Optimisation de structures différentielles en technologie SiGe pour applications en bande millimétrique. Application à la conception d'un mélangeur doublement équilibré en bande K

Cette these apporte une contribution a l'evaluation des potentialites de filieres SiGe de type BiCMOS pour les futures applications de telecommunications en bande millimetrique. Dans ce cadre, les topologies equilibrees ou differentielles sont tres attrayantes, en raison de leur bonne immunite aux perturbations electriques et electromagnetiques. La montee en frequence des applications hyperfrequences sur silicium s'accompagne de nouvelles difficultes. Les pertes introduites par les elements passifs augmentent et les performances des structures differentielles classiques chutent tres rapidement. Il est alors necessaire d'exploiter d'autres techniques et de rechercher des topologies innovantes permettant la realisation de fonctions equilibrees performantes. Une premiere partie est consacree a l'evaluation des potentialites des differentes technologies d'interconnexions (microruban, guides coplanaires et lignes a rubans coplanaires) exploitables pour la conception de circuits monolithiques sur silicium. Dans un second temps, une bibliotheque d'inductances optimisees pour une utilisation en bande K et Ka est constituee. Les mecanismes physiques a l'origine des pertes dans ce type d'element sont detailles afin de degager les solutions permettant d'ameliorer leurs performances. Une deuxieme partie traite de l'optimisation des performances des circuits differentiels pour les futures applications dans la gamme 20-40 GHz. Dans un premier temps, nous detaillons les caracteristiques hautes frequences du transistor qui penalisent le fonctionnement d'une structure differentielle classique. Des topologies de structures differentielles originales permettant de resoudre ce probleme sont ensuite proposees. Ces structures sont appliquees a la conception d'un diviseur de puissance actif 180° original, optimise pour une frequence centrale de fonctionnement de 20 GHz. Enfin, un convertisseur de frequences 20 GHz vers 1 GHz a ete concu et realise. Celui-ci integre, outre le melangeur, le s trois coupleurs actifs 180° necessaires a la generation / recombinaison des signaux differentiels utiles au melangeur. La caracterisation de ce convertisseur de frequences demontre la pertinence des configurations choisies pour les interconnexions ainsi que le grand interet des structures differentielles originales mises en Suvre.