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Soutenance de thèse : Liang Zhou

Titre de la thèse

Architecture d'amplificateur faible bruit large bande multistandard avec gestion optimale de la consommation.

Architecture of broadband multistandard low noise amplifier with optimal management of power consumption.

Date et lieu de soutenance

Mardi 10 mars 2015.

ENSEA Cergy, salle 165.

Résumé de la thèse

Ces dernières années, le développement durable, notamment le contrôle de la consommation de nos appareils électriques, est devenu un enjeu majeur de notre société. L'essor de la domotique associé à cette problématique implique la nécessité d'optimiser le bilan énergétique de chaque dispositif électrique. L'objectif de cette thèse est la réalisation d'un amplificateur faible bruit (LNA) qui propose deux modes de fonctionnement suivant la qualité du signal reçu : un mode haute performance et un mode basse consommation.

Afin de satisfaire la problématique liée aux systèmes multistandard, l'architecture sélectionnée pour l'amplificateur faible bruit est la topologie distribuée. En effet, elle est connue pour ses performances en terme de bande passante et permet un gain en puissance accordable. Une méthode de conception est proposée, basée sur la technologie GaAs de la fonderie TriQuint Semiconducteur Texas. Les mesures réalisées sur le LNA dans sa configuration haute performance se situe au niveau de l'état de l'art. Pour le mode basse consommation, on obtient de bonnes performances tout en réduisant sa consommation de 91 %.

Enfin, une stratégie de reconfiguration innovante est proposée basée sur l'intégration de notre LNA dans un récepteur homodyne. Elle permet de réduire de manière significative la consommation du récepteur, dans le cas où la puissance reçue permet un fonctionnement en mode basse consommation (contraintes sur le Bit Error Rate (BER) vérifiées). En considérant chaque puissance reçue de manière équiprobable, notre récepteur reconfigurable a une consommation réduite de 77% par rapport à un récepteur classique qui possède un seul mode de fonctionnement (mode haute performance).

Mots-clefs

Amplificateur faible bruit, amplificateur distribué, consommation, multistandard, récepteur reconfigurable.

Abstract

In recent years, the sustainable development, especially the control of the electrical appliances' consumption, has became a major issue in our society. The optimisation of each electrical devices' energy is needed to reduce the consumption of home appliances. The objective of this thesis is the realization of a low noise amplifier (LNA) that offers two modes of operation depending on the quality of the received signal: a high performance mode and a low consumption mode.

In order to meet the problem related to multistandard systems, the distributed architecture is selected for low noise amplifier. Indeed, it is known for its wide bandwidth and tunable power gain. A design method is proposed, which is based on GaAs technology of TriQuint Semiconductor Texas foundry. The LNA's high performance mode measurement results is at the level of the state of the art. For the low consumption mode, LNA shows good performance while reducing power consumption by 91%.

Finally, an innovative reconfiguration strategy is defined. It's applied to a homodyne receiver based on the integration of our LNA. It reduces significantely the receiver's consumption in case where the received power allows the receiver operates in low power mode (constraint of the Bit Error Rate (BER) is verified). Considering each received power is equiprobable, our reconfigurable receiver saves consumption by 77% compared to a conventional receiver that has a single mode (high performance mode).

Keywords

Low noise amplifier, distributed amplifier, consumption, multistandard, reconfigurable receiver.

Composition du jury

  • Emmanuelle BOURDEL, MCF-HDR, ENSEA (ETIS), directeur de thèse
  • Catherine ALGANI, Professeur, CNAM PARIS (laboratoire ESYCOM), rapporteur
  • Eric  BERGEAULT, Professeur, Telecom ParisTech, rapporteur
  • Jean-Philippe PLAZE, Ingénieur R&D, Thalès Système Aéroportés, examinateur
  • Eric KERHERVE, Professeur, ENSEIRB (Laboratoire IMS Bordeaux), examinateur
  • Julien LINTIGNAT, MCF, Université de Limoges (Laboratoire XLIM), examinateur
  • Cédric DUPERRIER, MCF, ENSEA (ETIS), co-encadrant
  • Sébastien QUINTANEL, MCF, ENSEA (ETIS), co-encadrant

Titre de la thèse

Architecture d'amplificateur faible bruit large bande multistandard avec gestion optimale de la consommation.

