Conception d'antennes miniatures intégrées pour solutions RF SiP

Design of miniature integrated antennas for RF SiP systems

• Auteur / Autrice : Mickaël Jeangeorges
• Direction : Robert Staraj
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Nice ; 1992-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Céramiques électroniques

Bruit radioélectrique

Antennes (électronique)

Mots clés libres

System in package

Module AIP

Résumé

Ce mémoire présente la conception et l'optimisation d'antennes miniatures intégrées en modules de type System in Package. L'objectif est de répondre à un besoin croissant en modules intégrés complets, comprenant tous les composants nécessaires pour apporter des fonctionnalités sans-fil aux objets communicants. Afin de remplir cet objectif, les antennes doivent satisfaire de nombreux critères, autant au niveau des performances (adaptation, bande passante, efficacité, diagramme de rayonnement) qu'au niveau des méthodes de conception (robustesse, coût, adaptation au processus de fabrication SiP, possibilité de production industrielle). L'extrême miniaturisation rend d'autant plus délicate leur mise mise en oeuvre qu'elle entraîne des phénomènes physiques limitant les performances. Nos travaux étudient la possibilité d'utiliser certaines techniques d'amélioration par l'ajout d'éléments structurels (éléments capacitifs, éléments parasites, fentes) et l'utilisation de circuits d'adaptation spécifiques. Diverses modifications géométriques innovantes appliquées aux structures antennaires ont également été utilisées pour obtenir des résultats satisfaisant tous les critères. Les antennes élaborées permettent à des objets communicants de dimensions variées d'opérer dans la bande de fréquences 2,4 GHz pour des applications de type WiFi ou Bluetooth. Plusieurs séries de réalisations de prototypes ont permis de valider les résultats et confirmer les phénomyènes électromagnétiques mis en jeu.

This thesis presents the design and optimization of miniature antennas integrated in RF System in Package modules. The goal is to meet the growing need for complete integrated modules, including alls components needed to provide wireless functionality to electronic devices. In order to achieve this objective, the antennas must meet several criteria in terms of performance (matching, bandwidth, efficiency, radiation pattern) and design methods (robustness, cost, SiP manufacturing process, industrial production). The extreme miniaturization makes it more difficult because it leads to physical phenomena limiting the performance. Our research is investigating the possibility of using some techniques to improve the antenna with the addition of structural elements (capacitive feed, parasitic arms, slots) and the use of specific matching circuits. Various geometrical innovative modifications applied to antenna structures have also been used to obtain results satisfying all criteria. The designed antennas allow communicating objects of various sizes to operate in the 2,4 GHz band for applications such as WiFi or Bluetooth. Several runs of prototypes have validated the results and confirm the electromagnetic phenomena observed.