Intégration monolithique d'amplificateurs de puissance multi-bandes à fort rendement pour applications cellulaires

par Pascal Reynier

Thèse de doctorat en Dispositifs de l''électronique intégrée

Sous la direction de Christian Gontrand.

Soutenue en 2009

à Lyon, INSA .


  • Résumé

    Cette thèse s’inscrit dans le cadre d’une réflexion sur l’intégration complète sur silicium d’amplificateurs de puissance, sur leur optimisation en rendement ainsi que sur les possibilités de fonctionnement multi-bandes. Elle porte sur l’étude de PA monolithiques multi-bandes à fort rendement pour les standards E-GSM et DCS sur une technologie BiCMOS 0. 25 micromètre. Pour une optimisation du rendement à faible puissance et un fonctionnement multi-bandes, nous présentons tout d’abord l’étude de dispositifs de puissance LDMOS à largeur de grille variable. Cette étude s’articule autour de deux réalisations : une structure de puissance accordable pour des puissances de 24dBm et 27dBm ainsi que d’un étage de puissance accordable pour les bandes basses et hautes du standard GSM. Dans le cadre d’une intégration totale des PA, sans dégradation du rendement, les performances du réseau de sortie, en termes d’encombrement et de pertes, sont critiques. Ainsi, nous nous sommes penchés sur l’étude de transformateurs de puissance intégrés faibles pertes. Nous exposons notamment une méthode de pré-dimensionnement simple et précise tenant compte de la technologie et de la structure du transformateur. En suivant celle-ci deux transformateurs de puissance faibles pertes pour les bandes basses et hautes du standard GSM sont présentés et une étude à été engagée sur l’intégration de transformateurs de puissance multi-bandes. Enfin nous présentons une solution innovante de “ PA dual band ” pour les standards E-GSM et DCS à base de transistors de puissance HBT et LDMOS. Conçue et implémentée sur silicium, elle apparaît intéressante en termes de performances et réellement compétitive en termes de surface.

  • Titre traduit

    = Monolithic integration of high efficiency multi-band power amplifier for handset applications


  • Résumé

    This thesis deals with a reflection on power amplifier integration on silicon, on its efficiency optimisation and on its multibands operation. For these reasons, we study high efficiency, multibands monolithic PA for E-GSM and DCS standards into 0. 25 micrometer BiCMOS technology. For a multiband operation and to optimized PA efficiency at low power levels, we proposed to use LDMOS power device with variable gate width. This is based on two realisations: first a variable gate width power device for 24dBm and 27dBm and secondly a power stage for low and high GSM bands. As part of a total PA integration without efficiency degradation, output matching network performances are crucial. Then, for these reasons, we look into low loss integrated power transformers. We exposed notably a simple and accurate method for transformers pre-sizing witch takes into account technology and transformer structure. In application we present two power transformers with low losses for GSM low and high bands. Moreover for multibands operation we set out the study of the integration of multibands power transformers. Finally, we presented an innovative solution of dual band PA for E-GSM and DCS standards realized with HBT and LDMOS devices. Realized and integrated in silicon, this solution has intrusting performances and is really competitive in terms of area.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (XII-186 p.)
  • Annexes : Références bibliogr en fin de chapitres

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(3493)
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.