Principales topologies de filtres planaires passifs

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Accord des รฉlรฉments passifs

Pour lโ€™ensemble des dispositifs passifs, lโ€™agilitรฉ est essentiellement basรฉe soit sur lโ€™association de topologies passives et de rรฉactances variables telles que les diodes varactors, les diodes PIN, les transistors ร  effet de champ ou les composants rรฉalisรฉs en technologie MEMS RF ; soit sur lโ€™utilisation de matรฉriaux ร  caractรฉristiques variables comme les ferrites, les composites ferromagnรฉtiques ou ferroรฉlectriques ou encore les cristaux liquides. Ces techniques permettent par exemple dโ€™accorder la frรฉquence centrale de composants passifs distribuรฉs en modifiant la longueur รฉlectrique des รฉlรฉments rรฉsonants.
Outre la frรฉquence centrale, ces techniques sont utilisรฉes pour reconfigurer la plupart des caractรฉristiques des fonctions passives, que ce soient les antennes, les filtres ou encore les dรฉphaseurs, les coupleurs ou les rรฉseaux dโ€™adaptation qui nโ€™apparaissent pas sur la figure prรฉcรฉdente (cf. Figure I.3) mais qui sont nรฉanmoins trรจs utilisรฉs dans les systรจmes dโ€™รฉmission/rรฉception.

Antennes accordables

Comme nous lโ€™avons dรฉjร  dit prรฉcรฉdemment, lโ€™accord en frรฉquence centrale dโ€™une antenne est aujourdโ€™hui trรจs utilisรฉ dans les systรจmes multibandes, mais aussi dans des applications militaires comme la surveillance ou la contre-mesure รฉlectronique. En effet, ces applications nรฉcessitent la couverture dโ€™une large bande de frรฉquences mais pas forcรฉment de maniรจre instantanรฉe. Il sโ€™avรจre alors intรฉressant dโ€™utiliser des antennes faibles bandes mais accordables sur toute la plage de frรฉquences utiles [I.4] โ€“ [I.6].
La diversitรฉ de polarisation dโ€™une antenne est รฉgalement un atout majeur pour un systรจme dโ€™รฉmission/rรฉception. Elle permet de rรฉutiliser une mรชme bande de frรฉquences pour plusieurs transmissions simultanรฉes, augmentant ainsi la capacitรฉ dโ€™un canal de transmission. Elle amรฉliore la dรฉtection dโ€™un signal transmis en milieu urbain ou indoor malgrรฉ les perturbations dues aux trajets et rรฉflexions multiples ou mรชme ร  lโ€™inclinaison alรฉatoire de lโ€™antenne. Elle multiplie le nombre de combinaisons possibles pour les systรจmes dโ€™identification de donnรฉes ou de personnes [I.7] โ€“ [I.10]. La diversitรฉ de polarisation est รฉgalement utilisรฉe pour diffรฉrencier lโ€™onde รฉmise et lโ€™onde reรงue. A titre dโ€™exemple, le programme de coopรฉration europรฉenne dans le domaine de la recherche scientifique et technique, COST 260 [I.11], a pour objectif la conception dโ€™antennes intelligentes. Dans le cas des applications multimรฉdias en bande Ku, cette antenne pourra commuter dโ€™une polarisation circulaire droite ร  une polarisation circulaire gauche suivant que lโ€™antenne รฉmet ou reรงoit.
Certaines applications nรฉcessitent รฉgalement la modification de la forme du faisceau (diagramme de rayonnement, angle dโ€™ouvertureโ€ฆ). Cโ€™est le cas des systรจmes dโ€™observation utilisรฉs en astronomie par exemple. Ces systรจmes doivent en effet passer dโ€™une vue dโ€™ensemble dโ€™une zone importante (faisceau large) ร  lโ€™observation dโ€™un point plus prรฉcis dans cette zone pour mieux visualiser un dรฉtail (faisceau รฉtroit) [I.12], [I.13]. La modification du faisceau est รฉgalement utilisรฉe dans les radars anticollisions pour automobiles ou encore dans les missiles ร  tรชte chercheuse [I.8], [I.14].
Les principales techniques utilisรฉes pour accorder ces diffรฉrents paramรจtres sont dรฉtaillรฉes au cours dโ€™un รฉtat de lโ€™art sur les antennes agiles au dรฉbut du chapitre V.

