Etude et conception de réseaux de VCOs couplés pour la commande d’antennes réseau à 15 GHz

Sujets de thèse 2014

Intitulé de la thèse
Etude et conception de réseaux de VCOs couplés pour la commande d’antennes réseau à 15 GHz
Publication du sujet sur le site de l’ABG : OUI
Nature du financement : Financement institutionnel, Contrat Doctoral, Financement régional, Contrats université sur projets,)
Domaine de compétences principal (pour l’ABG) : Informatique, électronique
Domaine de compétences secondaire (pour l’ABG) : Sciences pour l’Ingénieur
Spécialité de doctorat : Electronique des hautes fréquences, Photonique et Systèmes

Lieu de travail
Xlim-SIC
4, avenue de Varsovie
16021 ANGOULEME
Date Limite de candidature : 15/05/2014
Laboratoire d’accueil : XLIM/SIC

Présentation de l’équipe de recherche
http://www.xlim.fr/

Résumé de la thèse en français
L’intérêt pour le contrôle de l’orientation du diagramme de rayonnement d’un réseau d’antennes et par conséquent pour les techniques de commande associées se développe pour une variété d’applications dans le domaine des télécommunications millimétriques telles que les liens vidéos haute définition sans fils (HDMI), les communications par satellite, les radars automobiles ou encore l’imagerie.
Actuellement, notre équipe de recherche travaille sur deux types d’architectures de systèmes de pilotage d’antennes réseau. L’une de ces architectures, à priori davantage destinée à des applications radar, est composée de plusieurs VCOs différentiels couplés entre-eux au moyen d’une résistance. Un prototype totalement intégré en technologie BiCMOS SiGe 0.25 µm et oscillant à 6 GHz a déjà été réalisé afin de démontrer la faisabilité de cette architecture. Les résultats obtenus lors de ces travaux sont très encourageants, par contre, ils ont permis de mettre en évidence certains verrous limitant les performances de ce dispositif le rendant en l’état, difficilement utilisable dans le domaine des radiocommunications hyperfréquences.
Dans ce contexte, le premier objectif de la thèse proposée consiste à reprendre l’étude théorique des réseaux de VCOs couplés afin de tenter de lever les verrous cités précédemment en proposant notamment de nouvelles techniques de couplages et/ou de conception du système. En parallèle, une étude détaillée du bruit de phase d’un réseau de VCOs couplés devra être menée afin de comprendre les phénomènes en jeu et d’orienter la conception en vue de l’obtention d’un bruit de phase optimum.
Tous ces travaux théoriques devront conduire au second objectif de la thèse qui consistera à porter la (ou les) solution(s) trouvée(s) en bande Ku pour des applications satellites, en s’appuyant sur une technologie d’intégration avancée de la filière silicium.

Résumé de la thèse en anglais
Phased arrays are receiving increasing interest in various wireless broadband applications such as wireless HDMI, automotive radars, satellite communications and imaging.
Currently, our research team is working on two types of system architectures for antenna array steering. One of these architectures, which seems more intended for radar applications, consists of multiple differential VCOs coupled themselves with resistors A fully integrated prototype using 0.25µm SiGe BiCMOS technology oscillating at 6 GHz has been performed to demonstrate the feasibility of this architecture. The results obtained in this work are very encouraging therefore they helped highlight some locks limiting the performance of this device. In these conditions, without changing, it is difficult to use this prototype in the field of the radiofrequencies.
In this context, the first objective of this thesis is to study the theoretical analysis
of networks coupled VCOs and to try to lift the locks mentioned above by proposing new techniques for coupling and/or new system design. In parallel, a detailed study of the phase noise of a network of coupled VCOs should be led to understand the phenomena involved and to set up guidelines for the design allowing obtaining the minimum phase noise.
All these theoretical works will lead to the second objective of the thesis is to use these solutions for a new design applied for Ku-band satellite applications, based on an advanced integration technology of silicon die.

Description complète du sujet de thèse
L’intérêt pour le contrôle de l’orientation du diagramme de rayonnement d’un réseau d’antennes et par conséquent pour les techniques de commande associées se développe pour une variété d’applications dans le domaine des télécommunications millimétriques telles que les liens vidéos haute définition sans fils (HDMI), les communications par satellite, les radars automobiles ou encore l’imagerie.
Actuellement, notre équipe de recherche travaille sur deux types d’architectures de systèmes de pilotage d’antennes réseau. L’une de ces architectures, à priori davantage destinée à des applications radar, est composée de plusieurs VCOs différentiels couplés entre-eux au moyen d’une résistance. Un prototype totalement intégré en technologie BiCMOS SiGe 0.25 µm et oscillant à 6 GHz a déjà été réalisé afin de démontrer la faisabilité de cette architecture. Les résultats obtenus lors de ces travaux sont très encourageants, par contre, ils ont permis de mettre en évidence certains verrous limitant les performances de ce dispositif le rendant en l’état, difficilement utilisable dans le domaine des radiocommunications hyperfréquences.
Dans ce contexte, le premier objectif de la thèse proposée consiste à reprendre l’étude théorique des réseaux de VCOs couplés afin de tenter de lever les verrous cités précédemment en proposant notamment de nouvelles techniques de couplages et/ou de conception du système. En parallèle, une étude détaillée du bruit de phase d’un réseau de VCOs couplés devra être menée afin de comprendre les phénomènes en jeu et d’orienter la conception en vue de l’obtention d’un bruit de phase optimum.
Tous ces travaux théoriques devront conduire au second objectif de la thèse qui consistera à porter la (ou les) solution(s) trouvée(s) en bande Ku pour des applications satellites, en s’appuyant sur une technologie d’intégration avancée de la filière silicium.

Objectifs scientifiques de la thèse
Lever les verrous existants pour la conception de systèmes de pilotage d’antennes intelligentes à base de VCOs couplés.

Compétences à l’issue de la thèse
expertise dans le domaine de la conception des circuits intégrés, de la conception de VCOs radiofréquences. Connaissance approfondie des systèmes de radiocommunications.

Mots clés (séparés par des virgules)
circuits radiofréquences, oscillateurs, synchronisation,
Conditions restrictive de candidature (nationalité, âge, …) : NON

Expérience/profil souhaité(e)
Conception électronique HF et/ou RF
Systèmes de télécommunications

Directeur de thèse
Jean-Marie PAILLOT
Adresse mail du directeur de thèse : jean.marie.pailllot@univ-poitiers.fr
Téléphone Directeur de thèse : 05.45.67.32.28

Co-directeur de thèse
David Cordeau
Adresse mail du co-directeur de thèse : david.cordeau@univ-poitiers.fr
Téléphone co-Directeur de thèse : 05.45.67.32.28
Avec quelle thématique du comité de pilotage avez vous pris contact :

  • Thème 3: Fonctions et systèmes
  • Thème 4: Modélisation

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