Contribution à la conception de convertisseurs analogique-numérique hautes performances destinés aux stations de base pour la téléphonie cellulaire

Contribution to design of high performances analog-to-digital converters for cellular base-stations

• Auteur / Autrice : Sylvain Dumont
• Direction : Patrice Gamand
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique et microélectronique
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Caen

Mots clés

Mots clés contrôlés

MOS complémentaires

Circuits intégrés linéaires

Électricité -- Consommation

Stations de base (radio)

Convertisseurs analogique-numérique

Mots clés libres

Appairage

Résumé

L’arrivée de nouvelles générations de téléphonie mobile, offrant de multiples services en plus de la voix, a largement complexifié la conception des émetteurs-récepteurs du réseau cellulaire. Pour que les stations de base puissent gérer différents standards avec des performances équivalentes, on cherche à numériser le signal le plus tôt possible dans la chaîne de réception, ce qui permet de bénéficier de la flexibilité logicielle du numérique. Numériser des signaux hautes fréquences en conservant une bonne linéarité impose d’utiliser un convertisseur analogique-numérique hautes performances, haute résolution et haute vitesse. En parallèle des performances, on tend à optimiser le circuit en terme d’intégration, de coût et de consommation de puissance. Ainsi, les technologies CMOS sont de plus en plus privilégiées. Néanmoins, ces procédés CMOS sont traditionnellement dédiés au numérique et donc limités en termes d’appairage et de vitesse. Ces limitations sont des contraintes sévères pour la linéarité des convertisseurs analogique-numérique. Pour surmonter ces difficultés, on a de plus en plus recours à des techniques de calibration. Cette thèse s’inscrit dans cette lignée : afin d’obtenir de très hautes performances sans surconsommation et avec un procédé CMOS ordinaire, on cherche à implémenter une double-calibration visant à corriger les erreurs dues aux limitations de la technologie CMOS utilisée. Outre la linéarité, l’attention est particulièrement portée sur la robustesse, la simplicité d’intégration, et la stratégie à long-terme afin de préparer les générations futures de convertisseurs.

Development of new generations of mobile phones, offering multiples services, has largely complicated design of cellular transceivers. To permit bases-stations to deal with different standards with equal performances, position of the analog-to-digital converter moves towards the antenna and take advantage of the flexibility of digital processing. To digitize high frequency signals with good linearity, high resolution high speed analog-to-digital converter has to be used. Furthermore, integration, cost and power consumption have become strategic parameters, making CMOS technologies very popular. Nevertheless, these technologies are generally dedicated to digital designs and have limited matching and speed performances, what are severe constraints in the design of converters. Popular trend to overcome these issues is the use of calibration processing. In this thesis, a double-calibration technique is presented to obtain high linearity performances without extra power consumption, using a standard CMOS process. Calibration must correct linearity errors due to the use of a process with limited matching and speed. In addition to linearity, attention must be paid to robustness, integration capabilities and long-term strategy to anticipate future converters generations.