Etude de composants MEMS RF à Nanogaps pour les systèmes de communications sans fil reconfigurables

par Achref Yahiaoui

Thèse de doctorat en Electronique des Hautes Fréquences et Optoélectronique

Sous la direction de Pierre Blondy et de Arnaud Pothier.

Le président du jury était Denis Barataud.

Le jury était composé de Pierre Blondy, Etienne Girard, Dominique Cros, Damien Ducatteau, Jacques Sombrin.

Les rapporteurs étaient Fabio Coccetti, Gérard Tanné.


  • Résumé

    Au cours de ces dernières années, l'apparition de nouvelles normes de communication sans fil a introduit de nouveaux défis au niveau de la conception matérielle des émetteurs et des récepteurs. A l'échelle du composant, une faible consommation d'énergie, une grande linéarité et une large bande passante, sont parmi les exigences les plus importantes que chaque composant doit remplir afin de parvenir à des systèmes sans fil de hautes performances. A l'échelle du système, la tendance adoptée dans le domaine des télécommunications sans fil est la conception d'appareils multi-bandes, multi-modes, avec un nombre de fonctionnalités toujours plus important. Et ce, tout en évoluant vers des architectures toujours plus performantes, plus petites, plus légères et moins coûteuses. La technologie MEMS RF (Micro-Electro-Mechanical-System) permet la création de dispositifs et de circuits qui peuvent répondre aux exigences mentionnées ci-dessus. L'idée de base des MEMS RF est d'utiliser des structures mécaniques mobiles miniaturisées afin de concevoir des résonateurs de hautes performances, des capacités variables ou varactors, des inductances, et des commutateurs. Les champs d'application englobent les terminaux de téléphonie, les stations de base, les antennes à balayage électronique, les radars multi-usage, les instruments de test de haute précision et les charges utiles de satellites. Pour toutes ces applications, les commutateurs MEMS RF à actionnement électrostatique ont fait l'objet d'une attention particulière. Les commutateurs MEMS RF présentent des performances supérieures en termes de pertes, de linéarité, de consommation de puissance et de fréquence de coupure par rapport des homologues semi-conducteurs, comme les diodes PIN ou bien les interrupteurs FET (Field-Effect-Transistor). Cependant, ces dispositifs souffrent toutefois d'un certain nombre de problèmes liés à la tension d'actionnement qui reste élevée et doit être appliquée d'une façon permanente, aux mécanismes de défaillance notamment le fluage et à l'intégration, dans le cas des réseaux de commutation. C'est sur ces aspects que porte le travail de thèse présenté dans ce manuscrit, dans la perspective développer de tels composants et d'améliorer leurs performances.

  • Titre traduit

    Study of 1 Nano gap RF MEMS components for Wireless Reconfigurable Communication Systems


  • Résumé

    In recent years, the emergence of new standards for wireless communication has introduced new challenges in the physical design of transmitters and receivers. A low energy consumption, high linearity and bandwidth, are among the most important that each component must satisfy in order to achieve high performance wireless systems requirements. At the system level, the trend adoptedin the field of wireless devices is the multi-band design, multi-mode, with greater functionnality. And, while moving towards ever more efficient architectures, smaller, lighter and less expensive. RF MEMS (Micro-Electro-Mechanical System) technology allows the creation of devices and circuits that can meet these requirements mentioned above. The basic idea of MEMS RF is use mobile miniaturized structures to design high performance resonators, variable capacitorsor varactors, inductors, and switches. Fields of application include mobile terminals, base stations, antennas, electronic scanning, multi-purpose radar, testing instruments and high precision satellite payloads. For all these applications, the RF MEMS switches using electrostatic actuation have been given special attention. RF MEMS switches have superior performance in terms of loss, linearity, power consumption and cut-off frequency compared to semiconductors, such as PIN diodes or switches FET (Field-Effect-Transistor). However, these devices suffer from a number of problems associated with the actuation voltage which remains high and has to be applied in a permanent manner, besides, the failure mechanisms including creep and integration, in the case of switching networks. It is on these aspects that carries the thesis presented in this manuscript, in the perspective of developing such components and improve their performance.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (125 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliographie : p.118. Publications personnelles p.124

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  • Bibliothèque : Université de Limoges (Section Sciences et Techniques). Service Commun de la documentation.
  • Disponible pour le PEB
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