Study and design of operational time-domain characterization systems of radio frequency and microwave power transistors.

Etude et conception de systèmes de caractérisation fonctionnelle dans le domaine temporel des transistors de puissance radiofréquences et microondes.

Denis Barataud (1)

1 IRCOM - Institut de Recherche en Communications Optiques et Microondes

The investigation and the design of new measurements systems for the time domain characterization of power devices at microwave frequencies compose the main frame of this thesis. The aim of this work consists in being able to visualize, in real time, the current and voltage waveforms at both ports of a device as a function of the excitations, the load and the source impedances at the first three harmonics. To reach this goal, two new measurement systems, a modified conventional vector network analyzer and a non-linear network measurement system, were coupled to a multiharmonic load-pull and source pull set-up using the active loop technique. Simple (one-tone) or more complex (two-tone) excitations were applied to transistors : - to measure and to optimize the performances of transistors in terms of power, power added efficiency and linearity by controlling the current and voltage waveforms, - to validate design methods used in CAD, - to accurately validate non-linear models of radiofrequency and microwave devices.

L’étude et la conception de systèmes innovants de caractérisation fonctionnelle multiharmonique, dans le domaine temporel, de composants de puissance aux fréquences microondes constituent le thème essentiel de cette thèse. L’objectif de ce travail consiste à pouvoir visualiser, en temps réel, les formes d’ondes des tensions et des courants présents aux accès d’un composant en fonction des excitations et des impédances de charge ou de source présentées aux trois premières fréquences harmoniques. Pour y parvenir, deux nouveaux systèmes de mesure, un analyseur de réseau vectoriel conventionnel modifié et un analyseur de réseaux non linéaires, ont été associés à un banc «load-pull » et « source–pull » multiharmonique utilisant la technique de la boucle active aux trois premières fréquences harmoniques. Des excitations simples (monoporteuse) ou plus complexes (biporteuse) ont été appliquées aux transistors afin de : - mesurer et optimiser les performances en puissance, en rendement et en linéarité des transistors par le contrôle des formes d’ondes des tensions et courants, - valider des méthodes de conception utilisées en CAO, - valider très finement les modèles non linéaires des composants radiofréquences et microondes.

Mots clés: characterization

Mots clés: characterisation

Domaines: Micro et nanotechnologies/Microélectronique; Electronique

Denis Barataud. Etude et conception de systèmes de caractérisation fonctionnelle dans le domaine temporel des transistors de puissance radiofréquences et microondes.. Micro et nanotechnologies/Microélectronique. Université de Limoges, France, 1998. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02465556⟩