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RÉSUMÉ
Les structures de guidage HF connectent les composants d'un système ou amènent la puissance nécessaire. Des techniques de calcul ont été développées pour les concevoir et obtenir les meilleures performances (atténuation et dispersion minimales). Cependant, leur mise en œuvre technique dépend de l'application et de la fréquence d'opération. Dans cet article, différents procédés en technologies planaires et multicouches sont présentés. Ensuite, des aspects concernant la conception assistée par ordinateur sont abordés comme la matrice de répartition d'un dispositif ainsi que celle d'un ensemble d'éléments connectés. Puis, les performances comme l'atténuation et la tenue en puissance de plusieurs structures de guidage sont discutées. Enfin, quelques applications et perspectives sont présentées.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Michel NEY : Professeur à l’Institut Mines-Télécom, Télécom Bretagne à Brest, France
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Camilla KÄRNFELT : Ingénieure d’études à l’Institut Mines-Télécom, Télécom Bretagne à Brest, France
INTRODUCTION
Dans cet article, on aborde un point de vue fondamental qui justifie à lui seul le développement des techniques numériques déjà exposées dans l’article [E1171] et la théorie fondamentale des structures guidantes en général, exposée dans [E1170]. En effet, l’objectif général de ces deux articles, il faut le rappeler, est de conduire à la mise en œuvre effective des circuits planaires micro-ondes et millimétriques. Reste donc un volet important qui concerne les aspects pratiques et technologiques de ces structures. Il a été souligné que la forme des guides dépend de plusieurs facteurs comme la fréquence d’opération, la puissance transportée et l’application qui demande parfois des faibles coûts ou/et la mise en œuvre sur des substrats dédiés à l’intégration avec d’autres composants pour une plus grande compacité. C’est pourquoi, dans une première étape seront présentés les aspects matériels de la technologie (matériaux et techniques physico-chimiques de fabrication). Dans une seconde étape on s’intéressera aux techniques d’aide à la conception des circuits. En effet, un guide ou tout autre composant peut être représenté par une matrice de répartition reliant les puissances transmises et réfléchies aux différents accès. Lorsque ceux-ci sont connectés à d’autres modules, il est possible de représenter la matrice de répartition globale qui tient compte des connexions internes. Ensuite, les performances en termes d’atténuation due principalement aux pertes dans les diélectriques et par conduction sont exposées, les autres types de pertes étant brièvement discutés. De plus, on s’intéressera à la limitation en puissance due aux phénomènes d’échauffement et de claquage, en décrivant brièvement leur mécanisme et en donnant quelques exemples numériques. Enfin, les domaines d’applications et les perspectives des circuits micro-ondes et millimétriques seront présentés.
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MOTS-CLÉS
micro-ondes électronique hyperfréquence radar télécommunications défense aide à la conception assistée par ordinateur (CAO) circuit micro-onde
VERSIONS
- Version archivée 1 de févr. 2003 par Marc HÉLIER, Michel NEY, Christian PICHOT
- Version courante de déc. 2025 par Michel NEY, Camilla KÄRNFELT, Benjamin POTELON
DOI (Digital Object Identifier)
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6. Glossaire
Technologie planaire ; planar technology
Procédé pour la mise en œuvre de circuit sur des substrats plats. Les lignes sont déposées ou gravées sur la surface du substrat. Dans le cas multicouche, des substrats différents sont empilés et les lignes déposées sur les interfaces peuvent être connectées par des trous métallisés (vias). La structure peut être munie ou non d’un plan de base métallique.
Métallisation ; metallization
Procédé pour ajouter du métal sur ou à travers des substrats. Par exemple, le dépôt électrolytique, le collage de feuille de cuivre (laminage par chauffage et pressage), pulvérisation cathodique et par peinture (sur substrat mousse par exemple).
Sérigraphie ; screen printing
Procédé qui consiste à étaler mécaniquement des pâtes pour les diélectriques ou encres pour les conducteurs en géométrie planaire qui peut être multicouche. Après chaque couche une cuisson à 900 °C doit être appliquée.
Sérigravure ; thin-film etching
Procédé alliant à la fois la gravure et la sérigraphie. Les couches métalliques sont recouvertes d’une résine photosensible permettant la gravure (etching) des motifs.
Procédé céramique à basse température ; Low Temperature Cofired Ceramic (LTCC)
Empilement puis laminage de substrats en céramique, préalablement munis de motifs conducteurs, résistances, capacités et de trous métallisés, suivis d’un traitement thermique pour la soudure aux interfaces, typiquement 850 °C, Pour un traitement supérieur à 1 000 °C, on parle de procédé HTCC (High Temperature Cofired Ceramic).
Technologie mousse ; foam technology
Utilisation d’une mousse (imide polyméthacrylique) comme substrat à relativement faibles pertes, pouvant être métallisée et ayant une permittivité proche de celle du vide.
Technologie membrane ; membrane technology
Procédé qui consiste à évider le substrat sous la ligne microruban pour diminuer les pertes et la dispersion en bande millimétrique. Le ruban est gravé sur un film diélectrique (membrane). Ce procédé s’applique aussi aux antennes planaires.
Matrice de répartition ; scattering matrix
Matrice reliant les...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - HOFFMAN (R.K.) - Handbook of microwave integrated circuits. – - Artech House Inc. Norwood (1987).
-
(2) - LAVERGHETTA (T.S.) - Microwave materials and fabrication techniques. – - Artech House Inc. Norwood (2000).
-
(3) - SCHMITT (S.) - La microélectronique hybride – La couche épaisse, - Hermes, Paris, (1990) ISBN 2-86601-232-1.
-
(4) - PERSON (C.), RIUS (E.), COUPEZ (J.-PH.) - Hybrid 3D integrated circuits at millimeter-wave frequencies : advantages and trends. – Chap. 4 – Millimeter waves in communication systems. - Editor : Michel Ney, Hermes Penton Sciences : Innovative technology : Information systems and networks, p. 68-93 (2002).
-
(5) - IMANAKA (Y.) - Multilayered low temperature co-fired ceramics (LTCC) technology – - Springer, New York (2005) ISBN 0-387-23130-7.
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Une liste de logiciels pour le calcul électromagnétique, pouvant être utiles à la caractérisation de guides, discontinuités ou de systèmes, serait bien longue à établir. Il existe depuis quelque temps un site (la pérennité ne peut cependant pas en être assurée) qui recense de façon assez complète les principaux logiciels commerciaux ou de laboratoires :
http://www.clemson.edu/ces/cvel/modeling/EMAG/csoft.html
On y trouve à la fois les logiciels de modélisation de circuits et systèmes et de calculs électromagnétiques, pertinents avec cet article. Il y a aussi des liens directs vers les fournisseurs de logiciels et les logiciels libres.
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