Etude de résonateurs et filtres coupe-bande planaires accordables par MEMS ou diode varactor

Study of tunable planar stopband resonators and filters by MEMS or varactor diode

• Auteur / Autrice : Fabien Le Borgne
• Direction : Benjamin Potelon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique
• Date : Soutenance le 27/04/2022
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire en sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance
• Jury : Président / Présidente : Philippe Ferrari
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Benjamin Potelon, Philippe Ferrari, Serge Verdeyme, Gaëtan Prigent, Cédric Quendo, Rozenn Allanic
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Serge Verdeyme, Gaëtan Prigent

Mots clés

Mots clés contrôlés

Varactors

Systèmes microélectromécaniques

Filtres pour microondes

Résonateurs électriques

Mots clés libres

Filtres accordables/reconfigurables

Coupe-bande

MEMS

Diode varactor

Tunable/reconfigurable filters

Stopband

MEMS

Diode varactor

Résumé

Ce travail de thèse, réalisé au Lab-STICC dans le cadre d’une collaboration entre Thales Defence Mission System et Thales Research & Technology, porte sur l’étude et la conception de résonateurs et filtres coupe-bande planaires accordables à l’aide de la technologie MEMS développée par TRT ou de l’utilisation de diode varactor. L’objectif de ces travaux est de répondre aux problématiques d’intégrabilité dans les systèmes de Guerre Electronique tout en proposant une nouvelle manière d’optimiser les performances électriques des dispositifs de filtrages accordables (accordabilité, facteur de qualité à vide et rejet des harmoniques). La première partie de ces travaux présente les solutions et technologies existantes afin de concevoir des filtres accordables. Ensuite, la seconde partie porte sur la présentation d’une étude réalisée sur l’influence de la position des éléments d’accord sur les performances électriques d’un simple résonateur à stub accordable et selon différentes configurations. Cette première étude a permis de mettre en avant la définition de compromis permettant de concevoir ensuite divers résonateurs à stub optimisés et notamment un filtre reconfigurable coupe-bande/passe-tout. La troisième partie propose l’étude et la conception de résonateurs comportant un couplage afin de diminuer l’encombrement généré et d’améliorer les performances obtenues. Enfin, une topologie innovante (DBR-1) est proposée afin de réaliser un accord fréquentiel ou un accord de la bande rejetée. Les résultats obtenus ont permis la valorisation de la technologie MEMS ainsi que des perspectives intéressantes concernant la conception de résonateurs et filtres coupe-bande accordables.

This thesis, directed by the Lab-STICC in part of a collaboration between Thales Defence Mission System and Thales Research & Technology, proposes the study and design of tunable planar stopband resonators and filters usign the MEMS technology developped by TRT or with the use of varactor diodes. The aim ofthis work is to solve Electronic Warfare problematics while also optimizing electrical performances of filtering devices (tunability, unloaded quality factor and rejet of harmonics).The first chapter presents the available solutions and technologies to design tunable filters. Then, chapter II presents the realized study on the influence of the tuning elements’ physical position on electrical performances on several configurations of a simple tunable stub resonator.This first study shows that the different compromises that can be done in order to design a panel of optimized tunable stub resonators. As a more complex structure, a stopband/all-pass reconfigurable filter is also designed and fabricated presenting a good performance.The third part presents the studies and designs on coupled resonators with the aim of increasing compactness and electrical performances. Finally, an innovative topology (DBR-1) is proposed to realize tunability on frequency or on rejected band.The obtained results allowed the valorization of the MEMS technology as well as good perspectives on the design of tunable stopband resonators and filters.