Advanced low-loss and compact LTCC transmission lines and passive components for microwave and millimeter-wave applications

Résumé

La tendance est, aujourd’hui, à rendre accessible un maximum de services, à partir d’un petit appareil à faible puissance. Ce besoin incite à l’utilisation du large spectre disponible dans la bande des ondes millimétriques, ce qui place les techniques de miniaturisation et d’intégrations, au centre de la problématique. Le niveau d’intégration nécessaire pour supporter plusieurs bandes (micro-onde et millimétriques) pose des défis de taille en termes de performance, de consommation, de la transparence des interconnections électriques et du nombre de composants passifs que l’on pourrait intégrer dans un volume restreint. La technologie multicouche LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramic) est un procédé de fabrication flexible et mature qui offer des solutions d’intégration et d’empaquetage de qualité capables de relever ces défis et garantir les niveaux requis de performances électrique, thermique et mécanique. L’objectif de cette thèse est de s’attaquer à certains de ces défis technologiques en introduisant de nouvelles structures qui permettent d’améliorer les performances relativement aux solutions connues et publiées. Pour quelques cas particuliers, des techniques de fabrication innovantes sont proposées pour permettre la réalisation de structures à très faibles pertes dans les bandes des micro-ondes et des ondes millimétriques. Pour la bande des micro-ondes, un nouveau groupe d’éléments localisés est proposé pour une intégration LTCC. Dans cette conception, des cavités d’air internes sont utilisées et une structure nouvelle est introduite afin de réaliser des conducteurs suspendus. Ces composants suspendus améliorent considérablement les performances en termes de facteur de qualité Q et de fréquence de résonance SRF si l’on compare aux travaux rapportés dans la littérature. De plus, ces composants aux performances supérieures ont permis la réalisation, avec succès, du premier filtre à éléments localisés en LTCC, dans la bande Ku. Pour la bande des ondes millimétriques, le focus est mis sur la réalisation et l’utilisation des guides d’ondes intégrés dans la céramique. Des structures évidées en LTCC ont été réalisées pour servir de guides d’ondes intégrés à très faible perte opérant à 60 GHz. Dans le meme cadre, une nouvelle structure est proposée pour servir de transition entre une ligne de transmission coplanaire et un guide d’onde LTCC. Cette transition présente l’avantage d’être plus courte que les transitions existantes tout en offrant de meilleures performances. De plus, une nouvelle structure de guidage, baptisée : “Guide d’onde LTCC intégré verticalement” est propose pour permettre des chemins de transmission hors-plan et ainsi transférer le signal vers une direction perpendiculaire à la surface. Plusieurs modèles de ce nouveau guide d’ondes sont réalisés pour couvrir diffèrents types d’applications. En outre, un diviseur de puissance dans le plan E, un coupleur et un filtre sont conçus et réalisés puis mesurés avec succès dans la bande V.

Date	19 déc. 2018
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Ammar B. Kouki (Directeur(-trice))