Academic literature on the topic 'Systèmes de télécommunications à large bande – Applications industrielles'

L’évolution rapide des communications sans fil et reconfigurables demande des systèmes antennaires avancés qui sont capables de satisfaire des besoins en termes d’agilité des diagrammes, un fort gain et un fonctionnement large bande. Afin de répondre à ces nouveaux besoins, la solution proposée dans cette thèse est basée sur l’ARFFR proposée par le laboratoire XLIM pour obtenir un compromis très intéressant en termes de performances / consommation énergétique / coût. Ces travaux ont notamment été utilisés dans le cadre d’une thèse (2012-2015) pour démontrer la faisabilité sur un premier démonstrateur à base de monopoles à 2.45 GHz en simple polarisation. Dans cette thèse, nous avons visé à introduire ce concept d’ARFFR pour gérer les problématiques des réseaux d'antennes périodiques. Deux axes principaux ont été développés au cours de ces travaux. Le premier axe consiste à montrer l’intérêt de ce concept à gérer la problématique de ROS actif du panneau tout en minimisant le nombre d’accès alimentés au BFN grâce à la présence des charges appliquées aux éléments parasites, sans avoir à rajouter des circulateurs derrière chaque élément rayonnant. La deuxième partie de ces travaux s’intéresse à exploiter les propriétés de ce concept d’ARFFR pour diffuser l’énergie des lobes de réseau en définissant des contraintes sur le niveau de lobes secondaires. Un prototype a été étudié et réalisé permettant de valider expérimentalement les potentialités de ce concept
The fast development of wireless communication led to an increasing demand for new developments on antennas. These developments were backed by an urgent need for more complex architectures due to the need of reconfigurability in terms of frequency, reliability, radiation pattern and power consumption. In order to cover those needs, this work is based on an original reconfigurable antenna with a simplified feed network developed by XLIM laboratory, to offer an attractive tradeoff in terms of performances, complexity and cost. This new architecture is based on previous works from the laboratory (2012-2015) and a first proof of concept working at 2.45 GHz. The work proposed for this PhD is based on the development of this new architecture to manage the problems of periodic antenna arrays. Two main axes were developed during this work. The first axis consists to demonstrate the interest of this concept to manage the active VSWR of each excited element using loads connected to the parasitic elements, avoiding the need for circulators, while reducing the complexity of feed network. The second part of our work is dedicated to illustrating the potentialities of these antennas to reduce the grating lobes, while defining a constraint on the level of sidelobes. A manufactured prototype is presented in order to experimentally validate the potentialities of these antennas

Les travaux présentés s’inscrivent principalement dans le cadre du projet RNRT MUSIC (Monolithic mUlti-Standard Integrated Components). Le but est l’intégration sur un terminal portable d’antennes permettant de recevoir plusieurs standards de télécommunications. Dans la première partie de ce mémoire, l’étude d’une antenne à polarisation circulaire est décrite. Les autres parties ont pour objet l’étude et la réalisation d’antennes à polarisations linéaires pour la téléphonie mobile de 3e génération ? Ces antennes doivent satisfaire des critères (large bande passante, aspect multibande, diagramme de rayonnement omnidirectionnel, encombrement minimum) dont l’association est difficile à mettre en œuvre. Divers procédés sont utilisés pour obtenir ces caractéristiques comme la superposition d’éléments rayonnants, l’ajout de courts-circuits plans ou filaires et l’insertion de fentes à la surface du résonateur. La mise en œuvre simultanée de ces principes a conduit à l’élaboration d’antennes large bande (DCS/PCSUMTS), de prototypes associant deux antennes sur plan de masse réduit pour la couverture des standards GSM/DCS/PCS/UMTS, de structures bibandes large bande, dont notamment une antenne GSM/DCS/PCS/UMTS sur plan de masse réduit. Des études paramétriques ont permis l’interprétation des phénomènes physiques mis en jeun ainsi que l’appréciation de l’influence des différents paramètres. Plusieurs réalisations ont validé les structures issues des outils de simulation
These works are a part of the MUSIC’s (Monolithic mUlti-Standard Integrated Components) project supported by the RNRT. The aim is the integration of small multiband antennas into a mobile handset to receive several communications systems. In the first part of this thesis, the study of a broadband circularly polarised antenna is described. The second part deals with the study ant the realisation of linearly polarisation antennas for the third generation of mobile phone. These elements must satisfy different criterions (broad and multiple bands, omnidirectional radiated field, small size) difficult to obtain simultaneously. Several techniques are used to achieve these characteristics like, stacked resonators, addition of short-circuit, shorting posts and slots. The simultaneous applying of some of these techniques has led to the elaboration of broadband antennas for DCS/PCSUMTS telecommunications standards, of prototypes associating two antennas laid on a small ground plane for GSM/DCS/PCS/UMTS standards, of dual and wide-band structures, especially one realised on a reduced ground plane for GSM/DCS/PCS/UMTS. Parametric studies have allowed the interpretation of physical phenomenon and the estimate of the influence of the different parameters. Several realisations have validated the structures steamed from simulations tools

