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Mellouli Moalla Dorra

Étude comportementale et conception d'un réseau d'oscillateurs couplés intégré en technologie silicium appliqué à la commande d'un réseau d'antennes linéaire

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Index

École doctorale :

  • S2IM - Sciences et ingénierie pour l'information, mathématiques

UFR ou institut :

  • Ecole nationale supérieure d'ingénieurs de Poitiers (ENSIP)

Secteur de recherche :

  • Électronique, microélectronique et nanoélectronique

Section CNU :

  • Électronique, optronique et systèmes

Résumé

  • Français
  • English
 

Français

Étude comportementale et conception d'un réseau d'oscillateurs couplés intégré en technologie silicium appliqué à la commande d'un réseau d'antennes linéaire

Le travail présenté dans ce mémoire traite de l’étude comportementale, de la conception et de la validation d’une nouvelle architecture, basée sur le couplage d’O.C.T différentiels, appliquée à la commande électronique de l’orientation du diagramme de rayonnement d’un réseau d’antennes linéaire. Après avoir optimisé la structure de l’O.C.T différentiel, qui constitue le corps du circuit de commande, selon une méthode graphique qui visualise les différentes contraintes imposées par le système afin de minimiser son bruit de phase et sa consommation, l’O.C.T à sorties différentielles a été réalisé en technologie NXP BiCMOS SiGe 0,25 μm puis mesuré en boîtier. Etant donné que la direction de rayonnement d’une antenne réseau dépend de la valeur du déphasage imposé entre les signaux envoyés sur deux antennes adjacentes, les équations théoriques modélisant deux O.C.T couplés et permettant d’extraire les amplitudes et le déphasage entre les différents signaux ont été décrites. La dernière étape a alors consisté en la réalisation de deux réseaux constitués respectivement de deux et de quatre O.C.T couplés au moyen d’une résistance puis d’un transistor MOS fonctionnant en zone ohmique. L’approche de couplage proposée a été validée en se basant sur les résultats de mesures effectués. De plus, l’impact de l’utilisation de structures différentielles sur la plage de déphasage obtenue et donc sur le dépointage réalisé a également été présenté ce qui nous a permis de conclure sur l’efficacité du circuit de commande proposé.

Mots-clés libres : Réseau d’antennes, oscillateurs couplés, oscillateur commandé en tension (O.C.T), bruit de phase, optimisation graphique.

    Rameau (langage normalisé) :
  • Antennes-réseaux
  • Oscillateurs
  • Bruit électronique
  • Optimisation mathématique

English

Analysis and design of a coupled oscillators array integrated in silicon technology and applied to control linear antenna arrays

The work presented in this thesis deals with the study, design, and validation of a new architecture based on the coupling of differential voltage controlled oscillators (VCO) applied to the beamsteering of a linear antenna array. After optimizing the differential VCO structure, with a graphical optimization approach while satisfying design constraints imposed, in order to minimize the phase noise and power consumption, the differential VCO was realized in NXP BiCMOS SiGe 0.25 µm process and then measured. Since the radiation direction of an antenna array depends on the phase difference imposed between the two signals on adjacent antennas, the theoretical equations modeling two coupled VCOs, and allowing the extraction of the amplitude and phase difference between the outputs signals have been presented. The last step was the realization of two arrays consisting respectively of two and four VCOs coupled through a resistor and a MOS transistor operating in the triode region. The proposed coupling approach is validated based on the obtained measurement results. Furthermore, the impact of the use of differential structures on the phase shift range obtained and thus on the beam-scanning range achieved was also presented allowing to conclude on the efficiency of the proposed architecture.

Keywords : Antenna arrays, coupled oscillators, voltage controlled oscillator (VCO), phase noise, graphical optimization.

Notice

Diplôme :
Doctorat d'Université
Établissement de soutenance :
Université de Poitiers
Établissement de co-tutelle :
Université de Sfax (Tunisie)
UFR, institut ou école :
Ecole nationale supérieure d'ingénieurs de Poitiers (ENSIP)
Laboratoire :
Laboratoire d'informatique et d'automatique pour les systèmes - LIAS (Poitiers)
Domaine de recherche :
Electronique, microélectronique et nanoélectronique
Directeur(s) de thèse :
Jean-Marie Paillot, David Cordeau, Mourad Loulou, Hassène Mnif
Date de soutenance :
19 décembre 2013
Président du jury :
Kamel Besbes
Rapporteurs :
Daniel Pasquet, Noureddine Boulejfen
Membres du jury :
Jean-Marie Paillot, David Cordeau, Mourad Loulou, Hassène Mnif, Mohammed Ismail Elnaggar

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