Intégration monolithique d`amplificateurs de puissance multi

N° d‟ordre 2009ISAL0066 Année 2009
Thèse
Intégration monolithique d‟amplificateurs de
puissance multi-bandes à fort rendement pour
applications cellulaires
Présentée devant
L‟institut national des sciences appliquées de Lyon
Pour obtenir
Le grade de docteur
Formation doctorale : Dispositifs de l'Electronique Intégrée
Par
Pascal Reynier
(Ingénieur)
Soutenue le 21 septembre 2009 devant la Commission d‟examen
Jury
Rapporteurs :
T. PARRA Professeur des universités (LAAS) (Toulouse)
R. QUERE Professeur des universités (XLIM) (Limoges)
Directeur de thèse
C. GONTRAND Professeur des universités (INL-INSA) (Villeurbanne)
Co-encadrants :
A. GIRY Ingénieur (STMicroelectronics) (Crolles)
J. VERDIER Maître de conférences (INL-INSA) (Villeurbanne)
Examinateur :
J-M. FOURNIER Professeur des universités (IMEP) (Grenoble)
C. BERLAND Maître de conférences (ESIEE) (Noisy le grand)
Laboratoire de recherche : Institut des Nanotechnologies de Lyon

Remerciements

i
TABLE DES MATIERES
Introduction ........................................................................................... 1
Chapitre premier
Les amplificateurs de puissance RF intégrés
Introduction ............................................................................................................... 7
1. Problématique des circuits MMIC ...................................................................... 7
2. Problématique liée à l’intégration du PA ........................................................... 8
2.1. Introduction .................................................................................................. 8
2.2. Linéarités du PA ........................................................................................... 8
2.3. Dissipation thermique .................................................................................. 9
3. Généralités sur les PA ......................................................................................... 9
3.1. Introduction .................................................................................................. 9
3.2. Grandeurs caractéristiques d’un PA ........................................................ 10
3.2.1. Bilan de puissance .........................................................................................10
3.2.2. Puissance de sortie ........................................................................................11
3.2.3. Puissance d’entrée .........................................................................................11
3.2.4. Gain en puissance GP et gain transducique GT ..............................................12
3.2.5. Puissance dissipée.........................................................................................12
3.2.6. Rendement ....................................................................................................13
3.2.7. Rendement en puissance ajoutée ..................................................................13
3.2.8. Rendement et rendement en puissance ajoutée total d’un amplificateur de
puissance à n étages ................................................................................................13
3.3. Adaptation d’impédance et notion de charge optimale .......................... 15
3.3.1. Adaptation d’impédance .................................................................................15
3.3.2. La droite de charge ........................................................................................16
3.3.3. Limitations ......................................................................................................19
3.4. Les classes de fonctionnement ................................................................ 20
3.4.1. Les classes de fonctionnement sinusoïdales ..................................................20
3.4.1.1. Classe A ..........................................................................................22
3.4.1.2. Classe AB ........................................................................................24
3.4.1.3. Classe B ..........................................................................................24
3.4.1.4. Classe C ..........................................................................................25