RNRT-VeLo - agence-nationale-recherche.fr · • 4 GHz de bande allouée - Couverture à 360° autour du véhicule – Tx/Rx ... –Développement d’une chaîne de simulation complète

1 1 8 Décembre 2010 – Rennes Projet RNRT VELO

RNRT-VeLo Communication Inter Véhicules et

Localisation Relative Précise

Présentation ANR-VERSO

8 Décembre 2010

2 2 Projet RNRT VELO

Plan de la présentation

• Présentation du Projet

• Sous Projet 1

• Sous Projet 2

• Sous Projet 3

• Sous Projet 4

• Sous Projet 5

• Sous Projet 6

• Conclusions

8 Décembre 2010 – Rennes


Présentation du Projet



Les Partenaires

STMicroelectronics

CEA- Leti

CNRS (Plateforme millimétrique)

Autocruise (Sont sortis du projet)

INRETS



Objectifs Visés

Description de l’architecture capteur/terminal VeLo et de son environnement

Algo Localisation

Demodulation

Commandes

RF RX

Synthese

RF TX

ABB

Module

SiGe BiCMOS

Antenne, Réseau d’antennes sur silicium et/ou déporté

Balayage et Reconfiguration

Localisation Absolue

Galileo

Localisation

Données

Simulation cible

- fréquence

doppler

- déphasage

- atténuation

(SER)

-

Communicati

on (BER)

Objets communicants et initiateur Galileo


Cible A non-

équipée

Cible B

équipée

Véhicule

équipé de

VELO

(XA ,YA)

(XB ,YB)

(X0 ,Y0) Localisation

relative

précise par

radar


Objectifs Visés 1. Système radar reconfigurable:

Balayage spatial

Radar longue portée/courte portée

Communication Ultra Large Bande faible débit

Temps partagé entre communication et fonction localisation

2. Faisabilité d’une tête radar Ultra Large Bande (UWB) 80GHz En technologie BiCMOS SiGe (FT 250GHz)

Avec Antenne miniaturisée associée.

Réduction des coûts par une intégration globale.

3. Développer: Les concepts de module et de sources émission/réception associées aptes à

répondre aux besoins des radars automobiles courte portée.

Les outils et systèmes de traitement du signal associés à la localisation et à la

modulation – démodulation de données.

4. Réaliser un démonstrateur et les supports de test associés



Déroulement du projet Thèmes Responsable participants

SP1 Spécification de l’application INRETS IEMN, LabSTIC,

LETI

SP2 Architecture Système LETI LabSTIC,

IEMN,

INRETS, ST

SP3 Conception et intégration silicium ST IMS, LAAS,

LabSTIC,

IEMN

SP4 Traitement bande de base IEMN IEMN, INRETS

SP5 Validation et test, assemblage Module LAAS ST, LEST, IXL,

IEMN

SP6 Démonstrateur de Communication et

Localisation Inter Véhicule

INRETS Autocruise,

IEMN,

LabSTIC,

IMS, LAAS,

LETI, ST 8 Décembre 2010 – Rennes


Livrables

Code de Couleur

Fait

En Cours (retard)

A Faire (retard)


Document de Spécifications Applicatives: T0 + 2 mois

Document de Spécifications Electriques: T0 + 5 mois

Rapport de mesures des blocs élémentaires: T0 + 16 mois

Rapport de mesures des constituants du démonstrateur: T0 + 26 mois

Rapport de mesures du démonstrateur final : T0 + 36 mois


Sous Projet 1

Spécification de l’application

Marc Heddebaut (INRETS)



SP1 (1/4)


Objectifs :

• Fournir des spécifications de haut niveau quant aux fonctionnalités à remplir par le capteur VéLo de radar à courte portée ULB 79 GHz avec capacité de communication inter-véhicules. Spécifications reprises par les sous-projets 2 à 6 suivants.

Partenaires impliqués :

• INRETS, AUTOCRUISE, IEMN, LEST (Lab-STICC) (plus de contributions en pratique).

Livrables : – Un rapport de spécifications fourni.

