Développement de filtre 3D fabriqué par stéréolithographie

Development of 3D filter made by stereolithography

• Auteur / Autrice : Yoann Marchives
• Direction : Serge Verdeyme, Nicolas Delhote
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique des hautes fréquences, optoélectronique et photonique
• Date : Soutenance le 12/10/2016
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie pour l'information, mathématiques (Limoges ; 2009-2018)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : XLIM (Brive, Limoges, Poitiers ; 2006-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Serge Verdeyme, Nicolas Delhote, Pierre Blondy, Petronilo Martin Iglesias, Massimiliano Simeoni, Stéphane Bila
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Éric Rius, Bruno Sauviac

Mots clés

Mots clés contrôlés

Stéréolithographie

Systèmes de télécommunications à large bande

Céramique industrielle

Filtres électriques

Mots clés libres

Stéréolithographie

Résonateur diélectrique

Filtre large bande

Fabrication additive

Forts couplages

Céramique

Stereolithography

Dielectric resonator

Wide bandpass filter

Additive manufacturing process

Strong couplings

Ceramic

Résumé

Les télécommunications sont devenus indispensables dans notre monde actuel. De plus, le volume des données échangées ne cesse de croître. En effet, nous pouvons transmettre nos photos, nos vidéos au monde entier. Nonobstant, nous ne voulons pas attendre pour les avoir, ce qui exige un débit de données très important et par conséquent des signaux avec des bandes passantes plus larges. Les satellites de télécommunications doivent donc s’adapter, c'est pourquoi nous proposons dans ces travaux la recherche de filtre à large bande avec une recherche de compacité et de faibles pertes. Nous nous sommes intéressés à l'utilisation de matériaux céramiques qui permettent d'obtenir de bonnes performances vis à vis de nos besoins. Notre travail est aussi rendu possible par le développement de procédés de fabrication additifs, comme par exemple la stéréolithographie, qui va nous permettre de nous affranchir fortement de règles de dessin contraignantes que nous pourrions avoir en utilisant des procédés classiques. Nous avons développé des filtres avec de larges bandes passantes autour de 4GHz. Une première étude nous a permis de rechercher des concepts qui permettent d'obtenir de forts couplages, conditions sine qua non pour réaliser ces filtres. Plusieurs concepts sont présentés ainsi que leur fabrication et leur mesures. Nous avons ainsi démontré expérimentalement que les concepts proposés, à base de pièces monoblocs céramiques, sont capables de produire des filtres à bandes passantes supérieures à 60 % (voire même 110 % pour une version améliorée).

Every day, the data exchanges increase thanks to the new technologies. We can keep our files, our pictures, our videos online to have an access anywhere on the planet (for now). In this way, the data output of the telecommunication systems has to be increased in order to satisfy the more and more demanding users. One way to allow this is to increase the bandwidths of the different signals, making possible to transmit more data at the same time. In this work, we will develop wide bandpass filters dedicated to space telecommunications. For that purpose, we need them to be compact, with low insertion loss and a limited number of parts to assemble. Consequently, we are interested to use resonators made with ceramic materials that permits to reach such properties. Moreover, these materials are compatible with stereolithography, an additive manufacturing process. Such technology is here very useful for our purpose since its design freedom allows the creation of almost all kind of geometries. To realize such wide bandpass filters, we need strong couplings between the different resonators and also for the accesses, so we will present our studies focused on reaching these specific objectives. Then, we will present different designs of wide bandpass filter around 4GHz. After different generation of ceramic based components, we are be able to experimentally create a 60% bandwidth (even 100% for our last version) very compact bandpass filter filling the objectives of this PhD thesis.