Contribution à l'étude, au développement et à la réalisation d'oscillateurs à contrôle numérique en technologie silicium avancée

De
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Sous la direction de Jean-Baptiste Begueret
Thèse soutenue le 17 décembre 2008: Bordeaux 1
Les travaux présentés dans la thèse portent sur la conception et la réalisation d'oscillateurs à commande numérique en technologie CMOS 65nm. Les applications visées sont les systèmes de communication sans-fil WLAN 802.11a/b/g (2,5 et 5GHz) et WPAN 802.15.3c (60GHz). Afin de répondre aux spécifications fixées par ces standards, nous proposons d'utiliser la topologie d'oscillateur distribué. Cette dernière est particulièrement bien adaptée aux hautes fréquences. Deux réalisations sont présentées : une première à 10GHz permet de valider l'oscillateur distribué à commande en tension; une seconde à 53GHz introduit la commande numérique sur une topologie d'oscillateur distribué.
-Oscillateur à commande numérique
-Oscillateur distribué
-Applications millimétriques
-CMOS 65nm
The work presented in the thesis concerns the design and the realization of digitally controlled oscillators in CMOS 65nm technology. The applications concerned are the wireless communication systems WLAN 802.11a/b/g (2,5 and 5GHz) and WPAN 802.15.3c (60GHz). In order to answer the specifications fixed by these standards, we propose to use the topology of distributed oscillator. The latter is particularly well adapted to the high frequencies. Two achievements are presented: a first one at 10GHz makes it possible to validate the distributed voltqge controlled oscillator; a second one at 53GHz introduces the digital control on a topology of distributed oscillator.
Source: http://www.theses.fr/2008BOR13648/document
Publié le : mardi 25 octobre 2011
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.
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.
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I.1
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.
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hnologie
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.
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.
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.
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.
.
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.
.
.
.
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.
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.
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.
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.
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I
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.
.
.
.
.
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.
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.
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.
.
.
.
.
.
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.
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.
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.
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.
.
.
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.
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.
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.
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.
.
.
.
.
.
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.
.
.
.
.
.
.
59
.
de
.
distribués
.
.
.
.
.
.
.
61
.
de
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la
I.2
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Comparaison
.
des
.
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.
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.
de
.
propagation
.
.
.
.
I.3.b
.
des
.
ulations
.
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.
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
36
.
Conclusion
.
premier
.
hapitre
.
.
.
.
.
.
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.
I.2.a
.
P
.
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caractéristiques
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des
.
lignes
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.
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.
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.
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.
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.
des
.
lignes
.
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.
.
.
.
47
.
I.1.a
.
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.
circuit
.
t
.
t
.
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.
.
.
.
.
.
20
.
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.
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.
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
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.
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.
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.
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.
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.
.
.
.
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.
.
.
.
.
.
.
.
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.
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
I
.
Etat
29
l'art
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bande
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e
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.
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.
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.
Électromagnétiques
62
.
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.
Réalisation
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.
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87
I
.
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.
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de
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.
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.
.
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.
.
.
.
.
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.
I.2.b
.
.
.
.
.
.
.
Annexes
.
.
.
.
.
Réalisation
.
.
.
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.
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.
.
64
.
I
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.
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.
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.
.
.
I
.
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.
.
.
.
.
.
.
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.
:
.
exas
.
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.
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.
.
.
143
.
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.
.
67
145
I
à
I.4.a
Contr
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Silicium
à
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commande
.
n
.
umérique
.
.
.
.
I
.
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.
p
.
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.
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.
distribués
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
I
.
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.
à
.
.
.
.
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.
I
I
I.4.b
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.
de
.
l'oscillateur
.
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I
commande
t
n
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
128
.
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.
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.
Annexe
.
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.
selon
.
ts
.
139
70
Démonstration
I
u
I.4.c
.
Choix
.
de
.
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.
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.
commande
.
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.
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.
.
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.
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.
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71
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I
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.
hapitre
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
I
.
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.
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.
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.
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.
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.
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I
.
I
.
Réalisation
.
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
72
.
I
.
I
I
I
I.2.a
Théorie
d'un
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u
mise
distribué
en
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.
des
.
oscillateurs
.
distribués
.
77
.
I
.
I
97
I
I
.1
Réalisation
Théorie
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des
à
oscillateurs
.
distribués
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
114
.
I
.
.3
.
du
.
roi
.
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Conclusion
78
P
I
s
I
ectiv
I.1.a
133
Présen
137
tation
A
et
Oscillateur
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commande
de
umérique
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T
oscillateurs
Instrumen
distribués
Inc.