– une veille technologique nationale (ANFR) & européenne,

– une contribution à la standardisation : initiative européenne e-Safety - WG communications.


SP1 (2/4)


• Situation initiale : Disparition de la bande 24 GHz attribuée temporairement aux

radars à courte portée (SRR) au profit d’une bande en millimétrique (le 30 juin

2013). Nécessité de préparer l’après 2013.

• Marché potentiellement important : jusque 8 SRR autour du véhicule pour

une ceinture de sécurité virtuelle tout autour des véhicules.

• 4 GHz de bande allouée - Couverture à 360° autour du véhicule – Tx/Rx

millimétrique radar connectée à l’électronique de bord, disponible qq. % temps

pour communiquer avec les véhicules à proximité - Canal de propagation sous

incidence rasante au-dessus de la chaussée complémentaire à celui des WLAN

(constructeurs automobiles). De positionnement relatif (radar) à positionnement

absolu (Galiléo).

Source ETSI

12 12

SP1 : spécifications de haut niveau (3/4)

Radar à courte portée - SRR

Bande de fréquence 77 GHz à 81 GHz

DSP moyenne PIRE @ 79 GHz < -15 dBm/MHz à -3 dBm/MHz

Puissance moyenne 18 dBm à 30 dBm

Puissance PIRE crête @ 79 GHz 46,2 dBm to 55 dBm

Puissance porteuse pure max PIRE pour la mesure du Doppler 23,5 dBm*

*Si cette puissance est insuffisante : travail entre 76 et 77 GHz : alors limite = 55 dBm

Fréquences de la porteuse pure (Doppler) Centrée sur 79 GHz, dans une bande de 500 MHz

(Pour la prise en compte stabilité, vieillissement…)

DSP hors bande allouée -30 dBm/MHz (-90 dBm/Hz)

Portée maximale utile 30 m

MODULATION

Modulation vectorielle suggérée si retenue Conforme à IEEE 802.11

Modulations UWB suggérées

Pulse modulation

FHSS

BPSK

Pulsed FM/CW

+ combinaison hybride

Atténuation au travers des pare-chocs utilisée pour définir les paramètres RF 7- 12 dB (estimation non validée trajet aller-retour de l’onde radar)

ANTENNE

Diagramme de rayonnement antenne Jusque 180 ° en horizontal - Jusque 20 ° en vertical (sans pare-choc)

6-8 capteurs pour une ceinture de sécurité virtuelle à 360° autour du véhicule

soit : Ouverture horizontale comprise entre 45° et 180°

Efficacité antenne 70% ? (75% annoncé à 63 GHz)

FILIERE TECHNOLOGIQUE VELO

Puissance Tx max réalisable 15 dBm

NF Rx réalisable 5,6 dB


SP1 (4/4)


Documents de référence : Décision C(2004) 2591 : Harmonisation du spectre de fréquences dans la bande des 79 GHz.

Document ETSI TR 102 263 v1.1.2 (2004-02) Radio equipment to be used in the 77 GHz to 81 GHz band.

Document ETSI TR 102 400 v1.2.1 (2006-07) Technical characteristics for communication equipment in the frequency band 63 GHz to 64 GHz.

Document ETSI TR 102 492-1 v1.1.1 (2005-06) Technical characteristics for pan European harmonized communications equipment operating in the 5 GHz frequency range and intended for critical road-safety applications.

• Avancées scientifiques : Spécifications de haut niveau communes

radar & systèmes de communication inter-véhicules en gamme

millimétrique.

• Actions lors du projet : veille ANFR, ETSI et EU (initiative eSafety),

promotion des radars à capacité de communication.

