Letteratura scientifica selezionata sul tema "Dispositifs à ondes millimétriques – Efficacité"

Ce travail de thèse a été financé par le projet FUI Mass-Start (2017-2020). Le projet ambitionne de développer une solution open source 5G pour le MIMO Massif. L’objectif est le développement d’une plateforme Hardware et Software, sur le principe du succès d’OAI en 4G (www.openairinterface.org). Les principaux livrables matériels du projet sont les sous-systèmes radio et de traitement de bande de base compatibles 5G, leur intégration dans un démonstrateur de terminal 5G basé sur OAI et le réseau d’antennes permettant les expérimentations de bout en bout du lien MIMO Massif. L'objectif de la thèse est le développement et la mesure de système antennaires qui seront utilisés dans le projet.Sur la bande 5G FR1, le travail s'est concentré sur le développement d'une méthodologie de conception antennaire combinant circuit d'adaptation et optimisation géométrique. Les contraintes en bande passante sont évaluées à partir du facteur de qualité des antennes. Le prototype final démontre qu'un système non-résonnant permet de couvrir la plupart des bandes de téléphonie mobile 5G sous les 6GHz en respectant des contraintes d'intégration très forte.Sur la bande 5G FR2, et plus précisément sur la bande n258 Européenne, différents types d'architecture d'antennes réseau ont été évalués et mesuré. La thèse s'est particulièrement concentrée sur la co-conception entre les antennes et les modules électroniques sur une technologie PCB.Les solutions proposées ont été utilisées pour quantifier et modéliser l'effet du corps humain, et plus particulièrement de la main, sur les performances sur réseau antennaire. Enfin, une solution basée sur plusieurs réseaux distribués sur un téléphone montre une meilleure robustesse aux effets de blocage du corps humain
The work in this thesis has been funded by the French FUI project MASS-START (2017-2020). The project aims at the integration of 5G compatible baseband and radio subsystems into an Over-Air-Interface-based 5G terminal and gNodeB demonstrator, and the antenna array for end-to-end Multiple Input Multiple Output link experimentation. The scope of the thesis concerns the design and assessment of antenna systems that are to be used in the project.At 5G Frequency Range 1 band, the work concentrates on the development of a methodology to design antenna with a matching circuit for mobile terminals with limited area. The bandwidth limitation is evaluated using Quality-Factor. A Particle Swarm Optimization algorithm is proposed and examined in different antenna designs for mobile terminals. The final design demonstrates a system with three non-resonating coupling elements covering most of the sub-6GHz bands of 5G. At 5G Frequency Range 2 band, more precisely band n258 of Europe, different types of array antennas are studied. The work first checks two types of feeding for a patch antenna that can be integrated into Printed Circuit Board to have a low profile antenna and ease the fabrication procedure. The designs are later fabricated and experimentally evaluated. With a Millimeter-Wave array at hand, we proceed a measurement campaign in which the effects of the user's finger at close proximity of the antenna are evaluated. The losses due to absorption, reflection, diffraction are quantified and compared with numerical estimations in literature. A system of multiple end-fire arrays placed at different locations in a terminal is also studied showing the compromising effectiveness if one array is severely blocked

La communication de terminal à terminal (D2D) est une technologie clé pour les futursréseaux sans fil. Elle permet aux appareils de communiquer directement, sans avoir besoin d’une infrastructure cellulaire. La communication en ondes millimétriques (mmWave) utilise des fréquences radio de haute fréquence. Elle offre des bandes passantes très larges, ce qui permet des transmissions rapides et fiables. Cependant, les fréquences mm-Wave ont une atténuation élevée, ce qui n´nécessite que les appareils aient plusieurs antennes et utilisent la formation de faisceau. La formation de faisceau nécessite un alignement précis des faisceaux, et les erreurs d’alignement peuvent entraîner une dégradation des performances de transmission. Dans notre ´étude, nous nous concentrons sur l’analysethéorique des performances de la communication D2D en mmW dans le contexte des communications très fiables et à très faible latence, dites URLLC. Nous utilisons la géométrie stochastique et la théorie des files d’attente pour évaluer les variations spatiales ettemporelles des performances selon deux perspectives différentes. D’une part, nous examinons les propriétés moyennes instantanées du réseau aléatoire,et d’autre part, nous étudions les conditions de stabilité d’un réseau dynamique avec des demandes de service aléatoires. Pour les propriétés dynamiques, nous nous concentrons sur la condition de stabilité du réseau D2D en introduisant des réseaux d’antennesdirectionnelles pour les utilisateurs D2D. Le réseau est modélisé sur la base d’un processus spatial de naissance et de mort. Pour les propriétés instantanées, nous nous soucions principalement de la méta-distribution comme une métrique qui tient compte de la distribution spatiale de la probabilité de couverture. Nous dérivons une expression de la méta-distribution du débit effectif comme une garantie de latence statistique pour les communications URLLC, en considérant à la fois les coûts d’apprentissage et le désalignement pour un réseau D2D avec formation de faisceaux. Enfin, nous proposons des méthodes pour choisir le nombre optimal d’antennes et pour allouer des ressources pour la formation des faisceaux
Device-to-Device (D2D) communication is a key technology for future wireless networks, allowingdevices to communicate directly without relying on a cellular infrastructure. Millimeter wave (mm-Wave) communication utilizes high-frequency radio, providing very large bandwidths for fast and reliable D2D transmissions. However, mmWave frequencies have high attenuation, requiring devices to have multiple antennas and perform beamforming. The success of beamforming requires beam training. The beam misalignment can impact the performance of the network. To address these challenges, our study focuses on the theoretical analysis of the performance of mmWave D2D communications within the context of Ultra-Reliable Low Latency Communications(URLLC). We use stochastic geometry and queuing theory to evaluate both spatial and temporalvariations in performance from two different perspectives: the instantaneous average properties of the random network and the global stability properties of a dynamic network with random service requests. For the dynamic properties, we focus on the stability condition of D2D network by introducing directional antennas arrays for the D2D users. The network is modeled based on a spatial birth-death process. For the instantaneous properties, we mainly care about the meta-distribution of the network, which is a metric that accounts for the spatial distribution of coverageprobability. We derive the meta-distribution of the effective rate as a statistical latency guarantee for URLLC communications, by considering both the training overhead and misalignment for a D2D network with beamforming. At last, we propose methods to choose the optimal number of antennas and to allocate resource for beam training

