Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
Cet article concerne le principe de fonctionnement et les diverses architectures de circuits hautes fréquences dédiés à la génération de signal (oscillateur) ou dédiés au mélange ou à la transposition de fréquence (mélangeur, convertisseur de fréquence).
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Didier BELOT : Ingénieur - ST-Microelectronics, Crolles, France
INTRODUCTION
Dans les circuits amplificateurs ou déphaseurs, qui ont été présentés par ailleurs, la présence des non-linéarités est un inconvénient dont il faut éventuellement tenir compte. Cet article présente plutôt les circuits pour lesquels la présence d’une non-linéarité est essentielle pour la réalisation des fonctions. Ces fonctions sont par exemple l’oscillation, le mélange, la multiplication ou la division de fréquence. Mais ces circuits peuvent aussi présenter des non-linéarités plus globales comportant en particulier des bifurcations qui deviendront à leur tour des inconvénients à traiter.
Dans les domaines micro-ondes et millimétriques, les applications concernent des systèmes tels que les boucles locales radio, les liaisons à haut débit point à point à porteuse millimétrique ou les radars pour voiture. Ces systèmes imposent leurs types de modulation tels que modulations de phase, de fréquence ou d’amplitude (MAQ). Dans ces applications, pour des raisons de coût et de performances, les sous-ensembles sont de plus en plus réalisés en monolithique. Mais la réalisation monolithique des fonctions a des répercussions sur les circuits eux-mêmes car il faut éliminer le plus possible les parties qui doivent faire appel à des techniques hybrides. Ainsi pour les oscillateurs, les boucles à verrouillage de phase remplacent dans certains cas des résonateurs diélectriques, surtout depuis que sont apparus des résonateurs piézoélectriques qui peuvent être réalisés en technologie MEMS. Mais l’utilisation de ces boucles conduit à employer des circuits diviseurs ou multiplicateurs de fréquence. De même, lors de réalisations monolithiques de mélangeurs, les circuits de filtrage à bande étroite qui n’existent généralement qu’en hybride, sont remplacés par des circuits à suppression d’oscillateur local ou à suppression de fréquence image beaucoup plus faciles à réaliser en monolithique.
Ce sont tous ces aspects qui sont évoqués dans les circuits qui sont présentés dans cet article. Il s’agit d’abord de tous les circuits oscillateurs puis les circuits de modulation ou démodulation puis des multiplicateurs et enfin des diviseurs de fréquence. Les circuits diviseurs de fréquence à régénération ont conduit au développement de méthodes de traitement des non-linéarités globales, c’est-à-dire comportant des bifurcations. Bien que n’étant pas entièrement décantées, ces méthodes seront évoquées dans la mesure où elles sont destinées à être utilisées dans d’autres circonstances, par exemple, dans les circuits fonctionnant en impulsions où les temps de montée et de descente peuvent comporter des instabilités importantes.
Les techniques de réalisation monolithiques gagnent peu à peu les sous-ensembles et elles génèrent des règles de conception particulières. Le dernier paragraphe effectue un survol de ce domaine et présente quelques réalisations.
L’étude des circuits intégrés monolithiques micro-ondes se compose de plusieurs articles :
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[E 1 425] MMIC-Évolution et technologie traitant de l’évolution et de la technologie des MMIC ;
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[E 1 426] MMIC-Composants actifs et [E 1 427] MMIC- Composants passifs qui passent en revue les composants passifs et actifs micro-ondes ;
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[E 1 428] qui décrit les MMIC déphaseurs et amplificateurs ;
-
[E 1 429] MMIC – Oscillateurs, mélangeurs, convertisseurs qui traite de la modulation, démodulation et conversion de fréquence.
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Oscillateurs
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7. Glossaire
Convertisseur de fréquence ; Frequency Convertor
Cet élément permet de changer la fréquence porteuse du signal. En émission, par exemple, il permet de passer de la bande de base, où il n’y a pas de fréquence porteuse, à dans un premier temps la fréquence porteuse dite « intermédiaire », puis dans un second temps, à la fréquence porteuse RF.
Modulateur ; Modulator
Cet élément permet d’introduire le signal de modulation dans le signal à émettre.
OL : Oscillateur Local ; Local Oscillator LO
Référence de fréquence locale qui va permettre de faire les opérations de mélange.
RF : Fréquence Radio ; Radio frequency RF
Signal émis par l’antenne qui contient la fréquence porteuse et le signal de modulation.
FI : Fréquence Intermédiaire ; Intermediate Frequency IF
En émission, par exemple, c’est la fréquence issue de la première montée en fréquence avant la seconde montée qui créera le signal RF
BB : Bande de Base ; Base Band BB
Signal de modulation centré sur 0 Hz.
LNA : Amplificateur Faible bruit d’entrée ; Low Noise Amplifier
Amplificateur d’entrée du récepteur radio.
PA : Amplificateur de puissance de sortie ; Power Amplifier
Amplificateur de sortie de l’émetteur radio
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Glossaire
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ANASTASSIADES (J.), KAMINSKY (D.), PEREA (E.), POEZEVARA (A.) - Solid-State Microwave Generation (Génération de fréquences micro-ondes en état solide). - Microwave Technology Series 4, Chapman et Hall (1992).
-
(2) - PATAUT (G.), PAVLIDIS (D.) - X-band Varactor Tuned Monolithic GaAs FET Oscillators (Oscillateurs accordables par varactor monolithiques en bande X). - Int. J. Electronics, 64-5, p. 731-751 (1988).
-
(3) - KUROKAWA (K.) - Some Basic Characteristics of Broadband Negative Resistance Oscillator Circuits (Quelques caractéristiques de base des oscillateurs à résistance négative à large bande). - The Bell System technical Journal, p. 1937-1955, juil.-août 1969.
-
(4) - CASTAGNÉ (R.), DUCHEMIN (J.-P.), GLOANEC (M.), RUMELHARD (Ch.) - Circuits intégrés en Arséniure de gallium. - Masson (1989).
-
(5) - AHDJOUJ (A.) - Conception de VCO à faible bruit de phase en technologie monolithique PHEMT dans les bandes K et Ka. - Thèse de doctorat...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Plateformes de CAO (Cadence, ADS)
HAUT DE PAGE
En complément de cette étude sur les MMIC, nous avons sélectionné quelques photos de circuits qui nous ont semblé parmi les plus représentatives ou les plus intéressantes.
Ces photos proviennent de la société UMS (United Monolithic Semiconductors). [http://www.ums-gaas.com/]
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