.
.
.
Annexe
.
:
.
théorique
.
W
.
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.
jimiri
.
.
.
.
.
.
78
.
I
.
I
.
I.1.b
.
Théorie
Annexe
des
:
oscillateurs
du
distribués
deur
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
.
.
.
.
.
16
.
.
.
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.
.
.
.
.
.
.
Ligne
.
.
.
I.18
.
.
.
.
1
fonction
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Comparaison
T
.
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65nm
MOS
eaux
hau
.
te
transmission
fréquence
des
.
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.
micr
.
I.13
.
.
.
.
.
.
.
.
.
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.
.
.
.
.
.
.
équiv
.
.
.
.
.
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
7
.
I.2
.
Amplicateur
23
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d'une
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p
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.
.
I.22
.
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.
.
.
h
.
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.
.
.
.
.
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.
.
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.
I.3
.
Mo
.
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.
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.
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.
transistor
.
MOS
.
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.
v
Mo
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RF
.
.
.
.
.
.
.
.
I.15
.
éc
.
t
.
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.
.
.
.
.
.
.
I.16
.
.
8
.
I.4
.
Év
.
oluti
.
o
.
n
.
des
.
iii
20
.
sur
des
.
transistors
.
MOS
.
en
.
fonction
.
des
.
no
.
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coplanaire
tec
.
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.
.
.
.
.
9
.
I.5
.
Év
.
oluti
.
o
Ev
n
de
des
magnétique
.
la
.
et
des
ligne
transistors
27
en
lignes
fonction
ligne
d
électrique
e
.
s
.
no
des
euds
ter-métal
tec
hnologie
hnologiques
.
[5]
.
.
.
.
des
10
métallisation
I.6
.
Comparaison
.
des
.
.
I.23
.
a
ostrip
des
en
es
tre
HFSS
BiCMOS9MW
.
et
.
CMOS
I.24
65nm
hamps
.
d'une
.
.
.
32
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
10
16
I.7
Capacité
Présen
.
ta
.
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.
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.
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.
des
.
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.
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.
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.
métallisation
.
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.
CMOS
.
65nm
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
I.14
.
dèle
.
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.
.
.
.
.
.
12
.
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.
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
19
.
Ligne
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.
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.
.
.
.
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.
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.
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.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
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13
Ligne
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Mo
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.
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.
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coplanaires
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.
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.
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.
.
.
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.
.
.
29
.
Simplication
.
niv
.
de
.
de
.
65nm
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
30
.
Sc
15
ém
I.12
de
Capacité
délisation
plate
li
.
n
.
de
.
sous
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
31
.
Répartition
.
c
.
électrique
.
magnétique
.
ligne
.
.
.
.
.
.
.
I.25
.
33
.
.
fT
fmax
NFmin
Z Wc
Z = 50 cSc
.
I
T
t
ABL
.
E
de
D
65
ES
ma
FIGU
ement
R
52
ES
I
I.26
ligne
Sc
.
h
tec
ém
rs
a
1
de
é
mo
d'un
délisation
à
des
.
li
.
g
h
n
.
es
.
de
.
transmission
Comparaison
sous
.
Momen
.
tum
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
chnolo
.
.
34
h
I.27
.
V
oscillateur
ue
.
3D
.
a
.
v
a
ec
.
Momen
a
tum
ta
.
.
.
é
.
.
.
gure
.
.
.
ec
.
princip
.
.
.
en
.
é
.
.
.
69
.
.
.
.
.
.
.
.
.
distribué
.
.
.
idéal
.
.
.
.
.
.
.
lateurs
.
ma
.
d
.
.
.
51
.
princip
.
.
35
.
I.28
h
Comparaison
t
des
.
sim
.
ulations
phase
HFSS
.
et
.
Mom
.
en
phase
tum
un
a
.
v
I
ec
le
les
à
mesures
55
d'une
b
ligne
.
coplanaire
.
.
I
.
amplicateur
.
.
.
.
.
Comparaison
.
te
.
.
.
.
.
mérite
.
hnologies
.
h
.
à
.
.
.
I
.
à
.
-
.
I
.
e
.
.
.
.
.
.
.
exploitables
.
.
.
.
.
.
.
I.25
.
d'une
.
.
.
.
.
70
.
ma
.
.
.
.
.
I
.
simplié
.
.
35
.
I.29
I.
Mo
oscillateur
dèle
.
distribué
.
équiv
à
alen
R
t
Numérique
en
vanc
éc
princip
helle
de
.