• En cours de projet : 5 août 2008 décision de la CE : Attribution d’une

bande unique de 30 MHz à 5,9 GHz par tous les Etats Membres pour la

communication inter-véhicules et véhicule infrastructure


Sous Projet 2

Architecture Système

Dominique Morche (LETI)



SP2 (1/4)


• Principaux Objectifs

– Définir l’architecture du système optimale pour

atteindre les objectifs fixés par le SP1

(Communication – Localisation)

– Définir et valider les spécifications techniques des

modules

• Partenaires

– ST-IEMN-LEST-LETI(SP leader)-INRETS

– Apport de IMS-LAAS supplémentaire


SP2 (2/4)


• Approche suivie

– Etat de l’art des différents blocs

– Transcription des scénarios SP1 en scénarios de

simulation pire cas

– Etablissement du bilan de liaison

– Spécifications système

– Choix d’architecture et répartition des contraintes

– Développement d’une chaîne de simulation complète

– Validation des spécifications des blocs par des

simulations


SP2 (3/4)


• Illustration de l’approche utilisée

Matlab Simulation

Chain 30

40

50

60

70

80

90

100

-40 -45 -50 -55 -60 -65

IIP3 (dBm)

Pd

(%

)

-85-90

-95-100

-105-110

-115-120

-100

-110

-1300

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Pd (%)

1/f² (dBc/Hz@1Mhz)

floor (dBc)

80-90

70-80

60-70

50-60

40-50

30-40

20-30

10-20

0-10

Phase Noise Linearity

LNA 90º

ADC

ADC

LPF & AGC 4 bit LNA

Gain=18dB NF=6.5dB

IIP3=-20dBm

Antennas Gain=13dBi Eff=0.22%

Sidelobes=-20dB@45°

Mixer Gain=10dB NF=15dB

IIP3=-18dBm

VGA/LPF Gain=8-33dB

NF=20dB IIP3=-10dBm Rejection=-

30dB@500Mhz

ADC 6GHz

3bits+1sign

Test Case (from SP1)

Specs


SP2 (4/4)


• Résultats Obtenus – Analyse haut niveau pour le positionnement des travaux de conception

– Fourniture des spécifications au SP3

– Approche système originale de prise en compte des imperfections du Front-End RF

– Avancés scientifiques • Nouvelle architecture digitale

• Formes d’ondes particulières

• Prise en compte du diagramme de rayonnement des antennes au niveau système

• Conclusion – Le sous projet a rempli son role d’interface entre le SP1 plus proche de

l’application et les autres sous projets plus proches du développement

– Des travaux originaux ont été menés et des résultats intéressants ont été obtenus


Sous Projet 3

Conception et intégration silicium

Sebastien Pruvost (ST)



SP3 (1/7)

• Objectifs – Intégration des blocs nécessaires à la réalisation d’une chaine d’émission -

réception en technologie Silicium

– Prise en compte des contraintes de robustesse de l’application finale: couplage, température, variation process…

– Obtenir une solution optimisée en s’appuyant sur l’utilisation d’outil de simulation électromagnétique et de solution de conception innovante.

• Partenaires – Lab-STICC (LEST): définition, conception d’antennes intégrées sur Silicium

et évaluation de solutions alternatives (post-processing above-IC, …).

– IMS: Conception de l’amplificateur faible bruit, de l’oscillateur verrouillé par injection et de l’amplificateur de puissance.

– LAAS: Conception du mélangeur de réception (Rx down-converter).

– ST: Intégration des différents blocs



SP3: Antenne Rx-Tx (2/7)


= 7.2 %

Gain = - 7.4 dBi

Si BR

12Ω.cm

500

µm

s s

SiO2 εr = 4 M6

: M1

8.3µm

w

Silicium

12 Ω.cm

500

µm

10µm BCB εr = 2.65

SiO2 εr = 4 8.3µm M6

M1 :

Antenne Sur substrat Si basse résistivité – Approche SoC

=11%

Gain = - 5 dBi a) Couches

diélectriques

Silicium

12 Ω.cm

500

µm

SiO2 εr = 4

30µm BCB εr = 2.65

8.3µm

tanδ = 0.002

= 37.5 %

Gain = 2.65dBi

h ( µm)

8.3µm

Si

εr = 11.7

ρ=12 Ω.cm

500 µm

εr = 4 SiO2

Substrat additionnel

(r)

= 45 %

Gain = 2.9dBi

Dummies PAD

Ld

Plan E

Plan H

PMx

Ld

Wd G1

G2

K

PMy

Lligne

--- > Une approche SiP est requise


SP3: Amplificateur faible bruit (3/7)


