Soutenance de thèse de Charles EDOUA KACOU

Le 08 Avril 2015
à 13h 30, Amphi 210, à ESIEE Paris

CIRCUITS DE PHOTORECEPTION ADAPTES TRES FAIBLE BRUIT ET A GRANDE DYNAMIQUE

Résumé :

Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre d'un projet commun soutenu par la DGA (procédure RAPID), le projet Récepteur Optique Hyperfréquences LArge Bande ou ROHYLAB, dont VectraWave fait partie. Il s’inscrit dans le domaine de la radio-sur-fibre en particulier au niveau de la réception pour lequel nous développons des photorécepteurs faible bruità grande dynamique.
Après avoir présenté les avantages de la radio-sur-fibre à savoir : haut débit, robustesse et encombrement, nous présentons les photorécepteurs et les différents paramètres qui les caractérisent. Cette étape nous permet de les comparer entre eux en les regroupant en fonction des techniques de conception utilisées dans la littérature. Cette étape nous permet d'identifier la technique de conception à utiliser. Nous choisissons de concevoir un photorécepteur bande étroite dont on viendra élargir la bande. Nous définissons ensuite les paramètres nécessaires à la comparaison des technologies entre elles afin de justifier le choix de la technologie de transistor à utiliser.
Nous étudions le photorécepteur en tant que système afin de mettre en évidence l'importance des paramètres présentés précédemment sur les performances de celui-ci. De cette analyse nous développons une méthode de conception liant l'ensemble des grandeurs. Nous montrons aussi comment estimer les performances limites en fonction de la technologie utilisée pour la photodiode et celle de l'amplificateur, notamment au travers de l'expression de cercles à densité équivalente de courant de bruit constant et de cercles à transimpédance constante.
A partir de la modélisation théorique du photorécepteur et l'expression théorique des grandeurs caractéristiques, nous mettons en œuvre les outils présentés au chapitre précédent avec un logiciel de conception assisté par ordinateur. Nous montrons la modélisation de composants opto-microondes dans un environnement de simulation électrique. A l'aide de ces outils nous concevons trois photorécepteurs à faible bruit et grande dynamique dans la bande 2,9 GHz - 3,4 GHz. Les objectifs fixés sont : 300 de gain transimpédance, 5 pA/√Hz de courant de bruit équivalent en entrée. Ces circuits ont été simulés sous l'environnement électrique ADS mais aussi sous l'environnement électromagnétique MOMEMTUM. Les trois circuits présentent des performances record en bruit à  dans la bande 2,9 GHz - 3,4 GHz vis à vis de l'état de l'art. Un des trois circuits est réalisé et mesuré, validant ainsi la démarche et les résultats.
Nous mettons enfin en avant des directions pour utiliser d’autres technologies plus optimales et les perspectives pour envisager la conception de photorécepteurs autour de 20 GHz. Nous envisageons aussi l'utilisation d'une inductance active pour réaliser des photorécepteurs accordables en fréquence pour des fréquences basses.