Article de référence | Réf : E1624 v1

Glossaire
Comparaison entre amplificateurs état solide et tubes électroniques

Auteur(s) : Thierry LEMOINE

Relu et validé le 15 déc. 2022

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RÉSUMÉ

Cet article propose une synthèse des performances comparées tubes électroniques et solutions à l’état solide en vue de sélectionner une technologie d’amplificateur radiofréquence ou hyperfréquence. Il expose les vues de l’auteur sur les avantages et inconvénients comparés des deux familles de technologies, selon l’usage envisagé. Tout d’abord, les critères de choix entre technologies (puissance, coût, rendement, fiabilité, facteur de bruit…) sont exposés, puis quelques cas emblématiques que sont les radars, les accélérateurs de particules et les systèmes de communication par satellite sont présentés.

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ABSTRACT

Comparison between solid-state and electron tubes amplifiers

This article gives a synthesis of compared performance between vacuum and solid-state electronics for selecting the technology of an RF or a microwave amplifier. It sets out the author’s appraisal of the pros and cons of both families of technologies for a given application. The first section explains the key criteria for choosing between the technologies: power, cost, efficiency, reliability, noise, etc. The second section focuses on three specific applications: radars, particle accelerators, and satellite communication systems.

Auteur(s)

  • Thierry LEMOINE : Directeur Technique - THALES Microwave and Imaging Subsystems, Vélizy, France

INTRODUCTION

Cet article propose une analyse comparative des technologies d’amplification de puissance, à base de tubes électroniques (TWTA, klystrons ou tétrodes) ou de solutions à état solide (SSPA). Une première partie donne un descriptif des différents paramètres que l’utilisateur compare : au-delà de la capacité de l’une ou de l’autre technologie de fournir la puissance à la fréquence demandée, il s’agit du coût d’achat, du coût de possession, de la fiabilité et de la disponibilité opérationnelle, et évidemment, du respect des performances visées, par exemple en termes de bande passante et de linéarité, volume et masse. Les rendements électriques à saturation et au point de fonctionnement feront l’objet d’un intérêt particulier, tout comme les performances en bruit.

Nous proposons ensuite une analyse plus approfondie sur trois grands secteurs d’application où les deux technologies sont utilisées l’une et l’autre : les radars pour les applications de défense, où l’apparition des antennes actives à balayage électronique est à présent le facteur le plus dimensionnant dans le choix des technologies ; les accélérateurs de particules dont les besoins en puissance pure sont particulièrement élevés, souvent supérieurs à 1 MW ; et à l’opposé, les systèmes de communications par satellite, qui exigent des puissances moyennement élevées – de la classe d’une centaine de watts – à des fréquences centimétriques et millimétriques, et de surcroît un très bon rendement électrique associé à un comportement linéaire. Pour chacune de ces applications, l'article fournira une explication du besoin en puissance ainsi que les principaux critères de choix.

Le lecteur trouvera en fin d’article un glossaire des termes importants de l’article, ainsi qu’un tableau des sigles et des symboles utilisés.

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KEYWORDS

amplifiers   |   microwave power

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-e1624


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4. Glossaire

SSPA (Solid State Power Amplifier) :

Amplificateur radiofréquence ou hyperfréquence à base de transistors. Cette dénomination recouvre les étages d’amplification, mais aussi les fonctions annexes (étages bas niveau, linéarisation, etc.) et alimentation.

TWT / TWTA (Traveling Wave Tube / TWT Amplifier) :

Tube à onde progressive et amplificateur hyperfréquence large bande à base de TWT (TWTA), y compris les fonctions annexes et alimentation comme précédemment.

klystron :

Tube amplificateur bande étroite, très forte puissance crête.

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - CPI -   High Power Amplifier Selection for Satellite Uplinks : A CPI Technology Focus.  -  Sat Magazine (March 2015).

ANNEXES

  1. 1 Événements

    1 Événements

    Édition annuelle de l’IMS (MTT-S), EuMW et l’IVEC.

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