Description
Date depot: 1 janvier 1900
Titre: Plateforme de caractérisation non-linéaire pour les communications haut débit dans la bande de fréquence 40GHz-60GHz
Directeur de thèse:
Eric BERGEAULT (LTCI (EDMH))
Domaine scientifique: Sciences et technologies de l'information et de la communication
Thématique CNRS : Non defini
Resumé:
L’essor considérable des systèmes de communications dans le domaine des ondes millimétriques permet de satisfaire les besoins croissants en matière de communications haut débit et facilite donc l’introduction de nouveaux services notamment pour le multimédia. Globalement, on peut distinguer les systèmes sans fil large bande comme les systèmes de communications courte distance très haut débit (quelques dizaines de Mbit/s) point à multipoint de type LMDS (Local Multipoint Distribution System) ou MVDS (Multipoint Video Delivery System) ainsi que les systèmes de communications sans fils « indoor » haut débit (WLAN). On peut aussi mentionner la boucle locale radio fonctionnant autour de 26 GHz. Des communications haut débit sont également obtenues par transmissions sur fibres optiques et peuvent atteindre aujourd’hui des débits supérieurs à 40Gbit/s par multiplexage en longueur d’onde. Parallèlement à ces communications se sont développées les liaisons satellites dans le domaine des ondes millimétriques notamment en bande Ka (26-60 GHz) et destinées aux applications multimédia. Enfin, pour permettre d’importants débits de communications et faciliter l’intégration, les fréquences millimétriques sont également largement utilisées dans le domaine automobile : clé hyperfréquence et capteurs courte portée, communications entre véhicules (sécurité, informations) à 60 GHz. L’établissement d’une norme dans ce domaine ainsi que la maturité des technologies millimétriques devraient accélérer leur développement. Par ailleurs, le radar anti-collision constitue l’application la plus mature puisqu’elle est déjà proposée sur les véhicules haut de gamme. Néanmoins, il est nécessaire d’améliorer les performances du radar en accroissant sa sensibilité et sa zone de détection pour arriver à terme à une vraie fonctionnalité anti-collision. Une réduction des coûts est également indispensable pour accéder à un plus grand nombre de classes de véhicules. La mise en œuvre de l’ensemble de ces systèmes de communications nécessitent des techniques avec des critères de plus en plus drastiques en termes de fréquence, de linéarité, de coût, de fiabilité, de consommation et de densité d’intégration.
Au niveau composant, diverses technologies semi-conducteur sont envisagées, en particulier les filières bipolaires, bipolaires à hétérojonction (TBH) et effet de champ (MOS, FET, HEMT-pseudomorphique ou métamorphique) sur différents types de substrats : GaAs, InP, SiC, SiGe ou GaN. Selon l’application envisagée, telle ou telle filière peut sembler préférable voire être la seule à apporter une solution fiable répondant à l’ensemble des critères. A partir de ces technologies au niveau composant, la conception et la réalisation de circuits intégrés (MMIC) assurant des fonctions électroniques complexes (amplificateurs, oscillateurs, mélangeurs, etc) sont alors menées rendant maintenant possible la réalisation de systèmes ou sous-systèmes sur puce (SOC). Il est donc indispensable de développer une plate-forme de caractérisation fonctionnelle dans le domaine millimétrique, couvrant la bande de fréquence 26-60 GHz, afin de connaître les performances des dispositifs au niveau composant, circuit ou système. Cette plate-forme, extrêmement sophistiquée, doit être absolument évolutive pour s’adapter aux avancées technologiques liées aux composants, et pour anticiper les progrès liés à leur intégration au sein de sous-systèmes avec des normes toujours plus exigeantes. Cette caractérisation fonctionnelle est nécessaire dans des domaines de compétences très variés :
1) Dans le domaine de la R&D du semi-conducteur, cette plate-forme de test est utilisée dès le développement des dispositifs afin d’optimiser les procédés technologiques suivant les applications visées et pour estimer les performances des composants.
2) Dans un second temps, et dans le domaine R&D de la conception de circuits intégrés, cette plate-forme sert à l’extraction et à la validation des modèles électriques linéaires et non-linéaires qui constituent les bibliothèques de conception associées aux diverses technologies (CAO). Ces bibliothèques permettent alors aux concepteurs de réaliser des circuits voire des sous-systèmes regroupant plusieurs fonctions électroniques complexes. En l’absence de modèles fiables, les résultats de la caractérisation au niveau composant sont directement exploitables par les concepteurs de MMIC ce qui constitue un atout supplémentaire indéniable.
3) Dans un troisième temps, dans le domaine R&D test et mesure, ce système permet le test et la vérification des performances réelles après conception tant au niveau composant, circuit ou système.
4) Enfin dans le domaine R&D au niveau système, la connaissance des performances au niveau système, permet de développer de nouveaux outils de simulation à l’aide modèles comportementaux globaux (modules macroscopiques) donnant accès à l’optimisation au niveau système comme par exemple l’architectu
Doctorant.e: Mohellebi Reda