Electrothermal design and realization of high efficiency class F power amplifier

Résumé

Avec l'utilisation et la popularité croissantes des téléphones mobiles, des ordinateurs portables et des dispositifs mobiles électroniques similaires, il existe un besoin croissant de vitesses opérationnelles plus rapides. En même temps, des quantités croissantes d'énergie sont utilisées et demandées. Comment répondre à ces besoins croissants grâce à une durée de vie plus longue de la batterie est actuellement un axe majeur de recherche. Les amplificateurs de puissance (AP) des appareils sans fil provoquent des problèmes sans fin pour les utilisateurs d'équipement de télécommunications sans fil en raison de leur consommation d’énergie très importante. Les chercheurs étudient également des moyens d'augmenter l'efficacité de la puissance opérationnelle ajoutée (PAE) dans les amplificateurs, ce qui réduit la quantité de puissance dissipée. La PAE change l'alimentation DC en RF. Par conséquent, quand le PAE est amplifié, les appareils sans fil peuvent tirer la même quantité d'énergie même en consommant moins. Les AP non linéaires de classe F et de classe F inverse, qui ont une réputation bien méritée pour leurs niveaux élevés de production d'électricité et leurs PAE, présentent un intérêt particulier pour les chercheurs. La Classe-F améliore la PAE en contrôlant le contenu harmonique. Advanced Design System (ADS) d'Agilent a eté utilisé dans les simulations et les travaux de conception. le modèle CGHV1J006D de transistor à haute mobilité électronique a été utilisé dans la campany de modèle de Cree (HEMT). Un PA à haute efficacité a été construit en utilisant la technologie LTCC sur un Ferro A6M. Les harmoniques d'entrée et de sortie sont toutes deux contrôlées, tandis que le réseau de forme d'onde d'entrée détermine la forme des ondes à la grille. De plus, en arrêtant les harmoniques en utilisant des terminaisons appropriées réglées en sortie, nous obtenons une forme d'onde de tension carrée et une forme d'onde demi-sinusoïdale près de la borne de drain du transistor. Les espaces partagés par les formes d'onde de courant et la tension peuvent également être réduits en taille, tout comme la consommation d'énergie du dispositif actif. Le résultat consiste à pouvoir faire fonctionner un périphérique à 5,7 GHz avec une PAE de 54,63% et une puissance de sortie de 36,25 dBm. De plus, une nouvelle méthode d'analyse de fiabilité thermique basée sur ANSYS est également proposée pour évaluer la caractéristique thermique de l’AP. Nous avons utilisé des matériaux à haute conductivité thermique comme un alliage de cuivre et de diamant pour dissiper la chaleur dans l’environnement ambiant. Ce travail démontre la capacité de la Classe F à améliorer considérablement le PAE en bloquant les puissances des deuxième et troisième harmoniques délivrées à la charge et en s'assurant que les formes d'onde sont formées près des bornes du transistor.

Date	27 août 2018
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Ammar B. Kouki (Directeur(-trice))