• Topologie Cascode à 2 étages

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

50 60 70 80 90 100 110

Freq [GHz]

Ga

in (

S2

1)

- In

pu

t In

se

rtio

n L

os

s

(S1

1)

[dB

]

0.37 mm2 avec PADs

18.7dB gain@80GHz VDD=1.5V/Pcons=9mW

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

-26 -24 -22 -20 -18 -16 -14 -12

Input Power [dBm]

Po

we

r G

ain

[d

Bm

]

-21dBm ICP1@80GHz

in+

Vcasc1

Vbias1

Vcasc2

Vbias2

Q1

Q2

Q3

Q4

Cpad

CL

Cm1

Vcasc1

Le

in-

CL

Cpad

Vcasc2

out-

Cpad

out+ output

Network

Cpad

output

Network

15f

300f

20K

20K

50f

10µ

10µ

1µ

1µ

20K

20K

Lb Lb

Lpck1 Lpck2


SP3: Melangeur de reception (4/7)


Microphotographie

Schéma électrique


SP3: Oscillateur verrouillé par injection (5/7)


Sous-

Oscillateur

@40GHz

Sous-

Oscillateur

@40GHz

Oscillateur 80GHz

Circuit de

synchronisation

Signal sinsuoidal

8GHz

8GHz

@40GHz @40GHz

@80GHz

Signal de sortie

80GHzBuffer de sortie

80GHz

gnd

vdd

Out

vcc

Vvar

Vref

gnd

ʎ/4 ʎ/4

Q1 Q2

Q5Q4Q3

1.1 mm2 avec PADs

78 GHz - 83 GHz

-108 dBc/Hz @ 10 MHz

63 mA (Vref = 0) @ 1.8 V

25 25

Meas.

Simu.Gain (dB)

Pout (dBm)

PAE (%)

Projet RNRT VELO

SP3: amplificateur de puissance (6/7)


Spécifications

Fréquences 77-81 GHz

Pout 15-20 dBm

Gain 15-20 dB

0.7 mm²

PA pseudo-differentiel en BiCMOS9mW (ST)

PA différentiel aux grands signaux * @79 GHz

MEAS SIMU

Gain (dB) 18.1 18.3

OCP1 (dBm) 12.5 14.5

Psat (dBm) 16.9 17.4

PAEmax (%) 6.4 6.5

PA single-ended

* Mesures avec les

baluns entrée/sortie


SP3 (7/7)

• Résultats obtenus

– Tous les blocs constituants ont été réalisés, et testés.

– Tous les blocs sont conformes à la spécification, à l’exception du

mélangeur d’émission.

• Conclusions

– Les démonstrateurs qui seront faits à partir de ces blocs

constituant concerneront les PA+Antennes, le LNA+Antennes, et

le récepteur.

– La technologie BiCMOS9MW a démontré sa potentialité pour

couvrir ce type d’application millimétrique



Sous Projet 4

Traitement bande de base

Christophe Loyez (IEMN)



SP4 (1/4)


• Objectifs : Identifier les algorithmes de localisation les plus

appropriés au capteur VELO et les traitements bande de base

associés.

• Partenaires : IEMN, INRETS.

• Taches, jalons et livrables : - pas de livrable SP4.

- rapport interne.

- mémoire de thèse.


Avancées scientifiques SP4 (2/4)


• Cadre de l’étude : techniques impulsionnelles Ultra Large Bande (ULB)

Technologies ULB

ULB-IR (mm) +

Porteuse F0=79GHz

ULB-FM (mm)

FSK+FMCW

Détection à

corrélation sur

IR

CAN

Traitement Haute

Résolution (AOA)

TOA/TDOA

Détection

cohérente sur F0

(79GHz)

Détection

cohérente (79GHz)

Traitement Haute

Résolution (AOA) Traitement Haute

Résolution

TOA/TDOA

CAN + fenêtrage

long

CAN + fenêtrage court

IR : Impulsion Radiofréquence

TOA : Time Of Arrival

TDOA : Time Difference Of Arrival

DOA : Direction Of Arrival

• Orientation vers les techniques TOA, TDOA et DOA.