Filtres agiles

Les domaines dโ€™applications des filtres accordables en frรฉquence centrale rejoignent en grande partie ceux des antennes. Lโ€™accord en frรฉquence centrale dโ€™un filtre passe-bande est dรฉsormais primordial dans les systรจmes multibandes ou multinormes pour rรฉduire ร  la fois leur prix, leur encombrement et leur consommation en minimisant le nombre dโ€™รฉlรฉments dans les chaรฎnes dโ€™รฉmission/rรฉception. Il permet รฉgalement de nโ€™utiliser quโ€™un seul filtre pour les bandes dโ€™รฉmission et de rรฉception gรฉnรฉralement distinctes mais proches lโ€™une de lโ€™autre. Les systรจmes radar, civils ou militaires, utilisent aussi trรจs largement les variations en frรฉquence centrale des filtres pour les opรฉrations de repรฉrage et pour rรฉduire leur vulnรฉrabilitรฉ aux signaux brouillรฉs en effectuant des sauts de frรฉquences [I.15] โ€“ [I.20].
Les filtres stop-bandes constituent รฉgalement un รฉlรฉment important des systรจmes de tรฉlรฉcommunications. Ils รฉliminent les signaux indรฉsirables et protรฉgent une chaรฎne de rรฉception contre un signal de forte puissance qui pourrait la dรฉtรฉriorer. Lโ€™accord en frรฉquence centrale de ces filtres stop-bandes va de pair avec celui des filtres passe-bandes [I.21], [I.22]. Certaines structures permettent รฉgalement la commutation entre une topologie passe-bande et une topologie stop-bande [I.23].
Contrรดler la largeur de la bande passante dโ€™un filtre sโ€™avรจre trรจs intรฉressant pour des rรฉcepteurs supportant des signaux dโ€™informations multiples ร  une mรชme frรฉquence. En effet, suivant la nature (la modulation par exemple) du signal, une bande passante plus ou moins large est nรฉcessaire. Elle est alors choisie soit par lโ€™intermรฉdiaire dโ€™une banque de filtres non reconfigurables associรฉe ร  un circuit de prรฉsรฉlection, soit en utilisant un filtre accordable en bande passante [I.24] โ€“ [I.27]. Cette derniรจre mรฉthode prรฉsente un intรฉrรชt รฉvident en termes de poids, dโ€™encombrement et de coรปt par rapport ร  la premiรจre.
Un รฉtat de lโ€™art des principales topologies de filtres accordables tant en frรฉquence centrale quโ€™en bande passante est prรฉsentรฉ dans le chapitre II.

