Conception et réalisation d'amplificateurs faible bruit (LNA) multistandard en technologie BiCMOS SiGe :C pour applications mobiles sans fil PDF Download
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Author: Cristian Pavão Moreira
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Languages : fr
Pages : 248
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Book Description
Cette thèse aborde la conception et la réalisation d'amplificateurs faible bruit multistandard en technologie BiMCOS SiGe:C pour applications mobiles sans fil. Le premier chapitre de ce mémoire rappelle les principaux systèmes de communications mobiles sans fils, ainsi que les principales architectures de réception. Nous définisssons dans le chapitre II les paramètres caractéristiques d'un récepteur intégré (gain, facteur de bruit, linéarité), dérivés des spécifications système. Nous présentons dans le chapitre III les différentes techniques mises en jeu pour la conception d'amplificateurs faible bruit (LNAs) monostandard. Les aspects liés à la topologie retenue ainsi qu'aux méthodologies d'adaptation en bruit et en puissance utilisées sont rappelés. Trois différents LNAs monostandard sont présentés : deux dédiés aux applications W-CDMA faible consommation et un troisièmle dédié au standard W-LAN IEEE 802.11(a). Le chapitre IV aborde les techniques de conception de LNAs multistandard. Trois LNAS sont présentés. Le premier LNA multistandard utilise le conceptt alterné (où un système est actif à la fois) et couvre les standards DCS1800 et W-CDMA. Les deux derniers LNAs utilisent le concept simultané (où deux systèmes fonctionnent en même temps). Ici, nous présentons une méthodologie originale pour synthétiser les éléments des réseaux bi-bande (d'entrée et de sortie), permettant de réduire le temps de conception/simulation. Cette méthode est ensuite appliquée à la synthèse des deux LNAs simultanés. Le premiers LNA simultané est dédié aux standards W-Lan IEEE 802.11b/g/a, tandis que le deuxième couvre les systèmes W-CDMA/W-LAN IEEE 802.11(a).
Author: Cristian Pavão Moreira
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Pages : 248
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Cette thèse aborde la conception et la réalisation d'amplificateurs faible bruit multistandard en technologie BiMCOS SiGe:C pour applications mobiles sans fil. Le premier chapitre de ce mémoire rappelle les principaux systèmes de communications mobiles sans fils, ainsi que les principales architectures de réception. Nous définisssons dans le chapitre II les paramètres caractéristiques d'un récepteur intégré (gain, facteur de bruit, linéarité), dérivés des spécifications système. Nous présentons dans le chapitre III les différentes techniques mises en jeu pour la conception d'amplificateurs faible bruit (LNAs) monostandard. Les aspects liés à la topologie retenue ainsi qu'aux méthodologies d'adaptation en bruit et en puissance utilisées sont rappelés. Trois différents LNAs monostandard sont présentés : deux dédiés aux applications W-CDMA faible consommation et un troisièmle dédié au standard W-LAN IEEE 802.11(a). Le chapitre IV aborde les techniques de conception de LNAs multistandard. Trois LNAS sont présentés. Le premier LNA multistandard utilise le conceptt alterné (où un système est actif à la fois) et couvre les standards DCS1800 et W-CDMA. Les deux derniers LNAs utilisent le concept simultané (où deux systèmes fonctionnent en même temps). Ici, nous présentons une méthodologie originale pour synthétiser les éléments des réseaux bi-bande (d'entrée et de sortie), permettant de réduire le temps de conception/simulation. Cette méthode est ensuite appliquée à la synthèse des deux LNAs simultanés. Le premiers LNA simultané est dédié aux standards W-Lan IEEE 802.11b/g/a, tandis que le deuxième couvre les systèmes W-CDMA/W-LAN IEEE 802.11(a).
