Tesi sul tema "Mélangeurs intégrés"

L'objectif de ce travail de thèse est de concevoir et réaliser des circuits mélangeurs à 330GHz et à 183GHz pour la détection hétérodyne en astrophysique. Ces circuits sont basés sur les diodes Schottky, permettant ainsi un fonctionnement à température ambiante. Le thème principal de la thèse consiste à élaborer un protocole de fabrication de diodes Schottky submicroniques et à les intégrer dans des circuits mélangeurs. Ces circuits seront assemblés dans un bloc de test et caractérisés en termes de performances RF. Ce travail de thèse pourra être utilisé pour des circuits à plus hautes fréquences, aussi bien pour les mélangeurs que pour les multiplicateurs. Un processus de fabrication entièrement basé sur la lithographie électronique a été développé, permettant la réalisation de diodes Schottky ayant des anodes submicroniques et le perfectionnement de leurs caractéristiques électriques. De nombreuses études spécifiques d'optimisation de contact ohmique et de contact Schottky ont permis d'obtenir des résistances en séries inférieures à 10Ω et des meilleurs facteurs d'idéalité entre 1,08 et 1,15. Deux types de circuits ont été réalisés. L'un pour un fonctionnement à 330GHz composé d'une paire d'anodes anti-parallèles sur une membrane de 10μm. L'autre, pour une fréquence de fonctionnement à 183GHz, consiste en un circuit MMIC comprenant une paire d'anodes anti-parallèles sur une membrane de 50μm. Un des composants à 330GHz a été intégré dans un bloc mélangeur et ses performances RF ont été caractérisées. Le résultat préliminaire a été encourageant avec une température de bruit de 1800K pour une perte en conversion de 8dB
The objective of this thesis is to design and integrate circuits mixers at 330GHz and 183GHz for heterodyne detection in astrophysics. These circuits are based on Schottky diodes, allowing operation at room temperature. The main point of the thesis is to develop a protocol for fabrication of submicron Schottky diodes and to integrate them in circuits mixers. These circuits are integrated in a test block and characterized in terms of RF performances. This thesis work may be used for circuits at higher frequencies, for both mixers and multipliers. A fabrication process entirely based on electron beam lithography has been developed, allowing the realization of Schottky diodes with submicronic anodes and improvement of their electrical characteristics. Many studies for specific optimization of the ohmic and schottky contacts have yielded to series resistances below 10Ω and to best ideality factors between 1,08 and 1,15. Two types of circuits have been made. One for operation at 330GHz composed of a pair of anti-parallel anodes on a 10μm membrane. The other, for a frequency of 183GHz, consists of a MMIC circuit including a pair of anti-parallel anodes on a 50μm membrane. One of the components to 330GHz has been integrated into a mixer bloc, its RF performances have been characterized. The preliminary result was encouraging with a noise temperature of 1800K for a conversion loss of 8dB

Un recepteur de telecommunications modernes est compose de circuits non lineaires fondamentaux tels que le melangeur ou l'oscillateur qui alimente ce dernier. Pour la gestion des spectres d'informations vehiculees, des modulations vectorielles de plus en plus complexes sont utilisees, et les specifications en bruit de ces circuits sont de plus en plus contraignantes, tant pour le niveau de bruit de phase des sources micro-ondes utilisees que pour le facteur de bruit du melangeur. Pour repondre a ces exigences, il faut disposer de modeles de bruit precis de composants fonctionnant en regime grand signal, avant de pouvoir proceder a la phase de conception des circuits faible bruit. C'est pour repondre a ces objectifs qu'ont ete developpes les travaux presentes dans cette these de doctorat d'universite. Le premier chapitre de ce memoire traite de la methode generale d'analyse du bruit de composants en regime de fonctionnement grand signal (operant dans un oscillateur ou un melangeur). Le deuxieme chapitre presente l'elaboration d'un modele de bruit pour melangeurs a tecs base sur le formalisme des matrices de conversion et de deux temperatures equivalentes de bruit. Il est montre en particulier que les performances en bruit ultimes de melangeurs a tec chauds sont correlees a celles des composants utilises en amplification faible bruit (regime lineaire). Dans le troisieme chapitre, une conception de melangeurs actifs orientes faible bruit en technologie mmic est presentee. La caracterisation des circuits a permis de valider, par retro-simulation, le modele de bruit pour melangeurs a tecs. Les quatrieme et cinquieme chapitres sont essentiellement devolus a la modelisation du spectre de bruit d'oscillateur micro-onde.

