Bi-stable Radiofrequency Rectangular Waveguide Switch with Magnetic Actuation

Ce mémoire présente une étude sur les utilisations possibles de nouveaux types de commutateurs radiofréquences (RF) bistables dans la réalisation d'antennes reconfigurables et de filtres à hautes fréquences. Ces commutateurs ont l'avantage d'être légers (fabriqués sur une membrane très mince) et d'avoir une consommation de puissance nulle dans les états stables. Les antennes reconfigurables et filtres actuels consomment plus de puissance à cause de l'intégration des commutateurs électroniques à base de semi-conducteurs ou MEMS qui nécessitent d'être polarisés en permanence. Les commutateurs proposés peuvent apporter une alternative, surtout dans des applications qui imposent des exigences strictes sur la consommation d'énergie ou le poids. Puisque ces interrupteurs sont des composants non-électroniques, ils présenteront moins d'interférences sur le comportement des antennes reconfigurables, le problème est particulièrement important lorsque plusieurs commutateurs sont intégrés à l'antenne. Deux prototypes de configurations distinctes ont été fabriqués et testés expérimentalement afin de vérifier leurs fonctionnements et d'évaluer leurs performances. Le premier prototype est un commutateur membrane placé dans un guide d'onde rectangulaire ouvert (antenne à ondes de fuites). Le deuxième est un commutateur à réactance variable, placé dans un guide d'onde rectangulaire fermé. Une des extrémités de la membrane est fixée à la paroi basse du guide et l'autre extrémité est laissée libre. Les commutateurs sont réalisés à partir d'un substrat flexible Pyralux de Dupont, composé d'une couche diélectrique (polyimide), laquelle est recouverte d'une couche de cuivre sur une de ses deux faces. Les commutateurs utilisent un système d'actionnement magnétique et ne dépensent de l'énergie que lors du passage d'un état stable à l'autre. Le commutateur à membrane est utilisé pour la conception d'une antenne à ondes de fuites commutable. Pour l'état ON, c'est-à-dire lorsque l'antenne rayonne, les simulations et les mesures ont montré des résultats similaires. Pour l'état OFF, c'est-à-dire lorsque l'antenne n'émet aucun rayonnement, une moins bonne concordance a été observée. La raison est due à un mauvais contact électrique entre la partie libre de l'interrupteur et la paroi haute du guide, lequel nécessiterait quelques améliorations. Globalement, le concept d'une antenne commutable en utilisant ce type de commutateur a été prouvé. Le commutateur à réactance variable est intégré dans un guide d'onde rectangulaire fermé afin de démontrer un filtre coupe bande « notch ».