Ce travail concerne l'étude des antennes, en particulier de forme fractale et la recherche des solutions originales pour leur analyse et leur conception. Ces types d'antennes pourraient permettre la conception d'antennes multibandes pour des applications en télécommunications. Après une étude générale de la méthode des moments, celle-ci a été appliquée à des dipôles, des antennes imprimées ainsi qu'à des antennes fractales naturelles et artificielles. Ensuite, des pondérations ont été introduites au calcul des fonctions de Green. Cette pondération a amené à faire concorder les simulations et les mesures menées sur des prototypes d'antennes bowtie à base de formes préfractales naturelles. Ces prototypes ont montré un fonctionnement satisfaisant sur les bandes GSM, ISM, WiFi, WLAN et WPAN (802.xx).

Ce travail porte sur la conception et la réalisation de photodiodes très haut débit et leur intégration avec un préamplificateur optique à semiconducteur pour les liaisons courtes distances à 100 Gbit/s. La première partie de cette étude a porté sur l’optimisation d’une photodiode UTC pour les liaisons à 100 Gbit/s. L’implémentation d’un champ électrique dans la couche absorbante grâce à un graduel de dopage et l’optimisation d’un guide multimode permet d’obtenir simultanément une responsivité élevée (0,6 A/W à 1,55 µm) avec une très large bande passante (>120 GHz) et un fort courant de saturation (20 MA à 50 GHz). Dans un second temps, l’étude des SOA en technologie shallow ridge et leur comparaison avec les SOA à structure enterrée ont montré l’intérêt d’utiliser un SOA BRS pour le composant intégré SOA-PIN. La conception de la structure d’intégration est ensuite détaillée et son procédé de fabrication présenté. Enfin, la caractérisation des SOA-PIN réalisés a montré simultanément une très forte responsivité (88 A/W), une faible dépendance à la polarisation (<1 dB), un faible facteur de bruit (8,5 dB) et une large bande passante (≈65 GHz) qui placent nos composants au meilleur niveau de l’état de l’art. Des simulations montrent que nos récepteurs présenteraient une sensibilité à 40 Gbit/s améliorée de 2 dB comparée à la concurrence dont les composants sont pénalisés par un facteur de bruit élevé. La sensibilité prévue à 100 Gbit/s est de -18 dBm
This work focuses on the design and fabrication of high speed photodiodes and their integration with a semiconductor optical preamplifier for short reach 100 gbit/s links. The first section of this study is dedicated to the optimization of an utc photodiode for 100 gbit/s links. Due to the implementation of an electric field in the absorption layer, owing to a gradual doping, and the optimization of a multimode waveguide, a high responsivity (0,6 A/W at 1,55 µm), an ultra wide 3-dB bandwidth (>120 ghz) and a high saturation current (20 MA at 50 GHz) are simultaneously achieved. Secondly, the study of shallow ridge soa and their comparison with buried soa show the advantages of BRS soa to realize an integrated SOA-PIN. The design of the integrated component is then presented and its technology is described. Finally, the SOA-PIN characterization demonstrates simultaneously a high responsivity 88 A/W), a low polarization dependence (<1 dB), a low noise factor (8. 5 dB) and a wide 3-dB bandwidth (≈65 ghz), which put our components at the best state of the art level. Simulations show our receivers would present a 40 Gbit/s sensivity improved by 2 dB as compared to competitors which demonstrate receivers with high noise factor soa. At 100 Gbit/s, the soa-pin would reach a high sensitivity of -18 dbm

La technologie ULB est une candidate sérieuse pour les systèmes de communications multimédia haut débit en environnement indoor (WLAN, WPAN). Les antennes associées à ces applications doivent être de faible coût et facilement intégrables. Un état de l'art des structures existantes ainsi que des paramètres les caractérisant dans les domaines fréquentiel et temporel est proposé. Puis un ensemble de descripteurs a été mis en place et testé sur plusieurs antennes. Enfin, la conception d'une antenne triplaque imprimée à larges fentes, alimentée par stub, est exposée ainsi que ses performances. Plusieurs variantes sont proposées : antenne avec plan de masse, filtrante ou de taille réduite. Des mesures fréquentielles et temporelles sont présentées. Parallèlement, il est nécessaire de décrire ces antennes de façon compressée. Une technique de compactage modélisant la hauteur effective temporelle d'une antenne par un lot de pôles / résidus est détaillée (théorie, algorithme mis en œuvre, mesures).