Ma thèse intitulée "conception de circuits radiofréquences en technologie CMOS VLSI sous contrainte de faible tension" s'est déroulée au sein du laboratoire IXL de l'Université de bordeaux 1. Elle a permis dans un premier temps de mettre en avant les contraintes de conception induites par le marché de masse des objets sans fil qui sont : la faible consommation, la faible tension d'alimentation, l'utilisation de technologies CMOS VLSI et la nécessité de réaliser des architectures innovantes. Ainsi, s'appuyant au préalable sur une étude théorique et analytique de l'effet de substrat, nous avons conçu des circuits novateurs dédiés aux chaînes d'émission/réception radiofréquences tels : des amplificateurs faible de bruit (LNA), des mélangeurs (MIXER) ainsi qu'un préamplificateur de puissance (PPA). Le test de ces blocs a permis de valider leur adéquation avec les spécifications requises par les standards actuels de communication comme : le GSM, le DCS1800, l'UMTS, les normes IEEE 802. 11aet b, Bluetooch et enfin HiperLAN2.

L’électrochimie directe des protéines (PFE) est une technique dans laquelle une enzyme est adsorbée à une électrode et son activité catalytique est mesurée sous forme d’un courant électrique, ce qui permet l’étude de la cinétique d’enzyme en fonction de différents paramètres expérimentaux. Cette technique nécessite un transport rapide du substrat vers l’électrode. Dans une étude précédente, notre équipe a proposé une nouvelle cellule électrochimique offrant un transport supérieur à l’électrode tournante, couramment utilisée dans les méthodes PFE. Dans cette thèse, nous avons exploré, à l’aide de CFD, l’effet des différents paramètres et proposé des formules semi-empiriques pour prédire les propriétés de transport dans la cellule. Puis, nous avons validé expérimentalement nos prédictions. En outre, nous avons construit un nouveau type de cellule avec des mélangeurs intégrés qui devraient permettre des changements rapides de concentrations
Protein Film Electrochemistry (PFE) is a technique in which an enzyme is adsorbed at an electrode and its catalytic turnover rate is measured as an electrical current which allows the investigation of enzyme’s kinetics as a function of different experimental parameters. However, this technique requires fast transport of the substrate towards the electrode. In a previous study, our team proposed a new design based on the wall-tube electrode that provides better transport than the rotating disc electrode, which is commonly used in PFE methods. In this thesis, we explored, using CFD, the effect of the various parameters of the design and proposed semi-empirical formulas to predict the mass transport coefficient and shear stress at the electrode. We used a 3D-printed cell to validate experimentally our predictions. Moreover, we designed and built a new type of wall-tube electrodes with integrated mixers that should allow faster changes of substrate and inhibitor’s concentrations

