Outils d'aide à la synthèse de cellules déphaseurses à base de MEMS : Application à l'optimisation des performances des réseaux réflecteurs reconfigurables

par Hassan Salti

Thèse de doctorat en Électronique

Sous la direction de Raphaël Gillard.


  • Résumé

    Les reseaux reflecteurs retiennent aujourd'hui l’attention des concepteurs d’antennes car ils offrent la possibilite de former des diagrammes de rayonnement complexes avec une relative simplicite, un moindre cout, de faibles pertes et un volume reduit. Ils ont fait recemment l'objet de tres nombreuses etudes pour les rendre plus efficaces, moins encombrants, maximiser leur bande passante, etc. Les fortes exigences commerciales et economiques imposent plus de flexibilite dans les systemes de telecommunications pour repondre aux besoins croissants des utilisateurs. Des solutions intelligentes a base d’antennes reconfigurables doivent ainsi etre conÇues, soit au niveau des terminaux multimedias, soit au niveau des stations de communication longue portee telles que les stations de base terrestres et les stations de communication par satellite. Le contexte dans lequel s'inscrit ce travail est celui des reseaux reflecteurs reconfigurables a base de commutateurs mems pour des applications de telecommunications par satellite en bande ku. Les commutateurs mems inseres dans l’element rayonnant de tels reseaux manquent malheureusement a l’heure actuelle de maturite technologique. Le cŒur de cette these consiste a developper des outils de conception et a les exploiter pour synthetiser des cellules actives robustes aux defaillances possibles des mems et optimiser par la suite les performances des reseaux reflecteurs reconfigurables. En premier lieu, les effets des pannes de mems sur le rayonnement d’un reseau reflecteur reconfigurable sont analyses et des outils sont proposes pour optimiser la robustesse des performances vis-a-vis des pannes. Ensuite, on presente une nouvelle topologie de cellule a mems dite cellule a croix de pharmacien. Dans cette cellule, la position des mems est optimisee en utilisant les outils developpes. Des etudes complementaires sur les performances en bande de frequence sont aussi menees. La sensibilite des performances vis-a-vis des tolerances sur les valeurs de capacite des mems est investiguee. Enfin, des procedures correctives sont proposees pour exploiter au mieux les redondances offertes par les mems tout en evitant le recours aux configurations les plus dispersives.

  • Titre traduit

    Support tools for the synthesis of MEMS based phase shifting cells : application to optimize reconfigurable reflectrarray performances


  • Résumé

    Reflectarray antennas capture at present the attention of antenna's designers since they offer the possibility of forming complex radiation patterns with relative simplicity, lower cost and low loss. They have been recently the object of a lot of studies in order to make them more effective, less cumbersome, to maximize bandwidth, etc. . The commercial and economic requirements impose more flexibility in telecommunication systems to comply with the increasing needs of users. For that purpose, smart solutions based on reconfigurable antennas must be found for both users' terminals, and high-range communication stations (such as terrestrial base stations or satellite antennas). In this work, we analyze reconfigurable reflectarray antennas based on mems switches for satellite telecommunication applications in ku-band. Unfortunately, mems switches inserted in the radiating element of such arrays lack of technological maturity. The aim of this thesis is to develop design tools in order to synthesize active cells that are robust to possible mems failures and subsequently optimize the performance of reconfigurable reflectarrays. At first, the effects of mems failures on the radiation of a reconfigurable reflectarray are analyzed and tools are developed in order to optimize the robustness of performances to mems failures. Then, we present a new topology of mems based phase-shifting element named pharmacist-cross cell. In this cell, the position of mems switches is optimized using the developed tools. Additional studies are carried out in order to analyze the performances of the proposed cell in a frequency band. The sensibility of these performances against tolerances on mems capacitance values is also investigated. Finally, correction procedures are proposed to better exploit the redundancy offered by mems switches while avoiding the use of most dispersive configurations

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Informations

  • Détails : 1 vol. (168 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 160-168 (113 réf.). Index

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Institut National des Sciences Appliquées. Bibliothèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : THE SAL
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