Analyse electromagnetique globale de structures actives microruban a fonctionnement non-lineaire. Conception et caracterisation en bande millimetrique d'antennes imprimees passives et actives sur substrats a forte permittivite

A full wave analysis of active planar circuits including non-linear loads design and measurements, in the millimeter wave, band of passive and active microstrip antennas on high permittivity substrates

• Auteur / Autrice : FRANCOIS GOLIAS
• Direction : Jacques Citerne
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Rennes, INSA

Résumé

Cette these decrit l'analyse, la conception et la caracterisation d'antennes imprimees passives et actives pour la bande millimetrique. La methode d'analyse retenue est basee sur la technique des equations integrales resolues par la methode des moments. Son extension a l'etude du chargement par des composants non-lineaires est developpee a partir de l'association de la methode d'analyse electromagnetique a celle de balance harmonique. Les premiers resultats sur une structure microruban permettent de valider la resolution globale du probleme electromagnetique. L'outil electromagnetique est ensuite applique a la conception d'antennes imprimees passives. Nous presentons des elements rayonnants a geometries simples fonctionnant a 38 et 60 ghz sur des substrats a forte permittivite (alumine, inp et asga). La permittivite relative et l'angle de pertes du substrat d'inp sont determines a partir de la technique de l'anneau resonant. Les problemes lies aux faibles dimensions des antennes ainsi que ceux poses par les contraintes technologiques et la fiabilite des mesures sont abordes. Les solutions apportees pour les mesures en champ proche et lointain sont discutees. Afin de remedier au faible gain des antennes imprimees sur substrat a forte permittivite, une antenne active integree est proposee. La phase de conception comprend de nombreuses etudes parametriques tant sur la dispersion des composants localises que sur l'environnement proche de l'antenne. Elles permettent de quantifier leurs effets sur le comportement de la structure. Enfin, la procedure de caracterisation des dispositifs actifs concus est presentee. Des mesures sous pointes ont permis d'identifier l'origine des problemes. Les resultats de mesure d'impedance et de rayonnement de l'antenne active sont confrontes a ceux de la simulation et les differences observees sont discutees. L'influence de l'environnement de mesure et l'apport de l'amplificateur sur les performances de l'antenne sont quantifies