occupied and the control of the cost. These challenges are added to the specific material constraints of self-guided missiles concerning power handling at high temperature and robustness to external load variations caused by the misalignment of surrounding radiating elements (related to the active SWR phenomenon). A major challenge is based on the response of the power amplifier, identified as an elementary building block, to these current challenges. The Silicon Germanium (SiGe) technology is highlighted by many academic works on new generations of telecommunications (5G, 6G). Several recent works on power amplifiers published between 2016 and 2020 bring results close to the desired characteristics on X-band and low Ku-band. This dual industrial and academic context justifies an original study on the characteristics and limits of the SiGe technology at the top of the Ku band with regard to the output power, efficiency, robustness to active SWR and the power handling to temperature variations. During this work, with the support of a documented bibliographical study and acurrate specifications, five power patterns and three types of coupler are designed, simulated, sent to manufacturing and measured. The balanced architecture topology, highlighted in several self contained studies, is a central pillar of this study. The design choices and the performances obtained are detailed. These are compared to the state of the art. They demonstrate significant advances valued in three major conferences in the scientific field and provide original answers to the contemporary challenges of designing power amplifiers for a RADAR application within self-guided missiles.
L’amélioration des systèmes RADAR des aéronefs actuels est confrontée aux deux défis majeurs que sont la réduction des surfaces occupées et la maîtrise du coût. Ces défis s’ajoutent aux contraintes matérielles spécifiques des missiles autodirecteurs concernant la tenue en puissance à forte température et la robustesse aux variations de charge extérieure causées par le dépointage des éléments rayonnants environnants (apparentées au phénomène de TOS actif). Un enjeu majeur réside dans la réponse de l’amplificateur de puissance, identifié comme brique élémentaire, à ces défis actuels. La technologie Silicium Germanium (SiGe) est mise en avant par de nombreux travaux académiques sur les nouvelles générations de télécommunication (5G, 6G). Des travaux récents sur des amplificateurs de puissance publiés entre 2016 et 2020 apportent des résultats proches des caractéristiques souhaitées sur des bandes de fréquence bande X et la partie basse de la bande Ku. Ce double contexte industriel et académique justifie une étude originale sur les caractéristiques et les limites de la technologie SiGe en haut de la bande Ku au regard de la puissance de sortie, du rendement, de la robustesse au TOS actif et de la tenue des performances en température. Au cours de ces travaux, avec à l’appui une étude bibliographique documentée et un cahier des charges précis, cinq motifs de puissance et trois types de coupleur sont réalisés, simulés, envoyés en fabrication et mesurés. La topologie d’architecture équilibrée, mise en exergue sur de nombreuses études relatives au self-contained, constitue notamment un pilier central de cette étude. Les choix de conception et les performances obtenues sont détaillés. Ces dernières sont comparées à l’état de l’art. Elles démontrent des avancées significatrices valorisées dans trois conférences majeures du domaine scientifique et apportent des réponses originales aux défis contemporains de conception d’amplificateurs de puissance pour une application RADAR au sein de missiles autodirecteurs.
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COQUILLAS_BENJAMIN_2022.pdf (15.79 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03783473 , version 1 (22-09-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03783473 , version 1

Citer

Benjamin Coquillas. Nouvelles topologies d’amplificateurs de puissance SiGe en bande Ku, optimisées en puissance, rendement et robustes au TOS actif. Electronique. Université de Bordeaux, 2022. Français. ⟨NNT : 2022BORD0173⟩. ⟨tel-03783473⟩
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