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Résumé

Les progrès de la technologie silicium germanium (SiGe) suscitent sa possible utilisation dans les applications à haute fréquence. Les travaux décrit dans ce mémoire visent à étudier les potentialités de cette technologie pour la réalisation de circuits intégrés monolithiques (MMIC) faibles bruit dans la bande de 10 GHz. Ce mémoire est articulé autour de trois chapitres. Le premier rappelle les contraintes auxquelles doit répondre un transistor bipolaire afin d'être utilisable dans les circuits RF millimétriques. La technologie qu'à développé STMicroelectronics pour ce domaine d'application est ensuite présentée. Enfin, le travail de caractérisation qui a été réalisé afin de valider le comportement des modèles que nous allons utiliser pour concevoir des circuits RF est présenté. Le second chapitre est consacré à la conception de circuits amplificateurs à faible bruit. La méthode de travail ainsi que les topologies de circuits sont présentées. Le résultat des caractérisations effectuées est ensuite présenté. Nous terminons en concluant au sujet des performances en terme de consommation, linéarité, gain et facteur de bruit des différents circuits. Le troisième chapitre aborde la conception de sources radiofréquence à faible bruit de phase. Les différentes topologies de circuits que nous avons étudiés sont présentées, ce qui nous a permis de mettre en évidence les topologies offrant les meilleures performances. Enfin, une technique basée sur le principe de dégénérescence de bruit, est également présentée. Ce travail nous a permis d'intégrer sur un circuit MMIC, autour d'un circuit oscillateur de type Colpitts, un dispositif réducteur de bruit. Les résultats théoriques de cette étude ont montré l'efficacité de cette méthode.

Abstract

This memory addresses the investigation of the potentialities of the BiCMOS silicon germanium technology for the realization of low noise circuits in the X band range. The report is organized in three parts. Part I deals with a description of the general properties of a bipolar device. A description of a BiCMOS SiGe technology is presented. We end this part by the validation of the model provided by the foundery through electrical characterization up to 40 GHz. The second part of the report focuses on the design and the characterization of low noise amplifier in the X band range. A theoretical study has been done in order to determine the most appropriate bias and device. Two low noise amplifier topologies have been investigated based on conventional and folded cascode. From simulations, it has been demonstrated that the conventional cascode topology represents the best trade off with respect to the noise figure, gain, power consumption and linearity. We end the chapter by the characterization of the low noise amplifier. In the last part, we focus on the design of low phase noise oscillators at X band range based on SiGe technology. We have worked on the design of three topologies of microwave oscillator using integrated LC resonator. From theoretical investigations, a 10 GHz oscillator has been realized and measured. In the last part of this chapter, we have worked on the design of an original topology of low phase noise oscillator based on the degenerescence concept. As conclusion, this memory represents a contribution to the design and the characterization of low noise circuits at X band using BiCMOS SiGe technology.

Mots-Clés / Keywords

BiCMOS SiGe; BANDE X; LNA; OSCILLATEURS A FAIBLE BRUIT DE PHASE; AMPLIFICATEURS FAIBLES BRUIT; CASCODE; THB SiGe; ADAPTATION EN BRUIT; DEGENERESCENCE DE BRUIT; BRUIT EN 1/f; FACTEUR DE QUALITE; X BAND; LOW PHASE NOISE OSCILLATORS; Low noise amplifier; HBT SiGe; NOISE MATCHING; NOISE DEGENERATION; 1/f NOISE; QUALITY FACTOR;