Mise en œuvre de technologies de fabrication par impression 3-D et usinage laser pour la conception de dispositifs céramiques à haute fréquence et leur intégration dans les systèmes de communication modernes

Implementation of 3-D printing and laser machining manufacturing technologies for the conception of high-frequency ceramic devices and their integration in modern communication systems

• Auteur / Autrice : Andrés Fontana
• Direction : Stéphane Bila, Nicolas Delhote
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique des Hautes Fréquences, Photonique et Systèmes
• Date : Soutenance le 13/07/2022
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Ingénierie des Systèmes, Mathématiques, Informatique (Limoges ; 2018-2022)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : XLIM
• Jury : Président / Présidente : Cyrille Ménudier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Bila, Nicolas Delhote, Cyrille Ménudier, David Carsenat
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Erwan Fourn, Roberto Gómez García

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes de communication sans fil

Usinage par laser

Impression 3D

Filtres pour microondes

Innovation

Matériaux céramiques

Mots clés libres

Impression 3D

Céramiques

FIltres passe-bande

Ondes millimétriques

5G

Communications

Stéréolithographie

Ablation laser

Satellite

MIMO front-end

Montage en surface

3-D printing

Ceramics

Band-pass filters

Millimeter-wave

5G

Communications

Stereolithography

Laser ablation

Satellite

MIMO front-end

Surface-mount

Résumé

L’utilisation de matériaux céramiques est étudiée pour réaliser l’intégration de technologies micro-ondes axées sur les systèmes de communication sans fil. La conception, la modélisation et la caractérisation des dispositifs passifs à micro-ondes et à ondes millimétriques sont abordées avec l’utilisation des technologies de fabrication additive et soustractive. Le travail est principalement axé sur la conception de filtres passe-bande développés dans des matériaux céramiques de pointe afin de fournir des composants légers et compacts offrant de bonnes performances. Les dispositifs étudiés sont conçus pour répondre aux spécifications des frontaux MIMO massifs, normalisés ces dernières années pour la 5G et au-delà. Les tech- niques de stéréolithographie céramique et d’usinage laser sont également mises en œuvre pour le développement de composants 2,5-D et 3-D montés en surface et basés sur des dis- positifs à cavité remplie de céramique pour des applications terrestres, aériennes et spatiales.

The utilization of ceramic materials is studied to perform the integration of microwave technologies focused on wireless communication systems. The design, modelling and characterization of microwave and millimeter-wave passive devices is addressed with the use of additive and subractive manufacturing technologies. The work is mainly focused on the conception of band-pass filters developed in state-of-the-art ceramic materials to provide light-weight and compact components with good performances. The devices investigated are designed to fulfill the specifications of massive MIMO front-ends, standardized during the recent years for 5G and beyond. Ceramic stereolithography and laser machining techniques are equally implemented for the development of surface-mounted 2.5-D and 3-D components based on ceramic-filled cavity devices for terrestrial, aerial and space applications.