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Zhang Hao

Circuit d'amplification Doherty intégré large bande pour applications radio cellulaires de puissance

frDépôt légal électronique

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Index

École doctorale :

  • SISMI – Sciences et ingénierie des systèmes, mathématiques, informatique

UFR ou institut :

  • UFR des sciences fondamentales et appliquées (SFA)

Secteur de recherche :

  • Électronique, microélectronique, nanoélectronique et micro-ondes

Section CNU :

  • Électronique, optronique et systèmes

Résumé

  • Français
  • English
 

Français

Circuit d'amplification Doherty intégré large bande pour applications radio cellulaires de puissance

Ces travaux de recherche concernent la conception, la réalisation et la mesure des circuits d’amplification Doherty LDMOS intégrés large-bande pour stations de base, nécessaires au développement de la 5G. Suite à la recherche des techniques pour l’amélioration du rendement électrique pour des signaux à forte dynamique d’amplitude et les possibilités d’intégration, la technique Doherty a été choisie. Des études sur les structures Doherty à deux puis trois voies montrent que l’amélioration de rendement pourra être renforcée et étendue par l’ajout d’un troisième étage avec des tailles de transistors calculées en prenant en compte un fonctionnement en classe C des étages auxiliaires. Des limitations d’utilisation de la technique Doherty sont montrées par la prise en compte des différentes non-linéarités des transistors LDMOS. La recherche des architectures large-bandes montre que la technique d’absorption du CdS et l’utilisation de circuits de répartition de type mixte en entrée présentent des avantages pour l’intégration. A partir des différentes études, des amplificateurs de puissance Doherty MMIC à trois voies ont été réalisés avec un ratio d’asymétrie de 1 :3 :3 dans la bande de 1805 MHz à 2170 MHz. Les performances expérimentales montrent les potentialités du Doherty et notamment une nette amélioration du rendement sur toute la bande de fréquence. Des considérations spécifiques d’adaptation sont présentées dans le but de réduire les produits de distorsions d’ordre 3, 10 et 12 (IMD 10 /12). Les mesures de linéarité à différentes largeurs de bande instantanées sont très encourageantes et valident la nouvelle architecture du Doherty à trois voies asymétriques.

Mots-clés libres : Amplificateur de puissance RF, télécommunication radio cellulaire, Doherty intégré large-bande, MMIC, LDMOS, Cds absorption, linéarité, largeur de bande instantanée..

    Rameau (langage normalisé) :
  • Linéarisation (électronique)
  • Amplificateurs de puissance
  • Transistors MOSFET
  • Circuits intégrés monolithiques hyperfréquence

English

Wideband integrated Doherty amplification circuit for cellular radio power applications

This work presents the design, realization and measurement result of integrated broadband Doherty amplification circuits for base stations, required for 5G. Initially, based on the research for techniques to improve electrical efficiency for signals with high dynamic range, the Doherty technique is chosen to continue the work. Studies on different Doherty architectures showed that performance can be improved and extended by adding a third stage (3-way Doherty) with calculated auxiliary transistors’ sizes for which are operated in class C mode. Limitations on the practical use of the Doherty technique is demonstrated by the considerations of various non linearities of the LDMOS transistors. The research of wideband architectures shows simultaneous advantages of integration and broadband capability by the CdS absorption technique and the use of mixed type of input splitters. Based on the results of various studies, three-way Doherty MMIC power amplifiers were designed and realized using the CdS absorption technique with an asymmetry ratio of 1 : 3 : 3 in the band of 1805 MHz to 2170 MHz. Experimental performances have shown the potentialities of the 3-way Doherty and a clear efficiency improvement over the entire frequency band. Specific wideband operating conditions are presented to reduce distortion products of third (IMD 3), 10th and 12th (IMD 10/12). The linearity measurements at different instantaneous bandwidths are very encouraging and validate the new asymmetric three-way Doherty architecture.

Keywords : RF power amplifier, cellular radio telecommunication, wideband integrated Doherty, MMIC, LDMOS, Cds absorption, linearity, instantaneous signal bandwidth..

Notice

Diplôme :
Doctorat d'Université
Établissement de soutenance :
Université de Poitiers
UFR, institut ou école :
UFR des sciences fondamentales et appliquées (SFA)
Laboratoire :
XLIM
Domaine de recherche :
Electronique, Microélectronique, Nanoélectronique et Micro-ondes
Directeur(s) de thèse :
Claude Duvanaud, Smail Bachir
Date de soutenance :
09 avril 2019
Président du jury :
Jean-Michel Nebus
Rapporteurs :
Gilles Dambrine, Thierry Parra
Membres du jury :
Claude Duvanaud, Smail Bachir, Cédric Cassan

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