Les systèmes de communication hyperfréquences connaissent actuellement un développement considérable vers de nouvelles applications. Parmi celles-ci on peut distinguer les systèmes anticollisions, les communications par satellites ou encore les radiocommunications sans fils. Dans tous ces systèmes, les mélangeurs ont un rôle clé, tant en émission qu'en réception. Ce travail a consisté essentiellement en l'élaboration de méthodologies spécifiques d'analyse et de conception pour la réalisation de circuits mélangeurs millimétriques. Dans un premier temps, nous avons développé un modelé électrique non linéaire de hemt mono grille, spécifique a l'application mélangeur par grille. Ensuite ce modelé a été implanté dans le simulateur hyperfréquence mds et utilise pour la conception et la réalisation de mélangeurs par grille en bande ka (26-40 gHz), en technologie hybride. Une analyse complète a permis de mettre en évidence les limites fréquentielles de cette technologie. Toutefois, grâce a une méthodologie rigoureuse, les circuits réalises ont obtenu des performances très satisfaisantes. La deuxième partie de ce travail a été consacrée a l'étude et au développement de mélangeurs en technologie mmic avec des transistors à effet de champ (tec) bigrille de type pm-hemt et fonctionnant en bande v (50-75 gHz). L'inexistence de modelés non linéaires pour ces tecs bigrilles nous a conduits à élaborer notre propre modelé électrique. Les circuits réalises par la fonderie Thomson tcs ont donné des performances égalant l'état de l'art pour la bande v. A l'issue de l'étude complète a été analyse le fonctionnement très complexe du dispositif. Ces travaux, réalises dans le cadre de contrats européens esprit iii (aims et classic) ont donné lieu à une étroite collaboration avec des partenaires industriels en vue d'un transfert vers des applications spécifiques. Les résultats obtenus ont montré que l'utilisation de tec pour la fonction mélange est une solution très prometteuse pour la bande millimétrique.

Le domaine des télécommunications a connu un essor fulgurant et plusieurs systèmes sont maintenant à l'étude afin d'offrir des débits de données rapides aux usagers résidentiels. Parmi ces systèmes, un en particulier est basé sur le principe de la téléphonie cellulaire, où un signal micro-onde optique sera acheminé à la cellule par fibre optique puis converti en signal radiofréquence pour être transmis dans les foyers. La première étape pour y parvenir est d'obtenir une source de signal micro-onde optique stable. La façon de réaliser cette source est d'utiliser deux diodes laser et un circuit électronique de rétroaction pour contrôler la fréquence de la source micro-onde. Ce document présente les travaux réalisés pour concevoir le mélangeur du circuit de rétroaction. Le mélangeur est la portion du circuit qui compare le signal de la source avec une référence pour obtenir un signal de correction d'erreur. Dans un premier temps, une étude approfondie des méthodes de correction de la longueur d'onde émise par une diode laser est présentée, suivie d'une étude des différentes architectures de mélangeurs. En second lieu, l'équation de gain de la cellule de Gilbert est améliorée afin de tenir compte du comportement en hautes fréquences des transistors et faciliter la tâche des concepteurs dans ce domaine. Troisièmement, une cellule de Gilbert est conçue à partir de la technologie SiGe5AM de IBM et les résultats de simulation sont présentés. Enfin, le bilan des travaux et les prochaines étapes pour la suite du développement du circuit photonique intégré sont exposés en conclusion.

Plusieurs projets de radiotélescopes géants du futur sont actuellement en cours de développement ou de construction. Ces radiotélescopes ne sont plus constitués d’une seule grande antenne, mais de plusieurs centaines voire milliers de plus petites. Compte tenu du grand nombre d’antennes et donc du grand nombre de circuits électroniques associés, l’utilisation de circuits intégrés s’avère être la plus appropriée aussi bien d’un point de vue économique que d’un point de vue performance. Dans le cadre du programme européen SKADS de développement du radiotélescope SKA (Square Kilometer Array), 3 fonctions de base (amplificateur faible bruit, filtre passe-bande et mélangeur) d’une chaîne de réception sont étudiées et réalisées. Ces fonctions sont ensuite assemblées par la technique du flip-chip (retournement de puces) afin de former un SiP (System in Package), c’est-à-dire un système électronique très compact. La particularité est que la technologie passive utilisée pour réaliser le filtre passe-bande sert également de substrat d’interconnexion pour le report des puces actives. La bande de fréquence étudiée est comprise entre 350MHz et 2GHz. L’étude montre que l’utilisation de SiP dans les projets de radioastronomie est viable.