Dรฉphaseurs reconfigurables

Les dรฉphaseurs accordables sont essentiels pour les antennes ร  balayage de phase afin de contrรดler la forme de leur faisceau. Ces antennes sont utilisรฉes pour des applications militaires comme les anti-missiles ou commerciales comme les contrรดleurs de vol, les radars anti-collisions ou le systรจme GPS (Global Positioning System). Les dรฉphaseurs accordables sont รฉgalement prรฉsents dans les convertisseurs de frรฉquence, les baluns (BALance/UNbalance) actifs ou les modulateurs de phase [I.4], [I.28] โ€“ [I.46].
Ils se rรฉpartissent en deux catรฉgories : les dรฉphaseurs ร  variations continues et les dรฉphaseurs ร  variations discrรจtes. Pour les รฉlรฉments de la premiรจre catรฉgorie, diverses topologies ont รฉtรฉ dรฉveloppรฉes et sont principalement basรฉes sur le contrรดle continu de capacitรฉs variables connectรฉes aux voies couplรฉe et directe dโ€™un coupleur [I.28], [I.29] ; sur lโ€™utilisation de filtres passe-tout dont la phase est modifiรฉe grรขce ร  des transistors ร  effet de champ [I.30] ; ou encore sur le chargement pรฉriodique de lignes distribuรฉes par des capacitรฉs variables (diodes varactors, MEMSโ€ฆ) (cf. Figure I.4) [I.31] โ€“ [I.33]. Dโ€™autres topologies basรฉes sur la variation de la phase de filtres passe-bandes en utilisant des dรฉpรดts ou des substrat de cristaux liquides, de ferroรฉlectriques ou de ferro-composites ont รฉgalement รฉtรฉ dรฉveloppรฉes rรฉcemment [I.34] โ€“ [I.38].
Les lignes distribuรฉes, comme celle prรฉsentรฉe sur la figure ci-dessus, peuvent รฉgalement รชtre utilisรฉes comme dรฉphaseurs discrets. Il suffit pour cela de remplacer les capacitรฉs ร  variations continues par des micro-commutateurs. Les plus couramment utilisรฉs sont les micro-commutateurs MEMS [I.4], [I.39] โ€“ [I.41]. Ces lignes distribuรฉes et pรฉriodiquement chargรฉes constituent en gรฉnรฉral des dรฉphaseurs accordables 1-bit (seulement deux รฉtats possibles). Toutefois, si les MEMS sont activรฉs sรฉparรฉment ou par groupes, le dรฉphaseur peut devenir un systรจme ร  N-bits, N รฉtant fixรฉ par le nombre de groupes indรฉpendants.
Cependant les dรฉphaseurs accordables N-bits sont plus souvent issus de la mise en rรฉseau de lignes crรฉant chacune un retard diffรฉrent. Prenons lโ€™exemple dโ€™un dรฉphaseur 3-bits constituรฉ de trois lignes imposant respectivement un retard de 45ยฐ, 90ยฐ et 180ยฐ. En combinant ces diffรฉrents retards, le dรฉphasage peut รชtre de 0ยฐ, 45ยฐ, 90ยฐ, 135ยฐ, 180ยฐ, 225ยฐ, 270ยฐ ou 315ยฐ. La sรฉlection des diffรฉrentes lignes empruntรฉes par le signal se fait ร  lโ€™aide de diodes PIN [I.42], de transistors ร  effet de champ [I.43] ou de MEMS ร  variations discrรจtes (cf. Figure I.5) [I.4], [I.44] โ€“ [I.46].

Autres รฉlรฉments passifs accordables

Outre ces trois premiers รฉlรฉments passifs, les circuits dโ€™adaptation dโ€™impรฉdances et les coupleurs peuvent รฉgalement รชtre rendus accordables.
Les circuits dโ€™adaptation dโ€™impรฉdances sont utilisรฉs pour diminuer le coefficient de rรฉflexion entre les diffรฉrents รฉtages dโ€™un front-end radio. Ceci permet de transmettre un maximum de puissance dโ€™un รฉtage ร  lโ€™autre, dโ€™augmenter le rapport signal/bruit dโ€™une chaรฎne de rรฉception ou encore de rรฉduire les erreurs de phase et dโ€™amplitude dans un rรฉseau de distribution de puissance [I.47]. Lโ€™accord en frรฉquence des diffรฉrents รฉtages dโ€™un systรจme entraรฎne la variation de leurs impรฉdances dโ€™entrรฉe et de sortie. Il est donc nรฉcessaire dโ€™accorder รฉgalement les circuits dโ€™adaptation dโ€™impรฉdance associรฉs. En outre, les circuits dโ€™adaptation dโ€™impรฉdances agiles permettent de reconfigurer la frรฉquence de travail dโ€™un amplificateur. Ils sont donc essentiels pour des systรจmes reconfigurables et faibles coรปts comme les rรฉseaux de communications sans fils, les systรจmes accordables de positionnement ou de navigation [I.4], [I.17], [I.48] โ€“ [I.50].
Les coupleurs directionnels ou hybrides sont utilisรฉs pour la division ou la combinaison de puissance. Cependant, ces composants passifs ont gรฉnรฉralement une bande passante trรจs faible. Il est donc nรฉcessaire de les rendre accordables pour les insรฉrer dans les diffรฉrents systรจmes reconfigurables dรฉjร  รฉvoquรฉs. Quelques solutions associant des topologies passives de coupleurs directionnels et des capacitรฉs variables [I.51] ou des matรฉriaux agiles [I.52], [I.53] ont dรฉjร  รฉtรฉ proposรฉes.

