Contribution to the integration of microwave circuits and millimeter for telecommunications
Contribution à l’intégration des circuits micro-ondes et millimétriques pour les télécommunications
Résumé
The work presented in this empowerment process of the integration of microwave circuits and millimeter targeting mainly telecommunications. For over a decade, our research activity is structured around two main themes run in parallel and are the frequency conversion and the development of a new three-dimensional chain of inductive RF passive components. The current trend towards flexible and reconfigurable radio architecture has led us to study the passive mixer MOS transistors as a possible solution. Despite its advantages (linearity, noise), this circuit has some disadvantages we have sought to correct that is, a difficult climb to the millimeter frequencies and loss of conversions. The solutions we considered are presented. Efforts were focused both on optimizations in the component (geometry of the MOS transistor) and substantive work at the circuit topologies (sample mixer). The latest results on a sub-sample to passive mixer suggest some interesting prospects for future architectures millimeter receivers. Since its appearance, microelectronics works essentially two-dimensional by taking a stack of metal layers. For some years, we study an original approach that seeks to provide an additional degree of freedom allowing the metallization of the sidewalls of a pillar of resin. This innovation, which was patented, allows the manufacture of passive components in three dimensions (3D) such as solenoids and RF transformers. The successive improvements in the process have led to extremely compact components with performances that are currently at the level of the state of the art.
Les travaux présentés dans cette habilitation traitent de l'intégration des circuits micro-ondes et millimétriques en visant principalement le domaine des télécommunications. Durant plus d'une décennie, notre activité de recherche s'est structurée autour de deux thèmes principaux menés en parallèle et qui sont la conversion de fréquence et le développement d'une nouvelle filière tridimensionnelle de composants passifs inductifs RF. La tendance actuelle vers des architectures radio flexibles et reconfigurables nous a amené à étudier le mélangeur passif à transistors MOS comme possible solution. Malgré ses avantages (linéarité, bruit), ce circuit présente quelques inconvénients que nous avons cherché à corriger qui sont, une difficile montée vers les fréquences millimétriques et des pertes de conversions. Les solutions que nous avons envisagées sont présentées. Les efforts ont été porté à la fois sur des optimisations au niveau du composant (géométrie du transistor MOS) et sur un travail de fond au niveau des topologies des circuits (mélangeur à échantillonnage). Les derniers résultats obtenus sur un mélangeur passif à sous-échantillonnage laissent entrevoir quelques perspectives intéressantes pour les futures architectures de récepteurs millimétriques. Depuis son apparition, la microélectronique fonctionne essentiellement à deux dimensions en procédant à un empilement de couches métalliques. Depuis quelque années, nous étudions une approche originale qui vise à dégager un degré de liberté supplémentaire en permettant la métallisation des flancs d’un pilier de résine. Cette innovation, qui a été breveté, autorise la fabrication de composants passifs en trois dimensions (3D) tels que des solénoïdes et des transformateurs RF. Les améliorations successives du procédé ont permis d'aboutir à des composants extrêmement compacts avec des performances qui se situent actuellement au niveau de l'état de l'art.