Conception et réalisation d'antennes reconfigurables à base de MEMS en intégration hétérogène 3D pour systèmes de communication millimétriques

Design and implementation of reconfigurable antennas based on MEMS integration for 3D heterogeneous millimeter communication systems

• Auteur / Autrice : Tristan Sarrazin
• Direction : Olivier Lafond, Nathalie Haese-Rolland
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Traitement du signal et télécommunications
• Date : Soutenance le 05/04/2013
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, télécommunications, informatique, signal, systèmes, électronique (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Électronique et de Télécommunications (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : PRES : Université européenne de Bretagne (2007-2016)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ondes millimétriques

Systèmes microélectromécaniques

Antennes (électronique)

Mots clés libres

Antenne intégrée

Antenne reconfigurable

System-In-Package

Technologie Silicium/BCB

Technologie Quartz

Packaging

MEMs

Antennas

Silicium/BCB

System-In-Package

Packaging

MEMs

Résumé

Les travaux présentés dans cette thèse sont une contribution à l'étude d'antennes reconfigurables à base de MEMS en intégration hétérogène 3D pour les systèmes de communication millimétriques. Ces travaux de thèse s'inscrivent dans le cadre d'un projet ANR nommé SIPCOM (Intégration hétérogène 3D (System-In-Package) pour objets communicants en gamme millimétrique), qui concerne l'intégration hétérogène d'un microsystème intelligent communicant à 60GHz. Au cours de ce manuscrit, nous proposons la réalisation d'antennes sur membrane selon 3 technologies. Dans un premier temps, une nouvelle technologie simple et bas coût basée sur un empilement de FR4 et de Pyralux ainsi qu'un nouveau concept d'antenne patch sur membrane alimentée par un guide d'onde intégré via une fente de couplage sont présentés. Dans un second temps, ce nouveau concept d'antenne a été adapté afin de pouvoir l'intégrer au module SiP réalisé en technologie Silicium / BCB. Enfin, la troisième technologie basée sur des substrats de quartz permet de démontrer la faisabilité d'une antenne à balayage électronique pour laquelle chaque excitateur est intégré dans le design d'un déphaseur à base de MEMS permettant de s'affranchir des interconnexions par bonding entre le déphaseur et la partie antennaire.

The work presented in this PhD thesis is a contribution for the study of reconfigurable antennas based on MEMS integration for 3D heterogeneous millimeter communication systems. This study falls within the framework of a ANR project named SIPCOM, for heterogeneous integration of smart millimeter communicating systems. During this manuscript, we propose the implementation of membrane antennas with three technological processes. Firstly, a new simple and low cost technology based on FR4 and Pyralux substrates and a new concept of patch antenna fed by integrated waveguide are investigated. In a second time, this new antenna design has been matched in order to be integrated in the SIP module using Silicon/BCB technology. The third technology based on quartz substrates is used to demonstrate the feasibility of an electronic beamscanning antenna for which one each slot feeder is integrated into the design of the MEMS phase shifter to overcome the bonding interconnections between the phase shifter and the antenna.