ArchiTecture & TechnologIe Innovantes pour Modules AmplificaTeurs MUlti- standards / Multi- banDes pour Systèmes de TElécommunications 3G et 4G – ATTITUDE 4G+

Les systèmes de télécommunications actuels sont caractérisés par une grande variété de standards de communications tels que GSM, UMTS, evolved UTRAN ou Wi-Max eux-mêmes caractérisés par des bandes de fréquences différentes [900 MHz, 1,8GHz, 2,2GHz, 2,55GHz, 3,3GHz, 3,5GHz, 5,88GHz,.]. Ces standards s’appuient sur des schémas de modulation numériques tels que QPSK, 8PSK, 16 QAM, 64 QAM, etc, caractérisés par des enveloppes de signaux variables et des rapports d’amplitudes de valeurs pic sur valeur moyenne (PAR = Peak to Average Ratio) de plus en plus élevés. Ceux-ci peuvent atteindre par exemple 10,5 dB pour le standard W-CDMA. Les standards 4G prévisibles dès aujourd’hui consistent en deux standards « Evolved UMTS » and WIMAX. Ces deux standards font appel à la technologie de multiplexage OFDM qui, pour présenter des avantages de robustesses quant aux canaux à évanouissements, introduit également un PAR difficile à réaliser tout en assurant l’ensemble du cahier des charges.. Cette évolution rend de plus en plus complexe les contraintes de linéarité et de rendement électrique à satisfaire pour les amplificateurs de puissance pour station de base. Si l’on considère de plus que la fonction amplification possède le poids le plus élevé dans le coût global des stationsstations de base (consommation, infrastructure, environnement thermique), ceci accroît la complexité de leur mise au point. Afin de réduire la multiplication de standards de communications, de nouvelles approches basées sur des structures de stations de base reconfigurables devraient s’imposer dans les prochaines années (SDR pour Software Radio Design). Ces approches multi-standards pour stations de base nécessitent la mise au point de fonctions larges bandes re- configurables actuellement inexistantes, et irréalisables par des dispositifs à base de semiconducteurs classiques. Ce projet propose des solutions techniques innovantes appliquées au module d’émission large bande à haute linéarité des stations 3G+/4G. Pour l’émission hyperfréquence, les technologies Si LDMOS et dans une moindre mesure GaAs MESFET ou PHEMT sont actuellement utilisées mais présentent des performances ne permettant de couvrir que des monostandards . Comme nous l’aborderons dans le chapitre suivant, l’emploi de ces technologies pose d’énormes difficultés pour satisfaire le cahier des charges techniques des nouvelles normes. L’avènement des semiconducteurs grand gap notamment à base de HEMT GaN apportera une réponse positive par leurs capacités à délivrer des densités de puissance importantes par l’intermédiaire de tensions de fonctionnement élevées et ce sur de large bandes passantes de l’ordre théoriquement d’une octave ! Tous les résultats publiés démontrent également un gain de linéarité et de rendement électrique notamment pour des signaux tests WCDMA de l’ordre de 5 à 8 points. Néanmoins, bien que la technologie de composants GaN HEMT facilite la mise en oeuvre d’architectures multi-bandes multistandards, il semble indispensable d’y adjoindre une étude approfondie de gestion d’alimentation active permettant de maximiser : - rendement et linéarité - fréquence de commutation élevée de la technologie GaN Ce projet propose également d’étudier une solution innovante à la gestion active d’alimentation permettant de combiner fort rendement / linéarité sur des canaux large bande En conséquence, et comme chiffré par la suite, ce projet participe également à réduire notablement la consommation électrique sur la totalité du parc installé à horizon 2012 d’environ 20%.