Avancées scientifiques SP4 (3/4)


• Nécessité d’utiliser plusieurs capteurs distants

de plusieurs dizaines de centimètres (D).

D

90°

Accu

mu

lation

I² +

Q²

Rx VELO

• SNR.

• fréquence d’échantillonnage.

• Désynchronisation, jitter.

Tx/Rx

VELO 90°

Accu

mu

lation

I² +

Q²

90°

Accu

mu

lation

I² +

Q² Rx VELO

D

Cible

(Active/passive)

• Etude des paramètres système :


Résultats et conclusion - SP4(4/4)


• Synthèse des simulations :

Combinaison de différentes techniques de localisation TOA/TDOA/DOA :

→ solution adaptative en fonction de la distance radiale.

Distance radiale (m) Y < 5 5 < Y < 15 15 < Y < 30

Techniques utilisées TOA/DOA TOA TOA/TDOA


Sous Projet 5 Validation et test, assemblage Module

Chtristophe Viallon (LAAS)



Sous Projet 5 Validation et test, assemblage Module

Christophe Viallon, Vincent Puyal

(LAAS)



SP5 (1/8 )

• Objectifs SP5 – Mise en place d’une plateforme de caractérisation

aux fréquences millimétriques (jusqu’à 80 GHz)

– Caractérisation des blocs de base

– Assemblages des sous-blocs et du module radar communicant

• Partenaires SP5 : LAAS, LabSTICC, IMS, ST, IEMN.



SP5: Plateformes de caractérisation (2/8)


Mesures des antennes

millimétriques sur Wafer

Diagramme de rayonnement des antennes

Caractérisation de mixer :

- Gain de conversion

- Point de compression

- Facteur de bruit

Banc de caractérisation mixer


SP5: Caractérisation des blocs de base (3/8)


Antennes

Technologie/topologie Performances

W

ss

30µm

Silicium

12 Ω.cm

525 µm

BCB εr = 2.65

W

ss

30µm

Silicium

12 Ω.cm

525 µm

BCB εr = 2.65

Rendement =11%

Gain = -5 dBi @ 79GHz en simulation

-10 dBi @ 79GHz en mesure

Bande passante (-10dB) > 60%

Rendement =13%

Gain = -5 dBi @ 79GHz en simulation

Bande passante (@-10dB) > 60%

Rendement =11%

Gain = -7.7 dBi @ 79GHz en

simulation

Bande passante (@-10dB) = 21%

Rendement =37.5%

Gain = +2.65 dBi @ 79GHz en

simulation

Bande passante (@-10dB) = 2.15%

Amplificateur de puissance




IIP1dB=-29 dBm @ fOL = 69 GHz

LNA

Mixer Rx




VCO

Sous-

Oscillateur

@40GHz

Sous-

Oscillateur

@40GHz

Oscillateur 80GHz

Circuit de

synchronisation

Signal sinsuoidal

8GHz

8GHz

@40GHz @40GHz

@80GHz

Signal de sortie

80GHzBuffer de sortie

80GHz

Tension 1.8 V

Courant 97 mA (Vref = 1.8 V), 63 mA (Vref = 0)

Dimension 1.1 mm²

Plage de synchronisation 78 GHz-83 GHz

Puissance du signal injecté 5 dBm

Bruit de phase du VCO synchronisé -108 dBc/Hz @ 10 MHz

Puissance du signal de sortie -14 dBm


SP5: Assemblages LNA-Antenne

et PA-Antenne (6/8)


LNA

Intégré 50 ZLNA50

LNA

Antenne

Co-Intégration LNA-Antenne Co-Intégration PA-Antenne

En cours de mesure

Antenne différentielle

Z = 50 Ohms

Gain = -10dBi

PA= 17.5dB

Taille antenne : 0.65mm²

Taille totale PA = 0.9mm²

Taille totale (PA+Antenne) :~1.66 mm²


SP5: Assemblages pour le module radar (7/8)


Carte PCB

Exemple: Récepteur complet

avec et sans antenne :

LNA+Mixer+VCO


SP5 (8/8 )

• Résultats obtenus – Bancs de mesure spécifiques à 80 GHz

– Les mesures des assemblages sont en cours au LabSTICC et au LAAS.