Accord des รฉlรฉments actifs

Contrairement aux รฉlรฉments passifs, la miniaturisation des dispositifs actifs, rendue possible par lโ€™รฉmergence des technologies hybrides et MMIC, permet de multiplier leur nombre dans un systรจme complet sans augmenter lโ€™encombrement global de maniรจre trop prรฉjudiciable. Certains systรจmes accordables se contentent donc de reconfigurer les รฉlรฉments passifs et utilisent des รฉlรฉments actifs diffรฉrents dโ€™une chaรฎne ร  lโ€™autre [I.54], [I.55]. Lโ€™accord des รฉlรฉments actifs peut cependant sโ€™avรฉrer รชtre un atout majeur dans certains cas.

Agilitรฉ en frรฉquence dโ€™un oscillateur local

Les oscillateurs locaux sont utilisรฉs pour gรฉnรฉrer des signaux de grande puretรฉ. La frรฉquence dโ€™oscillation doit donc rester trรจs stable au cours du temps malgrรฉ les contraintes extรฉrieures comme par exemple les variations de tempรฉrature. Cโ€™est pourquoi le contrรดle de cette frรฉquence fait depuis longtemps lโ€™objet de travaux spรฉcifiques. Le dรฉveloppement des systรจmes reconfigurables a ensuite conduit ร  lโ€™extension des bandes de variations de la frรฉquence dโ€™oscillation pour atteindre des rapports importants entre leurs frรฉquences extrรชmes (jusquโ€™ร  5) [I.3], [I.56] โ€“ [I.63].
Les oscillateurs locaux agiles en frรฉquence utilisent principalement soit des matรฉriaux agiles de type YIG sur lesquels un champ magnรฉtique est appliquรฉ [I.56], [I.57] ; soit des รฉlรฉments localisรฉs, sous forme intรฉgrรฉs (MMIC) ou non, commandรฉs en tension [I.58] โ€“ [I.63]. Dans ce dernier cas, on parle couramment de VCO (Voltage Control Oscillator). Depuis peu, des VCO rรฉalisรฉs en technologies planaires utilisent รฉgalement des capacitรฉs variables de type MEMS [I.4], [I.64], [I.65].

Amplificateurs accordables

A cette heure, peu de publications sont parues sur lโ€™agilitรฉ des amplificateurs. Une tendance se dรฉgage nรฉanmoins en ce qui concerne lโ€™agilitรฉ en frรฉquence. En effet, lโ€™accord en frรฉquence ne se fait pas en agissant directement sur les caractรฉristiques de lโ€™amplificateur mais en modifiant les paramรจtres des rรฉseaux dโ€™adaptation associรฉs [I.66], [I.67].
Dโ€™autre part, lโ€™utilisation dโ€™un circuit de contrรดle automatique du gain permet de modifier la gain en sortie de lโ€™amplificateur suivant les spรฉcifications du systรจme. Ceci est utilisรฉ pour obtenir un signal de sortie dโ€™amplitude constante malgrรฉ les fluctuations du signal dโ€™entrรฉe [I.3], [I.68].

Conclusion

La premiรจre partie de ce chapitre nous a permis de mettre en รฉvidence lโ€™intรฉrรชt grandissant des systรจmes accordables. Nous avons รฉgalement vu que les diffรฉrents รฉlรฉments dโ€™un systรจme dโ€™รฉmission/rรฉception sont bien diffรฉrents et que leur reconfigurabilitรฉ repose sur des procรฉdรฉs eux aussi trรจs diffรฉrents. Il est donc pour lโ€™instant utopique dโ€™essayer de rendre agile un systรจme complet en utilisant un seul procรฉdรฉ dโ€™accord. Lโ€™objectif รฉtant de minimiser le coรปt, le poids et lโ€™encombrement des front-end radio, les efforts de reconfigurabilitรฉ sโ€™attardent essentiellement sur les รฉlรฉments passifs, les รฉlรฉments actifs รฉtant miniaturisรฉs plus aisรฉment.
Nous revenons plus largement, respectivement aux chapitres II et V, sur les filtres agiles et les antennes accordables sur lesquels nous nous sommes concentrรฉs dans le cadre de cette thรจse.

