A 0.1–5.0 GHz flexible SDR receiver with digitally assisted calibration in 65 nm CMOS

© 2017 Elsevier Ltd. All rights reserved.A 0.1–5.0 GHz flexible software-defined radio (SDR) receiver with digitally assisted calibration is presented, employing a zero-IF/low-IF reconfigurable architecture for both wideband and narrowband applications. The receiver composes of a main-path based on a current-mode mixer for low noise, a high linearity sub-path based on a voltage-mode passive mixer for out-of-band rejection, and a harmonic rejection (HR) path with vector gain calibration. A dual feedback LNA with “8” shape nested inductor structure, a cascode inverter-based TCA with miller feedback compensation, and a class-AB full differential Op-Amp with Miller feed-forward compensation and QFG technique are proposed. Digitally assisted calibration methods for HR, IIP2 and image rejection (IR) are presented to maintain high performance over PVT variations. The presented receiver is implemented in 65 nm CMOS with 5.4 mm2 core area, consuming 9.6–47.4 mA current under 1.2 V supply. The receiver main path is measured with +5 dB m/+5dBm IB-IIP3/OB-IIP3 and +61dBm IIP2. The sub-path achieves +10 dB m/+18dBm IB-IIP3/OB-IIP3 and +62dBm IIP2, as well as 10 dB RF filtering rejection at 10 MHz offset. The HR-path reaches +13 dB m/+14dBm IB-IIP3/OB-IIP3 and 62/66 dB 3rd/5th-order harmonic rejection with 30–40 dB improvement by the calibration. The measured sensitivity satisfies the requirements of DVB-H, LTE, 802.11 g, and ZigBee.Peer reviewedFinal Accepted Versio

Design and analysis of multi-element antenna systems and agile radiofrequency frontends for automotive applications

Vehicular connectivity serves as one of the major enabling technologies for current applications like driver assistance, safety and infotainment as well as upcoming features like highly automated vehicles - all of which having certain quality of service requirements, e. g. datarate or reliability. This work focuses on vehicular integration of multiple-input-multiple-output (MIMO) capable multielement antenna systems and frequency-agile radio frequency (RF) front ends to cover current and upcoming connectivity needs. It is divided in four major parts. For each part, mostly physical layer effects are analyzed (any performance lost on physical layer, cannot be compensated in higher layers), sensitivities are identified and novel concepts are introduced based on the status-quo findings.Fahrzeugvernetzung dient als eine der wesentlichsten Befähigungstechnologien für moderne Fahrerassistenzsysteme und zukünftig auch hochautomatisiertes Fahren. Sowohl die heutigen als auch zukünftige Anwendungen haben besondere Dienstgüteanforderungen, z.B. in Bezug auf die Datenrate oder Verlässlichkeit. Im Rahmen dieser Arbeit wird die Integration von Mehrantennensystemen für MIMO-Funkanwendungen (MIMO: engl. Multiple Input Multiple Output) sowie von frequenzagilen Hochfrequenzfrontends im Fahrzeugumfeld untersucht, um so eine technische Grundlage für zukünftige Anforderungen an die automobile Vernetzung anbieten zu können. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse lassen sich in vier Teile gliedern. Grundsätzlich konzentrieren sich die Untersuchungen vorrangig auf die physikalische Ebene. Auf Basis des aktuellen Status Quo werden Sensitivitäten herausgearbeitet, neue Konzepte hergeleitet und entwickelt

Towards a Universal Multi-Standard RF Receiver

Future wireless communication market calls for the need of an extreme compact wireless device that can easily access to all the available services at any time and at any location with minimum power consumption and cost. The key is to find a multi-standard wireless receiver that can cover all the service specifications while keeping redundant components to minimum. Reconfigurable concept is right fit the need. In this thesis, a fully integrated universal multi-standard receiver using low-cost CMOS technology has been proposed based on the survey for different wireless receiver specifications and optimum architectures. Tunable receiver building blocks such as filters, LNAs, Mixers, VCOs, gain blocks are the main factor to approach this novel receiver. In order to realize frequency agility, low cost as well as low power consumption, a good switch is a must. In this thesis, MEMS switches are preferred rather than active switches or active tuning elements based on their performance comparisons. In the feasibility study, as an example, first, a reconfigurable LNA and a reconfigurable oscillator using hard wires as switches have been developed, and then a LNA and an oscillator have been designed using a MEMS switch. The effect of hard-wire connection and MEMS to the circuits has been evaluated. No performance degradation has been found when using hard-wire connections, while some has been observed when using MEMS. However, MEMS could be integrated with other circuits on the same die if it could be built on low resistive silicon substrate without performance degradation