• Conclusion – Les premiers résultats montrent que la solution d’une

intégration complète du radar est possible en utilisant un boitier adapté et une technologie silicium dédiée.



Sous Projet 6 Démonstrateur de Communication et

Localisation Inter Véhicule

Marc Heddebaut (INRETS)



SP6: Evaluation (1/7)


Objectifs :

• Mesurer les performances de la couche physique

réalisée par la tête millimétrique VELO : mesure

des performances des fonctions radar,

positionnement de cible et communication.

• Partenaires impliqués :

• INRETS, IEMN, LABSTICC, IMS

• Livrables :

– Un rapport de synthèse des travaux.


SP6: Canal de propagation routier : puissance

reçue en fonction de la distance à 60 GHz (2/7)


0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-100

-90

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

Distance Tx-Rx (m)

Pui

ssan

ce r

eçue

(dB

m)

-100

-90

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0 20 40 60 80 100

Transmitter to Receiver distance (m)

Receiv

ed

po

wer

(d

Bm

)

-100

-90

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0 20 40 60 80 100

Transmitter to Receiver distance (m)

Receiv

ed

po

wer

(d

Bm

)

Hauteur antenne Tx = 15 cm

Hauteur antenne Rx = 26 cm

PTX = 10 dBm

Antennes : cornets

Polarisation verticale

Modèle

Mesure Rx sur lorry motorisé à très basse vitesse


SP6: Capacité de transmission

à 60 GHz (3/7)


Récepteur RF

antennes

patch

LNA détecteur

SHA

filtre

adapté

corrélateur

OCT

28 GHz

MPA

X 2

générateur

d’impulsions Données

binaires à

l’entrée

Données

binaires

de sortie

SYNC

Emetteur RF

Signal RF modulé 2ns/div

Diagramme de l’œil du signal avant décision

TEB mesuré par analyseur logique Agilent 16903A.

A 10 m de distance, en environnement complexe indoor, pour un débit de

100 Mbits/s, le TEB mesuré est inférieur à 10-6 .


SP6: Localisation relative précise (4/7)


L’équipement de mesure précédente est réutilisé dans un

environnement de mesure de salle 40 m2 (7 m x 5.5 m)

Impulsions de largeur 2 ns à 60 GHz, 500 ps à 79 GHz

Méthode TDOA : erreur de localisation en fonction de la baseline

Erreur (m)

(%)

7000 mesures : répartition des erreurs de localisation obtenues

Distance radiale (m)

Erreur (m)


SP6: Solutions retenues pour

l’antenne radar (5/7)


Solution Réseau Solution système focalisant

Gain : 12.7 dBi

Champ de vision : +/30°

Taille : 29.75 mm²

Application : Radar à courte portée : 77 - 81 GHz

Gain : 15 dBi

Champ de vision : +/-8°

Taille : 9 mm² (antennes sur silicium)

Application : Radar à longue portée : 76 - 77 GHz


SP6: Solutions retenues pour le PA (6/7)


Layout de l’architecture d'émission à formation de faisceau 2 PA / 2 antennes, un coupleur 90°

Les résultats du co-design PA/Antenne pour les architectures à formation de

faisceau en technologie silicium @ 79GHz sont :

2 PA / 2 antennes: Pout = 19 dBm, GA= -7dBi, n = 2, PIRE = 16 dBm

4 PA / 4 antennes: Pout = 19 dBm, GA= -7dBi, n = 4, PIRE = 20 dBm

4 PA / 4 antennes à lentille: Pout = 19 dBm, GA= 3 dBi, n = 4, PIRE = 34 dBm


SP6: Conclusions (6/7)


A partir de mi-2013, la bande à 79 GHz (77 – 81 GHz) est identifiée comme bande permanente pour les

systèmes SRR à bande ultra large à 79 GHz (SRR 79 GHz) – Décision CE 2004/545. Une nouvelle

génération d’équipements doit de ce fait apparaitre sur le marché fonctionnant à cette nouvelle bande de

fréquences millimétriques, ou peu de composants s’avéraient disponibles en 2007, date de début de projet

ANR-Télécoms VéLo.

