Méthode de conception de filtres planaires à bande étroite dans les domaines centimétrique et millimétrique

Narrow bandpass planar filters design method in centimetric and millimetric frequency ranges

• Auteur / Autrice : Gaëtan Prigent
• Direction : Marcel Le Floc'h
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Brest

Mots clés

Mots clés contrôlés

Micro-ondes

Filtres électriques

Résumé

Compte tenu de leur forte sélectivité, lors de la conception de filtres à bande étroite, nous sommes confrontés à des problèmes liés à la maîtrise de conception en rapport avec la précision de la modélisation d'une part, et d'autre part, aux pertes d'insertion importantes de ces dispositifs. Dans ce contexte, nous mettons en œuvre une méthode de conception utilisant de manière conjointe des simulations circuit et électromagnétiques, Cette méthode, basée sur l'analyse de sensibilité statistique DOE (Design of Experiment), permet d'acquérir une connaissance a priori du comportement électrique du filtre vis a vis de ses dimensions. Ainsi, il est possible de corriger les dimensions du filtre le plus efficacement possible. Nous présentons diverses topologies de filtres (filtres à lignes couplées, filtres interdigités et filtre DBR) développés selon la méthode de conception proposée. L'efficacité de la méthode, tant pour la maîtrise de conception que pour l'amélioration des performances ayant été prouvée dans le domaine centimétrique, nous la transposons dans le domaine millimétrique. Pour ce faire, nous utilisons les technologies développées à l'IEMN, à savoir la filière III-V dédiée à la réalisation de dispositifs en technologie coplanaire et la filière Si-BCB pour la technologie microruban. Enfin, l'efficacité de la méthode de conception autorise le développement de nouvelles topologies, plus complexes, pour l'amélioration de la bande atténuée des filtres. Deux solutions sont étudiées : l'insertion de zéros de transmission aux abords de la bande et l'intégration de fonctions passe-bas dans les filtres passe bande.

According to their level of selectivity, while designing narrow bandpass filters, we faced up to difficulties due to design control in keeping with models accuracy on the one hand, and on the other hand, with important insertion losses levels of such devices. Within this context, a design method was implemented using both circuit and electromagnetic simulations. Such a method is based on DOE (Design Of Experiment) statistical sensitivity studies, which allow one to establish the a priori knowledge of the filter electrical characteristic behaviour. Hence, one can correct the filter dimensions as efficiently as possible. Several filter topologies were presented (coupled-lines filters, interdigital filters and DBR filters) that were developed following on the proposed design method. Once the method efficacy had been proved in centimetric domain, in terms of design control as well as electrical performances improvement, it was transposed in millimetric frequency range. Hence, two technological paths developed at the IEMN laboratory were used: III-V path for coplanar technology development and Si-BCB path for devices in microstrip technology. Finally, the design method efficacy allowed one to develop novel topologies, more complex, so as to improve the filter out-of-band electrical characteristics. Two solutions were studied: transmission zero addition surrounding the pass-band and low-pass function insertion in bandpass filters.