Note ABES Design of Sub-THz heterodyne receivers in 65 nm CMOS process Conception de récepteurs hétérodynes Sub-THz en technologie CMOS 65 nm Récepteurs hétérodynes Oscillateurs verrouillés Conception au-delà des fréquences de coupure 621.381 533 Rayonnement terahertz Ondes millimétriques Imagerie microonde Oscillateurs à microondes MOS complémentaires Mélangeurs hyperfréquences Le but de cette thèse est d'explorer les opportunités de design au-delà des fréquences millimétriques en se rapprochant le plus possible de la bande THz en technologie CMOS. L’application spécifique est la détection hétérodyne pour l'imagerie THz. Sachant qu’on vise des fréquences autour de 280 GHz et on travaille avec la technologie CMOS 65 nm, les composant réalisés fonctionnent 80 GHz au-dessus de la fréquence de coupure fmax des transistors utilisés. En termes de réalisation on a développé deux oscillateurs à verrouillage par injection sous-harmonique fonctionnant autour de 280 GHz. La fréquence d’injection de chaque oscillateur est d’environ 47 GHz (1/6 de la fréquence de sortie). Afin de produire des oscillations au-delà de fmax, des techniques de génération harmonique ont été utilisées (push-push, triple-push, etc). Les oscillateurs génèrent des signaux de – 19 et – 14 dBm de puissance à 280 GHz. Chaque composant a été utilisé comme oscillateur local pour des récepteurs hétérodynes fonctionnant à la même fréquence. Ces récepteurs n’ont pas de LNA au début de la chaîne à cause des faibles fréquences de coure néanmoins ils utilisent des mélangeurs passifs afin de pouvoir multiplier des signaux au-delà des limites. Les deux récepteurs développés ont un gain de conversion de – 6 dB et ont des figures de bruit (NF) de 36 et 30 dB. La version la plus performante du récepteur (30 dB de NF) a été intégrée avec une antenne développée par le Labsticc afin de pouvoir réaliser des images Sub-THz avec la détection hétérodyne. The main goal of this thesis is to explore design opportunities beyond the millimeter wave frequencies and to get as close as possible to the THz band using CMOS technologies. The main application is the heterodyne detection for THz imaging. The cut-off frequencies ft/fmax of the used process (65 nm CMOS) are 150/205 GHz, the chosen operation frequency of the developed systems is 280 GHz which means that the circuits developed during this thesis operate at least 80 GHz beyond their fmax cut-off frequency. Two 280 GHz sub-harmonic injection locked oscillators were developed, the injection frequency corresponds to one sixth of the ouput frequency. In order to generate oscillations beyond fmax, harmonic boost techniques are used such as the push-push and triple push techniques. The output power of the oscillators are - 19 and - 14 dBm at 280 GHz. Both components were used as local oscillators for two heterodyne receivers operating around the same frequency. In order to down-covert the Sub-THz signal, a passive resistive mixer is used; this kind of circuit allows mixing beyond the active transistor limits. Also there is no LNA at the begining of the Rx chain since the cut-off frequencies are very low and there will be no gain for amplification at 280 GHz. The conversion gain of both receivers is - 6 dB however the NF's are 36 dB and 30 dB. The best receiver (30 dB) is co-integrated with an antenna (developed by Labsticc) using the same process allowing heterodyne detection THz imaging. Electronic Thesis or Dissertation Text en PDF 7404676 application/pdf https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/EDSPI/2014/50376-2014-Moron_Guerra.pdf https://theses.fr/2014LIL10053/abes Moron Guerra José Moron Guerra 1985-09-12 PE 181783053 https://theses.fr/2014LIL10053 2014LIL10053 https://doi.org/10.70675/e6f68a7fz4ca5z4ec8z9601zff36829836d2 2014-07-09 Micro et nanotechnologies, acoustique et télécommunications Lille 1 026404184 Doctorat Docteur es non oui Lampin Jean-François MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 119595680 Danneville François MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_2 060251875 Siligaris Alexandre MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_3 084594950 École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille ; 1992-2021) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 147297028 Institut d'Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 138736421 Laboratoire d'électronique et de technologie de l'information (Grenoble, Isère, France ; 1967-....) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_2 026506351 ddc:620 Lampin Jean-François Danneville François Siligaris Alexandre École doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Lille) Institut d'électronique, de microélectronique et de nanotechnologie (1992-....) Laboratoire d'électronique et de technologie de l'information (Grenoble) PDF 7404676