Subsampling receivers with applications to software defined radio systems

Este trabajo de tesis propone la utilización sistemas basados en submuestreo como una alternativa para la implementación de la etapa de down-conversion de los receptores de radio frecuencia (RF) empleados para aplicaciones multi-estándar y SDR (Software Defined Radio). El objetivo principal será el de optimizar el diseño en cuanto a flexibilidad y simplicidad, las cuales son propiedades inherentes en los sistemas basados en submuestreo. Por tanto, como reducir el número de componentes al mínimo es clave cuando un mismo receptor procesa diferentes estándares de comunicación, las arquitecturas basadas en submuestreo han sido seleccionadas, donde la reusabilidad de los componentes empleados es posible, así como la reducción de los costes totales de los receptores de comunicación y de los equipos de certificación que emplean estas arquitecturas. Un motivo adicional por el que los sistemas basados en submuestreo han sido seleccionados es el concerniente a la topología del receptor. Como la idea de la tecnología SDR es implementar todas las funcionalidades del receptor (filtrado, amplificación) en el dominio digital, el convertidores analógico-digital (ADC) deberá estar localizado en la cadena de recepción lo más cerca posible a la antena, siendo el objetivo final el convertir la señal directamente de RF a digital. Sin embargo, con los actuales ADC no es posible implementar esta idea debido al alto ancho de banda que necesitarían sin perder resolución para cubrir las especificaciones de los estándares de comunicaciones inalámbricas. Por tanto, los sistemas basados en submuestreo se presentan como la opción más adecuada para implementar este tipo de sistemas debido a que pueden muestrear la señal de entrada por debajo de la tasa de Nyquist, si se cumplen ciertas restricciones en cuanto a la elección de la frecuencia de muestreo. De este modo, los requerimientos del ADC serán relajados ya que, usando estas arquitecturas, este componente procesará la señal a frecuencias intermedias. Una vez se han introducido los conceptos principales de las técnicas de submuestreo, esta tesis doctoral presenta el diseño de una tarjeta de adquisición de datos basada en submuestreo con la finalidad de ser implementada como un receptor de test y certificación de banda ancha. El sistema propuesto proporciona una alta resolución para un elevado ancho de banda, a partir del uso de un S&H de bajo jitter y de un convertidor analógico digital ADC que trabaja a frecuencias intermedias. El sistema es implementado usando dispositivos comerciales en una placa de circuito impreso diseñada y fabricada, y cuya caracterización experimental muestra una resolución de más 8 bits para un ancho de banda analógico de 20 MHz. Concretamente, la resolución medida será mayor de 9 bits hasta una frecuencia de entrada de 2.9 GHz y mayor de 8 bits para una frecuencia de entrada de hasta 6.5 GHz, lo cual resulta suficiente para cubrir los requerimientos de la mayor parte de los actuales estándares de comunicaciones inalámbricas (GPS, GSM, GPRS, UMTS, Bluetooth, Wi-Fi, WiMAX). Sin embargo, los receptores basados en submuestreo presentan algunos importantes inconvenientes, como son adicionales fuentes de ruido (jitter y plegado de ruido térmico) y una dificultad añadida para implementarlo en escenarios multi-banda y no lineales. Acerca del plegado de ruido en la banda de interés, esta tesis propone el uso de una técnica basada en una arquitectura de reloj múltiple con el objetivo de aumentar la resolución y cubrir un número mayor de estándares para su test y certificación. Empleando una frecuencia de muestreo mayor para el caso del S&H, se conseguirá reducir este efecto, aumentando la resolución en aproximadamente 0.5-1 bit respecto al caso de sólo usar una fuente de reloj. Las expresiones teóricas de esta mejora son desarrolladas y presentadas en esta tesis, siendo posteriormente corroboradas de modo experimental. Por otra parte, esta tesis también propone novedosas técnicas para la aplicación de estos sistemas de submuestreo en entornos multi-banda y no lineales, los cuales presentan desafíos adicionales por el hecho de existir la posibilidad de solapamiento entre la señal de interés y los otros canales de comunicación, así como de solapamiento con sus armónicos. De este modo, esta tesis extiende el uso de los sistemas basados en submuestreo para este tipo de entornos, proponiendo técnicas para la elección de la frecuencia óptima de muestreo que evitan el solapamiento entre señales, a la vez que consiguen incrementar la resolución del receptor. Finalmente, se presentará la optimización en cuanto a características de ruido de un receptor concreto para aplicaciones de banda dual en entornos no lineales. Dicho receptor estará basado en las técnicas de reloj múltiple presentadas anteriormente y en una estructura de multi-filtro entre el S&H y el ADC. El sistema diseñado podrá emplearse para diversas aplicaciones a ambos lados de la cadena de comunicación, tal como en receptores de detección de espectro para radio cognitiva, o implementando el bucle de realimentación de un transmisor para la linealización de amplificadores de potencia. Por tanto, la presente tesis doctoral cuenta con tres contribuciones diferenciadas. La primera de ellas es la dedicada al diseño de un prototipo de recepción multi-estándar basado en submuestreo para aplicaciones de test y certificación. La segunda aportación es la dedicada a la optimización de las especificaciones de ruido a partir de las técnicas presentadas basadas en reloj múltiple. Por último, la tercera contribución principal es la relacionada con la extensión de este tipo de técnicas a sistemas multi-banda en entornos no lineales. Todas estas contribuciones han sido estudiadas teóricamente y experimentalmente validadas

