Électroniques dédiées à l'asservissement d'oscillateurs et à la mesure physique à l'aide de capteurs à ondes élastiques. - TEL - Thèses en ligne Access content directly
Theses Year : 2014

Electronics dedicated to oscillators and physical measurement using elastic wave sensors.

Électroniques dédiées à l'asservissement d'oscillateurs et à la mesure physique à l'aide de capteurs à ondes élastiques.

Abstract

Eliminating the step of frequency multiplication, by working in baseband, reduces the phase noise of an oscillator. However, the design of a high frequency oscillator requires a frequency selective component, which operates at high frequency and with a high quality factor. The approach proposed in this thesis is to evaluate a High-overtone Bulk Acoustic-wave Resonator, the HBAR, for the realization of a compact and stable oscillator at 2.45 GHz for a RADAR system. The designed oscillator exhibits a phase noise of −100 dBc/Hz at 1 kHz from the carrier, with an expected improvement of a dozen dBc/Hz according to the simulation. The study also focuses on the analysis of the local oscillator phase noise impact on the resolution of a RADAR measurement and an experimental demonstration is done using a delay line surface acoustic wave (SAW) as cooperative RADAR target. The work on this cooperative target has lead to a prototype of an embedded electronics for interrogating surface acoustic wave delay lines used as passive sensors remotely interrogated through a wireless link. The architecture combines the pulsed RADAR signal generation method with an equivalent time sampling system in order to reduce the computing power needed to process the response. The disadvantages of equivalent time sampling are minimized by a smart interrogation strategy to acquire only mandatory samples. Measurements on a commercial temperature sensor have a resolution of 0.2°C with a 35 kHz bandwidth. For applications in need of higher bandwidth (up to 200 kHz), a second prototype with no restriction on computing resources is also presented in this thesis, combining the same impulse RADAR method with real-time sampling.
Le travail en bande de base permet de s'affranchir du bruit de multiplication de fréquence d'un signal. Cependant, la conception d'un oscillateur fonctionnant à haute fréquence nécessite d'avoir un composant sélectif en fréquence, fonctionnant à haute fréquence et avec un facteur de qualité élevée. L'approche proposée dans cette thèse consiste à évaluer un composant à onde élastique de volume à harmoniques élevées, le HBAR, pour la réalisation d'un oscillateur compact et stable, travaillant en bande de base à 2,45 GHz, à des fins d'utilisation de source de fréquence pour un système RADAR. Les oscillateurs réalisés présentent un bruit de phase de -100 dBc/Hz pour un écart à la porteuse de 1 kHz, avec une perspective d'amélioration d'une dizaine de dBc/Hz de cette valeur d'après la simulation. L'étude porte également sur l'analyse de l'influence du bruit de phase de l'oscillateur local sur la résolution d'une mesure RADAR dont l'effet est démontré expérimentalement en utilisant une ligne à retard à onde élastique de surface (SAW) comme cible RADAR coopérative. Le travail effectué sur cette cible coopérative a permis d'aboutir à un prototype l'électronique embarqué pour l'interrogation de lignes à retard à ondes élastiques utilisées en tant que capteurs passifs interrogeables à distance. L'architecture de l'interrogateur combine une méthode RADAR impulsionnelle à un système d'échantillonnage en temps équivalent permettant de réduire l'importance de la puissance de calcul dans le traitement de la réponse. Les inconvénients de l'échantillonnage en temps équivalent sont minimisés par une interrogation judicieuse pour acquérir seulement les points nécessaires à la mesure. Les mesures effectuées sur un capteur de température commercial présentent une résolution de 0,2°C avec une bande passante de 35 kHz. Pour les applications nécessitant une bande passante plus élevée (allant jusqu'à 200 kHz), un second prototype n'ayant pas de restriction sur les ressources de calcul mises en œuvre est également présenté dans cette thèse, combinant la même méthode impulsionnelle avec un échantillonnage en temps réel.
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tel-01056972 , version 1 (21-08-2014)

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  • HAL Id : tel-01056972 , version 1

Cite

Nicolas Chrétien. Électroniques dédiées à l'asservissement d'oscillateurs et à la mesure physique à l'aide de capteurs à ondes élastiques.. Electronique. Université de Franche-Comté, 2014. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01056972⟩
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