Dans le cadre des nouvelles applications dans la bande de fréquence millimétrique, une évaluation de la technologie CMOS 65nm SOI pour la conception de circuits est proposée. Cette évaluation s'articule autour de deux axes principaux. Tout d'abord les composants actifs et passifs spécifiques à la technologie font l'objet d'une étude en terme de performances et de modélisations. Ensuite la technologie est évaluée au travers l'exemple de circuits composant une chaîne de réception

Une nouvelle approche de la conversion numérique analogique des signaux RF est proposée au sein d'une chaîne d'émission basée sur le principe de la modulation delta-sigma qui fournit un signal sur 1 bit à haute cadence dans le cadre de la recherche sur la radio logicielle. Le standard choisi pour démontrer ce concept est l'UMTS. La conversion numérique analogique du signal radiofréquence a été réalisée en mode tension pour des raisons d'efficacité par l'intermédiaire d'un amplificateur de puissance commuté. Afin de générer suffisamment de puissance avec les technologies submicroniques fonctionnant à faibles tensions d'alimentation, un combineur de puissance différentiel cinq voies avec des lignes de transmission à éléments localisés a été réalisé dans des technologies CMOS 65nm et IPD (Integrated Passive Devices), toutes deux développées par ST Microelectronics. Cette architecture offre en plus la possibilité de réaliser un filtre semi numérique reconfigurable qui permet de créer des zéros de transmission dans les bandes voisines du standard considéré. Les mesures réalisées sur un système comprenant le générateur numérique delta-sigma ainsi que le combineur de puissance à lignes de transmission et le filtrage numérique reconfigurable permettent de valider les différents principes développés dans cette thèse. Le combineur de puissance permet d'obtenir une puissance de 18dBm pour un signal sinusoïdal dans la bande fondamentale grâce à un gain en puissance relatif pour cinq voies de 14dB à 1.2GHz
Ln this work a novel approach to D/A conversion of RF signais is developed in the context of a transmission chain based on delta-sigma modulation, providing a very high speed 1 bit digital signal, suitable for software-defined radio (SDR). The standard chosen to demonstrate this con cep is UMTS. Digital to analogue conversion is realized here in a voltage-mode for efficiency reasons thanks to a switching Power Amplifier. ln order to provide enough power with low voltage deep-submicron technologies, a five channels differential power combiner using lumped element transmission lines has been realised in 65nm CMOS and Integrated Passive Devices (IPD) processes, both developed by ST Microelectronics. A reconfigurable semi-digital filter can be realized in the latter architecture ln order to create notches in the nearby frequency bands. Measurements are made on a full system, comprising a digital delta-sigma signal generator, a 5-path power combiner and a reconfigurable digital filtering. The 5-path power combiner allows a maximal output power for a single tone in fundamental band of 18dBm thanks to a 14dB relative power gain at 1.2GHz