Une capacité de communication (100 Mbps) au-delà des exigences de l’application (<10 Mbps) en

utilisant une technique ULB transposée, y compris dans un canal de propagation à trajets multiples.

Une précision de localisation élevée, décimétrique obtenue dans les conditions d’un système

millimétrique à impulsions brèves (technique TDOA).

Pour l’antenne, à 79 GHz, les performances sont améliorées avec une solution de type SIP. Une

antenne avec un gain de 2.9 dBi constitue l’élément de base sélectionné pour le réseau. Un réseau

d’antennes de taille de 29 mm², présentant un gain de 12.7 dBi environ est généré et fournit le gain

nécessaire.

Pour les systèmes à focalisation (radar à longue portée), des antennes sources implémentées dans une

approche SOC ont été étudiées. Elles sont associées à une lentille afin d’augmenter la directivité du

système. Les résultats présentent un gain supérieur à 25 dBi obtenue par simulation.

Nous avons obtenu :

La co-intégration PA/antenne montre qu’une configuration 2 PA / 2 antennes permet d’obtenir une PIRE

de 16 dBm compatible avec l’application. Une association de 4 PA / 4 antennes à lentille permettrait

d’obtenir la PIRE de 34 dBm, valeur maximale atteinte dans ce projet VéLo.


Conclusions

Didier Belot



Avancées Scientifiques

La Technologie BiCMOS9MW de ST permet d’envisager l’intégration d’un système Radar bas coût en silicium.

Un système de transmission impulsionnel dans la bande 77-81GHz permet à la fois de faire de la localisation relative et de la transmission de données. (La localisation absolue étant faite par GPS)

Productions scientifiques: 19 publications scientifiques

2 brevets

4 thèses liées au programmes soutenues.

Influence sur la standardisation: proposition d’utiliser la bande 77-81GHz pour aussi transmettre des données



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Publications et Conférences (1)

• Journée GDR Ondes GT4 - Telecom Paris – 24 septembre 2007 – « Optimisation d’antennes intégrées millimétriques sur silicium par couplage d’outils et de méthodes

d’analyse électromagnétiques »

• Présentations invitées – «Problématique de la co-intégration des antennes et des actifs», Journée GDR SoC/SiP, "Contraintes de

l'intégration des systèmes AMS/RF" - mars 2007 – Paris

– «Sistemas integrados en Tecnologías de silicio», Universidad Javeriana, Bogota, Columbia, Septembre 2007

• Grand Colloque STIC 2007 PARIS (Cité des Sciences de la Villette) 5-6-7 novembre 07 : POSTER

• Présentation EuMW2008 – Amsterdam – Oct 2008 – “Hybrid Integrated Antenna for Automotive Short Range Radar Applications at 79GHz”

• Papier soumis EuCAP 2009 – Berlin – Mars 2009 – “ 79GHz Integrated Antenna on Low Resistivity Si BiCMOS exploiting above-IC processing ”

• Papier soumis IEEE Vehicular Technology Conference – Barcelona- Spring-2009 – “Millimeter Wave Ultra Wide Band Short Range Radar Localization Accuracy”

• Papier soumis le 25/01/08 pour la revue Transportation Research Part C Ed. Elsevier pour publication dans le Special Issue on Vehicular Wireless Communication Networks for Transportation:

– “Communicating Radars for Enhanced Car-to-Car Communication”




• M. Bocquet, N. Obeid, C. Loyez, F. Boukour, N. Rolland, M. Heddebaut, "Comparison between

60-GHz UWB Frequency modulation and UWB Impulse-Radio Location Systems", 38th European

Microwave Conference Eurad 2008, Amsterdam, 27-31 October 2008

• N. Obeid, M. Heddebaut, F. Elbahhar, C. Loyez, N. Rolland, ”Millimeter Wave Ultra Wide Band

Short Range Radar Localization Accuracy, 2009 IEEE 69th Vehicular Technology Conference,

Barcelona, 27-29 Apr. 2009.

