• Langue : Français
• Discipline : Acoustique
• Identifiant : 2022ULILN021
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 24/10/2022

Résumé en langue originale

Depuis leur invention, les systèmes de télécommunications sont en développement constant. Actuellement, les systèmes de télécommunication fonctionnent sur des plages de fréquence de fonctionnement de plus en plus étendues, ce qui impose une complexification croissante des circuits d'émission/réception, avec une augmentation significative du nombre de composants de filtrage à intégrer dans les systèmes. Il est donc nécessaire de concevoir des circuits de télécommunication permettant de limiter le nombre de filtres sans pour autant dégrader la performance.L'objectif de cette thèse est de répondre à cette problématique en développant des filtres agiles/commutables à base de composants SAW (Surface Acoustic Waves). La solution retenue repose sur l'utilisation de composants dont la réponse peut être contrôlée par une connexion électrique externe sur les électrodes composant les dispositifs.En effet, classiquement, les composants sont constitués d'un ensemble de métallisations (électrodes) périodiques sur un substrat piézoélectrique. L'application de signaux sur les électrodes permet d'exciter des ondes de surface qui se propagent à la surface du substrat. Des métallisations périodiques, ou miroirs, permettent de délimiter des cavités et contrôler la propagation. Des réflexions partielles des ondes de surface au bord de chaque électrode ouvrent des bandes interdites de Bragg, bandes de fréquences dans lesquelles les ondes sont évanescentes. La stratégie proposée dans la thèse repose sur le fait que la position et la largeur de la bande interdite sont liées à la condition électrique appliquée sur les électrodes.Dans cette thèse, des résonateurs agiles ont été conçus, fabriqués et testés en lien avec la stratégie présentée ci dessus. Ils présentent expérimentalement une agilité de 2,2%. Des stratégies sont proposées pour réaliser des résonateurs effectivement commutables et une démonstration expérimentale de la commutation de la fréquence de résonance est réalisée. Les résonateurs sont ensuite associés électriquement pour former un filtre dont la réponse dépend de la condition électrique appliquée sur les électrodes de chacun des résonateurs le composant. L'agilité du filtre a été également mesurée. Enfin, d'autres stratégies pour rendre des composants agiles sont proposées.

Résumé traduit

Since their invention, telecommunications systems have been in constant development. Modern telecommunication systems are expected to be operational in extended frequency ranges which imposes an increased complexity of emission/reception circuits such as an increasing number of filter components present in these systems. It is thus of practical interest to develop telecommunication circuits with a limited number of filter components without reducing the functionality of emission/reception circuits.The objective of this thesis is to achieve this goal by developing tunable/switchable filters for telecommunications applications. In particular, it is focused on the design of tunable surface acoustic wave (SAW) filters, a current day solution for RF filters.This type of filter is composed of a series of periodic metallizations (electrodes) on a piezoelectric substrate. External electrical signals are applied on the electrodes, inducing surface acoustic waves that propagate on the substrate. Periodic metallizations are also used to control surface wave propagation and delimit acoustic cavities. The periodic metallizations act as phononic crystals. Partial reflections of surface acoustic waves from the electrode edges open Bragg bandgaps.The strategy proposed in this thesis is based on the fact that the width and the center frequency of the bandgap can be controlled by modifying the electrical condition on the mirror electrodes. Strategies are proposed to design practically switchable SAW resonators and an experimental demonstration of the resonance frequency shift is performed. Using this approach, SAW resonators are designed, fabricated and electrically characterized with a 2,2% relative resonance frequency shift. These resonators are then used to develop a lumped element filter whose pass-band center frequency depends on the electrical condition of the electrodes of each resonator. Finally, other strategies are proposed to design tunable SAW resonators.