Real-Time Microwave Signal Processing: Dispersion Engineering and Time Modulation

Il y a aujourd'hui une demande pour des systèmes radiofréquences ayant une large bande passante, une faible latence, des bas coûts, une grande fiabilité et une faible consommation d'énergie. Par exemple, la prochaine génération de systèmes sans fil mobiles devrait avoir une capacité mille fois plus élevée qu'aujourd'hui pour répondre aux exigences de diverses applications telles que les véhicules sans pilote et la télémédecine. Bien que la technolo-gie dominante actuelle, le traitement de signal numérique (DSP en anglais), soit compacte, flexible et précise, elle sou˙re de problèmes fondamentaux, notamment une consommation d'énergie élevée, une conversion analogique-numérique coûteuse, une bande passante limitée, un stockage en mémoire faible et une mauvaise performance aux hautes fréquences. Par con-séquent, nous proposons ici d'e˙ectuer le traitement du signal micro-ondes analogiquement et en temps réel. Cette technique attrayante a été peu explorée jusqu'à présent, et pourrait remplacer ou complémenter le traitement numérique. Le chapitre 1 présente la motivation du traitement du signal micro-ondes analogique en temps réel (R-MSP), deux solutions R-MSP complémentaires basées respectivement sur l'ingénierie de la dispersion et la modulation du temps, ainsi que les contributions de cette thèse. Les chapitres 2 et 3 proposent deux applications basées sur l'ingénierie de dispersion pour le traitement des signaux micro-ondes. Cette technologie est inspirée de l'optique ultra-rapide, où les signaux électromagnétiques sont traités en temps réel à l'aide de composants optiques dispersifs. Dans le domaine des micro-ondes, ces composants conçus pour la dispersion ont reçu le nom de "phaseurs" et, comme leurs homologues optiques, manipulent la phase ou le retard de groupe des signaux d'entrée. En concevant les caractères de dispersion des composants, diverses fonctions peuvent être réalisées. Le chapitre 2 présente un transformateur de Hilbert hyperfréquence. Ce transformateur de Hilbert est basé sur la combinaison d'un coupleur et d'un résonateur en boucle. La fonction de transfert du transformateur est dérivée à l'aide de graphiques de flux de signaux, et deux chi˙res de mérite sont introduits pour caractériser eÿcacement le dispositif. De plus, une explication détaillée de son fonctionnement physique est fournie. Le transformateur micro-ondes de Hilbert est démontré expérimentalement dans trois applications: pour la détection d'un front d'onde, pour la suppression de la crête et pour la modulation à bande latérale unique.