Les procรฉdรฉs dโ€™accord : des รฉlรฉments discrets aux nouvelles technologies

Nous avons souvent รฉvoquรฉ dans la partie prรฉcรฉdente les technologies utilisรฉes pour rรฉaliser lโ€™accord dโ€™une ou plusieurs caractรฉristique(s) dโ€™une fonction micro-ondes. Les รฉlรฉments dโ€™accord sont soit des รฉlรฉments discrets (diodes PIN ou varactor, transistor ร  effet de champโ€ฆ), soit des matรฉriaux agiles (ferrites, ferromagnรฉtiques, ferroรฉlectriques, cristaux liquidesโ€ฆ), soit des composants de types MEMS. Nous allons donc maintenant nous รฉtudier ces diffรฉrents รฉlรฉments afin de mettre en รฉvidence leurs avantages et leurs inconvรฉnients.

Les รฉlรฉments discrets

Les principaux รฉlรฉments discrets utilisรฉs pour lโ€™accord des composants micro-ondes sont les diodes PIN pour les variations discrรจtes, les diodes varactors pour les variations continues et les transistors ร  effet de champ (TEC ou FET en terminologie anglo-saxonne pour Field Effect Transistor) qui permettent ces deux types de variations. Ils sont les premiers composants utilisรฉs pour la reconfigurabilitรฉ des systรจmes et demeurent encore aujourdโ€™hui les plus courants.

Les diodes PIN

Une diode PIN est un composant semi-conducteur gรฉnรฉralement composรฉ de trois couches distinctes (cf. Figure I.6) :
Une couche P trรจs dopรฉe ;
Une couche I (intrinsรจque) non dopรฉe ;
Une couche N trรจs dopรฉe.
La diode PIN idรฉale est รฉquivalente ร  un court-circuit en polarisation directe (diode ON) et ร  un circuit ouvert en polarisation inverse (diode OFF). Elle adopte donc le comportement dโ€™un interrupteur. En pratique, lorsque la diode est polarisรฉe en directe, elle รฉquivaut ร  une rรฉsistance, Rs (Eq. I.1), fonction de lโ€™รฉpaisseur de la rรฉgion intrinsรจque (W) et du courant de polarisation (Id). En polarisation inverse, elle se comporte comme une capacitรฉ, Cp (Eq. I.2), fonction de la surface des jonctions (A) et de W, en parallรจle avec une rรฉsistance, Rp, qui reprรฉsente la dissipation de la diode en polarisation inverse. Cette derniรจre doit รชtre la plus รฉlevรฉe possible, mais elle est affectรฉe par toute rรฉsistance sรฉrie dans les semi-conducteurs et par les contacts de la diode. La Figure I.7 reprรฉsente les schรฉmas รฉquivalents de la diode dans ces deux cas. Ls est lโ€™inductance due au fil de connexion [I.69], [I.70].

Matรฉriaux ร  commande magnรฉtique

Les matรฉriaux utilisรฉs sont les ferrites et les composites ferromagnรฉtiques. Gรฉnรฉralement, les dispositifs hyperfrรฉquences ร  ferrites sont dimensionnรฉs pour des frรฉquences de fonctionnement bien supรฉrieures ร  la frรฉquence de fin de pertes magnรฉtiques donnรฉe par lโ€™รฉquation Eq. I.3. En dessous de cette frรฉquence, de fortes pertes apparaissent dues aux relaxations de parois et ร  la rรฉsonance gyromagnรฉtique des moments magnรฉtiques. fm = ฮณ.4ฯ€M S Eq. I.3 oรน ฮณ est le rapport gyromagnรฉtique et 4ฯ€MS est lโ€™aimantation ร  saturation du matรฉriau magnรฉtique.
De nombreux travaux sont parus sur les dispositifs agiles utilisant des matรฉriaux ร  commande magnรฉtique [I.37], [I.38], [I.95] โ€“ [I.99]. Les bobines de Helmholtz sont le moyen le plus rรฉpandu pour aimanter les systรจmes car le champ quโ€™elles produisent est uniforme entre les deux bobines et sur une rรฉgion situรฉe autour de lโ€™axe des bobines.
Cependant, le dispositif de commande est le principal inconvรฉnient des matรฉriaux magnรฉtiques agiles. En effet, les cรฉramiques utilisรฉes prรฉsentent une aimantation ร  saturation peu รฉlevรฉe. Pour obtenir de larges plages de variation des paramรจtres, de forts champs sont donc nรฉcessaire. Lโ€™encombrement spatial des gรฉnรฉrateurs de champ magnรฉtique est alors trรจs important. Leur miniaturisation est par consรฉquent particuliรจrement difficile.