• N. Obeid, M. Bocquet, C. Loyez, F. Elbahhar, M. Heddebaut, N. Rolland, « Développement d’un

système Radar communicant inter-véhicules en technologie Ultra Large Bande », Journée

Nationales Microondes 2009 (Session 4D : ULB), Grenoble, 27-29 mai 2009.

• M. Heddebaut, F. Elbahhar, Ch. Loyez, N. Obeid, N. Rolland, A. Rivenq, J.M.Rouvaen,

“Millimeter-Wave Communicating-Radars for Enhanced Car-to-Car Communication”,

Transportation Research Part C, emerging technologies (Elsevier), Vol. 18C, Issue 3, pp. 440-

456, June 2010.




• “79GHz Push-Push Oscillators in 0.13µm SiGe BiCMOS Technology”, C. Ameziane, T. Taris, R.

Plana, F. Badets, Y. Deval, JB Begueret, IEEE International Conference on Electronics, Circuits,

and Systems 2008, Malte

• “A 64GHz Push-Push Oscillator in 0.13μm BiCMOS Technology”, Ameziane Chama, Didier Belot,

Robert Plana, Thierry Taris, Yann Deval, Jean-Baptiste Bégueret, European Microwave Week

2009, Rome

• “Oscillateur push push à 79GHz réalisé en technologie 0.13um pour des applications radars

anticollision”, Ameziane Chama, Didier Belot, Robert Plana, Thierry Taris, Yann Deval, Jean-

Baptiste Bégueret, JNM2009, Grenoble

• “An 80GHz range Synchronized Push-push Oscillator For Automotive Radar Application”, Chama

Ameziane, Thierry Taris, Yann Deval, Didier Belot, Robert Planaand Jean-Baptiste Bégueret,

IEEE Radio Frequency Integrated Circuits Conference 2010, Anaheim, USA




• N. Demirel, E. Kerherve, R. Plana, D. Pache, “79GHz BiCMOS Single-Ended and Differential

Power Amplifiers”, 40th European Microwave Conference, EUMC '2010, Paris, France, 2010

• N. Demirel, E. Kerherve, R. Plana, D. Pache, “Design Techniques and Considerations for

mmWave SiGe Power Amplifiers”, SBMO/IEEE MTT-S International Microwave and

Optoelectronics Conference, IMOC '09, pp.37 – 41, Belem, Brazil, 2009

• N. Demirel, E. Kerherve, R. Plana, D. Pache, “59-71GHz Wideband MMIC Balanced Power

Amplifier in a 0.13um SiGe Technology”, 39th European Microwave Conference, EUMC '09, pp.

1852 – 1855, Rome, Italy, 2009

• N. Demirel, E. Kerherve, R. Plana, D. Pache, “Amplificateur de Puissance à 79GHz pour

Application Radar Automobile à Courte Portée”, Journées Nationales Microondes, JNM'2009,

Grenoble, France, 2009



Contribution à la standardisation • Discussion sur une proposition de changement de statut de la bande 76-

81 GHz en vue de permettre également des communications, pour un enjeu de sécurité routière, dans cette bande « radar, localisation » à la commission automobiles/fréquences de l’Agence Nationale des Fréquences (ANFR).

• Introduction des radars communicants dans les : “Recommendations of the eSafety Forum Initiative Working Group Communications on the Introduction of Vehicle-to-Vehicle and Vehicle-to-Infrastructure Communications to Increase Safety in Road Traffic in the EU”. Ce document vise à introduire un système de communication inter-véhicules et véhicules-infrastructure à bord de tous les futurs véhicules circulant en Europe. Document final du groupe de travail soumis à la Commission Européenne en septembre 2007.



Investissements IMS Test Bench:

Load-pull measurements from 55GHz to 90GHz IMS Test Bench:

S-parameters until 110GHz