Linearity vs. Power Consumption of CMOS LNAs in LTE Systems

This paper presents a study of linearity in wideband CMOS low noise amplifiers (LNA) and its relationship to power consumption in context of Long Term Evolution (LTE) system. Using proposed figure of merit to compare 35 state-of-the-art LNA circuits published in recent years, the paper shows a proportional but relatively weak dependence between amplifier performance (that is combined linearity, noise figure and gain) with power consumption. As a result, the predicted increase of LNA performance, necessary to satisfy stringent linearity specifications of LTE standard, may require a significant increase in power, a critical budget planning aspect for both handheld devices and base stations operating in small cells

CMOS Low-Noise Amplifier Design for Reconfigurable Mobile Terminals

Kommunikationsstandards aus Europa, Japan und den USA sind mit einander nicht kompatibel. Das ist einen Nachteil besonders in der Mobiltelefonie, wo es bisher keinen allgemeinen Standard gibt. Die Vielzahl an Funkstandards führt zu einigen Nachteilen, deshalb scheint das Bedürfnis für Rekonfigurierbarkeit offensichtlich zu sein. Ein rekonfigurierbares Terminal sollte im Stande sein, verschiedene Standards zu unterstützen. Die vernünftige Integration von verschiedenen Standards kann Standards einschließen, die derselben Familie (z.B. GSM) gehören, aber in verschiedenen Kontinenten entwickelt werden. Solche Terminals existieren bereits und ein breites Angebot besteht auf dem Markt. Ein ziemlich neuer Ansatz der Standardintegration ist die Kombination von verschiedenen Familien von Standards, zum Beispiel zwischen drahtloser Datenübertragung wie UMTS mit WLAN oder HIPERLAN. In diesem Fall sind fast alle Parameter, die einen Standard definieren, verschieden. In dieser Arbeit wird ein rekonfigurierbares Multistandard Terminal betrachtet, das sowohl OFDM basierte WLAN Standards (IEEE802.11 und Hiperlan/2) als auch den CDMA basierten UMTS FDD unterstützt. Besondere Aufmerksamkeit galt dem Empfänger dieses Terminals. Eine rekonfigurierbare hybride Architektur ist ausstelle einer Architektur entwickelt worden, die mehrere Parallele umschaltbare Sender-Empfänger verwendet. Zusätzlich zur hybriden Architektur werden die negativen Einflüsse des HF-Teils auf die Empfänger-Performance untersucht. Der zweite Teil dieser Arbeit behandelt Transistor-Physik und den Entwurf eines rauscharmen Verstärkers für einen rekonfigurierbaren Empfänger, wie oben beschrieben. Da die kleinen FET-Größen aktuellen submikrometer RF-MOS-Technologien niedrige Kapazitätswerte haben, sind große Induktivitäten für die Anpassung erforderlich. Wegen ihre großen Abmessungen werden sie außerhalb des ICs realisiert. Deshalb kann die Pad-Kapazität im Designprozess nicht länger vernachlässigt werden. Es wird gezeigt, dass die Rauschzahl von rauscharmen Verstärkern wesentlich durch die richtige Wahl von passiven Systemkomponenten verbessert werden kann. Eine Designmethodik wird eingeführt, die den equivalenten Rauschwiderstand reduziert, und dadurch sehr gutes Rauschverhalten trotz relativ schlechte Rauschanpassung erreichen kann. Die Messungen des Verstärkers hinsichtlich Rauschverhalten und Stromverbrauch, zeigen sehr gute Ergebnisse. Sie gehören zu den besten überhaupt bekannten. 