Conclusion

Lโ€™utilisation de matรฉriaux agiles ร  commande รฉlectrique ou magnรฉtique est une premiรจre alternative intรฉressante aux รฉlรฉments discrets pour la rรฉalisation de dispositifs reconfigurables. Toutefois, ces diffรฉrents matรฉriaux prรฉsentent tous des inconvรฉnients majeurs (temps de rรฉponse pour les cristaux liquides, fortes pertes pour les matรฉriaux ferroรฉlectriquesโ€ฆ) et, dans le cas dโ€™une utilisation distribuรฉe, lโ€™obtention dโ€™une dynamique รฉlevรฉe nรฉcessite gรฉnรฉralement un apport important en tension ou en courant. Leur intรฉgration dans les systรจmes de tรฉlรฉcommunication et plus particuliรจrement dans les systรจmes embarquรฉs ne sera envisageable quโ€™en attรฉnuant ces points nรฉgatifs.

Les MEMS

Les MEMS pour MicroElectroMechanical Systems, ou Systรจmes MicroElectroMรฉcaniques en franรงais, sont des systรจmes microscopiques mรฉcaniquement dรฉformables sous lโ€™effet dโ€™une activation รฉlectrique. Cependant, le concept MEMS sโ€™est dรฉveloppรฉ et englobe dรฉsormais divers types de structures microscopiques incluant des รฉlรฉments thermiques, magnรฉtiques, fluidiques ou optiques. Les spรฉcialistes europรฉens utilisent dโ€™ailleurs le terme plus gรฉnรฉral de micro-systรจmes. Lโ€™acronyme MEMS รฉtant plus parlant et plus facile ร  retenir, nous admettrons que ces deux termes recouvrent les mรชmes domaines dโ€™applications et rรฉunissent des รฉlรฉments รฉlectroniques ou non, permettant lโ€™acquisition et le traitement dโ€™un signal, lโ€™activation et le contrรดle dโ€™รฉlรฉments mobiles [I.100], [I.101].
Le succรจs des MEMS vient du fait quโ€™ils nโ€™apportent pas seulement une simple rรฉduction de la taille des dispositifs. Ils permettent รฉgalement dโ€™amรฉliorer certains dispositifs comme les tรชtes dโ€™imprimantes ร  jet dโ€™encre ou de concevoir de nouveaux systรจmes comme les dispositifs microfluidiques qui ont permis dโ€™รฉtonnantes amรฉliorations de la vitesse dโ€™analyse en chimie et biochimie.

Un marchรฉ en pleine expansion

Les premiers dรฉveloppement de la technologie MEMS remontent ร  la fin des annรฉes 60, dรฉbut des annรฉes 70 pour la conception de capteur de pression ou de tempรฉrature, des accรฉlรฉromรจtres et autres appareils de dรฉtection. Les premiรจres applications commerciales ont vu le jour au dรฉbut des annรฉes 90 pour des applications automobiles (airbag, climatisationโ€ฆ), informatiques (imprimantes ร  jet dโ€™encreโ€ฆ) ou encore mรฉdicales, aรฉrospatiales ou militairesโ€ฆ Les domaines dโ€™applications des MEMS sont de plus en plus nombreux et les plus significatives sont prรฉsentรฉes ci-aprรจs (cf. Tableau I.2) [I.4], [I.101].

