La systématisation de la conversion analogique/numérique a eu pour effet d'uniformiser le mode de transmission de données aux transmissions numériques ; et notamment sur fibre optique. Dans ce cadre, cette thèse traite des méthodologies de conception et faisabilité de circuits amplificateurs de signaux rapides. Après l'étude de l'effet des éléments parasites sur les structures amplificatrices de base (spécifiquement, les problèmes de chemins de masse, et de référencement de signaux d'entrée), la théorie de distribution est appliquée à la technologie coplanaire InP ; où via une méthodologie que nous avons cherché à systématiser (notamment pour les conditions d'égalité et de faible variation des délais de groupe), sont réalisés des amplificateurs large bande avec Fc=92GHz et entre autres, un produit gain-bande à l'état de l'art de 410 GHz. Au delà des problèmes posés par la technologie coplanaire tels que les discontinuités de masse et la nécessité de préserver le mode de propagation coplanaire, elle ouvre de nouvelles possibilités telles que des lignes artificielles d'entrée/sortie à longueurs identiques, et permet une compacité plus élevée que celle des techniques micro-ruban. Les limites de l'amplification différentielle sont ensuite investies et repoussées, en proposant une structure innovante : la paire différentielle distribuée ; alliant ainsi le fonctionnement à courant constant du mode différentiel (donc avec un degré de liberté supplémentaire, pour le potentiel DC en sortie), à l'aspect large bande du distribué. Des amplificateurs avec 4 Vpp en sortie à 40 Gbit/s ont ainsi été réalisés en pHEMT GaAs. Ce résultat, permettrait à terme, l'élimination des capacités de passage dans les modules driver et la conception de drivers de modulateur mono-puce.

The ever increasing diversity in communication systems has created a demand for constant improvements in receiver components. This thesis describes the design and characterisation of front-end receiver components for various challenging applications, including characterisation of low noise foundry processes, LNA design and multi-band antenna design. It also includes a new theoretical analysis of noise coupling in low noise phased array receivers.In LNA design much depends on the choice of the optimum active devices. A comprehensive survey of the performance of low noise transistors is therefore extremely beneficial. To this end a comparison of the DC, small-signal and noise behaviours of 10 state-of-the-art GaAs and InP based pHEMT and mHEMT low noise processes has been carried out. Their suitability in LNA designs has been determined, with emphasis on the SKA project. This work is part of the first known detailed investigation of this kind. Results indicate the superiority of mature GaAs-based pHEMT processes, and highlight problems associated with the studied mHEMT processes. Two of the more promising processes have then been used to design C-band and UHF-band MMIC LNAs. A new theoretical analysis of coupled noise between antenna elements of a low noise phased array receiver has been carried out. Results of the noise wave analysis, based on fundamental principles of noisy networks, suggest that the coupled noise contribution to system noise temperatures should be smaller than had previously been suggested for systems like the SKA. The principles are applicable to any phased array receiver. Finally, a multi-band antenna has been designed and fabricated for a severe operating environment, covering the three extremely crowded frequency bands, the 2.1 GHz UMTS, the 2.4 GHz ISM and the 5.8 GHz ISM bands. Measurements have demonstrated excellent performance, exceeding that of equivalent commercial antennas aimed at similar applications.

High Electron Mobility Transistoren (HEMTs), basierend auf dem Materialsystem GaN/AlGaN/GaN, wurden entworfen, hergestellt und elektrisch charakterisiert. Für das Maskendesign kam das CAD-Programm LasiCAD zum Einsatz. Das Design umfasste bis zu sechs Lithographieebenen. Die Herstellung der Bauelemente geschah unter Reinraumbedingungen und unter Nutzung einer vorhandenen Technologie für Transistoren mit kleiner Gate-Peripherie (Doppelgate-Transistoren), die teilweise optimiert wurde. Daneben wurden Prozesse zur Herstellung von Multifinger-HEMTs entwickelt, wobei die Metallisierung der Drainkontakte mittels Electroplating von Gold vorgenommen wurde. Zur elektrischen Charakterisierung der Bauelemente wurden sowohl Gleichstromcharakteristiken, d.h. die Ausgangskennlinienfelder und Verläufe der Steilheit, als auch das Großsignalverhalten für cw-Betrieb bei 2 GHz gemessen. Dabei zeigten die Transistoren eine auf die Gatebreite bezogene Ausgangsleistungsdichte von mehr als 8 W/mm und eine Effizienz größer als 40%, einhergehend mit vernachlässigbarer Drainstromdispersion der unpassivierten Bauelemente.