Dans un monde qui doit faire face aux défis de la mobilité et de la sécurité, le besoin croissant d’applications adaptées aux nouveaux modes de vie a fait émerger de nouveaux marchés technologiques. L’enjeu réside à la fois dans l’augmentation du trafic mondial de données mobiles ainsi que dans la conception de systèmes de détection LiDAR plus efficients. Cette tendance duale a motivé de nombreux travaux de recherche en bande millimétrique afin de développer de circuits toujours plus performants. Les recherches scientifiques présentées dans cette thèse s’inscrivent dans ce sens. La première partie de l’étude porte sur le développement d’une architecture de diode Schottky innovante en technologie BiCMOS 55. Les diodes conçues montrent des performances intrinsèques à l’état de l’art avec des fréquences de coupure avoisinant les 1 THz. Une stratégie de modélisation analytique a été initiée en s’appuyant sur le dimensionnel et la physique de l’architecture et se montre efficacement en bon accord avec les facteurs de mérite extraits des mesures. Les diodes sont ensuite incluses dans deux circuits démonstrateurs. Le premier est un mélangeur sous-harmonique intégré sur silicium fonctionnant autour de 106 GHz. La conception du mélangeur s’appuie sur l’utilisation conjointe de l’architecture de diode Schottky et du modèle analytique développés en technologie BiCMOS 55nm. Malgré des pertes de conversion de 20,3 dB, la réception d’un signal QAM-16 démodulé avec un débit de 40 Gbit/s a pu être démontrée. Le second circuit démonstrateur porte sur le développement d’un pixel unitaire pour des applications d’imagerie fonctionnant à 2,5 THz. Cette deuxième étude propose également une stratégie détaillée de conception d’antennes intégrées en technologie silicium. L’objectif est d’établir la faisabilité de ces circuits innovants sur des technologies silicium commerciales en vue de s’insérer dans les marchés 5G et LiDAR afin d’adresser les enjeux actuels
In a world facing new challenges such as mobility or safety, the increasing demand of applications fitted to new ways of life has driven the emergence of new technology markets. The challenge twofold lies in the rise of global mobile data traffic and the design of more efficient LiDAR sensor’s systems. This dual trend has prompted research studies on millimeter-wave bands in order to contribute to the development of increasingly competitive electronics circuits. Scientific researches presented in this thesis falls within this perspective. The first part of the study deals with the development of an innovative Schottky diode architecture in BiCMOS 55 nm technology. The fabricated Schottky diodes show state-of-the-art intrinsic performance with cut-off frequencies nearby 1 THz. An analytical modeling strategy have been initiated by leveraging the architecture dimensions and physics to efficiently provide à fair agreement with the factor of merit extracted from measurements. Some of these devices are then included in two demonstrator circuits. The first one is a silicon-based subharmonic mixer operating around 106 GHz. The subharmonic mixer design relies on the collaborative use of the Schottky diode architecture and the analytical lumped model developed in BiCMOS 55nm technology. Despite a 20.3 dB conversion loss, the reception of QAM-16 demodulated signal with data rate up to 40 Gbit/s has been achieved. The second circuit concerns a unit pixel for imager applications operating at 2.5 THz. This second study also suggests a detailed strategy of the integrated antennas designed in silicon technology. This research work aims at determining the feasibility innovative circuits designed with commercially available silicon technologies in order to address 5G and LiDAR markets