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Table des matiรจres

CHAPITRE I : Lโ€™AGILITE DANS LES SYSTEMES DE TELECOMMUNICATIONS10
I.1. Introduction
I.2. Elรฉments agiles dans une chaรฎne de transmission
I.2.1. Accord des รฉlรฉments passifs
I.2.1.1. Antennes accordables
I.2.1.2. Filtres agiles
I.2.1.3. Dรฉphaseurs reconfigurables
I.2.1.4. Autres รฉlรฉments passifs accordables
I.2.2. Accord des รฉlรฉments actifs
I.2.2.1. Agilitรฉ en frรฉquence dโ€™un oscillateur local
I.2.2.2. Amplificateurs accordables
I.2.3. Conclusion
I.3. Les procรฉdรฉs dโ€™accord : des รฉlรฉments discrets aux nouvelles technologies
I.3.1. Les รฉlรฉments discrets
I.3.1.1. Les diodes PIN
I.3.1.2. Les diodes varactors
I.3.1.3. Les transistors FET
I.3.1.4. Conclusion
I.3.2. Les matรฉriaux agiles
I.3.2.1. Matรฉriaux ร  commande รฉlectrique
I.3.2.1.1. Les cristaux liquides
I.3.2.1.2. Les ferroรฉlectriques
I.3.2.2. Matรฉriaux ร  commande magnรฉtique
I.3.2.3. Conclusion
I.3.3. Les MEMS
I.3.3.1. Un marchรฉ en pleine expansion
I.3.3.2. Quโ€™est ce quโ€™un MEMS RF
I.3.3.3. Principe de fonctionnement
I.3.3.4. Procรฉdรฉs de fabrication des MEMS
I.3.3.4.1. Micro-usinage de surface
I.3.3.4.2. Micro-usinage de substrat
I.3.3.4.3. Procรฉdรฉ LIGA
I.3.3.5. Systรจmes dโ€™activation
I.3.3.5.1. Activation รฉlectrostatique
I.3.3.5.2. Activation thermique
I.3.3.5.3. Activation piรฉzoรฉlectrique
I.3.3.5.4. Activation magnรฉtique
I.3.3.6. Avantages et inconvรฉnients des MEMS RF
I.3.4. Conclusion
I.4. Conclusion
Bibliographie du chapitre I
CHAPITRE II : ETAT DE Lโ€™ART DES FILTRES PLANAIRES ACCORDABLES
II.1. Introduction
II.2. Principales topologies de filtres planaires passifs
II.2.1. Filtres ร  bande large ou moyenne
II.2.2. Filtres ร  bande รฉtroite
II.2.2.1. Filtres ร  lignes couplรฉes
II.2.2.1.1. Filtres ร  lignes couplรฉes quart dโ€™onde
II.2.2.1.2. Filtres comblines
II.2.2.1.3. Filtres interdigitรฉs
II.2.2.1.4. Filtres ร  lignes couplรฉes ร  accรจs latรฉraux directs
II.2.2.2. Filtres DBR
II.3. Filtres planaires accordables en frรฉquence centrale
II.3.1. Filtres ร  gap
II.3.2. Filtres ร  lignes couplรฉes
II.3.3. Filtres ร  stubs
II.3.4. Rรฉsonateurs en anneaux
II.3.5. Lignes chargรฉes
II.3.6. Filtres bibandes
II.3.7. Conclusion
II.4. Filtres planaires accordables en bande passante
II.5. Filtres planaires accordables en frรฉquence centrale et en bande passante
II.5.1. Filtre ร  couplages variables
II.5.2. Associations de filtres accordables
II.5.2.1. Association passe-bas/passe-haut
II.5.2.2. Association de deux filtres passe-bandes
II.5.3. Lignes chargรฉes
II.5.4. Filtre intรฉgrรฉ sous forme MMIC
II.5.5. Filtre ร  accord quasi-continu
II.6. Conclusion
Bibliographie du chapitre II
CHAPITRE III : NOUVELLES TOPOLOGIES DE FILTRES PLANAIRES ACCORDABLES A BASE DE MEMS RF
III.1. Introduction
III.2. Filtre interdigitรฉ ร  accord discret en frรฉquence centrale
III.2.1. Variations en frรฉquence centrale : principe
III.2.2. Application : utilisation de commutateurs MEMS RF
III.2.2.1. La technologie MEMS RF ร  lโ€™IRCOM
III.2.2.1.1. MEMS capacitifs
III.2.2.1.2. Micro-commutateurs ohmiques
