Les systèmes de télécommunication de type radio logicielle ou "Software Defined Radio" (SDR) exploitent les techniques numériques qui permettent leur reconfigurabilité, que ce soit en termes de fréquence, de bande passante utilisée, ou de méthode de modulation/démodulation des signaux. Ceux-ci nécessitent des architectures permettant la numérisation des signaux analogiques RF à des fréquences d'échantillonnage de plusieurs dizaines de GHz, avec des bandes passantes de plusieurs dizaines de MHz et une résolution supérieure à 10 bits. Ces objectifs sont très difficiles à atteindre avec la technologie actuelle des semi-conducteurs. La logique à quantum de flux magnétique ou logique "Rapid Single-Flux-Quantum" (RSFQ) se présente comme un candidat séduisant pour la conception de tels systèmes.En effet, celle-ci permet d'atteindre des fréquences d'horloge de plusieurs centaines de GHz pour une consommation d'environ 100 nW par porte logique. Le travail de thèse a consisté en la réalisation d'un prototype de chaîne de réception RF analogique-numérique en technologie RSFQ. L'étude et la conception des différents blocs la constituant comme le convertisseur analogique-numérique et ceux de traitement du signal numérisé en aval a été réalisée. Les premiers résultats expérimentaux confirment la fonctionnalité des cellules RSFQ de base constituant le bloc de traitement numérique. La difficulté à faire fonctionner expérimentalement les blocs plus complexes a soulevé la question de la sensibilité des cellules RSFQ aux perturbations magnétiques extérieures. Cette problématique a été étudiée sur des circuits RSFQ simples et a permis de conclure qu'un champ magnétique externe de quelques dizaines de $mu$T était suffisant pour dégrader le fonctionnement de tels circuits. Une solution de prise en compte des effets d'un champ magnétique externe dans le simulateur utilisé a été développée pour anticiper ces problèmes dès la conception. Celle-ci a été validée expérimentalement avec un Superconducting Quantum Interference Device (SQUID). / Information and telecommunication Software Defined Radio (SDR) systems are mainly based on digital techniques, which enable to easily reconfigure them, in terms of frequency, bandwidth and modulation techniques. They can process the information entirely in a digital way, by directly sampling the input RF signal and require analog-to-digital converters with strong performances. Indeed, SDR systems have to work at sampling frequencies of several tens of GHz, with large bandwidths and a suitable resolution ($geq$ 10 bits). Rapid-Single-Flux-Quantum logic (RSFQ) seems to be an interesting solution to design such systems. This technology can reach clock frequencies of several hundreds of GHz with a power consumption of only 100 nW per logic gate. This work deals with the design of a superconductive RF front-end receiver based on RSFQ technology. The study of the different parts of the chain was done, such as the analog-to-digital converter and the signal processing part of the digital signal. Experimental results confirm that all simple RSFQ cells work with correct margins. Complex circuits work with more difficulty, raising the issue of the sensitivity of RSFQ cells to external magnetic disturbances. This point was studied on basic RSFQ cicuits and shows that a magnetic field of about 10 $mu$T is sufficient to spoil the operation of the circuit. Moreover, a solution to take into account magnetic effects in the simulation of the circuits was developed and experimentally validated on a Superconducting Quantum Interference Device (SQUID).
| Identifer | oai:union.ndltd.org:theses.fr/2014GRENT043 |
| Date | 02 September 2014 |
| Creators | Collot, Romain |
| Contributors | Grenoble, Febvre, Pascal |
| Source Sets | Dépôt national des thèses électroniques françaises |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
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