Soutenance de thèse - Mathieu FAYE - 16 Décembre 2019 - Etude de systèmes basse consommation avec récupération d'énergie
Avis de Soutenance
Monsieur Mathieu FAYE
« Sciences pour l'ingénieur » : spécialité « Micro et Nanoélectronique »
Soutiendra publiquement ses travaux de thèse intitulés
Etude de systèmes basse consommation avec récupération d'énergie
dirigés par Monsieur Philippe PANNIER et Emmanuel BERGERET
Soutenance prévue le lundi 16 décembre 2019 à 10h00
Lieu : Site de Polytech Marseille Bâtiment Joliot Curie - Technopôle de Château Gombert 5 rue Enrico Fermi, F-13453 MARSEILLE Cedex 13 - France
Salle : Amphi Orange
Composition du jury proposé
M. Philippe PANNIER AMU / Polytech Marseille / IM2NP Directeur de thèse
M. Sylvain BOURDEL Grenoble INP / RFIC - LAB Rapporteur
M. Gilles JACQUEMOD Polytech Nice Rapporteur
Mme Edith KUSSENER ISEN Toulon / IM2NP Examinateur
M. Laurent FESQUET INP / Laboratoire TIMA Examinateur
M. Emmanuel BERGERET Université Clermont Auvergne Co-directeur de thèse
Résumé :
Habituellement, les antennes utilisées dans les technologies RFID communiquant en champ proche ont une taille relativement grande. Cela leur permet de fournir assez d’énergie pour le bon fonctionnement des circuits. La réduction de la taille des antennes présente un fort intérêt dans la mesure où elle facilite l’intégration dans des objets de petite dimension. Cependant, elle conduit à une diminution considérable de l’énergie disponible. Une amélioration de l’efficacité de fonctionnement, de tous les dispositifs intégrés à la puce, est primordiale pour pouvoir conserver les mêmes fonctionnalités d’un système passif avec une taille d’antenne qui tend à se réduire. Toutefois, l’optimisation adéquate devra se faire au niveau du système global. Cela assurera une contribution optimale de chaque dispositif inclus dans le circuit mais aussi celle de l’antenne radiofréquence. A cela se rajoute la tendance, au sein des applications associées à ces technologies, à intégrer de plus en plus de données. De ce fait, il est nécessaire d’augmenter les débits de communications. Cette augmentation de débits complexifie l’implémentation des dispositifs de communication.
Afin de répondre à ces problématiques, cette thèse avait comme objectif de contribuer à l’optimisation de la récupération d’énergie ainsi qu’à l’amélioration de la communication au sein des systèmes passifs communiquant à 13.56MHz. Sur cette lancée, nous avons mené des études systèmes permettant d’identifier les différents facteurs influents dans la récupération d’énergie et de proposer un système optimisé. Pour l’aspect communication, nous avons étudié et conçu une PLL, basée sur la synchronisation par injection et un algorithme de descente de gradient, permettant de fournir une image sinusoïdale de la porteuse RF. Cela a permis, d’apporter une solution à l’absence de signal RF, durant la modulation ASK. Mais surtout de rendre possible une démodulation quadratique analogique. Grace à cette méthode, nous avons réussi à concevoir un système compatible avec les méthodes de modulation, ASK et PSK, mis en œuvre aux sein des technologies communiquant en champ proche.
Un certain nombre de dispositifs associés à la récupération d’énergie ont été conçus à l’aide de la technologie « 130nm-HCMOS9GP » de « STMicroelectronics » et ont permis d’étudier plusieurs variantes de systèmes de récupération d’énergie. La PLL ainsi que le démodulateur ont été conçus avec la technologie « 55nm-UMC55EFLASH » de « United Microelectronics Corporation ». Ensuite ces deux puces ont fait l’objet de tests fonctionnels en simulation et en mesure dans des environnements normalisés.
Mots clés : RFID, 13.56MHz, Champ proche, Récupération d’énergie, Convertisseur CA/CC Passif, PLL discrète, Démodulation IQ, ISO/IEC-14443 Type A, ISO/IEC-14443 Type B, VHBR, ISO/IEC 10373-6.
