Academic literature on the topic 'Amplificateurs GaN'

Abstract Objectives To elucidate the mechanism of tigecycline resistance in Escherichia coli that is mediated by the tet(A) variant gene. Methods E. coli strain 573 carried a plasmid-borne tet(A) variant gene, tentatively designated tet(A)TIG, that conferred decreased tigecycline susceptibility (MIC 0.5 mg/L). When exposed to increasing concentrations of tigecycline (0.25–8 mg/L), mutants growing at 2, 4 and 8 mg/L were obtained and sequenced. Copies of plasmid and tet(A)TIG relative to the chromosomal DNA in the mutants were determined by WGS and quantitative PCR (qPCR). Expression of tet(A)TIG in the mutants was evaluated by RT–qPCR. The tet(A)TIG-carrying plasmids were visualized by S1-PFGE and Southern blot hybridization. PCR served for the detection of a tet(A)TIG-carrying unconventional circularizable structure (UCS). Results Tigecycline resistance with maximum MICs of 16 mg/L was seen in E. coli mutants selected in the presence of tigecycline. Compared with the parental strain, the relative copy number and transcription level of tet(A)TIG in the mutants increased significantly in the presence of 2, 4 and 8 mg/L tigecycline, respectively. With increasing tigecycline selection pressure, the tet(A)TIG-carrying plasmids in the mutants increased in size, correlating with the number of tandem amplificates of a ΔTnAs1-flanked UCS harbouring tet(A)TIG. These tandem amplificates were not stable in the absence of tigecycline. Conclusions Tigecycline resistance is due to the tandem amplification of a ΔTnAs1-flanked tet(A)TIG-carrying plasmid-borne segment in E. coli. The gain/loss of the tandem amplificates in the presence/absence of tigecycline represents an economic way for the bacteria to survive in the presence of tigecycline.

L'objectif de cette thèse est la réalisation d'une source de puissance pulsée à transistors GaN. Après une étude d'applications des micro-ondes de forte puissance, ainsi qu'un état de l'art des sources, nous avons réalisé deux prototypes de modules élémentaires d'amplification (bande large et bande étroite). Le module bande large délivre 70 W CW de 1 à 2,5 GHz et le module bande étroite délivre une puissance supérieure à 550 W de 1,1 à 1,3 GHz, avec un pic de 750 W à 1,1 GHz, dans des impulsions de 500 µs avec un rapport cyclique de 10 %. Une difficulté est que les transistors GaN ont des impédance d'entrée et de sortie faibles, entre 1 et 5 Ω, difficile à adapter vers le standard 50 Ω sur une large bande, et qu'il faut combiner les puissances de plusieurs transistors entre eux pour atteindre des puissances élevées, tout en assurant leur isolation mutuelle pour éviter la propagation de pannes et des oscillations. Nous avons développé un combineur de puissance utilisant une préadaptation d'impédance avec un plan de masse fendu permettant d'avoir une impédance d'entréee basse, 2,5 Ω, et utilisant un absorbant micro-ondes afin d'éviter de réfléchir les modes impairs, ce qui permet d'isoler les transistors entre eux
The goal of this thesis is to realize a pulsed power source with GaN transistors. After a study of the applications of high power microwaves, and a state of the art of the sources, we realized two prototypes of elementary amplifier modules (wide and narrow band). The wideband module produces 70 W CW from 1 to 2.5 GHz, and the narrowband module produces a power higher than 550 W from 1.1 to 1.3 GHz, with a 750 W peak at 1.1 GHz, in 500 µs pulses with 10 % duty cycle. One difficulty is that GaN transistors have low input and output impedances, from 1 to 5 Ω, difficult to adapt towards the 50 Ω standard on a wide bandwidth, and that several transistors need to be combined to reach high input powers, ensuring their mutual isolation to avoid failure propagation and oscillations. We developpes a power combiner using an impedance pre-adaptation with a deffective ground plane allowing to reach a 2.5 Ω low input impedance, and using a microwave absorber to avoid odd mode reflections, which allows the mutual isolation of the transistors