III.2.2.2. Conception, rรฉalisation et mesure du filtre interdigitรฉ accordable
III.2.2.2.1. Conception
III.2.2.2.2. Rรฉalisation et mesures
III.2.2.2.3. Analyse des rรฉsultats
III.2.3. Conclusion
III.3. Accord continu, indรฉpendant et simultanรฉ en frรฉquence centrale et en bande passante
III.3.1. Reconfigurabilitรฉ dโ€™un rรฉsonateur DBR : principe
III.3.1.1. Variations indรฉpendantes des zรฉros de transmission
III.3.1.2. Contrรดle indรฉpendant et simultanรฉ de la frรฉquence centrale et de la bande passante
III.3.2. Synthรจse dโ€™un rรฉsonateur DBR chargรฉ par des capacitรฉs
III.3.2.1. Introduction
III.3.2.2. Synthรจse
III.3.2.3. Exemple : DBR chargรฉ dโ€™ordre 3
III.3.2.4. Contrรดle des bandes attรฉnuรฉes
III.3.3. Application : filtre dโ€™ordre 2 ร  accord continu ร  base de MEMS
III.3.3.1. Conception et simulations
III.3.3.2. Premiรจre rรฉalisation : accord en frรฉquence centrale
III.3.3.3. Seconde rรฉalisation : activation sรฉparรฉe
III.3.4. Conclusion
III.4. Conclusion
Bibliographie du chapitre III
CHAPITRE IV : AMELIORATION DES PERFORMANCES DES FILTRES ACCORDABLES PAR ASSOCIATION DE FONCTIONS SPECIFIQUES
IV.1. Introduction
IV.2. Utilisation de structures passe-bas pour lโ€™amรฉlioration de la dynamique dโ€™un filtre DBR ร  accord discret
IV.2.1. Filtre DBR ร  variations discrรจtes
IV.2.1.1. Principe
IV.2.1.2. Limites de variations
IV.2.2. Prรฉsentation de la structure passe-bas
IV.2.3. Amรฉlioration de la dynamique dโ€™un filtre DBR ร  accord discret
IV.2.4. Rรฉalisation dโ€™un filtre dโ€™ordre 2
IV.2.5. Accord sur trois bandes ou plus
IV.2.6. Conclusion
IV.3. Association dโ€™un filtre DBR et dโ€™un filtre ร  lignes couplรฉes
IV.3.1. Principe de conception
IV.3.2. Filtre hybride accordable
IV.3.2.1. Principe dโ€™accord
IV.3.2.2. Rรฉalisation de filtres DBR et hybride ร  connecteurs idรฉaux
IV.3.2.3. Utilisation de MEMS ร  contact ohmique comme connecteurs
IV.3.3. Conclusion
IV.4. Conclusion
Bibliographie du chapitre IV
CHAPITRE V : PROPOSITION DE SYSTEMES Dโ€™EMISSION/RECEPTION ACCORDABLES
V.1. Introduction
V.2. Etat de lโ€™art des antennes agiles
V.2.1. Antennes agiles en frรฉquence centrale
V.2.2. Antennes ร  diversitรฉ de polarisation
V.2.3. Reconfigurabilitรฉ du diagramme de rayonnement
V.2.4. Conclusion
V.3. Antenne ร  diversitรฉ de polarisation circulaire
V.3.1. Polarisation circulaire dโ€™une antenne
V.3.1.1. Principe
V.3.1.2. Polarisation circulaire sur un rรฉseau de deux antennes fentes
V.3.2. Diversitรฉ de polarisation
V.3.2.1. Coupleur hybride 3dB/90ยฐ
V.3.2.1.1. Prรฉsentation du coupleur
V.3.2.1.2. Sรฉlection de lโ€™entrรฉe par commutateurs MEMS
V.3.2.1.3. La technologie MEMS au LAAS
V.3.2.1.4. Caractรฉristiques des MEMS rรฉalisรฉs
V.3.2.1.5. Coupleur ร  dรฉphasage variable : simulations et mesures
V.3.2.2. Association coupleur/antenne
V.3.2.3. Perspectives
V.3.2.3.1. Rรฉalisation du coupleur sur membrane
V.3.2.3.2. Coupleur large bande
V.4. Conclusion
CONCLUSION GENERALE
ANNEXE : DETERMINATION PAR LA MESURE DE LA POLARISATION Dโ€™U ANTENNE
Bibliographie de lโ€™annexe

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