Conception, simulation et mesures de différents circuits reconfigurables utilisant des commutateurs MEMS RF et des commutateurs à matériaux à changement de phase (PCM)

Discipline

Electronique des Hautes Fréquences, Photonique et Systèmes

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

Commutateurs MEMS RF, Déphaseur en réflexion, Adaptateur d’impédance MEMS RF, Commutateurs PCM, Antennes reconfigurables

Mots-clés

Commutation (électricité) - Innovation,

Systèmes microélectromécaniques,

Transitions de phases - Matériaux

Ce manuscrit représente les travaux de thèse qui traitent principalement la conception des commutateurs MEMS RF pour des circuits reconfigurables. Une solution qui résout le problème du phénomène de piégeage dans le diélectrique des commutateurs a été proposée en utilisant le diélectrique Ta/Ta2O5. Ce commutateur MEMS RF, fonctionnant à une fréquence de 20 GHz, a bien démontré un fonctionnement fiable sans l’apparition du phénomène de chargement du diélectrique. Il a également donné une grande valeur de capacité de 350 fF et un contraste capacitif élevé de 7. Ces composants ont été ensuite intégré dans la conception d’un déphaseur en réflexion qui utilise le coupleur hybride de Lange. Le déphaseur a garanti un déphasage de 180°, des faibles pertes d’insertion ainsi qu’une bonne isolation inférieure à -23 dB. D’autres commutateurs MEMS RF en Au/SiN ont également été employés dans la conception d’un déphaseur à 2 bits et un autre à 3 bits. Le déphaseur à 2 bits a démontré la possibilité d’avoir un déphasage régulier de 0°,96° et 186° avec un pas approximatif de 90°. Les commutateurs à matériaux à changement de phase PCM, conçus au sein de notre laboratoire XLIM, ont également été testés pour la conception d’un déphaseur. Ce dernier a pu atteindre les 180° déphasage avec un problème de pertes d’insertions assez conséquents. Un dernier projet qui portait sur la conception d’un Tuner d’impédance reconfigurable LC a été détaillé. Cet adaptateur d’impédance a été testé sur le transistor WolfSpeed CGH40010F et a démontré une bonne adaptation en sortie du transistor à la fréquence de travail de 5 GHz. La conception du Tuner ainsi que son intégration dans une carte PCB avec un substrat FR4 restent, cependant, des perspectives.