Dans les systèmes de télécommunication modernes et en particulier pour l'amplification de puissance RF, le rendement est un élément clé. Il doit être le plus élevé possible pour réduire la consommation. Afin d'augmenter le rendement global d'un amplificateur de puissance, la technique de polarisation dynamique, souvent basée sur l'association d'un amplificateur et d'un convertisseur DC/DC, est couramment employée. Les transistors de type HEMT GaN délivrent des puissances importantes tout en ayant des fréquences de fonctionnement élevées, de plus leur capacité à commuter rapidement et leurs faibles pertes résistives en font d'excellents candidats à la fois pour les applications d'amplification de puissance et de commutation à haute fréquence de découpage et haut rendement tels que les convertisseurs DC/DC utilisés dans le cadre d'une polarisation dynamique.Le premier chapitre de ce mémoire est consacré aux propriétés des transistors à base de GaN et leurs intérêts pour des applications d'amplification hyperfréquence et de commutation. Leur caractérisation et modélisation sont également abordées. Le deuxième chapitre est consacré à la conception et à la caractérisation de convertisseurs DC/DC GaN à haute vitesse de découpage pour des applications de polarisation dynamique d'amplificateurs de puissance. Le troisième chapitre aborde la conception d'amplificateurs de puissance GaN à haut rendement en bande C pour des applications de télécommunication. L'association d'un convertisseur DC/DC développé au chapitre II et d'un amplificateur GaN en bande S dans le cadre de la polarisation dynamique sera également présentée et ses effets sur l'amélioration du rendement étudiés
High efficiency is a key element in modern telecommunication systems, especially in RF power amplifiers. Efficiency has to be as high as possible in order to reduce power consumption thus minimising working cost, maximising autonomy and improve system reliability. In order to increase global efficiency of a power amplifier, dynamic biasing, based on the association of an amplifier and a DC/DC converter, is often used. GaN HEMTs enable high RF power at high frequencies, moreover their capability to switch very quickly and their low resistive losses make them good candidates for both power amplification applications and high speed, high efficiency commutation applications, like DC/DC converters used in dynamic biasing systems. The first part of this manuscript is dedicated to GaN transistors properties and their advantages compared to other semi-conductors for commutation and RF amplification applications. Their characterisation and modelling is also discussed. The second chapter is dedicated to the design and characterisation of high speed DC/DC converters for dynamic biasing applications. The last part approaches high efficiency GaN power amplifiers design in C band for telecommunication applications. The association of a DC/DC converter, designed in chapter II, and a GaN power amplifier in S band in the context of dynamic biasing is also presented and the obtained efficiency improvement is reported

