Intégration en technologie BiCMOS et caractérisation d’un convertisseur de fréquence de réception

Exemples d’applications visées par le silicium aux fréquences millimétriques 

La nécessité de débits toujours plus importants pour pouvoir transmettre de grandes quantités de données, notamment du son et de l’image non compressés, motive l’utilisation des fréquences millimétriques. Les avantages présentés précédemment concernant l’exploitation des bandes de fréquence élevées s’appliquent parfaitement au domaine de la transmission de données à l’intérieur des bâtiments. Ainsi, les premières applications millimétriques auxquelles on peut penser concernent le transfert de données, que ce soit des fichiers vidéo en haute définition ou pour le transfert de fichiers volumineux. La mise en   place de systèmes fonctionnant dans ces gammes de fréquences pourra, dans quelques années, permettre de s’affranchir de l’utilisation de câbles de liaison entre les appareils pour transmettre les différents flux de données multiples (vidéo, trafic Ethernet gigabit, etc…) . D’autres domaines sont également visés par l’industrie, en particulier, l’imagerie médicale autour de 94 GHz ainsi que le radar automobile embarqué d’assistance à la conduite dans une bande de fréquence située autour de 77 GHz. 

 60 GHz pour des liaisons à haut débit

 Les différents standards aux fréquences millimétriques

 Le développement des applications millimétriques passe par la mise en place de standards, de la même manière que pour le standard 802.11 vu précédemment. On trouve principalement quatre groupes de travail dont les principales caractéristiques vont être décrites :  IEEE 802.15.3c  ECMA  WirelessHD  WiMedia Ces standards mettent souvent en œuvre une technique de « beamforming » consistant à déterminer la direction incidente du signal reçu et à se centrer dessus, permet de mieux rejeter les interférences adjacentes. Ce système présente un meilleur gain par rapport à un système omnidirectionnel classique et permet d’outrepasser la limitation habituelle qui oblige à avoir une ligne de mire entre l’émetteur et le récepteur (LOS : Line Of Sight). 

 802.15.3c 

Le 802.15.3c est un groupe de travail dont le but est d’atteindre des niveaux de transmission plus élevés. Plusieurs couches physiques ont été conçues pour répondre à des besoins bien spécifiques [9], reportées dans le Tableau 6. Chapitre 1 Intégration de fonctions analogiques aux fréquences millimétriques 34 Couche Physique SC HSI AV Domaine d’application Appareil faible coût et basse consommation. Transmissions à faible temps de latence et débit élevé. Applications audiovideo. Beamforming Oui Oui Oui Bande passante 1,782 GHz 1,782 GHz 1,76 GHz (Haut débit) 92 MHz (Bas débit) Tableau 6: récapitulatif des performances du standard 802.15.3c pour les différentes couches phy disponibles.

 ECMA 

Ce standard tend à fournir une liaison sans fil permettant la transmission à haut débit de fichiers et la diffusion en streaming de flux vidéo non compressé ou légèrement compressé. Trois types différents d’équipements sont prévus pour cohabiter et interagir entre eux, comme cela figure dans le tableau 7. Type A B C Domaine d’application Streaming Video et applications WPAN Streaming Video et applications WPAN Applications WPAN Portée 10 mètres LOS/NLOS 1-3 mètres LOS 1 mètre Beamforming Oui Non Non Performances Elevées Moyennes Faibles Coût Elevé Moyen Faible Tableau 7: catégories d’équipements supportés par le standard ECMA 

  WirelessHD 

Le WirelessHD est un consortium faisant la promotion de la transmission de video et de son sans fil dans la bande de 60 GHz en se basant sur le standard 802.15.3c. Il permet d’atteindre des débits de 10 à 28 Gbit/s ce qui autorise de transmettre des images et du son en haute définition. Le WirelessHD définit une zone allant jusqu’à 10 mètres (Wireless Video Area Network) où les différents appareils audio et vidéo se trouvent connectés entre eux. Suivant les pays, la bande de fréquence varie légèrement (USA: 57 GHz-64 GHz, Japon : 59 GHz -66 GHz). Chapitre 1 Intégration de fonctions analogiques aux fréquences millimétriques 35 Le WirelessHD a pour but de remplacer les câbles HDMI en proposant une liaison pouvant atteindre 28 Gbit/s. Ce débit autorisera l’utilisation de télévision 3D et la visualisation de flux en résolution 4K [4]. La résolution 4K encore appelée UltraHD est utilisée par les professionnels pour la production des masters audiovisuels. Elle correspond à une image de définition près de 4 fois supérieure au HD 1080p. 

 IEEE 802.11.ad 

Le groupe de travail 802.11.ad, formé en janvier 2009, se base sur le standard 802.11- 2007 auquel il apporte des améliorations concernant le débit, tout en maintenant l’architecture initiale du 802.11 pour la faire opérer dans la bande des 60 GHz. Il est également prévu une communication entre les bandes 2,45/5 GHz et la bande 60 GHz. 

 WiGig

 Une autre technologie fonctionnant également sur la bande des 60 GHz est le WiGig (Wireless Gigabit). Le consortium formé par Broadcom, intel, LG, Microsoft, Nokia et Samsung a défini les spécifications du système qui est capable d’atteindre 7 Gbit/s. Une alliance avec la WiFi-alliance a été mise en place. Le WiGig est d’avantage orienté vers les réseaux de données alors que le WirelessHD est beaucoup plus adapté à la connexion d’appareils entre eux suivant le principe du bluetooth (le débit de 28 Gbit/s étant plus adapté à la transmission de son et d’image HD). Les applications 60 GHz sont particulièrement adaptées aux applications point –à – point servant à la transmission de données sur des courtes portées. En effet, elles tirent profit de l’absorption des ondes par l’atmosphère dont on a présenté les effets sur la bande de fréquence précédemment.