Developpement D Un Banc De Mesures De Bruit Basse Frequence Des Transistors A Effet De Champ Rf Et Microondes En Vue De La Modelisation De Leurs Sources De Bruit Pour A C A O Non Lineaire

Developpement d'un banc de mesures de bruit basse fréquence des transistors à effet de champ RF et microondes en vue de la modélisation de leurs sources de bruit pour a C.A.O non linéaire

Métrologie et modélisation du bruit basse fréquence dans les transistors à effet de champ

Le travail présenté dans ce mémoire concerne le développement d'un banc de mesure du bruit basse fréquence et la modélisation électrique distribuée des transistors à effet de champ hyperfréquences afin de disposer d'une description plus fine de ce composant pour la CAO des circuits micro-ondes. Une première approche utilise la modélisation dite classique qui permet de décrire le transistor par un circuit équivalent électrique intrinsèque. Cependant, les spécifications contraignantes imposées aux spectres de bruit des oscillateurs inclus dans les systèmes électroniques imposent une modélisation rigoureuse du comportement en bruit basse fréquence des composants actifs. Le bruit de phase d'un oscillateur étant étroitement lié au bruit basse fréquence du transistor utilisé, il faut étudier le comportement en bruit de fond du composant. En effet, la présence de bruit converti par modulation de phase et d'amplitude autour de la porteuse des oscillateurs, contribue à l' augmentation des taux d'erreurs et à la diminution de la sensibilité des radars pour ne citer que ces deux exemples. Pour cela un banc de mesure de bruit basse fréquence, composé d'un amplificateur de tension faible bruit, d'un amplificateur transimpédance et d'un analyseur FFT a été mis au point, et un modèle de TEC de type distribué incluant ces sources de bruit a été développé à partir de la caractérisation expérimentale. Puis ce modèle distribué en bruit basse fréquence nous a permis de comparer avec succés les mesures et les simulations du bruit de phase d'un oscillateur à résonatuer diélectrique, circuit constitutif d'une source millimétrique complète d'un radar anti-collision fonctionnant à 77 GHz, et ayant une fréquence d'oscillation de 19 GHz.

Etude et modélisation des transistors à effet de champ microondes à basse température. Application à la conception d'oscillateurs à haute pureté spectrale

L'OBJECTIF DU TRAVAIL PRESENTE DANS CE MEMOIRE EST DE DEFINIR UNE METHODE RIGOUREUSE DE CONCEPTION D'OSCILLATEURS A FAIBLE BRUIT DE PHASE A BASE DE TRANSISTORS A EFFET DE CHAMP (MESFET, HEMT ET HEMT PSEUDOMORPHIQUE) DANS LE CAS OU LE TRANSISTOR ET LE RESONATEUR SONT SIMULTANEMENT REFROIDIS A DES TEMPERATURES CRYOGENIQUES. DANS UNE PREMIERE PARTIE, NOUS PRESENTONS UNE CARACTERISATION ELECTRIQUE COMPLETE DES DIFFERENTS TYPES DE TEC A LA TEMPERATURE DE L'AZOTE LIQUIDE. NOUS INSISTONS PARTICULIEREMENT SUR LES MECANISMES DE PIEGEAGE-DEPIEGEAGE SUR DES CENTRES PROFONDS ET NOUS PROPOSONS UNE METHODE PERMETTANT DE S'AFFRANCHIR DU PHENOMENE DE COLLAPSE QUI EST L'INCONVENIENT MAJEUR AU FONCTIONNEMENT DU COMPOSANT REFROIDI. NOUS AVONS PU ALORS, A PARTIR DE MESURES DE PARAMETRES S ET IMPULSIONNELLES, EXTRAIRE UN MODELE FORT SIGNAL POUR CHAQUE TRANSISTOR. DANS UNE DEUXIEME PARTIE, NOUS ETUDIONS LES MECANISMES DE CONVERSION DU BRUIT BASSE FREQUENCE EN BRUIT DE PHASE DANS LES OSCILLATEURS A BASE DE TEC. NOUS EXAMINONS TOUT D'ABORD L'INFLUENCE DU SIGNAL MICROONDE SUR L'AMPLITUDE ET LA FORME DES SPECTRES DE BRUIT BASSE FREQUENCE. NOUS ANALYSONS ENSUITE LES FLUCTUATIONS DE FREQUENCE DE L'OSCILLATEUR A PARTIR DU PRODUIT DU BRUIT BASSE FREQUENCE DU TEC ET DU FACTEUR DE PUSHING. L'INCAPACITE DE CETTE METHODE POUR DES TENSIONS DE POLARISATION DE GRILLE OU LE FACTEUR DE PUSHING DECROIT JUSQU'A LA VALEUR NULLE EST ALORS CLAIREMENT MONTRE. EN CONSEQUENCE, NOUS PRESENTONS UN NOUVEAU MODELE NON-LINEAIRE DE TEC UTILISANT DEUX SOURCES DE BRUIT NON CORRELEES RENDANT COMPTE DES EFFETS DISTRIBUES LE LONG DE LA REGION ACTIVE DU COMPOSANT. LA DERNIERE PARTIE DE CE MEMOIRE EST CONSACREE A LA REALISATION ET A LA CARACTERISATION D'UN OSCILLATEUR CRYOGENIQUE A BASE DE TEC.