Dans un système de télécommunications, l’amplificateur de puissance à l’émission est le dispositif présentant les pertes énergétiques les plus importantes. Il s’avère nécessaire de mettre en oeuvre des techniques d’amélioration de son rendement. La gestion dynamique de polarisation (envelope tracking) est une des solutions possibles qui consiste à adapter la polarisation de l’amplificateur au niveau de puissance instantanée appliqué à son entrée. L’état de l’art des différents travaux portant sur les modulateurs de polarisation pour l’envelope tracking met en évidence la complexité de conception de tels modulateurs ayant les performances requises en termes de rendement, rapidité et puissance. Dans ces travaux de thèse, une cellule de commutation originale à base de transistors GaN est analysée théoriquement puis par des simulations temporelles non-linéaires. Les résultats expérimentaux ont validé les prévisions théoriques. Deux modulateurs de polarisation ont ensuite été réalisés à partir des cellules de commutation élémentaires. Le premier modulateur est un convertisseur DC-DC basé sur une modulation PWM dédié à l’envelope tracking continu. Le deuxième modulateur de polarisation est un dispositif de commutation d’alimentations dédié à l’envelope tracking discret. Le couplage de ce modulateur avec un amplificateur de puissance RF a été réalisé et les résultats en matière de rendement et de linéarité sont présentés
In telecommunication systems, the impact of front-end consumption on the system efficiency is one of the most critical issues which drives a lot of research effort. At power amplifier (PA) level, the implementation of efficiency improvement techniques is mandatory. The dynamic biasing technique (envelope tracking) appears as a promising technique for the modern standard communications requirements. In such a technique, the drain supply voltage of the PA is dynamically adjusted in accordance with the value of envelope signal being transmitted. State of the art works focusing on bias modulators for envelope tracking highlight the design complexity of such modulators to meet the expected efficiency, power and speed requirements. In this thesis, innovative topology and design method of GaN-based switching cells is theoretically analyzed and validated by non-linear transient simulations. Such improvements of switching cells are validated by two different demonstrators which are realized in high-frequency, high-power GaN HEMT technology. The first modulator is a DC-DC converter driven by a Pulse Width Modulation (PWM) signal, in order to perform a continuous tracking of the drain supply envelope. The second modulator operates in switching mode in order to perform a discrete tracking of the drain supply envelope. This last modulator was coupled to a RF power amplifier to experimentally demonstrate its efficiency without negative impact on PA linearity

Ce travail de thèse concerne l'amélioration du rendement des amplificateurs de puissance utilisés dans les équipements radiofréquence. Les besoins actuels dans le domaine des télécommunications spatiales imposent aux satellites de présenter des capacités de reconfigurabilité et de flexibilité en puissance. La finalité est d'une part, d'utiliser de manière optimale la puissanceDC disponible à bord et d'autre part, de permettre une évolution de la mission du satellite. Dans ce contexte, ce manuscrit présente le développement d'un amplificateur de puissance RF 30W à fort rendement basé sur le principe de la technique de l'envelope tracking. L'amplificateur d'enveloppe VHF ainsi proposé démontre d'excellentes performances en rendement et en bande passante en présence de signaux modulés à large bande
This work deals with efficiency improvement of power amplifiers which are part of radiofrequency systems. Current requirements in the aerospace industry make next generation satellites to be power flexible and reconfigurable in order to follow markets evolution. Hence, the idea aims on the one hand, at properly using available on-board DC power and on the other hand, at offering the spacecraft capabilities to lead various mission plans. Consequently, this thesis mainly deals with efficiency improvement of HPAs and describes the design of an highly efficient 30W HPA based on the Envelope Tracking concept. The proposed VHF envelope amplifier demonstrates significant performances regarding efficiency and bandwidth while assuming wide bandwidth modulated signals

L'objectif de ce travail est d'évaluer de nouvelles technologies de puissance pour les émetteurs des systèmes radar de Thalès Air Defence. Le problème majeur dans les amplificateurs de puissance dans les modules émission réception est l'évacuation de la chaleur produite. Pour résoudre cette problématique nous avons évalué les potentialités de chaque technologie ainsi que l'optimisation de leurs rendements. Notamment nous avons cherché à évaluer les performances qui peuvent être obtenues sur les deux technologies considérées, à savoir le GaN et Silicium LDMOS. Concernant la technologie LDMOS, nous avons fait la conception et la réalisation de deux amplificateurs en bande L. Les mesures du premier amplificateur montrent un PAE de 71. 8% associé à une puissance de sortie de 13. 5W à 1 GHz. Dans le deuxième amplificateur, nous nous sommes intéressés à l'élargissement de la bande à 15% (bande radar). La solution que nous avons proposé a permis la réalisation d'un amplificateur qui fournit une puissance de sortie supérieure à 10W associée à un PAE supérieur à 60% dans toute la bande de fréquence
The objective of this work is to evaluate power technologies and high efficiency classes (F and inverse F ) for L-band TIR module in phase array radar of Thalès Air Defence. The rapid development of active antennas systems has put power amplifier (PA) efficiency in focus. The combination of high PAE and high power density is very important in new radar generations. We evaluated the performances of two technologies considered HEMT GaN and Silicon LDMOS. For GaN, we evaluated the performances of HEMT AIGaN/GaN by multiharmonic simulations. A 71% PAE is achieved for class F and 74% for inverse class F for output power of 4W. For LDMOS technology, two inverse Class F power amplifiers are designed. The first amplifier allows evaluation of the LDMOS potential for inverse Class F operation. It demonstrates 73. 7% drain e_ciency, 13. 2W output power and 16dB power gain at 1 GHz and for 2dB gain compression. The second one was designed with wider bandwidth as additional criterion. Measurements show high output power and drain efficiency over 170MHz bandwidth (0. 9 to 1. 07 GHz). These performances, compared to reported results for single stage inverse Class F power amplifiers are in the state of the art

