Conception de diviseurs de fréquence analogiques réalisés en technologie monolithique à base de transistors pseudomorphiques à haute mobilité électronique
Résumé
A contribution to the design of monolithic analog frequency dividers based on pseudomorphic high electron mobility transistors at microwave frequencies is reported. The different existing circuits are first described according to a new classification considering frequency division principles. Afterwards, an analytical approach based on simplified models is developed to lighten frequency division mechanism. Then a general methodological approach based on CAD techniques is studied through different analysis methods. Finally, the "open loop" method is rather chosen. However, some kind of chaotical bifurcation processes have been observed while using this method. A presented complementary study allow us to verify that they do not imply devices (physical) instability. A next part is dedicated to monolithic circuits design. Following some general considerations about the applied technology, a general design methodology and its direct application to the design of several frequency dividers are reported. Two of these circuits have been integrated The second one is based on a topology which makes use of a cold transistor as main element and features almost 30 % bandwidth. Experimental results are thus compared to the simulation and to previously published results. Eventually, a last part is dedicated to the phase noise in frequency dividers.
Ce travail est une contribution à la conception de diviseurs de fréquence analogiques réalisés en technologie monolithique à base de transistors pseudomorphiques à haute mobilité électronique aux fréquences micro-ondes. Après avoir décrit les divers circuits existants en choisissant une classification originale selon les différents principes régissant la division de fréquence, nous développons une approche analytique basée sur des modèles simplifiés afin de trouver les paramètres essentiels du phénomène. Nous expérimentons également diverses méthodes d'analyse sur calculateur avec pour objectif le développement d'une approche méthodologique générale. Finalement, la méthode dite "de la boucle ouverte" est choisie pour la conception de circuits. Lors de son utilisation, il est à noter que des processus proches de cascades de bifurcations chaotiques sont observés. Une étude complémentaire présentée permet de vérifier qu'ils ne sont pas directement liés à la stabilité (physique) du dispositif. Ces travaux de modélisation sont pour la suite appliqués à la conception de deux diviseurs en technologie monolithique. Une large bande de synchronisation d'environ 30 % a été obtenue avec une topologie originale utilisant un transistor non polarisé sur le drain. Les résultats expérimentaux sont ensuite comparés aux simulations effectuées précédemment ainsi qu'aux performances déjà publiées sur des circuits de ce type. Enfin, une dernière partie est consacrée au bruit de phase dans les diviseurs de fréquences.