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Thèse soutenue

Contribution à la conception d'un modulateur sigma-delta passe-bande à temps continu pour la conversion directe de signaux radiofréquences

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Auteur / Autrice : Emilie Avignon-Meseldzija
Direction : Richard Kielbasa
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Électronique
Date : Soutenance en 2007
Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

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La conversion sigma-delta passe-bande à temps continu constitue une approche intéressante pour la conversion directe de signaux radiofréquences. Elle laisse présager une précision accrue en raison du sur-échantillonnage et de la mise en forme du bruit de quantification, pour une consommation et une surface d’implantation moindre comparée aux autres dispositifs. Les difficultés de réalisation de ce type de circuit, investiguées dés le début des années 90, résident essentiellement dans l’intégration des résonateurs (Gm-C ou Gm-LC) avec des composants passifs de bonne qualité. Par ailleurs, la vitesse de fonctionnement est limitée par la technologie. Dans ce contexte et pour faire un premier pas vers des systèmes de conversions rapides et agiles sur une bande de fréquence limitée, nous avons exploré la faisabilité d’un convertisseur sigma-delta passe-bande à fréquence centrale ajustable au travers de la conception, en technologie GaAs P-HEMT 0. 2 μm, d’un modulateur sigma-delta prototype dont la fréquence centrale de travail est réglable. L’architecture du modulateur conçu comprend un retard supérieur à une période d’échantillonnage et le filtre de boucle est implanté en parallèle, avec des résonateurs de type Gm-LC à résistance négative, afin d’assurer à la fois la stabilité et la précision du dispositif. Le réglage de la fréquence centrale s’opère par le biais de varicaps sur le résonateur d’entrée. La conception et l’implantation du circuit nous ont permis de développer une méthodologie générale basée sur des simulations mixtes (niveau fonctionnel, niveau transistor), de mettre en évidence les difficultés techniques de réalisation et de proposer des solutions, de cerner les sensibilités majeures aux dispersions technologiques, mais aussi d’évaluer, par des simulations au niveau transistor, les performances pouvant être atteintes par ce type de dispositif de conversion. Pour une fréquence centrale de 750 MHz et une fréquence de sur-échantillonnage de 3 GHz, la résolution sur une bande de 4 MHz s’élève à 10 bits. La fréquence centrale du modulateur peut être réglée de 725 MHz où la résolution atteint 9 bits à 750 MHz où la résolution atteint 10 bits.