Reconfiguration dynamique d'une antenne pour partage de fonctions
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Abstract EN:
In this work, we present the frequency agile antennas study, and the design of such reconfigurable antennas based on RF MEMS. A state of the art on agile antennas an RF MEMS allowed to RF MEMS to choose the suitable devices. A first topic concerns a PIFA antenna with an open slot on the radiating element. The addition of a short circuit in a given position allows to obtain the resonance frequency shift. The short circuit made up, in a first time, with a piece of copper placed inside the slot, allows to model the MEMS active component? The final goal being to replace this short circuit by a RF MEMS placed on the radiating element, measurements were made to validate the concept. On this antenna, the MEMS position is optimized and the DC bias circuitry interactions are minimized, by using microstrip lines on the radiating element. Two prototypes of antennas with RF MEMS allowed to obtain the resonance switching. A second printed antenna fed by coplanar waveguide line was studied. This IFA antenna has to allow a switching between the bandwidth of the IEE802. 11b/g and IEE802. 11a/h standards. The switching is realized by two MEMS activated simultaneously. The first simulations were made by modelling the RF MEMS by two air gaps for the “OFF” state and by the whole structure for the “ON” state. A analyze on the location of the bias activation of the MEMS was made to optimize the concept. The passive structure gives results close to the simulation, but some frequency shifts can be observed on the active structure. Two types of packaged RF MEMS series switches were used. The first one is thermally actuated with a 2V bias. The second one, which os electrostatically actuated, needs 20 supply voltages. Therefore a new reconfigurable IFA antenna between ISM 24 and 61 GHz bands was simulated on a high resistivity silicon substrate to allow the integration of RF MEMS and the antenna.
Abstract FR:
Ce travail porte sur l’étude d’antennes agiles en fréquence, et la recherche de géométries d’antennes adaptées à la reconfiguration, intégrant l’utilisation originale de MEMS RF pour assurer cette fonction ? Un état de l’art sur les antennes agiles et sur les MEMS RF a permis de retenir les dispositifs les plus efficients. Lors d’une première étude, nous avons utilisé des antennes de type PIFA avec fente sur l’élément rayonnant. L’ajout d’un court-circuit à une position donnée permet d’obtenir le déplacement des différentes fréquences de résonance. Le , construit dans un premier temps d’un morceau de métal placé à l’intérieur de la fente, permet de modéliser de manière simple le microcommutateur. L’objectif final étant de remplacer par un MEMS RF posé sur l’élément rayonnant, des mesures ont été effectuées permettant de valider le concept. A partir de cette antenne, une recherche sur le positionnement et l’activation du MEMS a ensuite été réalisée. Une solution d’alimentation par lignes microrubans sur l’élément rayonnant a été retenue et deux prototypes d’antennes avec MEMS RF ont permis d’obtenir une commutation des fréquences de résonance. Une deuxième antenne de type imprimée, alimentée par ligne coplanaire a été étudiée. Cette antenne de type IFA doit permettre une commutation entre les bandes de fréquences de la norme IEE802. 11b/g et IEE802. 11a/h. La commutation est réalisée à l’aide de deux MEMS actionnés simultanément. Les premières simulations ont été effectuées en modélisant les MEMS RF par deux gaps d’air pour l’état « OFF » et par la structure complète pour l’état « ON ». Une étude sur le positionnement des commandes d’actionnement des MEMS a été menée afin d’optimiser le système complet. La structure passive offre des résultats proches de la simulation, la commutation en fréquence a également été observée sur la structure active avec toutefois un décalage fréquentiel. Deux MEMS RF série (encapsulés), utilisant des actuations de type différent, ont été retenus. L’actionnement du premier est de type thermique avec une tension d’activation de 2V. Le deuxième est de type électrostatique avec une tension de 20 V. Enfin, une nouvelle antenne IFA commutable entre les bandes ISM 24 et 60 GHz a été simulée sur un substrat silicium haute résistivité pour permettre l’intégration de MEMS RF dans le substrat.