Author: Francois Belmas
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
La dernière décennie à vu l'explosion des technologies de communication sans fils. Les normes se sont multipliées de sorte que les fonctionnalités GSM, GPS, WIFI, Bluetooth et autres cohabitent parfois au sein du même terminal. Les réseaux de capteurs (Wireless area network WSN) incluant les réseaux de capteur WPAN (Wireless Personnel Area Network) seront amenés à jouer un rôle important dans l'environnement de demain au même titre que les normes sans fils grand public que nous venons de mentionner. Le déploiement de ces capteurs à grande échelle a été rendu possible par la réduction du coût de leur fabrication via la miniaturisation des procédés de fabrication propres à la technologie CMOS. Cependant, la consommation énergétique de ces circuits doit être très réduite permettant ainsi de fonctionner dans le cas où ces mêmes capteurs sont associés à une batterie compacte embarquée de durée de vie réduite. A défaut il serait nécessaire de pouvoir se contenter de l'énergie récupérable - en quantité limité - disponible dans l'environnement direct de ces capteurs. Cette contrainte de consommation électrique réduite ainsi que la nécessité de profiter au maximum de la miniaturisation du procédé CMOS amène à considérer la conception de circuits radio sous l'angle du faible encombrement surfacique et de la consommation statique la plus faible possible. Ces contraintes sont parfois contradictoires avec les architectures classiques connues de ces circuits radio constituants les capteurs déployés.es travaux présentés dans le cadre de cette thèse s'attachent à proposer des solutions afin de répondre à ces critères de consommation et de coût. Nous nous sommes intéressés au cas des amplificateurs faible bruit (Low Noise Amplifier - LNA) et à la possibilité de réaliser ce composant critique pour le lien RF sans utiliser d'inductance intégrées tout en limitant au maximum la consommation électrique. Plusieurs solutions innovantes ont été étudiées afin de répondre à cet objectif. Ces travaux nous ont conduit à la réalisation de plusieurs prototypes de circuits en technologie CMOS 65nm et 130nm qui permettent de comprendre les limites et les avantages d'une telle approche. La première partie présentera une première approche consistant à émuler une inductance à l'aide de composants actifs et ainsi à résoudre le problème de l'encombrement propre au inductance passives. Nous verrons en quoi cette approche peut présenter des limites pratiques pour une application radio. La seconde partie présentera la réalisation d'un LNA très basse consommation et large bande qui n'utilise pas d'inductance et présentant des performances améliorées vis à vis des topologies connues de LNA à faible consommation. Nous conclurons ensuite par les perspectives ouvertes suite à ces travaux et les autres approches possibles pour répondre aux contraintes de la basse consommation et du faible coût.
Author: Marcelo De Souza
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Languages : en
Pages : 0
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Mobile communication systems allow exploring information in complex environments by means of portable devices, whose main restriction is battery life. Once battery development does not follow market expectations, several efforts have been made in order to reduce energy consumption of those systems. Furthermore, radio-frequency systems are generally designed to operate as fixed circuits, specified for RF link worst-case scenario. However, this scenario may occur in a small amount of time, leading to energy waste in the remaining periods. The research of adaptive radio-frequency circuits and systems, which can configure themselves in response to input signal level in order to reduce power consumption, is of interest and importance. In a RF receiver chain, Low Noise Amplifier (LNA) stand as critical elements, both on the chain performance or power consumption. In the past some techniques for reconfigurable LNA design were proposed and applied. Nevertheless, the majority of them are applied to gain control, ignoring the possibility of linearity and noise figure adjustment, in order to save power. In addition, those circuits consume great area, resulting in high production costs, or they do not scale well with CMOS. The goal of this work is demonstrate the feasibility and advantages in using a digitally controlled LNA in a receiver chain in order to save area and power.
Author: Thomas Lacave
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Languages : fr
Pages : 228
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Les transistors bipolaires à hétérojonction (TBH) Si/SiGe offerts dans les technologie BiCMOS actuellement en production atteignent des fréquences maximales d’oscillation fMAX proches de 300 GHz. Il est ainsi possible d’adresser des applications dans le domaine millimétrique jusqu’à 100 GHz, telles que les radars anticollision pour automobiles (77 GHz), les communications optiques (100 Gb/s) et sans fil haut débit (60 GHz) avec ces technologies BiCMOS. L’objectif des travaux présentés dans ce manuscrit était d’améliorer les performances en fréquences des TBH Si/SiGe, et plus particulièrement fMAX, afin de préparer la prochaine génération de technologie BiCMOS. Tout d’abord, les principes de fonctionnement du transistor bipolaire sont rappelés et l’architecture du composant étudié est présentée. Les différents paramètres définissant le profil de dopage sont étudiés et leurs influences sur les performances fréquentielles du transistor et notamment sur le compromis entre la fréquence de transition du gain en courant fT et fMAX. sont détaillées. La réduction des dimensions latérales du transistor dont le but est de diminuer les résistances et capacités parasites a fait l’objet d’une étude dont les résultats ont montré les bénéfices, mais également les limitations, quant à l’augmentation de fMAX. Ces études ont permis de démontrer la faisabilité d’intégrer un TBH de fT ~ 300 GHz et fMAX ~ 400 GHz dans un nœud CMOS 55 nm. Enfin, les différentes générations de composant mis au point pendant ces travaux, pour lesquelles des valeurs de fT entre 250 GHz et 320 GHz, et des valeurs de fMAX entre 330 GHz et 420 GHz, sont comparées entre elles ainsi qu’à la technologie BiCMOS9MW (fT = 220 GHz, fMAX = 280 GHz) actuellement en production. Cette comparaison concerne les performances en bruit et en puissance (grand signal) aux fréquences millimétriques. Les bénéfices de nos travaux ont également été démontrés à travers les résultats de circuits réalisés par des partenaires universitaires. Un de ces circuits a notamment été utilisé pour la fabrication d’un démonstrateur d’imagerie active à 160 GHz.
