Millimeter-wave antenna selection switch using advanced CMOS technologies

Résumé

L'objectif principal de ce travail de recherche est de développer un circuit de commutation d'antenne innovant sur circuit intégré (CI) CMOS pour les équipements de communication mobile de cinquième génération (5G). Les objectifs spécifiques sont d'étudier, de concevoir, de simuler, de tester et de valider le fonctionnement du circuit de commutation d'antenne CMOS proposé fonctionnant à 28 GHz. Le circuit de commutation comprend un circuit de commutation SPDT (Single Pole Double Throw) sur une seule puce en technologie CMOS, ainsi que les lignes de transmission nécessaires intégrées dans un stratifié multicouche pour la connexion entre le circuit de commutation sur puce et les deux antennes. La nécessité de la coexistence des technologies RF et ondes millimétriques (par exemple, les émetteurs récepteurs WLAN dans la bande 5 GHz et les émetteurs récepteurs de communication machine à machine dans la bande 28 GHz) dans les futurs équipements de communication sans fil impose des défis de conception et d'intégration dans le module Amplificateur de puissance (PA) destiné aux émetteurs frontaux. Un aspect clé est la nécessité d'inclure des fonctions de commutation d'antenne à ondes millimétriques dans le même module PA tout en favorisant la miniaturisation. Cela nécessite une innovation dans la conception et l'intégration de circuits de commutation CMOS à faible perte sur le même CI PA 28 GHz. Cela complique également la conception de la partie frontale de l'émetteur, car elle nécessite des connexions à faible perte à partir du circuit intégré de l'amplificateur de puissance vers différents emplacements d'antenne RF et à ondes millimétriques sur le circuit imprimé (PCB) de l'équipement de communication. Le point de départ est l'étude de la documentation de conception sur une structure de base d'un commutateur d'antenne à ondes millimétriques conçu chez Skyworks Solutions, Inc. Une étude approfondie accompagne cette recherche, à travers des simulations d'architectures et de circuits de commutation de pointe, une revue des techniques proposées dans la littérature ainsi que dans d’autres modèles industriels compatibles. Cette étude est suivie par la caractérisation des dispositifs CMOS, conjointement avec la conception des circuits de commutation requis. En particulier, des performances de commutateur clés, telles que l'obtention de pertes d'insertion plus faibles et une bonne isolation, avec une technologie CMOS avancée sont investiguées et démontrées par la conception d'un commutateur SPDT asymétrique. La perte d'insertion et l'isolement mesurés à 28 GHz de Tx à Rx sont respectivement de 0,9 dB et 28 dB.

Date	16 juil. 2020
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Nicolas Constantin (Directeur(-trice))