Realization and characterization of microwave tunable phase shifters with liquid crystal active layer : applications for phased array antennas

Réalisation et caractérisation de déphaseurs micro-ondes accordables à couche active cristal liquide : applications aux antennes à balayage électronique

• Auteur / Autrice : Fehim Sahbani
• Direction : Christian Legrand, Ali Gharsallah, Nicolas Tentillier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Littoral en cotutelle avec Université de Tunis El Manar
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'études des matériaux et composants pour l'électronique (Calais, Pas-de-Calais) - Laboratoire de physique de la matière molle (Tunis)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Antennes à balayage électronique

Déphaseurs

Cristaux liquides

Dispositifs à micro-ondes

Micro-ondes

Mots clés libres

Dispositifs accordables

Résumé

Les futurs systèmes de télécommunication devront démontrer des potentialités attractives en matière de miniaturisation, de reconfigurabilité et de fiabilité pour des coûts de fabrication faibles. C’est dans ce cadre que s’inscrit notre travail qui porte sur la réalisation de dispositifs hyperfréquences agiles en fréquence, reconfigurables, à couche active cristal liquide. L’agilité en fréquence des dispositifs est obtenue par la variation de la permittivité diélectrique des cristaux liquides induite par l’application d’un champ électrique. De nombreux déphaseurs accordables ont été réalisées dans le cadre de ce travail. Les premiers sont des déphaseurs de type micro-ruban à accès coplanaires. Cette structure permet de confiner le champ électromagnétique dans la partie active. La variation de phase est de 0. 63°/cm/GHz pour un champ électrique de commande de 0. 24V/µm. Pour améliorer la variation de phase et limiter l’encombrement, des déphaseurs avec une structure en serpentin ont été réalisés et caractérisés. Ces structures permettent d’augmenter la longueur effective du déphaseur sans modifier la longueur géométrique et avec des performances équivalentes. Dans une deuxième étape, nous avons étudié des déphaseurs coplanaires. La variation de phase est de 0. 26°/cm/GHz pour un champ électrique de commande de 0. 25V/µm. Une variation de phase de 0. 53°/cm/GHz a été obtenue sur substrat alumine avec un cristal liquide à forte biréfringence. La deuxième partie du travail a concerné la réalisation et la caractérisation d’une antenne à balayage électronique. Une telle étude conduisant à la réalisation d’un dispositif est nouvelle au laboratoire. Un banc de mesures dans la bande 26-40GHz a été développé pour la mesure du diagramme de rayonnement des antennes. Le dispositif réalisé montre que l’application d’une tension de commande modifie le diagramme de rayonnement. La direction du lobe principal se réoriente d’un angle de 35°, l’angle d’ouverture atteint 55° et le gain maximum est de 10dB. Ces résultats montrent la faisabilité d’une antenne à balayage électronique à partir de déphaseurs à couche active cristal liquide.