Soutenance de thèse de M. Clément JANY
« Conception et étude d’une synthèse de fréquence innovante en technologies CMOS avancées pour les applications en bande de fréquence millimétrique»
Mardi 16 septembre 2014 à 9h30
Mots-clés :
Circuits intégrés CMOS, domaine millimétrique,60 GHz, Architecture émission/réception, Synthèse de fréquence ,basse consommation,
Résumé de Thèse:
Mots-clés :
Circuits intégrés CMOS, domaine millimétrique,60 GHz, Architecture émission/réception, Synthèse de fréquence ,basse consommation,
Résumé de Thèse:
La bande de fréquence non-licensée autour de 60 GHz est une alternative prometteuse pour couvrir les besoins en bande passante des futurs systèmes de communication.
L’utilisation de modulations complexes (comme OFDM ou 64-QAM) à ces fréquences permet d’atteindre, en utilisant une technologie CMOS standard, des débits de plusieurs gigabits par seconde sur quelques mètres voire quelques dizaines de mètres. Pour atteindre ces performances, la tête d’émission-réception RF (front-end RF) doit être dotée d’une référence de fréquence haute performance.
Dans ce travail, une architecture originale est proposée pour générer cette référence de fréquence haute performance.
Elle repose sur la multiplication de fréquence d’ordre élevé (plusieurs dizaines) d’un signal de référence basse fréquence (moins de quelques GHz), tout en recopiant les propriétés spectrales du signal basse fréquence. Cette multiplication est réalisée en combinant la production d’un signal multi-harmonique dont la puissance est concentrée autour de la fréquence à synthétiser.
L’harmonique d’intérêt est ensuite extraite au moyen d’un filtrage. Ces deux étapes reposent sur l’utilisation d’oscillateurs dans des configurations spécifiques.
Ce travail porte à la fois sur la mise en équation et l’étude du fonctionnement de ce système, et sur la conception de circuits dans des technologies CMOS avancées (CMOS 40 nm, BiCMOS 55 nm).
Les mesures sur les circuits fabriqués permettent de valider la preuve de concept ainsi que de montrer des performances à l’état de l’art.
L’étude du fonctionnement de ce système a conduit à la découverte d’une forme particulière de synchronisation des oscillateurs ainsi qu’à l’expression de solutions approchées de l’équation de Van der Pol dans deux cas pratiques particuliers. Les perspectives de ce travail sont notamment l’intégration de cette synthèse innovante dans un émetteur-récepteur complet.
Membres du jury :
M. Jean-Michel FOURNIER ( Grenoble INP) : Président du jury
Mme Almudena SUAREZ (Universidad de Cantabria) : Rapporteur
Mme Nathalie ROLLAND (Université de Lille 1) : Rapporteur
M. Andrea MAZZANTI (Università di Pavia) : Examinateur
M. Philippe FERRARI (Université Joseph Fourier) : Directeur de thèse
M. Alexandre SILIGARIS ( CEA-Léti): Encadrant
M. Franck BADETS ( CEA-Léti): Invité
M. Olivier RICHARD (STMicroelectronics) : Invité
L’utilisation de modulations complexes (comme OFDM ou 64-QAM) à ces fréquences permet d’atteindre, en utilisant une technologie CMOS standard, des débits de plusieurs gigabits par seconde sur quelques mètres voire quelques dizaines de mètres. Pour atteindre ces performances, la tête d’émission-réception RF (front-end RF) doit être dotée d’une référence de fréquence haute performance.
Dans ce travail, une architecture originale est proposée pour générer cette référence de fréquence haute performance.
Elle repose sur la multiplication de fréquence d’ordre élevé (plusieurs dizaines) d’un signal de référence basse fréquence (moins de quelques GHz), tout en recopiant les propriétés spectrales du signal basse fréquence. Cette multiplication est réalisée en combinant la production d’un signal multi-harmonique dont la puissance est concentrée autour de la fréquence à synthétiser.
L’harmonique d’intérêt est ensuite extraite au moyen d’un filtrage. Ces deux étapes reposent sur l’utilisation d’oscillateurs dans des configurations spécifiques.
Ce travail porte à la fois sur la mise en équation et l’étude du fonctionnement de ce système, et sur la conception de circuits dans des technologies CMOS avancées (CMOS 40 nm, BiCMOS 55 nm).
Les mesures sur les circuits fabriqués permettent de valider la preuve de concept ainsi que de montrer des performances à l’état de l’art.
L’étude du fonctionnement de ce système a conduit à la découverte d’une forme particulière de synchronisation des oscillateurs ainsi qu’à l’expression de solutions approchées de l’équation de Van der Pol dans deux cas pratiques particuliers. Les perspectives de ce travail sont notamment l’intégration de cette synthèse innovante dans un émetteur-récepteur complet.
Membres du jury :
M. Jean-Michel FOURNIER ( Grenoble INP) : Président du jury
Mme Almudena SUAREZ (Universidad de Cantabria) : Rapporteur
Mme Nathalie ROLLAND (Université de Lille 1) : Rapporteur
M. Andrea MAZZANTI (Università di Pavia) : Examinateur
M. Philippe FERRARI (Université Joseph Fourier) : Directeur de thèse
M. Alexandre SILIGARIS ( CEA-Léti): Encadrant
M. Franck BADETS ( CEA-Léti): Invité
M. Olivier RICHARD (STMicroelectronics) : Invité
Partenaires
Thèse préparée entre le CEA-LETI et l'IMEP-LaHC et supervisée par Philippe FERRARI, directeur de thèse, et M. Alexandre SILIGARIS CEA-Léti,encadrant.
Infos date
Soutenance de M. Clément JANY pour une thèse de DOCTORAT de l'Université de Grenoble, Spécialité Optique et Radiofréquences (OR), intitulée:
Infos lieu
Phelma Polygone Amphi P014 23, rue des Martyrs
38000 Grenoble
Contact
M.Philippe FERRARI
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