Caractérisation d’antenne et packaging électronique pour la bande de fréquence 200-325 GHz

Antenna characterization and electronic packaging for 200-325 GHz frequency band

• Auteur / Autrice : Cybelle Belem Goncalves
• Direction : Guillaume Ducournau, Cyril Luxey, Frédéric Gianesello
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique, Microélectronique, Nanoélectronique et Micro-ondes
• Date : Soutenance le 30/01/2020
• Etablissement(s) : Université de Lille (2018-2021)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes de communication sans fil

Impression 3D

Micro-usinage

Mesures microondes

Rayonnement terahertz

Antennes hyperfréquences

Mots clés libres

IEEE 802.15.3d

Résumé

L’augmentation exponentielle du trafic des données mobiles rend les réseaux plus denses ce que réduit la qualité des liaisons sans fil du côté utilisateur. Ainsi, des débits de données supérieurs à ceux attendus actuellement (1 Gb/s en moyenne) sont nécessaires. Cependant, augmenter le débit pour l’utilisateur implique d’augmenter considérablement le débit dans les liens fronthaul/backhaul (40 Gb/s) sans fil connectés au cœur de réseau. En raison de ses larges bandes passantes, la bande de fréquence 220-325 GHz, normalisée par le standard IEEE 802.15.3d, est devenue sujet de recherche qui a abouti à plusieurs démonstrations en laboratoire, car il est possible d’attendre un débit de 100 Gb/s avec une modulation simple à ces fréquences. Néanmoins, pour une application de masse, les performances des dispositifs devraient être améliorées et des solutions à faible coût doivent être envisagées. Dans le cadre de cette thèse, trois sujets liés à ce type de communication sans fil dans la bande de fréquence 220-325 GHz, ont été traités : la conception d’un banc de mesure d’antenne, la fabrication d’antennes par impression 3D et la mise en place d’une technologie de packaging pour l’électronique THz utilisant le micro-usinage à base d’impulsions laser ultra-courte.

The exponential increase in mobile data traffic makes networks denser, which reduces the quality of wireless links for users. Thus, data rates higher than those currently expected (1 Gb/s) are required. However, increasing the throughput for users implies significantly increasing the throughput in the wireless backhaul/backhaul links (40 Gb/s). Due to its wide bandwidth, the 220-325 GHz frequency band, standardized by the IEEE 802.15.3d standard, became a research topic that resulted in several laboratory demonstrations, as it is possible to expect 100 Gb/s with simple modulation at these frequencies. Nevertheless, for a mass application, device performance should be improved and low cost solutions should be considered. As part of this thesis, three topics related to this type of wireless communication in the 220-325 GHz frequency band, were treated: the design of an antenna measurement setup, the manufacture of antennas by printing 3D and the implementation of a packaging technology for THz electronics using micro-machining based on ultra-short laser pulses.