Millimeter-Wave Substrate Integrated Waveguide Antenna and Front-End Techniques for Gigabyte Point-to-Point Wireless Services

La relativement faible absorption atmosphérique dans les bandes de fréquences E et W a permis le développement de nombreuses applications sans-fil. Les bandes de fréquences de 71-76 GHz, 81-86 GHz et 94.1-97 GHz sont toutes assignées au spectre de communication sans-fil gigabyte par la Federal Communication Commission (FCC) des États-Unis. Lorsque la fréquence augmente vers la région des ondes millimétriques, l'efficacité et la qualité des lignes micro-ruban sont affectées par de sérieuses pertes de transmission et par l'interférence inter-signaux. D'un autre côté, la technologie des guides d'ondes classique est demeurée populaire pour la conception de systèmes haute perfomance dans la bande E/W. Cependant, cette technologie n'est pas appropriée pour une production à grande échelle et à faible coût à cause de sa structure encombrante et coûteuse. De plus, la structure non-planaire des guide d'ondes rend difficile la connection à des composantes planaires actives ainsi qu'à d'autres lignes planaires telles que les lignes micro-ruban et les guides d'ondes coplanaires (CPW). Afin de remédier à ce problème, les circuits intégrés aux substrats (SIC) ont été proposés comme une solution à faible coût, à efficacité élevée, planaire et intégrée au substrat pour des applications à hautes-fréquences. Les guides d'ondes intégrés aux substrats (SIW), faisant partie de la famille des SIC, possède non seulement les avantages des guides d'ondes rectangulaires mais aussi d'autres bénéfices comme un faible coût, une petite taille, un poids léger et la facilité de fabrication par les techniques de fabrication des PCB ou d'autres techniques. Dans cette thèse, nous élargissons la recherche sur les SIW en proposant et développant une variété d'antennes innovatrices, de réseaux d'antennes et de composantes passives millimétriques qui sont appliqués à la conception et à la démonstration de réseaux d'antennes intégrés et d'étages d'entrée de systèmes de communication en bande E/W. Les contributions scientifiques principales du présent travail peuvent être résumées comme suit: Un réseau d'antenne 4x4 utilisant la technologie des guides d'ondes intégrés au substrat (SIW) pour la conception de son réseau d'alimentation est proposé et démontré. Des fentes longitudinales gravées sur la surface métallique du dessus du SIW sont utilisées pour alimenter les éléments du réseau d'antennes. Des cubes composés d'un matériau diélectrique à faible permittivité sont placés au-dessus de chaque réseau d'antenne 1x4 afin d'augmenter le gain des antennes patch. La largeur de bande de deux réseaux d'antennes 4x4 est d'environ 7.5 GHz (94.2-101.8 GHz) avec un gain de 19 dBi.