Une nouvelle approche de la conversion numérique analogique des signaux RF est proposée au sein d'une chaîne d'émission basée sur le principe de la modulation delta-sigma qui fournit un signal sur 1 bit à haute cadence dans le cadre de la recherche sur la radio logicielle. Le standard choisi pour démontrer ce concept est l'UMTS. La conversion numérique analogique du signal radiofréquence a été réalisée en mode tension pour des raisons d'efficacité par l'intermédiaire d'un amplificateur de puissance commuté. Afin de générer suffisamment de puissance avec les technologies submicroniques fonctionnant à faibles tensions d'alimentation, un combineur de puissance différentiel cinq voies avec des lignes de transmission à éléments localisés a été réalisé dans des technologies CMOS 65nm et IPD (Integrated Passive Devices), toutes deux développées par ST Microelectronics. Cette architecture offre en plus la possibilité de réaliser un filtre semi numérique reconfigurable qui permet de créer des zéros de transmission dans les bandes voisines du standard considéré. Les mesures réalisées sur un système comprenant le générateur numérique delta-sigma ainsi que le combineur de puissance à lignes de transmission et le filtrage numérique reconfigurable permettent de valider les différents principes développés dans cette thèse. Le combineur de puissance permet d'obtenir une puissance de 18dBm pour un signal sinusoïdal dans la bande fondamentale grâce à un gain en puissance relatif pour cinq voies de 14dB à 1.2GHz. / Ln this work a novel approach to D/A conversion of RF signais is developed in the context of a transmission chain based on delta-sigma modulation, providing a very high speed 1 bit digital signal, suitable for software-defined radio (SDR). The standard chosen to demonstrate this con cep is UMTS. Digital to analogue conversion is realized here in a voltage-mode for efficiency reasons thanks to a switching Power Amplifier. ln order to provide enough power with low voltage deep-submicron technologies, a five channels differential power combiner using lumped element transmission lines has been realised in 65nm CMOS and Integrated Passive Devices (IPD) processes, both developed by ST Microelectronics. A reconfigurable semi-digital filter can be realized in the latter architecture ln order to create notches in the nearby frequency bands. Measurements are made on a full system, comprising a digital delta-sigma signal generator, a 5-path power combiner and a reconfigurable digital filtering. The 5-path power combiner allows a maximal output power for a single tone in fundamental band of 18dBm thanks to a 14dB relative power gain at 1.2GHz.

Cette thèse apporte une contribution à l'évaluation des potentialités de filières SiGe de type BiCMOS pour les futures applications de télécommunications en bande millimétrique. Dans ce cadre, les topologies équilibrées ou différentielles sont très attrayantes, en raison de leur bonne immunité aux perturbations électriques et électromagnétiques. La montée en fréquence des applications hyperfréquences sur silicium s'accompagne de nouvelles difficultés. Les pertes introduites par les éléments passifs augmentent et les performances des structures différentielles classiques chutent très rapidement. Il est alors nécessaire d'exploiter d'autres techniques et de rechercher des topologies innovantes permettant la réalisation de fonctions équilibrées performantes. Une première partie est consacrée à l'évaluation des potentialités des différentes technologies d'interconnexions (microruban, guides coplanaires et lignes à rubans coplanaires) exploitables pour la conception de circuits monolithiques sur silicium. Dans un second temps, une bibliothèque d'inductances optimisées pour une utilisation en bande K et Ka est constituée. Les mécanismes physiques à l'origine des pertes dans ce type d'élément sont détaillés afin de dégager les solutions permettant d'améliorer leurs performances. Une deuxième partie traite de l'optimisation des performances des circuits différentiels pour les futures applications dans la gamme 20-40 GHz. Dans un premier temps, nous détaillons les caractéristiques hautes fréquences du transistor qui pénalisent le fonctionnement d'une structure différentielle classique. Des topologies de structures différentielles originales permettant de résoudre ce problème sont ensuite proposées. Ces structures sont appliquées à la conception d'un diviseur de puissance actif 180° original, optimisé pour une fréquence centrale de fonctionnement de 20 GHz. Enfin, un convertisseur de fréquences 20 GHz vers 1 GHz a été conçu et réalisé. Celui-ci intègre, outre le mélangeur, le s trois coupleurs actifs 180° nécessaires à la génération / recombinaison des signaux différentiels utiles au mélangeur. La caractérisation de ce convertisseur de fréquences démontre la pertinence des configurations choisies pour les interconnexions ainsi que le grand intérêt des structures différentielles originales mises en Suvre.

Ces travaux de thèse concernent le développement de combineur de puissance faibles pertes et compact selon une architecture planaire pour des applications amplificateur de forte puissance à état solide en bande X. La conception du combineur de puissance s’appuie sur l’étude de structures multicouches faibles pertes et compactes en triplaque à air suspendu. Une étude électromagnétique et thermique est proposée pour déterminer les performances de ces structures de transmission dans la bande X. Un système de refroidissement est également mis en place pour permettre aux structures de transmission de tenir des puissances moyenne de l’ordre de 50 W. La réalisation et la caractérisation de ces structures triplaques à air ont permis de démontrer les caractéristiques de faibles pertes et de compacité de ces circuits imprimés. Cette technologie triplaque à air suspendue est alors compatible pour des applications de forte puissance comme les émetteurs à état solide. / This PhD thesis deals with planar architecture design development of low loss and compact power combiner for solid-state high power amplification in X-band. The design is based on the study of innovative multilayer air dielectric stripline transmission structures. A reliable printed circuit process allows to obtain low loss, compact and replicable stripline structures. Electromagnetic FEM and thermal studies are proposed to evaluate transmission structures performances in X-band. Two compact and scalable structures were developed and may be integrated into complex multilayer systems. Finally a cooling system with periodic ceramic contacts is developed to improve the power handling capability of these stripline structures up to 50 W. The study, development and benchmark of these stripline structures demonstrated their compactness and low loss behaviour. Ultimately, these attributes make them excellent candidates for high power solid-state emitters.