La modélisation et la caractérisation des interconnexions à grande vitesse aux ondes millimétriques pour les applications automobiles

Modeling and characterization of high-speed interconnects at millimeter waves for automotive applications

• Auteur / Autrice : Thanh Luan Vu
• Direction : Mauro Ettorre, David González Ovejero, Ronan Sauleau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique
• Date : Soutenance le 21/01/2022
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : MATHSTIC
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Électronique et de Télécommunications (Rennes)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Enrica Martini
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Philippe Ferrari, Luca Perregrini

Mots clés

Mots clés contrôlés

Automobiles -- Équipement électronique

Circuits intégrés

Dispositifs à ondes millimétriques

Mots clés libres

Ondes millimétriques

Guide d'ondes diélectrique

Circuits intégrés radiofréquence

Transition puce-Guide d'ondes

Guide d'ondes intégré au substrat

Carte de circuit imprimé

MM-Waves

Dielectric waveguides

Radio frequency integrated circuits

Chip-To-Waveguide transitions

Substrate integrated waveguides

Printed circuit board technology

Résumé

Les guides d'ondes diélectriques sont un candidat potentiel pour les liaisons câblées à ultra-haut débit en ondes millimétriques pour les applications automobiles. Ces liaisons utilisent des RFICs (circuits intégrés de radiofréquence) et des DWG comme canaux de transmission. Il existe plusieurs défis techniques concernant les DWGs et l'interconnexion entre la sortie des RFICs et ces guides d'ondes. La thèse vise à étudier les DWGs et à développer des solutions pour exciter les guides d'ondes. Les caractéristiques des DWGs sont analysées théoriquement et expérimentalement. Des mesures et des simulations sont présentées. Les résultats obtenus indiquent l'effet de la flexion sur les DWGs pleins et creux ainsi que son impact sur les bilans de liaison utilisant ces guides d'ondes. Ensuite, deux nouvelles transitions entre RFICs et DWGs en bande V sont présentées. Premièrement, c'est une transition monomode entre un GCPW et un DWG avec un transformateur étagé utilisant la technologie des guides d'ondes intégrés au substrat (SIW) adaptée au processus de fabrication des cartes de circuits imprimés (PCB). La seconde interconnexion est une transition bi-mode vers un DWG circulaire. La transition bi-mode se compose de deux éléments clés : un transducteur orthomode et un convertisseur twist à base de SIW en technologie PCB. Les transitions proposées présentent des performances prometteuses avec de faibles pertes estimées à la bande V, une bonne robustesse mécanique et une compatibilité avec les composants intégrés.

Dielectric waveguides are a potential candidate for ultra-high speed wired links at millimeter waves for automotive applications. Such links use radio frequency integrated circuits (RFICs) with CMOS technology and DWGs as transmission channels. There are several technical challenges regarding DWGs and the interconnect from the output of RFICs to such waveguides. The thesis investigates DWGs and proposes solutions to excite such waveguides. DWG characteristics are theoretically and experimentally analyzed. Measurements and simulations are presented. The obtained results indicate the effect of bending on solid and hollow DWGs as well as its impact on the link budget using such waveguides. Next, two novel transitions from RFICs to DWGs at V-band are presented. The first is a single mode GCPW-to-DWG transition with a stepped transformer using Substrate Integrated Waveguide (SIW) technology in Printed Circuit Board (PCB) fabrication process. The second is a dual-mode transition to a circular DWG. The dual-mode transition includes two key components: a SIW-based orthomode transducer and a SIW-base twist converter in PCB technology. The proposed transitions present promising performances with low estimated losses at V-band, good mechanical robustness and are compatible with integrated components.