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The objective of this work is the use of plasma oscillations mechanism in the electron mobility transistors channel that based of InGaAs, this materials characterize by it great interest for Terahertz thanks to its high electron mobility applications. This work registered in the context of recent studies in which the use of devices based on wave excitation of two-dimensional plasma has been proposed for Terahertz applications.This study is conducted through the development of a simulation tool based on the hydrodynamic model coupled with the Poisson equation 2D. the continued current response to THz electrical excitation has been studied and the influence of the different parameters of transistor on plasma resonances is demonstrated. A study of the spectral density of the current fluctuation is then presented, we demonstrate that the main resonances in the drain current noise spectrum are the same as those observed in the current response to an external THz excitation. The current response at different perturbation applied upon the drain and the gate of the HEMT is finally evaluated by means of the description of the small-signal equivalent circuit, which would possibly further studies of plasma oscillation in HEMT transistors.; L'objectif de ce travail de thèse est l'exploitation des oscillations de plasma bidimensionnelles dans les transistors à haute mobilité électronique à base d'InGaAs, matériaux de grand intérêt pour les applications Terahertz grâce à sa haute mobilité électronique. Ce travail s'insère dans le contexte d'études récentes dans lesquelles l'utilisation de dis- positifs basés sur l'excitation d'ondes de plasma bidimensionnelles a été proposée pour des applications Terahertz. Cette étude est menée au travers du développement d'un outil numérique de simulation basé sur le modèle hydrodynamique couplé avec l'équation de Poisson pseudo 2D. La réponse continue du courant à une excitation électrique de fréquence THz a été étudiée et l'influence sur les résonances de plasma des différents paramètres de transistor est mise en évidence. Une étude de la densité spectrale de la fluctuation du courant est alors présentée en vue d'établir une coordination entre le bruit dans les HEMT et la détection directe d'un signal électrique THz. La réponse de HEMT à différentes perturbation au niveau de drain et de la grille est enfin évaluée par le biais de la description du régime petit-signal, ce qui permettrait éventuellement une étude plus approfondie des ondes de plasma dans les transistors HEMT.

One of the major objectives of communication systems is the ability to transmit data at the highest possible rates. The ever-growing user demand for wireless communication already exceeds capacities of present networks.In order to solve this problem, we introduce communication systems based on terahertz (THz) high-frequency carriers, whose frequencies are high enough to support data-rates higher than a hundred of gigahertz. In particular, we are interested in the development and the integration of a high data-rate detector intended for THz wireless communication.We use a GaAs High-electron-mobility transistor (HEMT) as detector. Unlike existing detectors such as Schottky diodes, the transistor studied in this thesis offers advantages in terms of cost, compactness and performances. In particular, the output impedance is more suitable for high data-rate integrated circuits whose input impedance is 50 Ohm. We present the characterization of the detector in terms of sensitivity and modulation bandwidth, demonstrating for the first time its ability to be used for high data-rate communications. The transistor's integration, essential for real communications, is detailed.A wireless THz communication is demonstrated around 0.200 THz and 0.309 THz. For the first time, an error-free transmission at data-rates up to 8.2 Gbps is demonstrated, using a GaAs plasma wave HEMT and a 0.309 THz carrier frequency. Finally, we present new transistors with integrated antenna, allowing communications at higher data-rates and with a longer range, thanks to a better sensitivity., Un des objectifs majeurs des systèmes de communication est de pouvoir transmettre des données aux plus hauts débits possibles. La demande croissante des utilisateurs pour la communication sans fil à haut débit excède déjà les possibilités des réseaux actuels. Afin de répondre à cette problématique, nous présentons des systèmes de communication basés sur des fréquences porteuses térahertz (THz), fréquences suffisamment élevées pour supporter des débits supérieurs à la centaine de gigahertz. En particulier, nous nous intéressons au développement et à l'intégration d'un détecteur haut débit destiné à la communication THz sans fil. Nous utilisons comme détecteur un transistor GaAs à haute mobilité électronique (HEMT). Contrairement aux détecteurs existants tels que les diodes Schottky, le transistor étudié offre des avantages en ce qui concerne le coût, la compacité et les performances. En particulier, l'impédance de sortie est mieux adaptée aux circuits intégrés hauts débits d'impédance d'entrée de 50 Ohm. Nous présentons une caractérisation de ce détecteur en sensibilité et en bande passante de modulation, démontrant pour la première fois sa capacité à être utilisé pour des communications à haut débit. L'intégration du transistor, indispensable à la réalisation de communications réelles, est détaillée. Une communication THz sans fil est démontrée à des fréquences de 0,200 THz et 0,309 THz. Pour la première fois, une transmission de données sans erreur a été démontrée jusqu'à un débit de 8,2 Gbps avec un transistor GaAs HEMT à une fréquence porteuse de 0,309 THz. Enfin, nous présentons de nouveaux transistors avec antenne intégrée permettant des communications à plus haut débit et de plus grande portée, grâce à une meilleure sensibilité.

