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Modélisation distribuée des sources de bruit basse fréquence dans les transistors à effet de champs en vue de la conception d'oscillateurs à faible bruit de phase

Emmanuelle VAURY
Résumé : 

Ce mémoire est consacré à la modélisation distribuée des sources de bruit basse fréquence dans les transistors à effet de champ, ayant pour finalité la conception d'oscillateurs à faible bruit de phase. Plusieurs techniques existent à l'heure actuelle pour apporter une réponse' au problème du bruit de phase dans les oscillateurs utilisant des transistors micro-ondes performants, associés à des résonateurs diélectriques à fort coefficient de qualité. Toutefois, aucune méthode ne permet d'atteindre le minimum de bruit à partir d'une architecture de circuit donnée. Le premier chapitre est consacré à la présentation d'une nouvelle méthodologie de conception d'oscillateurs à bruit de phase minimum. Cette méthode se décompose en trois étapes. Il s'agit tout d'abord d'adapter le transistor, afin qu'il délivre sa puissance ajoutée maximum. Ensuite, l'énergie emmagasinée doit être maximisée dans le résonateur diélectrique. Enfin, il faut optimiser le transfert de cette énergie vers l'accès de contrôle en tension du transistor, principal lieu de conversion des sources de bruit basse fréquence en bruit de phase. Cette analyse est illustrée par la réalisation d'un oscillateur à transistor PHEMT en bande X. Celui-ci présente un bruit de phase mesuré de -80 dBc/Hz à 100 Hz de la porteuse, constituant un état de l'art. Toutefois, l'estimation des performances en terme de bruit des circuits électroniques est souvent enonée. Ceci est liée au modèle de bruit du transistor. En général, il s'agit d'un unique générateur modélisant les diverses sources de bruit basse fréquence. Après une présentation des principaux bruits B. F., la seconde partie est dédiée à la modélisation de type distribué dans les transistors à effet de champ. Les modèles distribués de bruit proposés sont associés à un modèle non linéaire distribué, et basés sur des mesures de bruit basse fréquence effectuées sur le transistor. L'intégration de ces nouveaux modèles de bruit dans les logiciels de C.A.O. commerciaux étant encore difficile, nous présentons en troisième partie un outil paramétrique permettant la caractérisation en bruit de circuits non linéaires. Sa mise en Suvre a. été effectuée dans le logiciel MDS où une première simulation d'un circuit MMIC a été menée. Enfin, la dernière partie décrit le banc de caractérisation des sources de bruit B.F., fournissant les mesures nécessaires à l'élaboration des modèles de bruit présentés lors de la seconde partie. Des mesures réalisées sur un transistor de type PHEMT illustrent les possibilités du banc.