Etude et réalisation d'un amplificateur de puissance reconfigurable en technologie BiCMOS SiGe pour des applications multi-standards GSM/DCS/UMTS - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2005

Design of a reconfigurable Power Amplifier in SiGe BiCMOS technology dedicated to multi-standards applications

Etude et réalisation d'un amplificateur de puissance reconfigurable en technologie BiCMOS SiGe pour des applications multi-standards GSM/DCS/UMTS

Résumé

Within the framework of this thesis, the work is on the design of reconfigurable multi-standard power amplifiers for GSM/DCS/UMTS in a SiGe BiCMOS7RF technology from STMicroelectronics. The proposed power amplifier is able to adapt dynamically both its linearity and its output power capability, in order to suit the requirements of these standards and input power level in order to maintain optimum PAE and save battery life. GSM and UMTS standards have very different requirements, the most important from the PA design point of view are transmitting frequency, output power and modulation used. Reconfigurable power amplifiers must satisfy the requirements of several standards of communications. UMTS standard uses a QPSK-modulation type: signals have non-constant envelope, which means that the envelope of RF signal varies with time and hence must be preserved in order to keep the full information content of the original message signal. Thus, a good linearity is mandatory in order to avoid envelope distortion. In DCS and GSM standard, a constant envelope GMSK-modulation type is used, so a linear amplification is not mandatory. Moreover, the output power specification requires high output power. In order to reduce power consumption, efforts should be made above all on efficiency. A power amplifier topology is described which is able to modify dynamically important characteristics: class of operation, CP1 and power gain. Optimum efficiency is the aim. All these parameters allow the structure to fulfill the specifications of the standard desired. The realization of a reconfigurable power amplifier led us to validate the proposed methodology functionality. Key words: multi-standard, RF BiCMOS circuits, reconfigurable power amplifier, class of operation, CP1 shifting, linearity-efficiency compromise, optimum efficiency.
Les travaux présentés dans la thèse portent sur la conception d'amplificateurs de puissance reconfigurables dans la technologie SiGe BiCMOS7RF de STMicroelectronics. Les applications visées sont les terminaux multi-standards de communications mobiles GSM/DCS/UMTS. Ces amplificateurs doivent être capables de modifier dynamiquement leurs propriétés en fonction à la fois du standard utilisé à un moment donné et du niveau de la puissance d'entrée afin de travailler à rendement optimum et préserver les batteries des terminaux. Pour cela, nous avons du faire face aux principaux points de divergence de ces standards: le rendement pour le GSM et le DCS afin de diminuer la puissance consommée et la linéarité pour l'UMTS qui utilise une modulation à enveloppe non-constante. L'amplificateur de puissance reconfigurable doit donc faire face à cette contradiction. Nous proposons une architecture capable d'adapter ses caractéristiques en fonction du standard choisi, en décrivant des méthodes permettant de modifier les caractéristiques principales de l'amplificateur : la classe de fonctionnement, le point de compression à 1 dB et le gain de la structure, le but étant de travailler à rendement optimum. Tous ces points de contrôles sont autant de leviers qui permettent de modifier les paramètres de l'amplificateur et de privilégier les critères de linéarité et de rendement l'un par rapport à l'autre, afin que l'amplificateur réponde aux spécifications du standard utilisé à un moment donné. La réalisation d'un amplificateur de puissance reconfigurable nous a permis de valider la fonctionnalité de la technique proposée. Mots-clés : multi-standard, circuits RF BiCMOS, amplificateur de puissance reconfigurable, classes de fonctionnement, variation du CP1, compromis linéarité-rendement, rendement optimum.
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Dates et versions

tel-00672950 , version 1 (22-02-2012)

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  • HAL Id : tel-00672950 , version 1

Citer

Nathalie Deltimple. Etude et réalisation d'un amplificateur de puissance reconfigurable en technologie BiCMOS SiGe pour des applications multi-standards GSM/DCS/UMTS. Electronique. Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2005. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00672950⟩
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