Contribution à la conception de filtres reconfigurables sur la base de technologies planaires et SIW

par Juan Carlos Bohorquez

Thèse de doctorat en Physiques et sciences pour l'ingénieur

Sous la direction de Christian Person.

Soutenue en 2007

à Télécom Bretagne .

mots clés

• Micro-ondes
• Filtres électriques

Résumé

Cette thèse a débuté le premier octobre 2004, au LEST (UMR CNRS 6165) dans le cadre d’une coopération avec l’université des Andes en Colombie, et avec l’appui financier du programme ALBAN. Deux idées originales, sont présentées dans ce travail. Elles concernent la reconfigurabilité en bande passante et en fréquence centrale d’un des éléments stratégiques des architectures de télécommunication : le filtre. Ces deux idées concernent l’agilité, d’une part en technologie planaire et d’autre part la mise en œuvre d’une technologie SIW (Surface Integrated Waveguide). Nous nous sommes dirigés vers une topologie de filtre non conventionnelle développée au LEST, la topologie DBR (Dual Behavior Resonator). Notre travail a consisté à proposer une solution d’accordabilité originale basée sur la modification des impédances caractéristiques des stubs. Dans la deuxième partie de cette thèse, des filtres accordables réalisés sur la base de cavités SIW (Substrate Integrated Waveguide). A partir de cette technologie nous avons développé une solution accordable en fréquence centrale et en bande passante, qui de plus pourra être utilisée pour les applications en plus haute fréquence. Le terme SIW indique qu’il s’agit de cavités intégrées dans un substrat. L’objectif ici, est de proposer à partir de substrats standards, des solutions restant compatibles avec les technologies planaires usuelles et offrant des meilleures performances grâce à l’exploitation des modes de résonances volumiques. Sur la base de ces solutions, nous avons donc développé un principe simple permettant de réaliser l’accord en fréquence centrale et en bande passante.

Titre traduit

Contribution to the design of reconfigurable filters on the basis of planar technology and SIW

Résumé

This thesis began on October first, 2004, at the LEST (UMR CNRS 6165) within the framework of a co-operation with the university of Los Andes in Colombia, and with the financial support of program ALBAN. Two original ideas are presented in this work. They relate to the reconfigurability in bandwidth and central frequency of one of the strategic elements of telecommunication architectures: the filter. These two ideas relate to the agility, one related with planar technology and the other related with the SIW (Surface Integrated Waveguide) technology. The starting point is that it is difficult to obtain from traditional planar topologies a reconfigurable filter at the same time in central frequency and bandwidth, independently. To avoid these problems, we moved towards a nonconventional topology of filter developed at the LEST, the topology DBR (Dual Behavior Resonator). Our work consisted in proposing an original tuning solution based on the modification of the characteristic impedances of the stubs. The filters final prototype based on planar technologies is always very limited in term of electric performances. The quality factors are weak and make difficult to achieve strong requirements in term of specifications. The increase of the quality factor passes obligatorily by the implementation of new technologies. We thus propose to look in the second part of this thesis, reconfigurable filters based on cavities SIW (Substrate Integrated Waveguide). From this technology we developed a reconfigurable solution in central frequency and bandwidth, which moreover could be used for the applications in high frequency. The term SIW indicates that they are cavities integrated in a substrate. The objective here is to propose with the base of standard substrates, solutions remaining compatible with usual planar technologies and offering better performances thanks to the exploitation of the volume modes of resonances. On the basis of this solution, we thus developed a simple principle allowing to reach the tuning in central frequency and bandwidth.