Author: Frédéric Sejalon
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Languages : fr
Pages : 242
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LES AMPLIFICATEURS CRYOTECHNIQUES FAIBLE BRUIT A BASE DE TRANSISTORS A HAUTE MOBILITE ELECTRONIQUE TROUVENT DES APPLICATIONS A BORD DE SATELLITES OU SONDES SPATIALES DANS TOUT SYSTEME DONT L'ANTENNE DE RECEPTION NE VOIT PAS LA TERRE: RADIOASTRONOMIE, SCIENCES DE L'UNIVERS, LIAISONS INTER-SATELLITES. CE MEMOIRE COMPREND DONC UNE PREMIERE PARTIE CONSACREE A LA PHYSIQUE ET AU FONCTIONNNEMENT, EN PARTICULIER A BASSE TEMPERATURE, DES TRANSISTORS A HAUTE MOBILITE ELECTRONIQUE (HEMT). DANS LA SECONDE PARTIE, NOUS TRAITONS DE LA CARACTERISATION AUX TEMPERATURES CRYOGENIQUES, TANT EN PARAMETRES S QU'EN PARAMETRES DE BRUIT DES COMPOSANTS HEMT EN PUCE. UNE METHODE ORIGINALE PERMETTANT DE S'AFFRANCHIR DU GRADIENT THERMIQUE QUE SUPPORTENT LES CABLES DE LIAISON, BASEE SUR LA MESURE D'UN TRANSISTOR A EFFET DE CHAMP NON POLARISE MONTE EN GRILLE COMMUNE, EST PRESENTEE. DES DIFFERENTS RESULTATS EXPERIMENTAUX SONT ENSUITE EXTRAITES LES EVOLUTIONS DES ELEMENTS DU SCHEMA EQUIVALENT ET DES SOURCES DE BRUIT DU TRANSISTOR EN FONCTION DE LA TEMPERATURE ET DE LA POLARISATION. ENFIN, NOUS ABORDONS LA CONCEPTION ET LA REALISATION DE L'AMPLIFICATEUR CRYOTECHNIQUE. APRES AVOIR SELECTIONNE LE COMPOSANT ET LA TECHNOLOGIE LES MIEUX ADAPTES AU FONCTIONNEMENT EN BASSE TEMPERATURE, NOUS DONNONS LES ELEMENTS NECESSAIRES A LA DETERMINATION D'UNE TOPOLOGIE OPTIMALE D'AMPLIFICATEUR FAIBLE BRUIT. LES RESULTATS DE SIMULATION OBTENUS SUR LES DIFFERENTS AMPLIFICATEURS REALISES AU MOYEN DE LOGICIEL D'AIDE AU DEVELOPPEMENT DE CIRCUITS MICRO-ONDES SONT PRESENTES, AVANT D'ANALYSER LES RESULTATS EXPERIMENTAUX RELEVES A LA TEMPERATURE DE L'AZOTE LIQUIDE
Author: Bhanu Pratap Singh Jadav
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Languages : fr
Pages : 134
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Le travail présenté dans cette thèse consiste à développer un circuit intégré original dans le domaine des ondes millimétriques. Associé à un réseau d'antennes, ce dispositif permettra de réaliser de la formation de faisceaux (« beamforming »), c'est-à-dire qu'il permettra d'orienter et de contrôler le diagramme de rayonnement dans la direction désirée. Pour les ondes millimétriques, cette capacité à orienter le faisceau compense par son gain, les pertes dues à la montée en fréquence. Ce nouveau circuit assure un déphasage RF contrôlable entre l'entrée et la sortie. Il est réalisé à base d'un Oscillateur Contrôlé en Tension (OCT) «triple-push» verrouillé par l'injection d'un signal à 8 GHz. Dans ces conditions, la fréquence du signal de sortie est de 24 GHz. L'objectif de cette thèse a été de concevoir ce déphaseur RF actif, totalement intégré et implémenté avec la technologie BiCMOS SiGe:C 0,25 μm de NXP Semiconductors. Dans la première partie de ce travail, la conception de cette nouvelle architecture d'OCT différentiel «triple-push» à la fréquence de 24 GHz est présentée. Nous verrons que l'OCT «triple-push» est constitué de trois OCT différentiels couplés via des diodes varactors. Les résultats de simulations post-layout valident la méthodologie de conception avec un excellent niveau de réjection de la fréquence fondamentale et de la deuxième harmonique. Par la suite, une nouvelle architecture d'un déphaseur différentiel 120° accordable à la fréquence de 8 GHz est présentée. Ce déphaseur permet d'obtenir à partir d'un seul signal d'entrée, trois signaux de même amplitude et déphasés de 120° entre eux. Le circuit a été implémenté et les différents résultats de simulations post-layout obtenus ont été exposés. Enfin, le circuit global a été conçu et implémenté, en combinant le circuit déphaseur 120° et le circuit OCT «triple-push». Ce dernier est verrouillé par injection par le déphaseur 120°. Les résultats de simulations post-layout valident l'approche originale du système conçu et montrent une variation linéaire du déphasage dans tout le plan de phase. Ce déphaseur actif est destiné à être associé à une antenne élémentaire pour ensuite constituer un réseau antennaire complet qui pourra être utilisé pour la transmission de données, par exemple en technologie 5G.
