Influence des sollicitations de fretting sur le comportement en bruit de phase de contacts HF

Effects of fretting wear on the phase noise of HF contacts

• Auteur / Autrice : Richard Enquebecq
• Direction : Siegfried Fouvry
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux
• Date : Soutenance le 17/01/2017
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne ; 1992?-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : École Centrale de Lyon (1857-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de tribologie et dynamique des systèmes (Écully, Rhône ; 1970-)
• Jury : Président / Présidente : Stéphane Benayoun
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Siegfried Fouvry, Manuel Collet, Enrico Rubiola, Laurent Petit
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sophie Noël, Claudio Calosso

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bruit de phase

Frottement

Mots clés libres

Sollicitations de fretting

Fretting wear

Résumé

Suivant les applications, les composants électroniques passifs dont les connecteurs hyperfréquences évoluent dans des environnements vibratoires importants. Les sollicitations vibratoires induisent des micro déplacements qui se traduisent par l’apparition d’un fretting usure sur les contacts. Ces dégradations modifient les propriétés électriques et HF des connecteurs. Dans cette étude doctorale nous nous intéressons en particulier à l’influence du fretting usure sur le bruit de phase. Pour comprendre l’ensemble des mécanismes mis en jeu, une stratégie multi échelle basée sur le développement de 3 bancs d’essais V1, V2, V3 a été mise en place. Il est donc possible d’étudier les phénomènes macro et micro qui se produisent au sein d’un connecteur HF et d’un système composé de plusieurs connecteurs. Plusieurs phénomènes ont été mis en évidence, notamment la relation entre la résistance électrique de contact et le bruit de phase. En effet, l’expertise des contacts usés révèlent l’apparition d’oxydes au moment de l’augmentation du bruit de phase. Des lois comportementales permettant de prédire la durée de vie en bruit de phase d’un contact HF ont été établies en fonction de l’épaisseur de dépôt appliquée ou de l’amplitude de débattement imposé. De nouveaux axes de recherches ont été définis pour déterminer la durée de vie du contact en fonction de nouveaux paramètres comme la force normale.

In many applications passive electronic components such as microwave connectors operate in severe vibratory environments. Vibratory stresses induce micro displacements which result in surface damage by fretting-wear. Ultimately, this type of damage leads to a change in electric and HF properties of the concerned components. In this doctoral thesis the influence of fretting-wear on phase noise was studied. In order to identify all mechanisms involved in this type of damage, a multi-scale strategy based on the development of three test benches V1, V2 and V3 was established. As a result of this study it is possible to study the macro and micro phenomena that occur within RF connectors and in systems composed of multiple connectors. Several phenomena have been identified, in particular the relation between electrical contact resistance and phase noise. As a matter of fact, the analysis of worn contacts revealed that the presence of oxides coincides with an increase of phase noise. We established a description for the evolution of phase noise in an RF contact as a function of the applied coating thickness and the imposed sliding amplitude. Future areas of research have been proposed in order to determine in how far the lifetime of contacts is influenced by other key parameters such as normal force.