Ce travail concerne la technique de modélisation comportementale adoptée pour les amplificateurs des terminaisons RF des systèmes de communication. L’objectif de la méthode de modélisation proposée est de caractériser et d’intégrer efficacement les effets de mémoire non linéaires des amplificateurs de puissance à l’état solide. Le modèle proposé consiste à combiner sous la forme d’une modulation deux fonction de transfert équivalentes passe bas dérivées des séries de Volterra dynamiques. Les potentialités du modèle sont ensuite évaluées par comparaison entre des simulations circuit et des simulations système. Dans le souci de valider le nouveau model de Volterra à partir de données expérimentales, une modélisation d’amplificateur grâce un banc de mesure d’enveloppe temporelle est présentée
This work deals with a behavioral modeling technique for amplifier used in RF front ends of communication systems. The aim of the proposed modeling approach is to characterize and integrate efficiently the long and short term non linear memory effects which are present in solid state amplifier. The proposed model consists on a combination in a modulation form of two low pass equivalent transfer function derived from dynamic Volterra series. The potentiality of the model are evaluated by a comparison between system level and circuit level simulations. In order to validate the new Volterra model by experimental way, an amplifier modeling by using time domain envelope set up is presented

Ce memoire est consacre a la conception de reseaux d'antennes imprimees large bande a fort gain, pour des systemes de communication haut debit, en bande centimetrique et millimetrique. Les antennes de ces nouveaux systemes doivent etre de plus en plus performantes en terme de largeur de bande (permettant d'assurer le haut debit) et de gain (pour les longues portees). Ces applications souvent dediees au grand public se doivent en plus d'etre peu encombrantes et de faible cout. Les antennes imprimees sont largement sollicitees, mais leurs performances ne repondent que partiellement aux exigences. Les bandes passantes de ces elements (modestes a priori) peuvent etre ameliorees en utilisant un autre resonateur dont la frequence de resonance est proche de l'antenne. L'utilisation de nouveaux materiaux dielectriques, telle que la mousse, de permittivite proche de celle de l'air et de faible tangente de perte, permettent de maintenir de bonnes performances. En tenant compte de ces deux remarques, ce memoire presente alors la mise au point d'un reseau d'antennes imprimees large bande pour une application industrielle en collaboration avec thomson-csf comsys. La bande millimetrique est parfaitement adaptee aux systemes de communications a haut debit, telle que le l. M. D. S. (local multipoint distribution system), meme si la montee en frequence reste toujours un point delicat. Les pertes dans les reseaux d'antennes imprimees sont souvent consequentes, a l'origine d'importantes diminutions des gains de ces aeriens. Ainsi, l'insertion de guide d'ondes (elements tres faibles pertes) pour assurer la distribution de l'energie est presentee dans ce memoire, sur un plan theorique, grace a des outils informatiques performants, telle que la methode fdtd (finite difference time domain).

Cette thèse traite du problème de la synchronisation de porteuse pour la transmission de données entre un satellite géostationnaire et un terminal utilisateur. L'étude menée ici se rapporte plus précisément à des systèmes multimédia large bande exploitant les bandes Ku/Ka. Les systèmes actuellement envisagés se fondent par ailleurs sur des modulations de phase et les normes les plus récentes privilégient des ordres de modulations élevés afin d'augmenter l'efficacité spectrale des systèmes. A faible rapport signal à bruit, les techniques de synchronisation classiques ne sont pas suffisamment performantes pour garantir la qualité de service requise. Les algorithmes proposés dans cette étude se fondent sur le décodage souple d'un code de parité simple pour la synchronisation de phase porteuse. Nous étudions d'abord comment extraire une information de décodage à partir des symboles reçus, et comment l'exploiter lors de la synchronisation de phase. Deux algorithmes de synchronisation issus du maximum de vraisemblance sont déduits de cette approche, le premier fondé sur une boucle de phase et adapté aux transmissions continues, le second sur un estimateur direct et adapté à des transmissions par paquets courts. Les résultats de simulations présentés dans cette thèse sont fondés sur un modèle de transmission inspiré de la norme DVB-S2. Nous montrons que dans un contexte tel que celui de transmissions multimédia par satellite, les algorithmes proposés constituent une alternative intéressante à l'utilisation de symboles pilotes pour l'initialisation d'algorithmes itératifs plus performants.

