Développement de bancs de caractérisation pour la mesure de bruit et la détection de puissance entre 130 GHz et 320 GHz

Development of characterization benches for noise measurement and power detection between 130 GHz and 320 GHz

• Auteur / Autrice : João Carlos Azevedo Goncalves
• Direction : François Danneville, Christophe Gaquière, Guillaume Ducournau, Daniel Gloria
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique, microélectronique, nanoélectronique et micro-ondes
• Date : Soutenance le 26/03/2019
• Etablissement(s) : Université de Lille (2018-2021)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : STMicroelectronics
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie

Mots clés

Mots clés contrôlés

Amplificateurs faible bruit

Diodes à barrière de Schottky

Silicium -- Substrats

Détecteurs de microondes

Ondes millimétriques

MOS (électronique)

Transistors bipolaires à hétérojonctions

Mesures microondes

Mesure

Bruit électronique

Mots clés libres

Récepteur de bruit

Complex circuits

Résumé

Grâce aux progrès des technologies silicium, il est désormais possible de concevoir des circuits complexes dans la bande de fréquence millimétrique au-delà de 110 GHz. La conception de ces systèmes repose sur l’utilisation de modèles précis et fiables des dispositifs passif et actif tels que les transistors MOS ou bipolaires. Afin de s’assurer de la validité de ces modèles au-delà de 110 GHz, il est nécessaire de réaliser des mesures supérieures à 110 GHz. Cependant, au-delà de cette fréquence, les bancs et méthodes de caractérisation actuels atteignent leurs limites. Ces travaux de thèse s’inscrivent pleinement dans cette problématique liée à la montée en fréquence des besoins de caractérisation, dont l’objectif est le développement de bancs de caractérisation pour la mesure de bruit et de puissance entre 130 GHz et 320 GHz. Les travaux réalisés ont abordé le développement d’un récepteur de bruit qui a ainsi permis la caractérisation des sources de bruit développées, jusque 260 GHz. La dernière problématique traitée par ces travaux a été le développement d’un détecteur de puissance hautes fréquences jusque 320 GHz, possédant une large dynamique de mesure et une sensibilité suffisamment élevée pour assurer une mesure précise et fiable.

Thanks to advances in silicon technologies, it is now possible to design complex circuits in the millimeter frequency band above 110 GHz. The design of these systems relies on the use of accurate and reliable models of passive and active devices such as MOS or bipolar transistors. In order to ensure the validity of these models above 110 GHz, it is necessary to perform measurements above 110 GHz. However, beyond this frequency, the current test bench and methods of characterization are reaching their limits. These thesis studies are fully in line with this problem related to the increasing frequency of characterization needs, whose objective is the development of characterization benches for noise and power measurement between 130 GHz and 320 GHz. The work carried out has addressed the development of a noise receiver that has enabled the characterization of noise sources developed up to 260 GHz. The last problem dealt with by this work was the development of a high frequency power detector up to 320 GHz, with a large measurement dynamic range and a sufficiently high sensitivity to ensure an accurate and reliable measurement.