Architecture of broadband multistandard low noise amplifier with optimal management of power consumption.

Date et lieu de soutenance

Mardi 10 mars 2015.

ENSEA Cergy, salle 165.

Résumé de la thèse

Ces dernières années, le développement durable, notamment le contrôle de la consommation de nos appareils électriques, est devenu un enjeu majeur de notre société. L'essor de la domotique associé à cette problématique implique la nécessité d'optimiser le bilan énergétique de chaque dispositif électrique. L'objectif de cette thèse est la réalisation d'un amplificateur faible bruit (LNA) qui propose deux modes de fonctionnement suivant la qualité du signal reçu : un mode haute performance et un mode basse consommation.

Afin de satisfaire la problématique liée aux systèmes multistandard, l'architecture sélectionnée pour l'amplificateur faible bruit est la topologie distribuée. En effet, elle est connue pour ses performances en terme de bande passante et permet un gain en puissance accordable. Une méthode de conception est proposée, basée sur la technologie GaAs de la fonderie TriQuint Semiconducteur Texas. Les mesures réalisées sur le LNA dans sa configuration haute performance se situe au niveau de l'état de l'art. Pour le mode basse consommation, on obtient de bonnes performances tout en réduisant sa consommation de 91 %.

Enfin, une stratégie de reconfiguration innovante est proposée basée sur l'intégration de notre LNA dans un récepteur homodyne. Elle permet de réduire de manière significative la consommation du récepteur, dans le cas où la puissance reçue permet un fonctionnement en mode basse consommation (contraintes sur le Bit Error Rate (BER) vérifiées). En considérant chaque puissance reçue de manière équiprobable, notre récepteur reconfigurable a une consommation réduite de 77% par rapport à un récepteur classique qui possède un seul mode de fonctionnement (mode haute performance).

Mots-clefs

Amplificateur faible bruit, amplificateur distribué, consommation, multistandard, récepteur reconfigurable.

Abstract

In recent years, the sustainable development, especially the control of the electrical appliances' consumption, has became a major issue in our society. The optimisation of each electrical devices' energy is needed to reduce the consumption of home appliances. The objective of this thesis is the realization of a low noise amplifier (LNA) that offers two modes of operation depending on the quality of the received signal: a high performance mode and a low consumption mode.

In order to meet the problem related to multistandard systems, the distributed architecture is selected for low noise amplifier. Indeed, it is known for its wide bandwidth and tunable power gain. A design method is proposed, which is based on GaAs technology of TriQuint Semiconductor Texas foundry. The LNA's high performance mode measurement results is at the level of the state of the art. For the low consumption mode, LNA shows good performance while reducing power consumption by 91%.

Finally, an innovative reconfiguration strategy is defined. It's applied to a homodyne receiver based on the integration of our LNA. It reduces significantely the receiver's consumption in case where the received power allows the receiver operates in low power mode (constraint of the Bit Error Rate (BER) is verified). Considering each received power is equiprobable, our reconfigurable receiver saves consumption by 77% compared to a conventional receiver that has a single mode (high performance mode).

Keywords

Low noise amplifier, distributed amplifier, consumption, multistandard, reconfigurable receiver.

Composition du jury

  • Emmanuelle BOURDEL, MCF-HDR, ENSEA (ETIS), directeur de thèse
  • Catherine ALGANI, Professeur, CNAM PARIS (laboratoire ESYCOM), rapporteur
  • Eric  BERGEAULT, Professeur, Telecom ParisTech, rapporteur
  • Jean-Philippe PLAZE, Ingénieur R&D, Thalès Système Aéroportés, examinateur
  • Eric KERHERVE, Professeur, ENSEIRB (Laboratoire IMS Bordeaux), examinateur
  • Julien LINTIGNAT, MCF, Université de Limoges (Laboratoire XLIM), examinateur
  • Cédric DUPERRIER, MCF, ENSEA (ETIS), co-encadrant
  • Sébastien QUINTANEL, MCF, ENSEA (ETIS), co-encadrant

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