Conception et réalisation de filtres transversaux à résonateurs diélectriques quasi-planaires en bande Ka pour des applications spatiales

• Auteur / Autrice : Julien Galière
• Direction : Serge Verdeyme
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique des hautes fréquences et optoélectronique. Communication optiques et micro-ondes
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Limoges
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés libres

Résonateurs quasi-planaires

Fitrage transversal en bande Ka

Gestion de modes parasites

Réseaux périodiques

Résumé

L'encombrement du spectre hyperfréquence jusqu'à 15 GHz dans le domaine des communications par satellite implique la conception et la réalisation de composants fonctionnant en bande supérieure. Ces composants doivent allier des performances électriques suffisantes à un encombrement réduit et une bonne intégration aux autres circuits planaires environnants. En conséquence, le cahier des charges à remplir par les filtres de charge utile des satellites de télécommunication force les concepteurs à s'orienter vers des dispositifs planaires, mais à fort facteur de qualité. Dans ce cadre et avec pour objectif de réaliser des filtres passe bande de réception dans la bande 20-30 GHz et de largeur de bande passante d'environ 4%, nous présentons dans ce mémoire une topologie de filtres transversaux quasi-planaires. Dans ce cas, les éléments résonants présentent un facteur de qualité à vide d'environ 2000 en bande Ka et sont intégrés sur le même substrat. Cette étude vise à mettre au point une topologie de filtres dont les performances seront comparables à celles des guide d'ondes classiques utilisés jusqu'ici. Nous présentons tout d'abord la méthode de synthèse spécifique développée pour la conception des filtres transversaux présentés dans ce mémoire. L'élément résonant quasi-planaire de base est ensuite étudié par une étude électromagnétique, toutes les caractéristiques de couplage (entrée-sortie, inter-résonateurs et inter-polarisations) sont évaluées et démontrent la faisabilité de filtres large bande. L'influence des systèmes de couplage utilisés sur le facteur de qualité à vide des structures résonantes est démontrée, des solutions d'amélioration sont apportées. La conception de filtres 2 et 4 pôles transversaux montre la nécessité d'une étude électromagnétique couplée à une étude circuit. Cette méthode dite hybride permet notamment la gestion des modes parasites de substrat par l'implantation de réseaux périodiques de vias métallisés et l'optimisation rapide des longueurs des lignes du circuits. Les résultats expérimentaux sonr en accord avec la théorie. Enfin, nous décrivons en perspective, une nouvelle méthode de couplage entre lignes micro-rubans évitant l'usinage d'iris entre deux cavités. Ce système de couplage original permet une simplification dans la réalisation mécanique des boitiers hyperfréquences. De vastes applications dans le domaine du packaging des