0.76 dB-Rauschzahl und 12 dB Gewinn wurden bei 2.14 GHz erreicht, bei 3.5 mA Stromverbrauch und 1.2V Betriebsspannung.Communication standards developed in Europe, Japan and USA are not compatible with each other. This is a profound drawback particularly in the digital cellular telephony, where there is no common standard up to now. The variety of wireless standards leads to some disadvantages, therefore the need for reconfigurability seems to be evident. A reconfigurable terminal should be able to support different standards. Reasonable integration of different standards may include standards, which belong to the same family (e.g., GSM), but are developed in different continents. Such terminals have been already produced and a broad offer exists on the market. A rather new approach of the standard integration is the combination of different families of standards, for example between wireless data and digital cellular telephony like UMTS with WLAN or HIPERLAN. In this case, nearly all parameters defining a standard are different. In the scope of this work the multistandard, reconfigurable terminal is considered that supports the OFDM based WLAN standards (IEEE802.11 and Hiperlan/2) and the CDMA based UMTS FDD standard. Special consideration has been made for the receiver of this terminal. A reconfigurable hybrid architecture has been developed, rather than an architecture using many parallel switchable transceivers. Additionally to the hybrid architecture, a study on RF impairments is given. The second part of this work handles with transistor physics and low noise amplifier design for a reconfigurable receiver, defined earlier. Since the small FET sizes of state of the art sub-micron RF-MOS-technologies have low capacitance values, thus large inductors are needed for matching. Because of theirs large dimensions they are placed off-chip. For this reason, the pad capacitance can not be longer neglected in the design process. % It is shown that the noise figure of low-noise amplifiers can be improved considerably by a proper choice of passive components. A design methodology is introduced, which reduces the equivalent noise resistance, and thus very good noise performance can be achieved in spite of rather poor noise matching. The measurements of the amplifier, in respect to the noise performance and power consumption, show very good results, one of the best ever reported. 0.76 dB noise figure and 12 dB gain were achieved at 2.14~GHz, 3.5 mA supply current and 1.2 V supply voltage

Apport de l'échantillonnage aléatoire à temps quantifié pour le traitement en bande de base dans un contexte radio logicielle restreinte

