Génération numérique de signaux RF pour les terminaux de communication mobile par modulation delta-sigma

• Main Author: Frappé, Antoine
• Language: ENG
• Published: Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I 2007
• Subjects: [SPI:NANO] Engineering Sciences/Micro and nanotechnologies/Microelectronics; modulation delta-sigma; transmetteur numérique; arithmétique redondante; radio logicielle; RF; UMTS; amplificateur de puissance commuté; CMOS 90nm
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00280968; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/28/09/68/PDF/AFR_These_final.pdf; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/28/09/68/ANNEX/07_12_07_Soutenance_these_V4.ppt

Dans le cadre de la radio logicielle, un transmetteur numérique, basé sur la modulation ΔΣ, est proposé. Son architecture est construite autour de deux modulateurs ΔΣ passe-bas suréchantillonnés du 3ème ordre qui fournissent un signal multiplexé sur 1 bit à haute cadence, qui code directement le signal RF dans le domaine numérique. La séquence de sortie peut ensuite être appliquée à l'entrée d'un amplificateur de puissance commuté ayant une bonne efficacité.<br />Le standard UMTS a été choisi comme exemple d'application et un générateur de signaux RF 1 bit à 7,8Géch/s a été réalisé dans une technologie 90nm CMOS. Une arithmétique redondante comprenant des signaux complémentaires, une quantification de sortie non exacte et une évaluation anticipée de la sortie ont été implémentées pour parvenir à la cadence désirée. Une logique dynamique différentielle sur 3 phases d'horloge, générées par une DLL, a été utilisée au niveau circuit.<br />Le circuit intégré du transmetteur prototype démontre une fonctionnalité complète jusqu'à une fréquence d'horloge de 4GHz, permettant ainsi d'atteindre une bande passante de 50MHz autour d'une fréquence porteuse de 1GHz. Si la bande image est utilisée, la fréquence d'émission peut être déplacée jusqu'à 3GHz. Avec une fréquence d'horloge de 2,6GHz et un canal WCDMA de 5MHz modulé autour d'une fréquence porteuse à 650MHz, 53,6dB d'ACLR sont obtenus pour une puissance de canal en sortie de -3,9dBm. Pour la bande image (1,95GHz), l'ACPR est de 44,3dB pour une puissance maximale du canal en sortie de -15,8dBm, ce qui rentre dans les spécifications UMTS. L'aire active du circuit est de 0,15mm² et sa consommation de 69mW sous 1V à cette fréquence.