La réglementation mondiale, pour des appareils de courte portée, permet l’utilisation sans licence de plusieurs Gigahertz de bande autour de 60 GHz. La bande des 60 GHz répond aux besoins des applications telles que les réseaux de capteurs très haut débit autonome en énergie,ou les transmissions à plusieurs Gbit/s avec des contraintes de consommation d’énergie. Il y a encore peu de temps, les interfaces radios fonctionnant dans la bande millimétrique n’étaient réalisables qu’en utilisant des technologies III-V couteuses. Aujourd’hui, les avancées des technologies CMOS nanométriques permettent la conception et la production en masse des circuits intégrées radiofréquences (RFIC) à faible coût.Cette thèse s’inscrit dans des travaux de recherches dédiés à la réalisation d’un système dans un boîtier (SiP, System in Package) à 60 GHz contenant à la fois l’interface radio (bande de base et circuits RF) ainsi qu’un réseau d’antennes. La première partie de cette thèse est dédiée la conception de la tête RF de l’émetteur-récepteur à faible consommation pour l’interface radio. Les blocs clefs de cette tête RF (amplificateurs, mélangeurs et un oscillateur commandé en tension) sont conçus, réalisés et mesurés en utilisant la technologie CMOS 65 nm de ST Microelectronics. Des éléments actifs et passifs sont développés spécifiquement pour l’utilisation au sein de ces blocs. Une étape importante vers l’intégration de la tête RF complète de l’émetteur-récepteur est l’assemblage de ces blocs de base afin de réaliser une puce émetteur et une puce récepteur. A ce but, une tête RF pour le récepteur a été réalisée. Ce circuit présent une consommation et un encombrement plus réduit que l’état de l’art.La deuxième partie de cette thèse présente le développement des modèles comportementaux des blocs de base conçus. Ces modèles au niveau système sont nécessaires afin de simuler le comportement du SIP, qui devient trop complexe si des modèles détaillés du niveau circuitsont utilisés. Dans cette thèse, une nouvelle technique modélisant le comportement en régime transitoire et régime permanent ainsi que le bruit de phase des oscillateurs commandés en tension est proposée. Ce modèle est implémenté dans le langage de description de matérielVHDL-AMS. La technique proposée utilise des réseaux de neurones artificiels pour approximer la caractéristique non linéaire du circuit. La dynamique est décrite dans l’espace d’état. Grâce à ce modèle, il est possible de réduire d’une façon drastique le temps de calcul des simulations système tout en conservant une excellente précision
Worldwide regulations for short range communication devices allow the unlicensed use of several Gigahertz of bandwidth in the frequency band around 60GHz. This 60GHz band is ideally suited for applications like very high data rate, energy-autonomous wireless sensor networks or Gbit/s multimedia links with low power constraints. Not long ago, radio interfaces that operate in the millimeter-wave frequency range could only be realized using expensive compound semiconductor technologies. Today, the latest sub-micron CMOS technologies can be used to design 60GHz radio frequency integrated circuits (RFICs)at very low cost in mass production. This thesis is part of an effort to realize a low power System in Package (SiP) including both the radio interface (with baseband and RF circuitry) and an antenna array to directly transmit and receive a 60GHz signal. The first part of this thesis deals with the design of the low power RF transceiver front-end for the radio interface. The key building blocks of this RF front-end (amplifiers, mixers and a voltage controlled oscillator (VCO)) are designed, realized and measured using the 65nm CMOS technology of ST Microelectronics. Full custom active and passive devices are developed for the use within these building blocks. An important step towards the full integration of the RF transceiver front-end is the assembly of these building blocks to form basic transmitter and receiver chips. Circuits with small chip size and low power consumption compared to the state of the art have been accomplished.The second part of this thesis concerns the development of behavioral models for the designed building blocks. These system level models are necessary to simulate the behavior of the entire SiP, which becomes too complex when using detailed circuit level models. In particular, a novel technique to model the transient, steady state and phase noise behavior of the VCO in the hardware description language VHDL-AMS is proposed and implemented. The model uses a state space description to describe the dynamic behavior of the VCO. Its nonlinearity is approximated by artificial neural networks. A drastic reduction of simulation time with respect to the circuit level model has been achieved, while at the same time maintaining a very high level of accuracy

L’augmentation du nombre d’appareils communicants et du débit de données a pour conséquence une montée en fréquence des dispositifs micro-ondes, notamment dans le secteur du spatial. L’optimisation des modules existants n’est pas toujours suffisante. Il faut donc synthétiser de nouveaux circuits. Cependant, la plupart des méthodes de synthèse existantes, inclues dans les logiciels de CAO, ne prennent pas en compte les modèles à pertes des fondeurs. Or, plus la fréquence de fonctionnement est élevée, plus leurs prises en compte est indispensable. Cette thèse propose une nouvelle méthode de synthèse et de conception pour les circuits faible bruit intégrés (amplificateur faible bruit et mélangeur). Elle prend en compte les modèles à pertes des composants passifs des fondeurs, les lignes de connexion, les jonctions et elle combine plusieurs fonctions comme l’amplification et le filtrage ainsi que le mélange et le filtrage. Elle a été validée en simulation et en mesure
Due to the evolution of wireless systems and data rate, it is necessary to increase microwave operating frequencies, especially in space industry. Optimization of existing circuit topologies are always not enough and therefore, we need to synthetize new circuits. Unfortunately, most of the existing synthesis methods, including in CAD softwares, are only based on lossless passive component models. With the increase of operating frequency, we need to take the effect of losses in the passive component models during synthesis. This thesis introduces a new synthesis and design method for low noise integrated circuits(low noise amplifier and mixer). Lossy passive component models from foundries, connecting wires, junctions and co-design (amplification and filtering or mixing and filtering)are included. The design procedure was validated by simulations and measurements