Maritime sector needs are oriented to surveillance and security which concern human safety, environmental protection or fight against illegal traffic and terrorism. Among the technologies developed to perform this function known as the Vessel Traffic Service (VTS), the radar remains a major solution enabling real-time target localization, and detecting all surrounding obstacles even in limited vision conditions. However, conventional radars are unable to detect small targets in the presence of strong clutter. The coherent radar presents a solution to improve the detection thanks to his solid state architecture, conserving the phase information of the signal from emission to reception. The purpose of this thesis is to design a new architecture according to this model, working in X band, and using low cost available components from telecommunications. The realization of a prototype helps to check the architecture by implementing measures to characterize channel components, and the global system check after assembly. The characterization of detection performances can be realized with emission-reception, in presence of workable targets. Thus, the radar is exposed to several kinds of targets, as car, plane, and boats to extract their Doppler information. The validation of the prototype let to consider an industrial version. For this, the miniaturization of the system is realized by the development of embedded electronic cards, providing several functions from control and processing, to X-band components used in emission and reception.; Le secteur maritime présente un besoin de surveillance et de sauvegarde qui concerne la sécurité des vies en mer, la protection de l'environnement ou encore la lutte contre le trafic illégal et le terrorisme. Parmi les moyens développés pour assurer cette fonction connue sous le nom de Vessel Traffic Service (VTS), le radar est une solution incontournable de localisation de cible en temps réel, détectant tous les obstacles aux alentours même dans les conditions de visibilité limitées. Cependant la détection de petites cibles dans le fouillis de mer reste très limitée pour un radar classique. Le radar cohérent est moyen d'améliorer cette détection de par son architecture tout état solide, permettant de conserver l'information de la phase du signal de l'émission à la réception. L'objet de cette thèse est de concevoir une architecture suivant ce modèle en bande X, à partir de composants disponibles à bas coût du domaine des télécommunications. La réalisation d'un prototype permet dans un premier temps de valider l'architecture par la mise en place de mesures caractérisant les éléments de la chaîne. La caractérisation des performances de détection se font en émission-réception, en présence de cibles exploitables. Ainsi, le radar est exposé à différentes cibles (voitures, avions et bateaux) dans le but d'extraire et d'exploiter leur information Doppler. La validation du fonctionnement du prototype doit laisser envisager l'industrialisation de ce radar. Ainsi, la miniaturisation de ce système se concrétise par le développement de cartes électroniques embarquées, assurant les fonctions allant du pilotage et du traitement, jusqu'aux composants liés à l'émission et la réception.

Maritime sector needs are oriented to surveillance and security which concern human safety, environmental protection or fight against illegal traffic and terrorism. Among the technologies developed to perform this function known as the Vessel Traffic Service (VTS), the radar remains a major solution enabling real-time target localization, and detecting all surrounding obstacles even in limited vision conditions. However, conventional radars are unable to detect small targets in the presence of strong clutter. The coherent radar presents a solution to improve the detection thanks to his solid state architecture, conserving the phase information of the signal from emission to reception. The purpose of this thesis is to design a new architecture according to this model, working in X band, and using low cost available components from telecommunications. The realization of a prototype helps to check the architecture by implementing measures to characterize channel components, and the global system check after assembly. The characterization of detection performances can be realized with emission-reception, in presence of workable targets. Thus, the radar is exposed to several kinds of targets, as car, plane, and boats to extract their Doppler information. The validation of the prototype let to consider an industrial version. For this, the miniaturization of the system is realized by the development of embedded electronic cards, providing several functions from control and processing, to X-band components used in emission and reception.; Le secteur maritime présente un besoin de surveillance et de sauvegarde qui concerne la sécurité des vies en mer, la protection de l'environnement ou encore la lutte contre le trafic illégal et le terrorisme. Parmi les moyens développés pour assurer cette fonction connue sous le nom de Vessel Traffic Service (VTS), le radar est une solution incontournable de localisation de cible en temps réel, détectant tous les obstacles aux alentours même dans les conditions de visibilité limitées. Cependant la détection de petites cibles dans le fouillis de mer reste très limitée pour un radar classique. Le radar cohérent est moyen d'améliorer cette détection de par son architecture tout état solide, permettant de conserver l'information de la phase du signal de l'émission à la réception. L'objet de cette thèse est de concevoir une architecture suivant ce modèle en bande X, à partir de composants disponibles à bas coût du domaine des télécommunications. La réalisation d'un prototype permet dans un premier temps de valider l'architecture par la mise en place de mesures caractérisant les éléments de la chaîne. La caractérisation des performances de détection se font en émission-réception, en présence de cibles exploitables. Ainsi, le radar est exposé à différentes cibles (voitures, avions et bateaux) dans le but d'extraire et d'exploiter leur information Doppler. La validation du fonctionnement du prototype doit laisser envisager l'industrialisation de ce radar. Ainsi, la miniaturisation de ce système se concrétise par le développement de cartes électroniques embarquées, assurant les fonctions allant du pilotage et du traitement, jusqu'aux composants liés à l'émission et la réception.