Contribution à la conception de synthèses de fréquence pour liaison satellite embarquée : montée en résolution et réduction des raies parasites

par Julien Juyon

Thèse de doctorat en Électromagnétisme et systèmes haute fréquence

Sous la direction de Éric Tournier et de Stéphane Thuries.

Soutenue en 2013

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Etre connecté en haut débit au WEB à bord des avions est un marché à fort potentiel commercial qui a motivé le lancement d'un projet nommé FAST (Fiber-like Aircraft SaTellite communications). Dans le cadre de ce projet, la société Axess Europe, en partenariat avec sept partenaires dont le LAAS-CNRS a développé une antenne plane à matrice d'éléments rayonnants dont l'orientation du faisceau est gérée électroniquement. Cette antenne permet la communication avion-satellite. Cette thèse traite de la partie synthèse de fréquence de l'électronique d'émission-réception de l'antenne. Afin de pouvoir s'adapter à n'importe plan de fréquence de satellite, mais aussi la volonté de pouvoir compenser l'effet Doppler dans une certaine mesure, ces travaux se sont tournés vers l'amélioration de la résolution d'une boucle à verrouillage de phase (PLL), et plus particulièrement sur l'étude et la réalisation d'un diviseur de fréquence fractionnaire capable de satisfaire ces exigences. Dans une PLL, la division fractionnaire permet d'augmenter la résolution fréquentielle sans devoir diminuer la fréquence de référence, ce qui permet de conserver la dynamique de boucle, la bande passante ainsi que les caractéristiques en bruit de phase. Cependant, elle génère des raies parasites gênantes, que l'on peut toutefois atténuer avec plusieurs techniques bien connues. Parmi ces techniques, on trouve le DDS (synthétiseur numérique direct) utilisé comme diviseur fractionnaire, mais il ne permet d'atteindre la résolution fréquentielle souhaitée que pour une taille trop importante. Nous avons donc développé une variante basée sur un DDS qui permet d'en conserver les avantages pour la réduction des raies parasites, tout en augmentant la résolution fréquentielle sans devoir en augmenter la taille. Une étude exhaustive de cette structure originale est proposée.

  • Titre traduit

    Contribution to design of frequency synthesizer for embedded satellite link : increase of resolution and deacrease spurious


  • Résumé

    Be connected to broadband WEB in flight is a trade issue which has motivated the launch of a project named FAST (Fiber-like Aircraft Satellite Communications). Under this project, Axess-Europe company with seven other partners including LAAS-CNRS, worked on the design of an active phased-array antenna with an electronically controlled beam steering. This thesis deals with the frequency synthesis of the antenna transceiver. In order to be able to connect to different satellites with their own frequency map, and also compensate for the Doppler effect to a certain extent, this focuses on the increase of the frequency resolution of a PLL (Phase-Locked Loop) using a fractional-N frequency divider. When considering a PLL, a fractional-N divider offers several advantages: increase frequency resolution without decreasing the reference frequency, and thus allows to keep the loop dynamic, as well as bandwidth and phase noise performances. However, fractional-N division generates spurious, which can yet be reduced by different well known techniques. Among these techniques, the DDS (Direct Digital Synthesizer) can be used as a fractional-N divider, but the increase of its frequency resolution would dramatically increase its size. So we designed a variant DDS-based topology, which allows to keep the advantage of the DDS in spurious reduction while increasing its frequency resolution without increasing its size. A comprehensive study of this novel structure is proposed.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (150 p.)
  • Annexes : Références bibliogr. en fin de chapitres

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2013 TOU3 0294
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