Thèse soutenue

Conception d'un Convertisseur Analogique-Numérique (CAN) large bande pour la linéarisation d'amplificateurs de puissance
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Auteur / Autrice : Kelly Tchambake Yapti
Direction : Patricia DesgreysChadi Jabbour
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Réseaux, information et communications
Date : Soutenance le 30/08/2019
Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Orsay, Essonne ; 2015-....)
Partenaire(s) de recherche : Etablissement opérateur d'inscription : Télécom Paris (Palaiseau ; 1977-....)
Laboratoire : Laboratoire Traitement et communication de l'information (Paris ; 2003-....)
Jury : Président / Présidente : Hervé Barthélemy
Examinateurs / Examinatrices : Patricia Desgreys, Chadi Jabbour, Marie-Minerve Louërat, Dominique Dallet, Caroline Lelandais-Perrault
Rapporteurs / Rapporteuses : Marie-Minerve Louërat, Dominique Dallet

Résumé

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De nos jours, la consommation d’énergie devient un des principaux défis à surmonter dans le développement des réseaux de communications mobiles. L’amplificateur de puissance est le composant le plus gourmand en énergie dans les stations de base. La cinquième génération de téléphonie mobile de part ses larges bandes de communication et ses modulations complexes augmente encore plus les contraintes sur l’amplificateur de puissance. Pour palier ce problème, il est courant de faire appel à des techniques de pré-distorsion. Une contrainte importante dans la mise en oeuvre de cette technique est la numérisation de la sortie de l’amplificateur qui, dû aux non-linéarités, s’étale sur un spectre significativement plus large que le signal utile, environ 5 fois en pratique voire plus. Habituellement, pour cette opération de numérisation, un Convertisseur Analogique Numérique (CAN) du type pipeline est utilisé car il permet d’obtenir des résolutions supérieures à 10 bits sur une bande de plusieurs dizaines voire centaines de MHz. Cependant, sa consommation d’énergie élevée pousse à explorer d’autres pistes. L’architecture "Multi Stage Noise Band Cancellation" (MSNBC) à base de modulateurs Delta Sigma a l’avantage de réaliser des dynamiques différentes par sous bande et est ainsi un candidat de choix pour le CAN de la boucle de retour des techniques de pré-distortion. L’objectif de ce travail est de démontrer la faisabilité de l’architecture MSNBC qui jusqu’à présent a été uniquement étudiée au niveau système. Ces études nous ont permis de proposer une architecture adaptée pour la numérisation d’un signal de bande RF 20 MHz avec des résolutions différentes par sous bande. Une architecture Zéro-IF tempscontinu avec un modulateur primaire du second ordre et un modulateur secondaire du quatrième ordre avec des quantificateurs 4 bits a été adoptée. Cette architecture a été implémentée en une technologie CMOS 65 nm. Les simulations électriques du MSNBC 2-4 avec un signal LTE ont permis d’obtenir 84.5 dB de SNDR dans la bande principale et 29.2 dB dans la bande adjacente contenant les produits d’intermodulation.