La première source laser solide à base de polymère dopé par des colorants organiques a été obtenue dans les années 1970, mais jusqu'à la fin du vingtième siècle, peu d'avancées ont été faites. La recherche de sources laser à colorants solides intégrées s'est beaucoup développée ces dernières années grâce à l'avènement de matériaux polymères organiques 'classiques' et hybrides organo-minéraux 'sol-gels' de meilleure qualité.Dans ces travaux, la caractérisation des matériaux est effectuée en termes de propriétés spectrales et de photostabilité des matériaux polymères dopés par des colorants organiques. L'influence sur les propriétés du matériau de l'environnement de la molécule de colorant et du viellissement est discutée.L'application de ces matériaux à la réalisation de sources laser intégrées est faite. Les performances des couples colorant-matrice en terme d'efficacité, de durée de vie en régime de train d'impulsions laser et d'accordabilité en longueur d'onde à l'aide de l'effet de rétroaction distribuée, sont mesurées.Enfin, la comparaison des mesures de caractérisation des matériaux en couches minces et des performances système en régime laser intégré, permet l'identification des paramètres agissant sur ces dernières. Notamment, la présence d'une forte absorption résiduelle dans la bande de fluorescence diminue l'efficacité laser des échantillons, et une bonne conduction thermique dans le matériau permet d'augmenter sa durée de vie en régime laser en limitant la thermodégradation des molécules de colorant. Des compromis sont, de plus, à faire pour la rigidité de la matrice, qui augmente le gain, mais aussi les pertes de propagation dans les matériaux.

A partir des mesures par atd et diffraction de rayons x et des donnees bibliographiques sur les diagrammes de phase binaires d'oxydes tels que sio::(2), b::(2)o::(3), p::(2)o::(5), gao::(2), as::(2)o::(3), calcul de diagrammes de phases ternaires et quaternaires. En utilisant les mesures de temperature de transition vitreuse et de fluage, proposition des systemes sio::(2)-b::(2)o::(3)-geo::(2) et sio::(2)-b::(2)o::(3)-as::(2)o::(3) comme oxydes de planarisation dans les circuits integres

Ce manuscrit présente l'intégration conjointe d'un banc de mesure de bruit de phase et de résonateurs BAW sur lesquels doit s'effectuer la mesure. Une tendance actuelle vise à intégrer à côté de systèmes plus ou moins complexes, des circuits permettant d'en faciliter les tests. L'intégration du banc de mesure de bruit de phase permet de nous affranchir des contraintes provenant de la mesure externe sous pointes et du coût élevé associé. L'intégration simultanée des circuits de tests avec les systèmes à mesurer, permet également d'exploiter pleinement les possibilités d'appariement de composants disponibles sur un même substrat. Ce type de mesure On-Chip simplifie considérablement la procédure de test, en minimisant l'utilisation de matériel de mesure externe encombrant et de coût élevé. Elle évite aussi les dispersions inhérentes à l'utilisation de composants discrets externes, offrant la possibilité de suivre facilement l'évolution des caractéristiques du système, soit dans le temps, soit après divers types de dégradations. Cette mesure intégrée conduit naturellement à la conception de circuits autotestables, et donc autoreconfigurables. Notre travail de thèse a consisté à définir l'architecture, ainsi que le dimensionnement des différents éléments du banc de mesure, en fonction de la précision de mesure souhaitée. Nous avons montré qu'un système d'instrumentation performant peut s'intégrer dans une technologie SiGe standard
This works deals with an integrated phase noise test bench for BAW resonators. The technology which has been used is the SiGe: C 0. 25 µm BiCMOS7RF process from ST Microelectronics. A current trend is to integrate testing facilities next to more or less complex circuits. The integrated test bench for measuring phase noise can relieve us of the constraints of external probing measurement and high cost. The simultaneous integration of the test circuit with the systems to measure also allows to fully exploiting component matching possibilities available on the same substrate. On-chip measurement greatly simplifies the testing process, minimizing the use of bulky external measurement equipment and high cost. It also allows following the system characteristic variations, in time or after various damages. This measure leads naturally to the design of self-testable, therefore self-reconfigurable, ICs. The goal of this thesis was to define the component architectures and the design of the integrated phase noise test bench, depending on the measurement accuracy. We show that this highly performance instrumentation system can be integrated in a standard SiGe technology