Ce document traite de la caractérisation de composants HEMT à base de GaN en vue de leur modélisation. Une caractérisation exhaustive des transistors à base d’InalN/GaN et AlGaN/GaN est réalisée. Une importance particulière est donnée aux méthodes de caractérisation thermique, avec l’utilisation de la méthode 3ω pour la mesure de l’impédance thermique. Une étude des facteur d’échelle du modèle linéaire est également abordée. Le modèle non-linéaire présenté est développé afin d’élargir son champ d’application à l’amplification de puissance et à la commutation. Enfin, il est utilisé pour la réalisation du premier amplificateur de puissance utilisant la technologie InAlN en bande Ka
This report deals with the characterization of GaN HEMTs devices in order to create their model. An exhaustive characterization has been realized for AlInN/GaN and AlGaN/GAN based HEMTs. A special care has been given to the different thermal characterization methods, with the use of the 3ω method for the measurement of the thermal impedance. A study of scaling rules for small-signal model is presented. The non-linear model presented is developed in order to extend his application domain to the power amplification and power switches. Finally it is used in the design of the first poser amplifier base on AlInN technology in Ka-band

Ce travail porte sur la realisation de transistors a effet de champ dans les deux filieres de semiconducteurs inp et gan pour l'amplification de puissance hyperfrequences. La premiere partie est consacree a la realisation en technologie microruban d'elements passifs et actifs afin de concevoir un circuit de puissance a 60 ghz sur substrat d'inp. Une technologie originale de trous metallises a ete mise au point par voie chimique. Des elements passifs ont ete realises avec cette technologie et mesures en hyperfrequences afin de valider ou completer les modeles de la bibliotheque du simulateur mds. Des hemts ont ete realises en technologies microruban et coplanaire. L'analyse de leurs caracteristiques electriques n'a montre aucune degradation apportee par les trous metallises. Nous disposons ainsi de tous les elements necessaires a la realisation du circuit d'amplification
La seconde partie porte sur la realisation de mesfets dans la filiere gan pour des applications en puissance et a haute temperature. Les differentes briques technologiques permettant de realiser le composant ont ete d'abord etudiees. Le contact ohmique retenu tient thermiquement jusqu'a 600\c. Une gravure du gan par plasma a aussi ete mise au point. Enfin, le contact schottky a ete aborde. Les composants realises ont ete caracterises. Nous avons obtenu, selon la distance source drain, jusqu'a 140 v et 350 v pour respectivement une tenue en tension vds en configuration transistor a canal ouvert et une tension de claquage en configuration diode inverse. La mesure a haute temperature a montre le fonctionnement du composant jusqu'a 450\c sans degradation. La mesure en regime impulsionnel a mis en evidence l'existence de pieges localises en surface qui peuvent etre excites par la lumiere et/ou la temperature et/ou le point de polarisation. Une densite de puissance de 2,2 w/mm a ete obtenue a 3 ghz pour une longueur de grille de 300 nm, ce qui constitue un resultat au niveau de l'etat de l'art

