Circuits et Systèmes de Communication Micro-ondes

FévrierFévrier 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 11

Circuits et Systèmes de Communication Micro-ondes Circuits et Systèmes de Communication Micro-ondes

Chap.Chap.55: : Méthodes de conception et de réalisation des Méthodes de conception et de réalisation des

blocs fonctionnels (2)blocs fonctionnels (2)

Halim BoutayebHalim BoutayebPhone: (514) 875-1266

ex. 3066boutayeb@emt.inrs.ca

FévrierFévrier 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 22

PlanPlan

I.I. Polarisation DC des éléments actifsPolarisation DC des éléments actifs

II.II. Amplificateurs large bandeAmplificateurs large bande

III.III. Amplificateurs de puissanceAmplificateurs de puissance

IV.IV. Classes d’opérationsClasses d’opérations

V.V. Amplificateurs multi-étagesAmplificateurs multi-étages

VI.VI. Stabilisation des transistors RFStabilisation des transistors RF

VII.VII. Circuits micro-rubans Circuits micro-rubans

FévrierFévrier 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 33

I. I. Polarisation DC des éléments actifsPolarisation DC des éléments actifs

Différentes méthodes de polarisations d’un transistor

FévrierFévrier 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 44

PlanPlan

I.I. Polarisation DC des éléments actifsPolarisation DC des éléments actifs

II.II. Amplificateurs large bandeAmplificateurs large bande

III.III. Amplificateurs de puissanceAmplificateurs de puissance

IV.IV. Classes d’opérationsClasses d’opérations

V.V. Amplificateurs multi-étagesAmplificateurs multi-étages

VI.VI. Stabilisation des transistors RFStabilisation des transistors RF

VII.VII. Circuits micro-rubans Circuits micro-rubans

FévrierFévrier 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 55

IIII. Amplificateurs large bande. Amplificateurs large bande

- Sélection du transistor, 

- Choix du principe d'adaptation et de la topologie du circuit,

 - Choix de la technologies de fabrication.

Trois étapes inter-liées qui nécessitent des compromis :

FévrierFévrier 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 66

IIII. Amplificateurs large bande. Amplificateurs large bande

Principes d'adaptation d'impédance

FévrierFévrier 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 77

  Amplificateurs Multiplicatifs Amplificateurs Additifs

Principe d'adaptation

Réactif Contre-réaction Réseaux avec pertes Actif Distribué

Largeur de bande Étroite à Large Multi-octave

Gain par étage Haut à faible dépendamment de la largeur de bande

faible faible Très faible à faible faible

Facteur de bruit Très faible à faible Moyen à élevé Élevé Moyen à élevé Élevé

Adaptation d'entrée Mauvaise Passable à bonne Passable à bonne Très bonne Bonne

Adaptation de sortie Passable à faible Bonne Bonne Très bonne Bonne

Fréquence d'opération

1 à 60 GHz 0.1 à 18 GHz 0.1 à 18 GHz 0.1 à 10 GHz 1 à 40 GHz

Technologie Hybride Hybride ou monolithique

Hybride ou monolithique

Monolithique Monolithique de préférence

Applications Faible bruit bande passante, Haut gain à largeur de bande moyenne ou élevée

Passe-bas ou passe-bande à très grande largeur de bande

Passe-bas ou passe-bande à très grande largeur de bande

Passe-bas à très grande largeur de bande

Très grande largeur de bande

IIII. Amplificateurs large bande. Amplificateurs large bande

Caractéristiques des différents amplificateurs

FévrierFévrier 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 88

IIII. Amplificateurs large bande. Amplificateurs large bande

Configurations d'amplificateurs

FévrierFévrier 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 99

PlanPlan

I.I. Polarisation DC des éléments actifsPolarisation DC des éléments actifs

II.II. Amplificateurs large bandeAmplificateurs large bande

III.III. Amplificateurs de puissanceAmplificateurs de puissance

IV.IV. Classes d’opérationsClasses d’opérations

V.V. Amplificateurs multi-étagesAmplificateurs multi-étages

VI.VI. Stabilisation des transistors RFStabilisation des transistors RF

VII.VII. Circuits micro-rubans Circuits micro-rubans

FévrierFévrier 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 1010

IIIIII. Amplificateurs . Amplificateurs de puissancede puissance

Caractéristiques large signal en gain

FévrierFévrier 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 1111

IIIIII. Amplificateurs . Amplificateurs de puissancede puissance

Adaptation d’impédance large signal

FévrierFévrier 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 1212

IIIIII. Amplificateurs . Amplificateurs de puissancede puissance

Test Load-Pull

FévrierFévrier 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 1313

IIIIII. Amplificateurs . Amplificateurs de puissancede puissance

Class B Push-Pull

FévrierFévrier 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 1414

IIIIII. Amplificateurs . Amplificateurs de puissancede puissance

Class B Syntonisée

FévrierFévrier 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 1515

IIIIII. Amplificateurs . Amplificateurs de puissancede puissance

Produit d’inter-modulation et point d’interception du troisième ordre

FévrierFévrier 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 1616

PlanPlan

I.I. Polarisation DC des éléments actifsPolarisation DC des éléments actifs

II.II. Amplificateurs large bandeAmplificateurs large bande

III.III. Amplificateurs de puissanceAmplificateurs de puissance

IV.IV. Classes d’opérationsClasses d’opérations

V.V. Amplificateurs multi-étagesAmplificateurs multi-étages

VI.VI. Stabilisation des transistors RFStabilisation des transistors RF

VII.VII. Circuits micro-rubans Circuits micro-rubans

FévrierFévrier 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 1717

IIVV. Classes d’opérations. Classes d’opérations

Classe A : La totalité du signal d’entrée (100%) est utilisée (angle de conduction a = 360°).