The work presented in this Ph.D. dissertation deals with the design of multistandard radio receivers that process signals with heterogeneous specifications. The originality of these research activities comes from the application of random sampling at the baseband stage of a software defined radio receiver. The purpose behind the choice of random sampling is to take advantage of its alias-free feature. The originality of this work is the analytic proof of the alias attenuation feature of the time quantized random sampling, the implementation version of the random sampling. A second contribution concerns also the analytic study of the simplest implementation version of the random sampling, the time quantized pseudo-random sampling (TQ-PRS). Theoretical formulas allow the estimation of the alias attenuation in terms of time quantization factor and oversampling ratio. Alias attenuation measurement permits to design the baseband stage of the proposed multistandard radio receiver architecture. The design concerns different configuration of the baseband stage according to the performances of the used analog-to-digital converters (ADC). The TQPRS allows decreasing the anti-aliasing filter order or the sampling frequency. The design of the baseband stage reveals a difference on the choice of the time quantization factor for each standard. The power consumption budget analysis demonstrates a power consumption gain of 30% regarding the power consumption of the analog baseband stage. This gain becomes 27.5% when the TQ-PRS clock and the digital canal selection stages are considered.Ces travaux de recherche s’inscrivent dans le cadre de la conception de récepteurs multistandard optimisés pouvant traiter des signaux à spécifications hétérogènes. L’idée est d’appliquer l’échantillonnage aléatoire au niveau de l’étage en bande de base d’un récepteur radio logicielle restreinte afin de tirer profit de son pouvoir d’anti-repliement. La nouveauté dans ces travaux est l’étude analytique de la réduction du repliement spectral par l’échantillonnage aléatoire à temps quantifié, candidat favorable à l’implémentation matérielle. Une deuxième contribution concerne aussi l’étude analytique de l’échantillonnage pseudo-aléatoire à temps quantifié (TQ-PRS) dont l’importance réside en sa grande facilité d’implémentation matérielle. Les formulations théoriques ont permis d’estimer l’atténuation des répliques en fonction du facteur de la quantification temporelle et du facteur du sur-échantillonnage. Les mesures de l’atténuation du repliement spectral ont permis de dimensionner l’étage en bande de base d’une architecture de réception multistandard. Le dimensionnement s’intéresse à différentes configurations de l’étage en bande de base régies par les performances du convertisseur analogique numérique (ADC) utilisé.Les travaux de recherche ont démontré que l’application du TQ-PRS au niveau de l’ADC mène soit à une réduction de l’ordre du filtre anti-repliement soit à une réduction de la fréquence d’échantillonnage. Un bilan global de la consommation de puissance a permis un gain de 30% de la consommation de l’étage en bande de base analogique. En tenant compte du générateur de l’horloge TQ-PRS et de l’étage de sélection numérique du canal, ce gain devient 25%

Modulateur ΣΔ Complexe Passe-Bande à Temps-Continu pour la Réception Multistandard

