Antennes agiles reconfigurables optiquement dans le domaine millimétrique avec l’intégration de matériaux à changement de phase

par Jehison Rafael Leon Valdes

Thèse de doctorat en Electronique des Hautes Fréquences, Photonique et Systèmes

Sous la direction de Aurelian Crunteanu-Stànescu et de Laure Huitema.

Soutenue le 18-12-2020

à Limoges , dans le cadre de École doctorale Sciences et Ingénierie des Systèmes, Mathématiques, Informatique (Limoges ; 2018-2022) , en partenariat avec XLIM (laboratoire) .

Le jury était composé de Aurelian Crunteanu-Stànescu, Laure Huitema, Erwan Fourn, Thierry Monédière.

Les rapporteurs étaient Fabien Ferrero, Étienne Perret.

mots clés

• Antennes reconfigurables
• Matériaux à changement de phase
• GeTe
• Activation optique
• Domaine millimétrique
• Antennes (électronique) -- Conception et construction
• Antennes-réseaux
• Ondes millimétriques
• Transitions de phases -- Matériaux

Résumé

Ces travaux de thèse portent sur la conception et la réalisation de systèmes antennaires reconfigurables optiquement dans le domaine des ondes millimétriques avec l’intégration de matériaux à changement de phase (PCM). Le principe d’agilité repose sur les changements de résistivité des PCM qui ont la propriété de passer d’un état isolant (amorphe) à un état conducteur (cristallin) de manière réversible, répétitive et non-volatile (bistable) par l’application de stimuli externes de nature thermique, électrique ou optique. L’activation optique des PCM, en plus d’assurer des vitesses de commutation élevées, permet de s’affranchir des lignes de polarisation (commandes électriques) qui augmentent la complexité des dispositifs et introduisent des rayonnements parasites qui deviennent contraignants au sein d’une antenne. Nous avons conçu et étudié plusieurs antennes reconfigurables en fréquence et en polarisation opérant autour de 30 GHz intégrant le GeTe comme élément agile. Ainsi, nous proposons des solutions alternatives aux technologies de commutation classiques pour des fonctions de reconfigurabilité.

mots clés

• Reconfigurable antennas
• Phase change materials
• GeTe
• Optical activation
• Millimeter waves

Titre traduit

Optically reconfigurable antennas in the millimeter wave domain with the integration of phase change materials

Résumé

This thesis address the design and realization of optically reconfigurable antenna systems in the millimeter wave domain integrating phase change materials (PCM). The principle of agility is based on the changes in resistivity of PCM, which have the property of changing from an insulating (amorphous) to a conductive (crystalline) state in a reversible, repetitive and non-volatile (bistable) manner by the application of a thermal, electrical or optical external stimuli. We have designed and studied several frequency and polarization reconfigurable antennas operating around 30 GHz integrating GeTe as an agile element. Thus, we propose alternative solutions to conventional switching technologies for reconfigurability functions.