Study, design and fabrication of a two-dimension beam scanning antenna in package

Résumé

Différentes applications à haut débit telles que la diffusion non compressée des vidéos en haute définition et les réseaux personnels sans fil ont rendu la transition vers les systèmes de communication aux fréquences millimétriques inévitable. En outre, l’intégration de l’antenne dans un boîtier s’est révélée être une solution appropriée pour un système compact et efficace dans cette bande de fréquences. En raison de leur petite taille à ces fréquences, ces antennes ont tendance à avoir un gain de radiation limité, qui, par conséquent, aboutit à une couverture de réseau limitée. Pour compenser, une structure de réseau d’antenne à haut gain avec système de balayage du faisceau est inévitable. En outre, les présentes antennes à balayage de faisceau en ondes millimétriques souffrent de certaines lacunes telles que l'utilisation des déphaseurs actifs, une largeur de bande étroite, une plage de balayage limitée, un manque de polarisation circulaire, un balayage en une seule direction, et des connexions entre couches non efficaces. Compte tenu de ces problèmes, l'objectif initial de cette thèse est d'étudier les différentes méthodes de mise en boîtier d'antenne ainsi que de nouvelles topologies de structures d'antennes à balayage de faisceau aux fréquences millimétriques pour concevoir et fabriquer un système performant. Par conséquent, un nouveau design pour une antenne périodique à large bande à ondes de fuite avec balayage en fréquence et polarisation circulaire a été proposé, étudié et testé. Cette antenne présente un grand angle de balayage continu d'environ 95° incluant le patron de radiation transversal avec une bande passante fractionnelle d'environ 47 %. Afin d'intégrer un filtrage passe-bande à l’antenne, une version modifiée de cette structure est également développée et testée dans le cadre de cette recherche. Dans le but d'intégrer le filtrage passe-bande dans les transitions inter-couches, de nouveaux types de filtres multicouches avec des résonateurs couplés par ouverture ont été conçus, et testés. Avec une largeur de bande fractionnelle d'environ 40 % à la fréquence centrale de 25 GHz, ces filtres sont compacts et ont une structure simple. Finalement, le réseau d’antenne est combiné avec une lentille de Rotman dans une structure multicouche pour effectuer le balayage de faisceau en deux dimensions. Ce système est conçu et fabriqué à 25 GHz et peut orienter le faisceau de radiation dans les deux plans E (90º) et H (60º) sans aucun déphaseur actif. La performance du système est conservée dans une gamme de fréquences allant de 20 à 30 GHz et les signaux indésirables hors de cette bande sont atténués à l'aide des filtres passe-bande intégrés.

Date	20 déc. 2017
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Dominic Deslandes (Directeur(-trice))