Ce travail est consacré à la description de l'antenne Vivaldi et l'utilisation de celle-ci dans divers domaines d'applications, aux ressources spectrales du domaine millimétrique : les systèmes de surveillance radar embarqués et les systèmes de transmission à haut débit. Le premier chapitre repose sur la description et la caractérisation de l'antenne Vivaldi dont le concept repose sur la guidabilité du mode fondamental observé sur la microfente. Dans le deuxième chapitre, l'antenne Vivaldi est incluse dans un système de surveillance radar "monopulse" destiné à la détection et à la poursuite d'une cible mobile. Un réseau de deux antennes alimenté simultanément en phase et en opposition de phase doit générer les deux voies "somme" et "différence" utiles à la détection et à la poursuite. Deux architectures différentes sont proposées. Ces nouvelles architectures sont reprises au troisième chapitre dans une application différente de celle du radar "monopulse". Il s'agit d'une part de la conception d'un transpondeur à diversité de polarisation et d'autre part de celle d'un doubleur de fréquence. Dans le dernier chapitre, des antennes très larges bandes sont présentées, destinées aux applications "intra muros" et boucle radio locale.

Ce memoire presente la conception, la realisation et les tests d'un melangeur quasi optique en ondes millimetriques. Ce type de melangeur possede une application potentielle en radiometrie passive pour l'observation de la terre. Sa particularite est de combiner les fonctions antenne de reception et melangeur classique en un seul bloc. Ceci signifie que le signal rf arrive en espace libre sur les composants actifs assurant le melange. Les filtres et l'antenne qui constituent le melangeur, utilisent la technologie planaire avec lignes a fentes couplees gravees sur un substrat dielectrique. Dans ce memoire, les etudes combinees de la propagation et du rayonnement de ce type de lignes sont presentees. L'etude de la propagation est realisee au moyen de la decomposition du champ electromagnetique en modes lse et lsm et de la methode de galerkin. Elle fournit pour les modes pairs et impairs, la constante de propagation, l'impedance caracteristique et le champ electromagnetique. Les deux premieres grandeurs sont utilisees pour dimensionner les filtres coplanaires du melangeur. La connaissance du champ electrique a l'interieur des fentes sert a la conception de l'antenne. L'analyse du rayonnement, faite a partir d'une methode de potentiel vecteur, permet de deduire la resistance de rayonnement de l'antenne ainsi que son diagramme de rayonnement. Enfin, a partir de la modelisation de l'antenne par des lignes a pertes, il est possible de calculer aux frequences d'interet, les impedances vues par les elements actifs (diodes schottky) situes a l'interieur de l'antenne. Ces impedances et les caracteristiques des diodes donnees par le constructeur, permettent de prevoir les pertes de conversion du melangeur au moyen d'une methode d'equilibrage harmonique. La derniere partie de ce memoire est consacree a la realisation et aux resultats experimentaux. Elle met en evidence les performances des filtres et de l'antenne puis celles du melangeur quasi optique complet

Modèles des diodes à avalanche. Etude des limites fréquentielles de fonctionnement des multiplicateurs de fréquence à diode à avalanche. Etude des diodes à avalanche et à temps de transit au si de structure Mésa dans les fenêtres de propagation atmosphérique centrées sur 94-140-220 Ghz

Liens entre spectroscopie millimétrique et radioastronomie moléculaire. Interprétation des spectres observés : cas des molécules diatomiques à couches fermées, puis à couches ouvertes ; méthodes approchées de détermination de la structure moléculaire de molécules polyatomiques. Fonctionnement dans le domaine millimétrique et submillimétrique d'un spectromètre performant automatisé ; les différents types de décharge utilisés

