Conception d'un amplificateur de puissance Doherty large bande à base de coupleurs hybrides sur charge inductive aux fréquences 5G millimétriques en technologie CMOS 28nm FD-SOI

Abstract

Le déploiement du nouveau standard de communication 5G New Radio dans les bandes millimétriques (24,25 - 71 GHz) constitue un nouveau défi pour les émetteurs-récepteurs, en particulier les amplificateurs de puissance. En effet, la transmission de signaux modulés OFDM 64-QAM nécessite que l'amplificateur de puissance fonctionne sur de larges bandes passantes (>100 MHz) et soit capable de supporter des variations de ROS de 3:1, tout en maintenant une forte linéarité et une efficacité énergétique élevée jusqu'à de forts reculs en puissance (PAPR > 10 dB). Grâce à l'utilisation de réseaux d'antennes réduisant la puissance requise par amplificateur, les technologies silicium (CMOS) tendent à remplacer certaines technologies III-V, comme l'AsGa, dans la réalisation des différents émetteurs-récepteurs de la 5G.Les travaux de cette thèse s'inscrivent dans ce contexte par la conception d'amplificateurs CMOS capables de répondre à tous ces critères conjointement. Pour ce faire, une topologie innovante d'amplificateur de puissance Doherty basée sur des coupleurs hybrides et une charge inductive est développée afin d'améliorer la bande passante théorique de l'architecture ainsi que sa robustesse aux variations du ROS. Cinq amplificateurs sont ensuite présentés au fil de la thèse avec des architectures équilibrée et Doherty. Enfin, la conception de coupleurs hybrides compacts et reconfigurables en fréquence est abordée. Le développement d'une topologie innovante de coupleur hybride reconfigurable grâce à une structure reposant sur le principe des lignes à ondes lentes permet notamment l'ajustement de la fréquence centrale du coupleur.