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Design and implementation of filtering functions in millimeter and sub-millimeter areas

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Systèmes micro-électro-mécaniques Micro-usinage -- Filtres Thèses et écrits académiques structure périodique domaine millimétrique et sub-millimétrique

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Conception et réalisation de fonction de filtrage dans les domaines millimétriques et sub-millimétriques

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Conception et réalisation de fonction de filtrage dans les domaines millimétriques et sub-millimétriques

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Low cost filters, for integration in satellites, were manufactured using micromachining techniques. In the first chapter, an overview of filters for space communications is presented. Different types of filters, their advantages and disadvantages have been detailed. Emphasis is then placed on the choice of technology and the interest of micro-machining. The method of synthesis of filters is also explained. Filters and resonators at 19,825 GHz and 150 GHz were then designed and made in Chapters 2 and 3 for space applications. At 19 825 GHz, the goal was to design a filter with good electromagnetic performance (including rejection) and whose dimensions are fully compatible with a receiver built by Thales Alenia Space. Around 150 GHz, using micromachining of silicon, electrically coupled planar filters have been studied. A periodic analysis of metallic structures, presenting electromagnetic band gap, has been made. The interest of these structures is to increase the quality factor of resonators. A two-pole filter based on periodic structures could thus be designed. The last chapter of this thesis is devoted to tunable devices. The sub-millimeter field has always been targeted. After a presentation of various technologies for the frequency agreement, the integration of MEMS capacitors in resonant cavities is chosen. Thus a topology with a good quality factor, easy integration and a wide frequency agreement is proposed. Des filtres, à faible coût et destinés à une intégration dans des satellites, ont été fabriqués avec des techniques de micro-usinage. Dans le premier chapitre, une vue d'ensemble des filtres destinés aux télécommunications spatiales est présentée. Les différents types de filtres, ainsi que leurs avantages et inconvénients ont été détaillés. L’accent est ensuite mis sur le choix des technologies et l’intérêt du micro-usinage. La méthode de synthèse des filtres y est également expliquée. Des filtres et des résonateurs a 19.825 GHz et a 150 GHz ont alors été conçus et réalisés dans les chapitres 2 et 3 pour des applications spatiales. A 19.825 GHz, l’objectif était de concevoir un filtre offrant de bonnes performances électromagnétiques (notamment en réjection) et dont les dimensions soient parfaitement compatibles avec un récepteur fabriqué par Thales Alenia Space. Autour de 150 GHz, en exploitant le micro-usinage volumique du silicium, des filtres planaires couplés électriquement ont été étudiés. Une analyse de structures métalliques périodiques, présentant des bandes interdites électromagnétiques, a été faite. L’intérêt de ces structures est de permettre une augmentation du facteur de qualité des résonateurs. Un filtre 2 pôles à base de guide a structures périodiques a pu ainsi être conçu. Le dernier chapitre de cette thèse est consacré aux dispositifs accordables. Le domaine submillimétrique a toujours été visé. Apres une présentation des différentes technologies permettant l’accord fréquentiel, l’intégration de capacités variables MEMS dans des cavités résonantes est retenue. Ainsi une topologie offrant un bon facteur de qualité, une intégration aisée et un large accord fréquentiel est proposée.

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Text

n17:P1001

n18:T1009

rdaw:P10219

2010

rdau:P60049

n22:1020