Ce manuscrit présente l'intégration conjointe d'un banc de mesure de bruit de phase et de résonateurs BAW sur lesquels doit s'effectuer la mesure. Une tendance actuelle vise à intégrer à côté de systèmes plus ou moins complexes, des circuits permettant d'en faciliter les tests. L'intégration du banc de mesure de bruit de phase permet de nous affranchir des contraintes provenant de la mesure externe sous pointes et du coût élevé associé. L'intégration simultanée des circuits de tests avec les systèmes à mesurer, permet également d'exploiter pleinement les possibilités d'appariement de composants disponibles sur un même substrat. Ce type de mesure On-Chip simplifie considérablement la procédure de test, en minimisant l'utilisation de matériel de mesure externe encombrant et de coût élevé. Elle évite aussi les dispersions inhérentes à l'utilisation de composants discrets externes, offrant la possibilité de suivre facilement l'évolution des caractéristiques du système, soit dans le temps, soit après divers types de dégradations. Cette mesure intégrée conduit naturellement à la conception de circuits autotestables, et donc autoreconfigurables. Notre travail de thèse a consisté à définir l'architecture, ainsi que le dimensionnement des différents éléments du banc de mesure, en fonction de la précision de mesure souhaitée. Nous avons montrer qu'un système d'instrumentation performant peut s'intégrer dans une technologie SiGe standard.

Le travail présenté ici s'inscrit dans la perspective du développement de modules électroniques à très faible coût et à très faible consommation pour les réseaux de capteurs sans fils (WSN). Il traite de la conception et du test d'une chaîne de réception RF compatible avec la norme IEEE 802.15.4 pour la bande ISM 2.4GHz. L'interface RF objet de notre étude inclue toutes les fonctions depuis l'antenne jusqu'au 1er étage du filtre analogique en bande de base, à partir duquel le gain devient suffisant pour masquer le bruit introduit par le reste de la chaîne de réception. Ce mémoire articulé autour de quatre chapitres, décrit toutes les étapes depuis la définition des spécifications de la chaîne de réception jusqu'à la présentation de ses performances, en passant par l'étude de son architecture et la conception de ses différents étages. Suite à l'étude de l'impact des interféreurs IEEE 802.15.4 et IEEE 802.11b présents dans la bande ISM 2.4GHz, une architecture utilisant une fréquence intermédiaire de 6MHz a été retenue. En outre, pour pouvoir répondre aux spécifications fixées, cette architecture est composée de plusieurs étages innovants ou originaux tels qu'un balun intégré trois accès, un amplificateur faible bruit sans inductance, un mélangeur passif piloté par un signal local (OL) à très faible rapport cyclique ainsi qu'un filtre bande de base optimisé en bruit et en linéarité. Intégré dans une technologie CMOS 90nm, ce récepteur occupe une surface de 0.07mm², ou 0.23mm² en incluant le balun intégré, qui représente une réduction de 70% par rapport à l'état de l'art des puces compatibles avec le standard IEEE 802.15.4. En prenant en compte la consommation dynamique de toute la chaîne de mise en forme du signal OL, la tête de réception précédemment décrite consomme seulement 4mA sous une tension d'alimentation de 1.35V. Enfin, en incluant le balun intégré, le gain est de 35dBv/dBm, le facteur de bruit de 7.5dB, l'IIP3 de -10dBm et la réjection d'image supérie ure à 32dB. Ces performances placent ce récepteur parmi les récepteurs RF les plus performants pour cette application. Les nombreux principes mis en Suvre sont par ailleurs transposables à d'autres bandes de fréquences et à d'autres standards de communication.