Etude et conception de mélangeur RF en technologie CMOS pour l'amélioration de la linéarité

Abstract

Cette thèse porte sur la conception des mélangeurs actifs en technologie CMOS pour répondre aux exigences en termes de coût, de consommation d'énergie et de performance dans les récepteurs RF. Dans ce contexte, la cellule de Gilbert a montré ses limites pour répondre à ces compromis, ce qui a motivé la conception d’un mélangeur actif en technologie CMOS 0.18 µm combinant la technique de « bleeding » et la superposition de dérivées, ce qui permet d'augmenter à la fois le gain de conversion et l’IIP3. Nous proposons aussi une alternative à la cellule de Gilbert pour les applications très faible consommation d'énergie et multistandards fonctionnant dans la bande de fréquence de 1.8 - 2.4 GHz. Le mélangeur est conçu en technologie CMOS 0.18µm. La transconductance est « boostée » grâce à la technique de couplage croisée. La transposition en fréquence est assurée par des inverseurs CMOS. Le mélangeur offre un compromis optimal entre le gain de conversion, la linéarité et la consommation de puissance. Une troisième conception est proposée dans laquelle nous appliquons une technique de gestion de l’alimentation à un mélangeur à transconductance commutée. Cette technique permet une réduction de plus de 90% de la consommation de courant. Un modèle pour mélangeur passif est proposé. Le modèle met la lumière sur l’interaction entre les différentes parties du récepteur. Les simulations montrent une concordance parfaite entre le modèle et le circuit réel et permet de prédire la variation des performances du répéteur en fonction des paramètres de conception ce qui permet de l’utiliser comme guide de conception pour le LNA et l’étage de bande de base.