The research that we present in this thesis is in the field of circuit design and systems for scanning multi-standard wideband radio signals. The purpose of this work is the development of new methodologies for the design of analog and mixed VLSI circuits, and low consumption for analog-digital converter (ADC). We propose the use of a complex type continuous-time ΣΔ ADC bandpass for Low-IF architecture. This allows to simplify the analog stage baseband dodging the need for circuits such as the automatic gain controller, the anti-aliasing filter, and filters image rejection. The receiver is more linear and has an adequate degree of integrability for multistandard software radio applications Type Restricted (SDR). The first contribution is to provide an original and fully automated methodology ΣΔ modulator design for reception SDR. A new stabilization strategy based on the placement of the zeros and poles of the loop filter is developed allowing to simplify the passage of time-discrete to continuous-time with a simple correspondence between the areas for integrators and resonators the loop filter. The second contribution is the construction of a generic architecture of the ΣΔ modulator complex continuous-time following an original methodology. The basic elements of this architecture are the two low-pass ΣΔ modulators for I and Q channels in time-continuous. Both filters loops are cross coupled in the polyphase structure, allowing the shift to the intermediate frequency of the receiver. We designed a sizing tool for MATLAB modulators ΣΔ multistandard stable high order continuous-time, low pass, band pass real and complex. The third contribution of this work relates to the proposal for an advanced design methodology VLSI circuits for mixed type ΣΔ ADCs. This design methodology allows a combination of the downlink approaches' Top-down and uplink 'bottom-up', which makes it possible to analyze the design compromises by the concurrent use of the transistor-level circuits and behavioral models. This approach allows to combine both the accuracy and speed of process simulation during the design type of ΣΔ ADCs. Behavioral modeling of the ΣΔ modulator, using the VHDL-AMS language, has allowed us to developed a model library for the consideration of imperfections such as noise, jitter, the loop delay at the behavioral level. To illustrate the methodology proposed design, an example of the verification by the mixed simulation is provided through the design of a quantizer in CMOS technology. The extraction parameters imperfections diagram transistor level has made it possible to enrich the behavioral model and prevent abnormalities causing degradation ΣΔ modulator performance.Le travail de recherche que nous présentons dans cette thèse s’inscrit dans le domaine de la conception des circuits et systèmes pour la numérisation des signaux radio large bande multistandard. La finalité de ces travaux est l’établissement de nouvelles méthodologies de conception des circuits analogiques et mixtes VLSI, et à faible consommation pour le convertisseur analogique numérique (CAN). Nous proposons l’utilisation d’un CAN de type Σ∆ complexe passe-bande à temps-continu pour l’architecture Low-IF. Ce qui permet de simplifier l’étage analogique en bande de base en esquivant le besoin de circuits tels que le contrôleur de gain automatique, le filtre anti-repliement et les filtres de rejection d’images. Le récepteur est plus linéaire et présente un degré d’intégrabilité adéquat pour les applications multistandard de type Radio logicielle Restreinte (SDR). La première contribution consiste à proposer une méthodologie originale et complètement automatisée de dimensionnement du modulateur Ʃ∆ pour la réception SDR. Une nouvelle stratégie de stabilisation, basée sur le placement des zéros et des pôles du filtre de boucle, est élaborée permettant ainsi de simplifier le passage du temps-discret vers le temps-continu par une simple correspondance entre les domaines pour les intégrateurs et les résonateurs du filtre de boucle. La deuxième contribution concerne la construction d’une architecture générique du modulateur Ʃ∆ complexe à temps-continu en suivant une méthodologie originale. Les éléments de base de cette architecture sont les deux modulateurs Ʃ∆ passe-bas pour les voies I et Q à temps-continu. Les deux filtres de boucles sont en couplage croisé en structure polyphase, ce qui permet le décalage vers la fréquence intermédiaire du récepteur. Nous avons conçu un outil de dimensionnement sous MATLAB pour les modulateurs Σ∆ multistandard stables d’ordre élevés à temps-continu, passe bas, passe- bande réel et complexe. La troisième contribution de ces travaux concerne la proposition d’une méthodologie de conception avancée de circuits mixtes VLSI pour les CANs de type Ʃ∆. Cette méthodologie de conception permet une combinaison des approches descendante ‘Top-down’ et montante ‘Bottom-up’, ce qui rend possible l’analyse des compromis de conception par l’utilisation concurrente des circuits au niveau transistor et des modèles comportementaux. Cette approche permet de faire allier à la fois la précision et la vitesse de processus de simulation lors de la conception des CANs de type Ʃ∆. La modélisation comportementale du modulateur Σ∆, en utilisant le langage VHDL-AMS, nous a permis de développé une bibliothèque de modèles permettant la prise en compte des imperfections tels que le bruit, le jitter, le retard de boucle au niveau comportemental. Afin d’illustrer la méthodologie de conception proposée, un exemple de la vérification par la simulation mixte est fourni à travers la conception d’un quantificateur en technologie CMOS. L’extraction des paramètres des imperfections du schéma au niveau transistor a permit d’enrichir le modèle comportemental et de prévenir les anomalies causant la dégradation des performances du modulateur Σ∆

Etude et conception de convertisseur analogique numérique large bande basé sur la modulation sigma delta

