MÃ©moire de thÃ¨se de Nizar Ben Hassine_Finale - Laboratoire TIMA

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CHAPITRE-I: LA TELEPHONIE MOBILE ET LA TECHNOLOGIE A ONDES DE VOLUMEsolutions actuelles, les solutions proposées par la technologie BAW ainsi que les améliorationsattendues sont présentées dans la suite de ce document.I.2. Besoin et spécifications de la fonction filtrage pour un téléphone cellulaire:Compte tenu de l'augmentation continue de l’occupation du spectre radiofréquence et afin de pouvoirassurer la cohabitation de tous les standards de la téléphonie mobile, des exigences de plus en plusstrictes émergent, conduisant à des architectures plus sélectives. Les technologies actuelles sontremises en cause. Des solutions innovantes les remplacent afin de relever les nouveaux défistechnologiques. Un exemple de composants concernés est celui des filtres RF passe-bande.Pratiquement tous les filtres utilisés pour les applications mentionnées ci-dessus sont de tels filtres.Les caractéristiques principales d’un filtre passe-bande sont définies sur la FIG.1-5.FIG.1-5: Les caractéristiques principales d’un filtre passe-bande [R.1.31]Le premier paramètre important lors de la conception du filtre est la fréquence centrale de la bandepassante. Ce paramètre est évoqué implicitement lorsqu’on parle du rapport entre la largeur de labande passante et la fréquence centrale. Pour les téléphones mobiles actuels, ce rapport estgénéralement compris entre 2% et 4,3% [R.1.39] . Selon la technologie utilisée, ce rapport peut être plusau moins facile à atteindre.Avoir des pertes d'insertion les plus faibles possibles au sein de la bande passante est l'un des critèresles plus importants. Les filtres RF dans l’état de l’art s’engagent à garantir des pertes d’insertioninférieures à 3dB (jusqu’à 4 dB) dans toute la bande passante pour une gamme de température allantde -30 à 85°C [R.1.39] . En termes de puissance du signal, 3 dB de pertes d'insertion sont équivalents à50% du signal perdu sous forme de chaleur principalement. Suivant la partie de la chaîne RFconcernée (en transmission ou en réception), ceci peut poser des problèmes de natures différentes. Cespertes réduisent la sensibilité de la chaîne de réception et augmentent le niveau d’amplification dans lachaîne d’émission. Ce besoin d’apport d’énergie supplémentaire entraîne une augmentationsignificative de la consommation et donc une réduction de l’autonomie des batteries. Ainsi, 1 dB deNizar Ben Hassine : « Eude de la fiabilité des composants BAW pour des applications RF »18
CHAPITRE-I: LA TELEPHONIE MOBILE ET LA TECHNOLOGIE A ONDES DE VOLUMEmoins dans les pertes d’insertion du filtre duplexeur W-CDMA dans les deux bandes entraîne uneaugmentation de 30% à 50% de la durée de charge des batteries [R.1.27] .Une forte dissipation de puissance conduit également à l’auto-échauffement du filtre, comme nous leverrons dans la partie relative à l’étude thermique et par conséquent entraîne une translation de labande passante proportionnelle à la variation de la température du dispositif. L’aspect stabilité entempérature est aussi important surtout dans le cas des duplexeurs dimensionnés pour le standardaméricain PCS (Personal Communications Service) pour lesquels la bande de séparation entrel’émission et la réception est de seulement 20MHz [R.1.40] .L’isolation ou le niveau d’atténuation en dehors de la bande est un paramètre important pour éviter lesinterférences des communications, surtout avec le rapprochement des bandes. Cela signifie que labande de transition (FIG.1-5) doit être la plus étroite possible. Pour ce faire, un facteur de qualité leplus élevé possible est requis. Le niveau d’atténuation des filtres RF en dehors de la bande dépend del'application. Pour les normes GSM il est entre 20 et 30 dB, tandis que pour les normes CDMA il doitêtre de 30 à 40 dB. Etant donné que la bande de transition doit être la plus étroite possible pourpermettre une bonne sélection des canaux, le décalage en fréquence avec la température, souspuissance RF ou champ électrique ou encore avec le vieillissement dans le temps doit être connu ettrès faible pour avoir un dispositif opérationnel et fiable. Cette notion de fiabilité est très importantesurtout quand la marge d’erreur est très réduite. Il est important d’avoir un composant qui correspondeaux spécifications (au gabarit) à l’instant initial t 0 (ou ce qu’on appelle l’étape de caractérisation) maisil est aussi important de garantir le bon fonctionnement du composant pour une durée de vie donnée:on parle ici de la fiabilité du composant. Enfin, les industriels de la téléphonie mobile exigent destailles de composants et des coûts de fabrication les plus faibles possibles.Après cette introduction des objectifs à atteindre par la fonction de filtrage, le rôle de la fonctionfiltrage dans un téléphone est brièvement présenté à travers le principe de fonctionnement d’unechaîne d’émission et de transmission. Les différentes solutions de filtrage retenues jusqu’à présentsont ensuite décrites, suivies par une présentation plus détaillée de la technologie qui nous intéressequi est la technologie « BAW ».I.3. Emplacement et fonction du filtre RF dans un système d’émission et de réceptionradio:Comme expliqué précédemment, du fait de l’occupation croissante du réseau hertzien, chaqueutilisateur doit être capable d’isoler l’information utile à la réception, et de s’assurer lors de l’émissionde ne pas perturber les autres utilisateurs. Ce sont en quelques mots les deux fonctions principales desfiltres RF utilisés dans les chaînes d’émission et de réception radio pour un téléphone mobile. Lesarchitectures émetteur-récepteur RF sont nombreuses, mais le principe de base reste le même :l’émetteur translate le signal à émettre des basses fréquences (la bande de base) vers les19Nizar Ben Hassine : « Eude de la fiabilité des composants BAW pour des applications RF »
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