Note publique d'information : Il y a à l'heure actuelle un grand besoin d'antennes reconfigurables dans la bande
des 60 GHz pour des applications de télédétection et de télécommunications sans fil
très hauts débits. Les solutions traditionnelles de reconfiguration sont basées sur
des semiconducteurs ou des composants RF-MEMS, qui connaissent un coût, une complexité
et des pertes croissantes en bande millimétrique. Dans cette thèse, une approche originale
a été développée : elle est basée sur la reconfiguration mécanique d'antennes et dispositifs
millimétriques microrubans sur substrat élastomère ultrasouple PDMS grâce à des actionneurs
MEMS grands déplacements. Premièrement, les choix de conception, la technique de simulation
éléments finis (HFSS), et surtout la microfabrication d'antennes sur membrane PDMS
ainsi que les techniques de mesure en impédance et rayonnement sont abordés.Deux axes
ont ensuite été étudiés : les antennes accordables en fréquence, et les antennes et
composants pour le balayage angulaire (déphaseurs et antennes à balayage mécanique
de type scanner). Des procédés technologiques innovants ont été développés (reports
de métallisations épaisses biocompatibles et d'aimants permanents en couches minces
sur membrane PDMS) et différentes techniques d'actionnement (pneumatique, magnétique,
par électromouillage) ont été mises en œuvre. Les performances en terme d'accord en
fréquence (8,2 %) et de balayage angulaire (-90/+100°) dépassent l'état de l'art des
antennes du même type en bande millimétrique, et ceci en utilisant une technologie
peu complexe, ultra bas-coût et prometteuse pour la montée en fréquence.
Note publique d'information : There is currently an increasing need for reconfigurable antennas in the 60 GHz band
for remote sensing applications and wireless communications. Traditional reconfiguration
solutions are based on semiconductors or RF-MEMS but these components face cost, complexity
and losses issues at millimeter-waves.In this thesis, an original approach was developed:
it is based on the mechanical reconfiguration of millimeter-wave microstrip antennas
and devices printed on ultrasoft PDMS substrates, thank to large displacements MEMS
actuators. First, the design choices, the finite element simulation technique (HFSS),
and the microfabrication of antennas supported by PDMS membranes as well as the impedance
and radiation measurements techniques have been discussed. Two axis have then been
studied: frequency-tunable antennas, and beam-steering components (phase shifters
and "scanner" type antennas). Innovative technological processes were developed (transfer
of biocompatible metal patterns and permanent magnet thin films on PDMS membranes)
and several actuation techniques (pneumatic, magnetic, electrowetting) were implemented.
Performances in terms of frequency tuning (8.2%) and scan angles (-90 / 100 °) are
beyond the state of the art for similar antennas in the millimeter-wave band, and
are achieved by using a very simple, ultra low-cost technique that is expected to
be effective at even higher frequencies.
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