Détecteur d'enveloppe à faible courant et 100 MHz de bande passante et caractérisation de son fonctionnement avec un amplificateur RF de puissance en technologie CMOS 0.18 um à 1.88 GHz

摘要

Ce mémoire présente un détecteur d’enveloppe à faible courant et à large bande passante prévu pour être intégré dans l’architecture de l’amplificateur de puissance en circuits intégrés CMOS d’un appareil mobile. Cette architecture cible des fonctions de contrôle à faible puissance pour l’amélioration de l’efficacité de l’amplificateur de puissance tout en répondant à des besoins de technologies de communication telles que la fréquence d’opération du LTE et la bande passante du LTE-A. Le détecteur d’enveloppe démontre une grande intégrabilité par sa faible surface de semi-conducteur (6000 μm2) et par l’utilisation d’une fonction novatrice de calibration intégrée pour l’ajustement de sa plage dynamique de tension de sortie qui facilite l’interfaçage entre le détecteur et les circuits de contrôles. Des mesures expérimentales sur un détecteur d’enveloppe conçu en CMOS 0,18 μm ont démontré une consommation statique de 2,3 mW avec une alimentation de 1.8 V et une bande passante de 110 MHz. Afin de valider la fonctionnalité du détecteur, un système RF où le détecteur est couplé à l’entrée d’un amplificateur en CMOS 0.18 μm a été implémenté. Ce système RF démontre que l’effet du détecteur sur les performances d’un étage de sortie d’un amplificateur de puissance est minimisé par sa grande impédance d’entrée.ududLe deuxième volet de ce mémoire est la caractérisation des performances d’une matrice d’amplification RF sur puce en CMOS 0,18 μm en termes de niveaux de polarisation, de gain, de puissance délivrée et d’efficacité. L’objectif est de fournir à la communauté scientifique des informations pertinentes facilitant la conception de module d’amplificateur de puissance RF plus complexe. La matrice d’amplification, qui est intégrée sur la même puce que le détecteur, est opérée en classe AB à une fréquence de 1,88 GHz et alimentée à 3,3 V. Des mesures expérimentales ont démontré un gain de 13,7 dB en faible puissance, un point de compression de 1dB (P1dB) à une puissance de sortie de 19 dBm et une efficacité énergétique (PAE) de 17,4 % à P1dB.