Étude de filtres semi-volumiques pour les charges utiles flexibles des futurs satellites de télécommunications

Study of substrate integrated waveguide filters for flexible payload of next-generation telecom satellites

• Auteur / Autrice : Abbas El Mostrah
• Direction : Éric Rius
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Brest

Mots clés

Mots clés contrôlés

Satellites artificiels dans les télécommunications

Filtres électriques

Mots clés libres

Hyperfréquence

Satellites de télécommunications

Charges utiles flexibles

Filtre passe bande

Filtre planaire

Filtre volumique

Filtre passe bande accordable

Microwave

Telecammunication satellites

Flexible payload

Bandpass filter

Planar filter

Nonplanar filter

Substrate Integrated Waveguide (SIW)

Tunable bandpass filter

Hybrid Planar Waveguide Resonator (HPWR)

Résumé

Malgré les nombreux services (téléphonie, multimédia,. . . ) offerts par les satellites de télécommunication, les utilisateurs ne se contentent plus de ces services traditionnels et sont en permanence demandeurs de services de qualité répondant à leurs attentes. Il n’est donc pas étonnant qu’apparaisse le besoin de flexibilité au niveau de la charge utile pour permettre au satellite de suivre en vol l’évolution des services. Ce travail de thèse avait pour objet d’étudier l’impact des besoins de flexibilité sur les fonctions de filtrage de la charge utile du satellite. En effet, ce nouveau besoin génère un durcissement des spécifications de filtres, qui restent non accordables. La gestion de cette flexibilité nécessite également l’introduction de l’accordabilité sur certains filtres. Au cours de notre travail de thèse, nous avons été amenés à concevoir ces deux types de filtres i) des filtres à gabarit fixe et sévère en bande C, et ii) des filtres accordables en fréquence centrale en bande Ku. Pour les réaliser, nous avons utilisé une technologie relativement innovante et connue sous la dénomination « Substrate Integrated Waveguide » qui associe les cavités exploitant des modes volumiques dans un environnement planaire. Concernant les filtres à gabarit fixe, nous présentons en particulier deux solutions différentes. Les avantages et inconvénients de ces filtres sont mis en évidence au travers d’une comparaison de leurs performances. La dernière partie de ce travail a porté sur l’étude d’un filtre SIW accordable en fréquence centrale. L’impact des éléments d’accord (diode PIN) et du réseau de polarisation sur les performances du filtre a été aussi étudié.

Despite the numerous services (telephone, multimedia,. . . ) offered by telecommunications satellites to users, the latter are no longer satisfied with the current offer and are always demanding for other ones of high-quality and meeting their expectations. Thus, t is not surprising that a much greater degree of flexibility in satellite payloads becomes a must so that a satellite in orbit can cape with the changes in telecommunications services. This thesis work was aimed at studying the impact of these flexibility requirements upon the filtering functions of satellite payload. Indeed, they induce a hardening of the fixed filter performances. To keep this flexibility under control, same filters need to be flexible. The filters developed over this thesis work were C-band fixed frequency filters and Ku-band frequency tunable filters. They were achieved through use of a rather innovative technology known as “Substrate Integrated Waveguide” (SIW), which relies on the association of cavities benefiting from waveguide propagation modes in a planar environment. About fixed filters, we present two different SIW solutions. Their advantages and drawbacks are highlighted through a comparison of their performances. At last our investigations dealt with a central frequency-tunable SIW filter. The impact of tunable components (PIN diode) and of the polarization network upon the filter performances was also studied.