Développement d'un modèle macroscopique destiné à l'étude des dispositifs à transfert électronique en gamme millimétrique et basé sur l'intégration de l'équation générale de transport de Boltzmann et sur l'approximation des temps de relaxation. Il prend en compte les phénomènes de dynamique électronique non stationnaire et les effets de charge d'espace. Performances de GaAs, InP et GaInAs aux hyperfréquences. Modes de fonctionnement des dispositifs à transfert électronique en gamme millimétrique. Optimisation de différentes structures. Réalisation de composants N(+)NN(+) très performants vers 94 Ghz en InP. Début d'étude de composants à injection contrôlée de structure planaire. Cette étude permettra la réalisation à moyen terme de dispositifs à transfert électronique intégrable.

Lors de la propagation dans l'atmosphere, aux frequences comprises entre 1 et 300 ghz, et en particulier dans le domaine millimetrique, les rayonnements electromagnetiques subissent des variations qui sont dues aux phenomenes d'emission, d'absorption et de diffusion dus aux gaz atmospheriques et aux hydrometeores. En nous situant dans le cadre de l'imagerie radiometrique, nous avons etudie, grace a la methode du transfert radiatif, l'influence de ces phenomenes sur la temperature radiometrique du ciel et des surfaces terrestres en presence de differentes conditions meteorologiques. Apres avoir decrit les caracteristiques de l'atmosphere claire et perturbee ainsi que celles des sols, la realisation d'un logiciel de simulation a permis l'evaluation precise de la temperature du ciel en presence de nuages ou de pluies de differents taux de precipitation. Les variations de la temperature apparente de plusieurs sols uniformes ont ete analysees en fonction des conditions atmospheriques pour un radiometre aeroporte ou sur satellite, d'abord sans diffusion puis avec diffusion. Dans ce dernier cas, plusieurs methodes de resolution de l'equation du transfert radiatif ont ete evaluees et la methode de l'invariant imbedding a ete retenue. Afin d'etudier l'influence de la diffusion sur l'imagerie radiometrique d'un sol uniforme, nous avons developpe une methode de calcul basee sur le developpement en serie de fourier des parametres de l'equation du transfert radiatif et sur la methode de l'invariant imbedding. Des validations theoriques et des verifications experimentales ont permis de completer cette etude

La montée en fréquence pose des problèmes pour la réalisation de sources de puissance. Proposition d'une solution pour la réalisation des oscillateurs diodes impatt ou diodes gunn, utilisant des modules préaccordées qui consistent à réaliser une structure radiale de diélectrique métallisé autour du composant actif. Cette structure joue le double rôle de boîtier d'encapsulation et de circuit d'adaptation. Oscillateurs commandes en tension et additionneurs de puissance

Il y a à l’heure actuelle un grand besoin d’antennes reconfigurables dans la bande des 60 GHz pour des applications de télédétection et de télécommunication sans fil. Les solutions traditionnelles de reconfiguration sont basées sur des semi-conducteurs ou des composants RF-MEMS conventionnels dont le coût, la complexité et les pertes croissent avec la fréquence.Dans cette thèse une approche originale a été développée : elle est basée sur la reconfiguration mécanique d’antennes et de dispositifs sur substrat élastomère souple PDMS et l’utilisation d’actionneurs MEMS grand déplacement.L’histoire et le contexte de la télécommunication sont abordés pour faire comprendre l’intérêt récent pour la communication à 60 GHz ainsi que la nécessité de la reconfiguration et l’avantage de la reconfiguration mécanique à cette fréquence. Le PDMS, polymère ultra-souple de choix est ensuite étudié en détail. Il est caractérisé mécaniquement et diélectriquement. Sont ensuite présenté les applications développées par cette approche : des antennes accordables en fréquence ainsi que des dispositifs permettant un balayage de l’espace. Différents mode d’actionnement (pneumatique, magnétique, interaction électro-fluidique) sont explorés
There is an increasing need for tunable antennas in the 60 GHz band for remote sensing application and wireless communication. Traditional tuning solutions are based on semiconductor or conventional RF-MEMS but these component face cost, complexity and losses issues at millimeter waves. In this thesis, an original approach was developed: it is based on the mechanical reconfiguration of millimeter wave microstrip antennas and devices printed on ultrasoft elastomeric PDMS substrate, thanks to large displacement MEMS actuators.First, a quick history and context on the telecommunication explain the recent interest toward the 60 GHz band for telecommunication and the need for tenability and advantage of mechanical tenability at this frequencies. The ultrasoft polymeric PDMS is then studied. It is caracterised both mechanically and dielectrially. Then the different applications developed during this thesis are presented: frequency tunable antenna and beam steering systems. Different actuation solution (pneumatic, magnetic, electro-fluidic interaction) are explored