Material quality and reliability issues are the key points for the industrial application of High Electron Mobility Transistors based on GaN (GaN- HEMTs). In fact, GaN HEMTs have demonstrated excellent RF power performances, thanks to their properties (such as wide bandgap, high current densities, and high breakdown field) but are still subject to various degradation mechanisms when they operate at high electric fields and/or high channel temperatures The present work recaps general notions on GaN HEMTs reliability and describes accelerated life test and complementary measurements carried out at the TRT R&D Laboratory, the III-V Lab (France), in cooperation with the University of Limoges (XLIM). Demonstration and discussion focused especially on the thermal storage and DC life test. Results of these tests provide information about the behavior of two metallization types of transistor’s gate (Molybdenum and Nickel) on two different epistaxies (AlGaN and InAlN) submitted to thermal and DC stress. Possible failure mechanisms are proposed in order to point out the impact of the gate on the transistor degradation. Special focus is set to the investigation of gate current injection mechanism in InAlN/GaN devices
Les transistors à effet de champ à hétérostructure (HFET or HEMT) en nitrure de gallium se présentent comme des candidats à fort potentiel pour la prochaine génération d’amplificateur de puissance dans les domaines de radio fréquences et des ondes millimétriques. Ce sont ses propriétés physiques et électroniques telle qu’une grande largeur de bande interdite, un potentiel pour de forte densité de courant et un très fort champ de claquage qui le rendent supérieur aux semi-conducteurs tels que le silicium et l’arséniure de gallium. Ce manuscrit reprend des notions générales sur la fiabilité des HEMTs en GaN et décrit certains tests de vieillissement accéléré et certaines mesures complémentaires réalisés au sein du Groupe de Microélectronique de Thales – III-VLAB, en collaboration avec l’Université de Limoges (XLIM), et le laboratoire d’analyse physique de Thales Research & Technology (LATPI). Le travail se focalise sur l’impact du contact de grille sur la stabilité du transistor HEMT ; les principaux paramètres étudiés sont les deux différents contacts métalliques (en molybdène et en nickel) et les deux matériaux développés au sein du III-VLAB, AlGaN et InAlN sur buffer GaN. L’évaluation s’appuie sur des essais de stockage en température ainsi que sur des essais sous polarisation statique continue en configuration de débit. Les résultats des essais permettent de préciser la fiabilité de différents contacts et empilements métalliques, tandis que les essais en débit mettent en évidence l’effet du champ électrique et de la densité de courant sur la dégradation des transistors en condition de fonctionnement

