Conception de composants radiofréquences pour les systèmes de détection large bande a haute puissance.

Moulay, Ahmed (2021). Conception de composants radiofréquences pour les systèmes de détection large bande a haute puissance. Thèse. Québec, Doctorat en télécommunications, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, 121 p.

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Résumé

La spectroscopie à base de résonance paramagnétique électronique (RPE) est un outil spécifique et incontournable à la mise en évidence des espèces radicalaires et paramagnétiques dans diverses matrices. La RPE peut être effectuée à une fréquence radio ou hyperfréquence arbitraire. Les ap plications RPE qui sont déjà développées à ce jour présentent des caractéristiques assez limitées en termes de puissance et largeur de bande. Pour ces applications à haute puissance, le défi majeur est d’améliorer les performances en utilisant des composants micro-ondes et en onde millimétrique faibles pertes avec haute tenue en puissance qui ont une très large bande d’opérations pour couvrir une grande gamme de détection. Dans ce manuscrit, des composants de base pour les systèmes de détection large bande à haute puissance seront présentés. Les guides d’ondes intégrées de taille standard présentent une perfor mance limitée en termes de tenue en puissance et coefficient de transmission. Les guides métalliques qui offrent une tenue en puissance adéquate ont une taille assez grande et sont difficiles à intégrer avec les autres composants actifs et passifs sur une même plateforme. Une nouvelle catégorie de ligne de transmission basée sur un guide d’onde intégré au substrat surdimensionné est proposée afin d’améliorer les performances des lignes de transmission standard en termes de tenue en puis sance et largeur de bande d’opérations. Une gamme de diviseurs/combineurs de puissance est aussi proposée comme élément de base seront associés aux amplificateurs de puissance pour la génération du signal haute puissance. Un rectificateur ultra large bande est proposé afin de pouvoir mesurer le signal réfléchi à partir de l’échantillon. Une structure distribuée est exploitée pour avoir un bon compromis entre largeur de bande et efficacité du détecteur ainsi une meilleure tenue en puissance. L’intégration de ces composants permettra de développer un système relativement faible cout et de taille compacte. Les composants développés à l’issue de ce projet devront être translatés en fréquence afin de concevoir un système de détection en onde millimétrique.

Electron Paramagnetic Resonance (EPR) spectroscopy is a specific and essential tool for the detection of radical and paramagnetic species in various matrices. EPR can be performed at an arbitrary radio or microwave frequency. The current EPR applications are limited in terms of power and bandwidth. For these high power applications, the main challenge is to improve the performance by using low loss microwave and millimeter wave components with high power handling which have a very large operating bandwidth to cover a large detection range. In this manuscript, basic components for high power broadband detection systems will be pre sented. Standard size integrated waveguides have limited performance in terms of power handling and transmission coefficient. Metal waveguides that offer adequate power handling are larger in size and are difficult to integrate with other active and passive components on the same platform. A new category of transmission line based on an oversized substrate integrated waveguide is proposed to improve the performance of standard transmission lines in terms of power handling and opera ting bandwidth. A variety of power dividers/combiners are also proposed as basic elements to be associated with power amplifiers for high power signal generation. An ultra wide band rectifier is proposed to measure the reflected signal from the sample. A distributed structure is exploited to achieve a good compromise between bandwidth and efficiency of the detector and a higher power handling. The integration of these components will allow the development of a relatively low cost and compact system. The components developed at the end of this project will have to be translated in frequency in order to design a millimeter wave detection system.

Type de document:	Thèse Thèse
Directeur de mémoire/thèse:	Djerafi, Tarek
Mots-clés libres:	atténuation; diviseur de puissance; capacités de traitement de la puissance; guide d’ondes intégré au substrat (SIW); guide d’ondes rectangulaire (RWG); guide d’ondes surdimensionné; rectification de puissance RF; rugosité de surface; système de haute puissance; ultra-large bande; attenuation; high power system; oversized waveguide; power handling capabilities; power splitter; rectangular waveguide (RWG); RF power rectification; substrate integrated wave guide (SIW); surface roughness; ultra-wideband
Centre:	Centre Énergie Matériaux Télécommunications
Date de dépôt:	19 nov. 2021 14:45
Dernière modification:	19 janv. 2022 19:18
URI:	https://espace.inrs.ca/id/eprint/12067

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