Depuis plusieurs années, le domaine des télécommunications et des nouvelles technologies connaît un véritable essor. On assiste aujourd'hui à un engouement sans précédent du grand public pour les applications de communication multimédia (données, voix, photos, vidéos) et la demande est de plus en plus forte pour un transfert à haut débit entre des équipements communicants mobiles et à encombrement réduit. De plus, que le mode d'utilisation soit nomade ou sédentaire, les technologies radio sans fils (Bluetooth, WiFi, GPRS, UMTS, WiMax) connaissent un grand succès. Pour répondre à ces besoins croissants de communication sans fils à haut débit, les futures générations d'équipements vont faire appel à des antennes de plus en plus performantes. Celles-ci devront fonctionner sur plusieurs bandes de fréquences ou sur une large bande. Mais elles devront aussi, pour des raisons pratiques et esthétiques, être intégrées aux systèmes radio, ce qui requiert la mise au point de structures compactes, discrètes et n'ayant pas de problèmes de compatibilité électromagnétique avec les circuits électroniques environnants. Pour répondre à ces différents objectifs, nous avons axé notre recherche sur les antennes tridimensionnelles qui offrent un grand nombre de degrés de liberté. Mais ces structures sont souvent complexes car elles comportent de nombreux paramètres. Afin de mieux les appréhender, nous proposons dans cette thèse d'élaborer une démarche de conception de ces antennes. Ainsi, nous commençons par l'étude systématique d'une antenne canonique constituée d'un dipôle placé à proximité d'une cavité métallique rectangulaire. L'effet des différents paramètres est analysé afin de mettre en évidence l'importance relative de chacun d'entre eux et de proposer ainsi une démarche de conception pour optimiser la bande passante et le rayonnement de l'antenne. Dans un deuxième temps, nous présentons la conception d'une antenne tridimensionnelle compacte, large bande et directive, l'antenne "sonde en F et triangle", qui offre l'avantage de présenter un diagramme de rayonnement stable en fréquence. Puis, fort de l'expérience acquise sur l'antenne dipôle, nous procédons de nouveau à une étude de l'influence sur l'impédance des différents paramètres de cette antenne complexe. Celle-ci permet d'élaborer une méthodologie de conception simple, rapide, efficace et générale. Nous pouvons ainsi optimiser l'antenne "sonde en F et triangle" et atteindre une bande passante en adaptation comprise entre 3.1 et 6.1 GHz. Le diagramme de rayonnement de cette antenne est stable sur la bande passante et le gain moyen de cette antenne est de 6 dB. Une caractérisation dans le domaine temporel est ensuite proposée afin de connaître le comportement de l'antenne dans une communication UWB. Enfin, l'antenne "sonde en F et triangle" est mise en cavité afin d'étudier ses propriétés lors de l'intégration dans un système radio. Des analogies et différences entre cette antenne complexe et le système {dipôle et cavité} sont également mises en évidence.

Les applications radars requièrent aujourd’hui des performances très importantes en termes de puissance émise, de rendement et de bande passante, afin de réduire les coûts et l’encombrement des systèmes radars. Le transistor HEMT GaN est la technologie de puissance qui répond le plus favorablement aux applications radars en bande S. Des amplificateurs de puissance peuvent être désormais réalisés en technologie HEMT GaN de forts développements. Au cours de ces travaux de thèse, une nouvelle méthodologie d’encapsulation des barrettes de puissance GaN a été mise en œuvre afin de passer outre les techniques de conception actuelles limitant l’obtention des performances haut rendement sur de larges bandes passantes. Ainsi, une technique de synthèse de boîtier a permis d’assurer un fonctionnement optimal en rendement de la barrette de puissance GaN sur une large bande passante. Des démonstrateurs ont été réalisés et ont démontré des PAE de l’ordre 60%, associées à des puissances de sortie de 50 W sur une bande passante de 25% (autour de 3. 2 GHz) en bande S. Ces démonstrateurs proposent également une très bonne robustesse à de fortes variations de TOS aux fréquences harmoniques et présentent une surface d’adaptation sur 50 ? inférieure à 0. 7 cm²
Radar applications require more performances in terms of high efficiency, wideband and output power in order to minimize power consumption, system size and cooling. Henceforth, HEMT GaN transistor is the most suitable technology for high power requirements of radar applications in S-Band. The aim of this thesis is to propose a new methodology for power bar packaging in order to overcome usual design techniques that limit both efficiency and wideband performances. Thus, a package design was optimized to obtain an optimal behaviour of the HEMT GaN power bar and to ensure high efficiency on wide bandwidth. Optimized packaged power bars were realized demonstrating 60% PAE with 50 W output power on 25% bandwidth in S-band (around 3. 2 GHz). The robustness of these amplifiers was highlighted. They can withstand very high SWR at the harmonic frequencies without any change in performance. Moreover, dimensions of these optimized packaged power bars are lower than 0. 7 cm²