The work presented in this Ph.D. dissertation deals with the design of a wideband and accurate Analog-to-Digital Converter (ADC) able to digitize signals of different wireless communications standards. Thereby, itresponds to the Software Defined Radio concept (SDR). The purpose is reconfigurability by software andintegrability of the multistandard radio terminal. Oversampling (Sigma Delta) ADCs have been interestingcandidates in this context of multistandard SDR reception thanks to their high accuracy. Although they presentlimited operating bandwidth, it is possible to use them in a parallel architecture thus the bandwidth isextended. Therefore, we propose in this work the design and implementation of a parallel frequency banddecomposition ADC based on Discrete-time modulators in an SDR receiver handling E-GSM, UMTS andIEEE802.11a standard signals. The novelty of this proposed architecture is its programmability. Where,according to the selected standard digitization is made by activating only required branches are activated withspecified sub-bandwidths and sampling frequency. In addition the frequency division plan is non-uniform.After validation of the theoretical design by simulation, the overall baseband stage has been designed. Resultsof this study have led to a single passive 6th order Butterworth anti-aliasing filter (AAF) permitting theelimination of the automatic gain control circuit (AGC) which is an analog component. FBD architecturerequires digital processing able to recombine parallel branches outputs signals in order to reconstruct the finaloutput signal. An optimized design of this digital reconstruction signal stage has been proposed. Synthesis ofthe baseband stage has revealed modulators stability problems. To deal with this problem, a solution basedon non-unitary STF has been elaborated. Indeed, phase mismatches have been shown in the recombinedoutput signal and they have been corrected in the digital stage. Analytic study and system level design havebeen completed by an implementation of the parallel ADC digital reconstruction stage. Two design flows havebeen considered, one associated to the FPGA and another independent of the chosen target (standard VHDL).Proposed architecture has been validated using a VIRTEX6 FPGA Xilinx target. A dynamic range over 74 dB hasbeen measured for UMTS use case, which responds to the dynamic range required by this standard.Les travaux de recherche de cette thèse de doctorat s’inscrivent dans le cadre de la conception d’unconvertisseur analogique-numérique (ADC, Analog-to-Digital Converter) large bande et à haute résolution afinde numériser plusieurs standards de communications sans fil. Il répond ainsi au concept de la radio logiciellerestreinte (SDR, Software Defined Radio). L’objectif visé est la reconfigurabilité par logiciel et l’intégrabilité envue d’un système radio multistandard. Les ADCs à sur-échantillonnage de type sigma-delta () s’avèrent debons candidats dans ce contexte de réception SDR multistandard en raison de leur précision accrue. Bien queleur bande passante soit réduite, il est possible de les utiliser dans une architecture en parallèle permettantd’élargir la bande passante. Nous nous proposons alors dans cette thèse de dimensionner et d’implanter unADC parallèle à décomposition fréquentielle (FBD) basé sur des modulateurs à temps-discret pour unrécepteur SDR supportant les standards E-GSM, UMTS et IEEE802.11a. La nouveauté dans l’architectureproposée est qu’il est programmable, la numérisation d’un signal issu d’un standard donné se réalise enactivant seulement les branches concernées de l’architecture parallèle avec des sous-bandes defonctionnement et une fréquence d’échantillonnage spécifiée. De plus, le partage fréquentiel des sous-bandesest non uniforme. Après validation du dimensionnement théorique par simulation, l’étage en bande de base aété dimensionné. Cette étude conduit à la définition d’un filtre anti-repliement passif unique d’ordre 6 et detype Butterworth, permettant l’élimination du circuit de contrôle de gain automatique (AGC). L’architectureFBD requière un traitement numérique permettant de combiner les signaux à la sortie des branches enparallèle pour reconstruire le signal de sortie finale. Un dimensionnement optimisé de cet étage numérique àbase de démodulation a été proposé. La synthèse de l’étage en bande de base a montré des problèmes destabilité des modulateurs . Pour y remédier, une solution basée sur la modification de la fonction detransfert du signal (STF) afin de filtrer les signaux hors bande d’intérêt par branche a été élaborée. Unediscontinuité de phase a été également constatée dans le signal de sortie reconstruit. Une solution deraccordement de phase a été proposée. L’étude analytique et la conception niveau système ont étécomplétées par une implantation de la reconstruction numérique de l’ADC parallèle. Deux flots de conceptionont été considérés, un associé au FPGA et l’autre indépendant de la cible choisie (VHDL standard).L’architecture proposée a été validée sur un FPGA Xilinx de type VIRTEX6. Une dynamique de 74 dB a étémesurée pour le cas d’étude UMTS, ce qui est compatible avec celle requise du standard UMTS