Les travaux de cette thèse se situent dans le cadre des architectures et circuits dédiés aux systèmes de communications 5G FR2-1. Ces systèmes opèrent en bandes millimétriques et utilisent des techniques Massive Multiple Input Multiple Output (MIMO). Un amplificateur de puissance (PA) de la société Macom en technologie nitrure de gallium (GaN) est caractérisé et modélisé. Les résultats montrent que le PA ne respecte pas les contraintes du standard 5G FR2-1. Une prédistorsion numérique (DPD) et une prédistorsion analogique (APD) sont alors étudiées et comparées. Les résultats montrent que la DPD a de meilleures performances de linéarisation que l'APD mais ne permet pas de linéariser des largeurs de bande supérieure à 100 MHz. L'APD, quant à elle, permet de linéariser des largeurs de bande jusque 400 MHz sur l'ensemble de la bande de fréquences n258. Les deux techniques de linéarisation permettent au PA de respecter les contraintes de la norme. L'utilisation du massive MIMO, impose de revoir les architectures conventionnelles d'émission. De ce fait, nous proposons une nouvelle approche permettant de dimensionner l'architecture dans un compromis puissance d'émission, consommation et linéarité de l'architecture d'émission. Pour la formation de faisceaux, une matrice de Butler, utilisant le même substrat que le PA, est conçue et une nouvelle architecture est proposée. Elle utilise un unique amplificateur de puissance, et un réseau de commutateurs et de matrices de Butler co-conçus, et permet d'alimenter 32 éléments rayonnants. Finalement, une analyse comparative d'amplificateurs faible bruit en technologie GaN et arséniure de gallium (GaAs) est présentée et un facteur de mérite est proposé. L'étude démontre qu'il est possible d'utiliser la même technologie pour l'ensemble des éléments du front-end
This thesis focuses on architectures and circuits for 5G FR2-1 communication systems. These systems operate in millimeter waves and use massive Multiple Input Multiple Output (MIMO) techniques. A gallium nitride (GaN) power amplifier (PA) from Macom is characterized and modelled. The results show that the PA do not meet the requierements of the 5G FR2-1 standard. A digital predistorsion (DPD) and an analog predistortion (APD) are therefore investigated and compared. DPD offers better linearization performance than the APD, but cannot linearize bandwiths grater than 100 MHz. The APD, on the other hand, allows to linearized a signal with a bandwidth up to 400 MHz on the n258 frequency band, and can be co-integrated with the PA. Both linearization techniques enable the amplifier to meet the requirements of 5G FR2-1 standard. The use of massive MIMO suggests that conventional architectures need to be reviewed. Consequently, a new approach for sizing the critical elements of the emission architectures is proposed. The main objective is to find the most suitable trade-off between the emitted power, linearity and the consumption of the overall architecture. For beamforming, a Butler matrix, using the same substrate as the power amplifier, is designed, and a new architecture is investigate. The architecture uses a co-design of a single power amplifier, a switch and a Butler matrix network, and enables 32 radiating elements to be fed. Finally, a comparative analysis of low-noise amplifiers based on GaN and gallium arsenide (GaAs) is carried out and a figure of merit is proposed. This study shows that it is possible to use the same technology for all front-end elements

Les systèmes radar nécessitent d’être de plus en plus performants et doivent émettre des impulsions les plus identiques possibles. Un critère permet de quantifier la bonne régularité des impulsions radar au cours du temps : la stabilité pulse à pulse. L’amplificateur de puissance est un élément essentiel du système radar. Dans ce sens, ce travail présente une analyse du critère de stabilité pulse à pulse dans le cas d’un amplificateur HEMT GaN. Les formules mathématiques permettant d’extraire la valeur de la stabilité pulse à pulse des mesures temporelles d’enveloppe sont présentées. La conception et la réalisation d’un amplificateur de puissance RF connectorisé 50 Ω sont décrites. Divers cas de rafales radar ont été étudiés au travers des mesures temporelles d’enveloppe pour en quantifier l’impact sur les valeurs de stabilité pulse à pulse. Un banc de mesure hétérodyne de la stabilité pulse à pulse a été spécialement développé pendant ces travaux de thèse. Finalement, ces résultats de stabilité pulse à pulse ont été utilisés pour optimiser le modèle électrique non linéaire du transistor HEMT GaN afin de prendre en compte lors des simulations temporelles d’enveloppe les effets de la thermique et des pièges
Radar-oriented applications require stringent performances. Among them, emitting pulse train with uniform envelope characteristics in term of amplitude and phase. The criterion to quantify the self-consistency of radar signals over the pulse train is the pulse to pulse stability. The power amplifier is the most critical element in the RF radar chain because it has a strong impact on the overall pulse to pulse stability performances. In this context, this work is focused on the study of the impact of a HEMT GaN power amplifier on the pulse to pulse stability. Mathematical approach is presented to derive the pulse to pulse stability from time domain envelope measurements. Design and implementation of a 50Ω matched RF power amplifier are presented. Different radar bursts scenario are investigated and their impact on the pulse to pulse stability are quantified through extensive time domain envelope measurements. For that purpose, a dedicated experimental heterodyne time domain envelope test bench has been developed. These pulse to pulse stability measurements are finally used to optimize and fully validate a nonlinear electrical model of a HEMT GaN, allowing to quantify the relative impact of thermal and trapping effects during circuit envelope simulation in radar-oriented applications