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Soutenance de thèse de Gauthier TANT

Publié le 13 novembre 2015
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Soutenance 19 novembre 2015 | Plan d'accès
Soutenance de  Gauthier TANT pour une thèse de DOCTORAT de l'Université de Grenoble, spécialité Nanoelectronique et Nanotechnologies,  intitulée :
Institut polytechnique de Grenoble
Amphithéâtre Gosse
46 avenue Félix Viallet
38000 - Grenoble

« Etude et intégration en technologie SOI d’amplificateurs de puissance reconfigurables pour applications multimodes multi-bandes»

Gauthier TANT

Gauthier TANT

Jeudi 19 Novembre 2015 à 10h30

Résumé de thèse :
Cette thèse porte sur l’étude et l’intégration en technologie SOI CMOS d’un circuit amplificateur de puissance multimodes multi-bandes (MMPA) reconfigurable capable d’adresser les modes 2G/3G/4G sur plusieurs bandes de fréquences. Les modules MMPA actuels (modules hybrides) reposent sur l’utilisation de plusieurs technologies, en particulier la technologie GaAs en ce qui concerne les chaines d’amplification, et représentent une part importante du coût et de l’encombrement d’une tête d’émission radiofréquences. La solution originale proposée dans cette thèse représente une avancée significative en termes d’intégration par rapport à l’état de l’art et les premiers résultats mesurés démontrent la pertinence de l’architecture proposée. Une étude sur l’optimisation du rendement énergétique au niveau de l’étage de puissance en présence de signaux modulés en amplitude et phase de type 3G et 4G est également proposée. Cette étude adresse les potentialités des techniques de modulation de la charge et de l’alimentation et permet de comparer les deux approches.
Après une présentation du contexte et de l’état de l’art, une méthodologie de conception originale reposant sur l’étude de différentes classes de fonctionnement est proposée. Cette méthodologie permet en particulier de pré-dimensionner les cellules de puissance reconfigurables ainsi que leurs impédances de source et de charge en fonction des contraintes de puissance et de linéarité dans les différents modes pour avoir le meilleur rendement. Elle permet aussi de choisir les topologies de réseaux d’adaptation accordables pertinentes. Ces études ont conduit à la réalisation de deux démonstrateurs intégrés en technologies SOI CMOS 130 nm. Le premier prototype est un amplificateur multimodes et multi-bandes reconfigurable à deux étages capable de fonctionner en mode saturé et en mode linéaire pour des bandes de fréquence situées entre 700MHz et 900MHz. L’architecture proposée est composée d’un étage de puissance reconfigurable constitué de deux cellules de puissance de type LDMOS pouvant être activées ou non en fonction du mode adressé. Différents réseaux d’adaptation accordables à base de capacités commutées utilisant des transistors NMOS à body flottant permettent une optimisation des performances du MMPA en fonction du mode et de la bande de fréquence. Avec ce prototype, des puissances de sortie de 35dBm en mode saturé et 30dBm en mode linéaire ont été mesurées avec des rendements correspondants supérieurs respectivement à 58% et 47%. Par rapport aux simulations initiales, des différences ont été observées puis analysées afin d’en identifier l’origine. Notamment, la surestimation du facteur de qualité des capacités MOM dans les réseaux de capacités commutées et des interconnections sous optimales sont la cause des écarts observés. Le deuxième prototype est un amplificateur de puissance à modulation de charge passive intégrée. Cet amplificateur repose sur une cellule de puissance de type LDMOS associée à un réseau d’adaptation accordable à base de capacités commutées capables de supporter une puissance supérieure à 33dBm. Ce réseau permet de présenter à l’étage de puissance une trajectoire de charge optimale en fonction de la puissance de sortie. Avec ce prototype, une amélioration du rendement supérieure à 55% par rapport à la configuration utilisant une charge constante a été mesurée pour un recul en puissance compris entre 7dB et 11dB.

Membres du jury :
•   
M. Jean-Michel FOURNIER, Professeur à Grenoble INP - Directeur de thèse 
•   
M. Jean-Daniel ARNOULD, Maître de Conférences à Grenoble INP -Co-directeur de thèse
•    M. Alexandre GIRY, Ingénieur de recherche au CEA LETI -Co-encadrant
•  
M. Thierry PARRA, Professeur à l’Université Paul Sabatier à Toulouse -Rapporteur
•   
M. Thierry TARIS, Professeur à l’INP Bordeaux -Rapporteur
•   
M. Tuami LASRI, Professeur à l’Université de Lille 1 - Examinateur
•   
M. Pierre VINCENT, Chef du service SCCI au CEA LETI -Invité
•   
M.
Jean-Christophe NANAN, Chef d’équipe design NPI chez Freescale à Toulouse - Invité

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Partenaires

Thèse préparée dans le laboratoire : UMR 5130 IMEP et au  LETI  , sous la direction de M. Jean-Michel FOURNIER, Directeur de thèse et M. Jean-Daniel ARNOULD, co-directeur de thèse et co-encadrée par Alexandre GIRY .

mise à jour le 23 novembre 2015

anglais
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