éren
.
.
.
.
.
.
.
I.12
.
ma
.
d'un
.
paire
.
.
.
.
.
.
.
I.13
.
ma
.
à
.
non
.
.
.
.
.
.
.
5
.
Bruit
.
résonateur
.
.
36
.
I.30
.
Mo
.
dèle
.
de
.
ligne
Bruit
uti
résonateur
lisé
e
p
de
our
.
Agilen
.
t
.
A
Mo
DS
p
.
de
.
d'un
.
L
.
.
.
I.17
.
o
.
d'un
.
propagation
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Sc
.
basique
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
I
37
oscillateurs
I.31
m
Év
.
oluti
.
o
.
n
.
des
I
paramètres
gure
S
a
en
des
fonction
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de
I.21
la
ma
longueur
d'un
de
n
li
.
g
.
n
.
e
Arc
.
re
.
n
.
ea
.
impaire
.
.
.
Sc
.
de
.
DCO
.
e
38
.
I
.
I.1
.
Sc
.
h
.
é
I.24
ma
v
simplié
.
d'un
.
oscillateur
.
.
.
.
.
.
.
.
69
.
h
.
princip
.
n
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
I
.
h
.
d'un
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
I.
.
é
.
amplicateur
.
.
.
.
44
.
I
.
I.2
I
Sc
Sc
h
simplié
é
.
ma
.
simplié
.
d'un
.
oscillateur
.
en
80
b
au
oucle
à
ouv
alisation
erte
Contr
.
T
.
Silicium
.
e"
.
de
.
e
.
oscillateur
.
Hartley
.
i
.
tiel
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
4
I
5
Sc
I
é
I.3
de
Sc
e
h
oscillateur
é
double
ma
croisée
d'un
.
système
.
b
.
ouclé
.
.
.
.
.
.
I
.
Sc
.
é
.
d'un
.
RLC
.
circui
.
actif
.
bruité
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
3
.
I.14
.
de
.
d'un
.
RLC
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
45
.
I
.
I.4
.
Circuit
.
résonan
.
t
.
LC
54
.
I.15
.
de
.
d'un
.
RLC
.
v
.
c
.
bruit
.
planc
.
er
.
.
.
.
.
.
.
.
.
54
.
I.16
.
dèle
.
Leeson
.
our
.
bruit
.
ph
.
se
.
oscillateur
.
résonateur
.
C
.
.
.
.
.
I
.
Représen
.
ti
.
n
.
ouclée
47
e
I
de
I.5
.
Sc
.
h
.
é
.
ma
.
équiv
.
alen
.
t
.
à
59
p
I.18
ertes
h
d
ma
'un
d'un
circuit
distribué
résonan
.
t
.
LC
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
60
.
I.19
.
des
.
par
.
de
.
éri
.
.
.
.
.
.
4
.
7
.
I
.
I.6
.
Sc
.
h
64
é
I.20
ma
par
équiv
de
alen
d'oscillateurs
t
v
à
détail
élémen
tec
ts
.
parallèles
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d'un
I
circuit
Sc
résonan
é
t
de
LC
e
.
oscillateur
.
commande
.
umérique
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
48
67
I
I.22
I.7
hi
Sc
tu
h
d'oscillateur
é
commande
ma
umérique
équiv
ann
alen
u
t
n
d'un
.
o
.
sci
68
llateur
I.23
à
h
circuit
ma
résonan
princip
t
d'un
LC
de
.
yp
.
LC
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
I
48
Etats
I
des
I.8
aracto
Sc
.
h
.
é
.
ma
.
de
.
princip
.
e
.
d'un
.
oscillateur
.
de
.
Colpitts
.
.
.
.
.
.
I
.
Sc
.
é
.
de
.
e
.
PLL
.
umérique
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
49
.
I
.
I.9
I
Sc
I.
h
Sc
é
é
ma
simplié
de
amplicateur
princip
.
e
.
d'un
.
oscillateur
.
de
.
Colpitts
.
diéren
.
tiel
.
.
.
.
78
.
I
.
2
.
h
.
ma
.
d'un
.
distribué
.
.
.
.
.
.
50
.
I
.
I.10
.
Sc
.
h
.
é
79
ma
I
de
3
princip
h
e
ma
d'un
d'un
oscillateur
distribué
de
.
Hartley
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
"Contribution
.
l'Étude,
.
Développ
.
et
.
la
.
é
.
d'Oscil
.
à
.
ôle
.
en
50
e
I
gie
I.11
A
Sc
é
h
iv
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