Conception et caractérisation d'amplificateurs de puissance haute fréquence à faible coût pour les applications sans fil

Abstract

L'amplificateur de puissance (AP) est généralement le dernier bloc actif dans une chaîne d’émission. Sa fonction est d’amplifier la puissance du signal jusqu’au niveau requis avant de pouvoir la transmettre dans l’espace libre. De cela, nous pouvons dire que l’amplificateur de puissance est un élément essentiel dans tous les systèmes électroniques micro-ondes comme les radars, les systèmes de communication ou même de navigation. Due à l'avancée technologique rapide, il y a un besoin important d'améliorer les performances des circuits micro-ondes. L'effort s'est focalisé sur la conception des nouvelles structures d’amplificateur de puissance bien adaptées avec une puissance de sortie et un gain de puissance élevé, à bas coût, stable et fiable. Plusieurs techniques de conception et des topologies sont décrites, et elles ont été appliquées à la conception des nouvelles structures d’amplificateurs de puissance hyperfréquences. Après un survol des principes de fonctionnement des amplificateurs, de la technologie planaire micro-ruban, le rôle d’adaptation d’impédance dans la fonction d'amplificateur, les différentes méthodes de conception et d’amélioration des performances, nous avons présenté d'abord les étapes de conception d'amplificateurs microondes en détail. Par la suite nous avons présenté deux structures des amplificateurs de puissance avec des différentes approches de conception, la première structure fonctionnant à 1.71GHz, qui comporte un seul étage, polarisé en classe A, a permis d'obtenir une puissance de sortie de 20dBm pour un rendement de 31% et un gain de puissance de 13dB. Et pour la deuxième structure a été conçue avec deux étages qui fonctionnant à 2.6GHz, a pour objectif d'améliorer à la fois l'adaptation d'impédance et le gain de puissance. Enfin pour répondre aux besoins des applications nécessitant des circuits à bande de fréquence large, la troisième et la quatrième structure sont un amplificateur de puissance à configuration équilibrée fonctionnant dans la bande ISM [2.4GHz; 2.5GHz] avec de meilleurs performances. Grâce à ces approches de conception, nous avons étudié chaque structure d’une manière bien détaillée, ce qui nous a permis de bien comprendre le comportement de ces structures ainsi que les paramètres essentiels capables de modifier et d’améliorer les caractéristiques de l’amplificateur.