Classe B :La moitié du signal (50%) est utilisée (a = 180°).

Classe AB :Plus de la moitié mais pas la totalité du signal (50–100%) est utilisée (180° < a < 360°).

Classe C: Moins de la moitié (0–50%) du signal est utilisée(0 < a < 180°).

FévrierFévrier 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 1818

IIVV. Classes d’opérations. Classes d’opérations

Amplificateur Classe A (faible rendement) Amplificateur Classe B (meilleur rendement, plus de distorsion)

Classe B Push PullAmplificateur Classe C (fort rendement, distorsion importante)

FévrierFévrier 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 1919

PlanPlan

I.I. Polarisation DC des éléments actifsPolarisation DC des éléments actifs

II.II. Amplificateurs large bandeAmplificateurs large bande

III.III. Amplificateurs de puissanceAmplificateurs de puissance

IV.IV. Classes d’opérationsClasses d’opérations

V.V. Amplificateurs multi-étagesAmplificateurs multi-étages

VI.VI. Stabilisation des transistors RFStabilisation des transistors RF

VII.VII. Circuits micro-rubans Circuits micro-rubans

FévrierFévrier 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2020

Amplificateurs à deux étages

V. Amplificateurs multi-étagesV. Amplificateurs multi-étages

*1,INS

*1,OUTM,IN

*2,INM,OUT

*2,OUTL *1,INS

1,LPM,IN

*2,INM,OUT 2,LPL

1,OPTS

*1,OUTM,IN

2,OPTM,OUT

*2,OUTL

Gain élevé

Haute puissance Faible bruit

FévrierFévrier 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2121

PlanPlan

I.I. Polarisation DC des éléments actifsPolarisation DC des éléments actifs

II.II. Amplificateurs large bandeAmplificateurs large bande

III.III. Amplificateurs de puissanceAmplificateurs de puissance

IV.IV. Classes d’opérationsClasses d’opérations

V.V. Amplificateurs multi-étagesAmplificateurs multi-étages

VI.VI. Stabilisation des transistors RFStabilisation des transistors RF

VII.VII. Circuits micro-rubans Circuits micro-rubans

FévrierFévrier 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2222

VI. Stabilisation d’un transistorVI. Stabilisation d’un transistor

Exemple

Connaissant les cercles de stabilités en entrée et sortie, comment stabiliser le transistor?

FévrierFévrier 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2323

VI. Stabilisation d’un transistorVI. Stabilisation d’un transistor

Exemple

Les possibilités de stabilisation

FévrierFévrier 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2424

PlanPlan

I.I. Polarisation DC des éléments actifsPolarisation DC des éléments actifs

II.II. Amplificateurs large bandeAmplificateurs large bande

III.III. Amplificateurs de puissanceAmplificateurs de puissance

IV.IV. Classes d’opérationsClasses d’opérations

V.V. Amplificateurs multi-étagesAmplificateurs multi-étages

VI.VI. Stabilisation des transistors RFStabilisation des transistors RF

VII.VII. Circuits micro-rubans Circuits micro-rubans

FévrierFévrier 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2525

VVIIII. . Circuits micro-rubansCircuits micro-rubans

Stub en circuit ouvert

FévrierFévrier 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2626

Interstice Série

VVIIII. . Circuits micro-rubansCircuits micro-rubans

Incision transverse

FévrierFévrier 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2727

Jonction en T

VVIIII. . Circuits micro-rubansCircuits micro-rubans

FévrierFévrier 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2828

Jonction en T compensée

VVIIII. . Circuits micro-rubansCircuits micro-rubans

FévrierFévrier 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2929

VVIIII. . Circuits micro-rubansCircuits micro-rubans

Jonction en T asymétrique

Lignes couplées

FévrierFévrier 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 3030

W

Couche résistive

Plan de masse

Substrat

Contacts

VVIIII. . Circuits micro-rubansCircuits micro-rubans

Resistance

FévrierFévrier 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 3131

tan2 hZX

VVIIII. . Circuits micro-rubansCircuits micro-rubans

Inductances

FévrierFévrier 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 3232

Condensateurs

VVIIII. . Circuits micro-rubansCircuits micro-rubans

FévrierFévrier 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 3333

Mise à la masse

VVIIII. . Circuits micro-rubansCircuits micro-rubans

FévrierFévrier 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 2007 Circuits et systèmes de communications micro-ondes – ELE4501 3434

Coudes

VVIIII. . Circuits micro-rubansCircuits micro-rubans