Utilisation de concepts innovants dans la fonction oscillateur radiofréquence

par Abdelkrim Medjahdi

Thèse de doctorat en Dispositifs de l'électronique intégrée

Sous la direction de Francis Calmon.

Soutenue en 2010

à Lyon, INSA .


  • Résumé

    L'étude des oscillateurs radiofréquence suscite continuellement un grand intérêt de la communauté des concepteurs. L'évolution des systèmes de télécommunications impose d'optimiser le compromis fréquence-consommation. Dans ce cadre, nous avons réalisé une étude afin d'utiliser des concepts innovants dans la fonction oscillateur radiofréquence pour répondre aux exigences croissantes. Le premier point abordé est celui d'augmenter la fréquence d'oscillation en utilisant des transistors bipolaires à hétérojonction (HBT) réalisé en SiGe:C. Dans un premier temps, nous avons réalisé un VCO à 20 GHz de type Colpitts base commune avec une architecture différentielle en technologie BiCMOS 0. 25 1Jm. Nous constatons que ce circuit occupe une surface importante dans le circuit intégré à cause de l'inductance spirale. Dans un second temps, pour réduire la taille de la puce, nous avons utilisé la technique de l'inductance active qui permet de réaliser un circuit oscillateur en l'associant à une capacité. Ce type de VCO est très avantageux en surface et présente une large plage de variation de fréquence de l'ordre de 1 GHz autour d'une fréquence centrale de 2. 5 GHz. Le circuit a été réalisé en technologie (Bi)CMOS 0. 25 1Jm. Pour illustrer les avantages d'un tel oscillateur, nous avons réalisé en technologie CMOS 0. 3e micromètre, un oscillateur 2. 5 GHz avec une architecture standard avec une paire de transistors croisés en architecture différentielle. Celui-ci occupe une plus grande surface, une bande d'accord moins large et une consommation réduite. Un compromis peut être obtenu en utilisant la diode tunnel résonante (RTD) grâce à ces propriétés intrinsèques intéressantes (fréquence de coupure très élevée, RDN,. . . ). Nous avons étudié et démontré la faisabilité d'un oscillateur à base de RTD avec une architecture simple ou hybride (associant RTD et transistor MOS), nous nous sommes focalisés sur la conception d'un oscillateur 20 GHz en utilisant des RTD Hf02/Si-contraint.

  • Titre traduit

    = Using innovative concepts in the radio frequency oscillator function


  • Résumé

    The study of sinusoïdal oscillators raises continuously great interest of the community of designers. The evolution of telecommunications systems requires optimizing of the compromise frequency-consumption. In this context, we present a study to use innovative concepts in the radio frequency oscillator to satisfay growing performances. The first is increasing the frequency of oscillation using heterojunction bipolar transistors (HBT) made with SiGe:C. Initially, we performed a voltage controlled oscillator at 20 GHz Colpitts common base type, with a differential architecture in BiCMOS 0. 25 llffi technology. This circuit includes passive inductor, occupy a large area in the integrated circuit. In a second step, to reduce the size of an oscillator, we used the technique of active inductor which provides an inductive behavior. Associating this fictive inductance with a capacitor permits the realization of controlled oscillator. This type of VCO reduce the area occupied and has a wide range band frequency of 1 GHz around 2. 5 GHz. The circuit is realized in Technology (Bi)CMOS 0. 25 11m. To illustrate the benefits of such oscillator, we realized in CMOS 0. 35 11m technology, a 2. 5 GHz oscillator with a standard circuit, based on transistors crossed in differential architecture. It occupies a larger area but has lower tuning band and Jess consumption. A compromise can be achieved using the resonant tunneling diode (RTD), which is a very attractive nano-device for these interest intrinsic properties (very high cut-off frequency, negative differential resistance, very small area,. . . ). We studied the feasibility of an oscillator based RTD's with a simple and hybrid architecture, we focused on the design of an oscillator using silicon RTD. This feasibility study showed the potential of RTD Hf02/Si-strain in a Muramatsu hybrid architecture oscillator at 20 GHz.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XXIX-191 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 185-191

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(3690)
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