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Integrated reconfigurable components for millimeter-wave multi-function systems.

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Al Khanjar, Karrar (2022). Integrated reconfigurable components for millimeter-wave multi-function systems. Thèse. Québec, Doctorat en télécommunications, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, 185 p.

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Résumé

Les demandes croissantes de vitesse et de capacité plus élevées ont accéléré les efforts pour établir des réseaux 5G à haut débit, qui peuvent prendre en charge une variété de nouvelles applications telles que la réalité virtuelle, l’internet des objets et les villes intelligentes. Millimeter-Wave est reconnu comme l’une des principales composante de la 5G, capable de taux de transmission de données extrêmement élevés. L’interface aérienne 5G évolue vers des micro, pico et femtocellules avec des topologies denses. Les systèmes intelligents offrent des possibilités d’augmentation de la capacité du système, d’amélioration de la qualité de service (QoS) et d’amélioration de l’efficacité énergétique. Cependant, les méthodologies actuelles pour les composants accordables ne sont pas adaptées aux ondes millimétriques (mm-Wave) en termes de perte, d’efficacité énergétique et d’intégration. Ces systèmes peuvent être contrôlable en fréquence, gain, une polarisation, une bande passante ou une direction de rayonnement. Les principaux obstacles pour les éléments intelligents sont la perte de transmission élevée due à la discontinuité causée par une grande différence de valeurs d’impédance entre les lignes de transmission et les approches accordables. Actuellement, tous les composants actifs sont encore limités aux pertes élevées des lignes de transmission. Aux ondes millimétriques et au-delà, cela créera des problèmes plus prononcés, car la ligne de transmission sera perturbée par une perte de transmission élevée, une tolérance de fabrication et d’autres problèmes. Les agilités des multi-fonctionnalités et des structures multi-bandes sont une solution adéquate et appropriée à ces problèmes. Cette agilité est assurée en faisant varier artificiellement la permittivité pour augmenter l’intégrabilité du système. Ce projet vise à exploiter le matériau fonctionnel et les propriétés variables des cristaux liquides, des diodes PIN et varactor pour concevoir et mettre en œuvre un système accordable intelligent pour la communication par ondes millimétriques à 30 GHz pour les application dans les réseaux 5G. Les composants conçus seront intégrés, dans le futur, à un système à large bande pour créer une plate-forme intelligente de système d’émetteur-récepteur frontal RF multiparamètres. Ce genre de plateforme proposera des actions « intelligentes » et « exigeantes en performance ».

The Growing demands for higher speed and capacity have accelerated efforts to establish high speed 5G networks, which can support a variety of new applications such as virtual reality, internet of things and smart cities. Millimeter-Wave is recognized as one of the main components of 5G, capable of extremely high data transmission rates. The 5G air interface is evolving into micro, pico and femtocells with dense topologies. Smart systems provide opportunities for increasing system capacity, improving quality of service (QoS), and improving energy efficiency. However, current methodologies for tunable components are not suitable for millimeter-wave (mm-Wave) in terms of loss, power efficiency and integration. These systems can be controllable in frequency, gain, polarization, bandwidth or radiation direction. The main obstacles for smart elements are high transmission loss due to discontinuity caused by large difference in impedance values between transmission lines and tunable approaches. Currently, all active components are still limited to the high losses of transmission lines. At millimeter waves and beyond, this will create more pronounced problems, as the transmission line will be disturbed by high transmission loss, manufacturing tolerance, and other issues. Agilities of multi-functionality and multi-band structures are an adequate and appropriate solution to these problems. This agility is ensured by artificially varying the permittivity to increase the integrability of the system. This project aims to exploit the functional material and variable properties of liquid crystals, PIN and varactor diodes to design and implement an intelligent tunable system for millimeter wave communication at 30 GHz for applications in 5G networks. The designed components will be integrated into a broadband system in the future to create an intelligent multi-parameter RF front-end transceiver system platform. This kind of platform will offer “intelligent” and “performance-demanding” actions.

Type de document: Thèse Thèse
Directeur de mémoire/thèse: Djeraf, Tarek
Mots-clés libres: composants multifonctions; coupleur de patch; coupleur directionnel; coupleur; cristaux liquides; microruban; diode; émetteur-récepteur; environnements difficiles; frontal; ligne diélectrique artificiellel ondes millimétriques reconfigurable; artificial dielectric line; coupler; diode; directional coupler; front-end; harsh environments; liquid crystal; microstrip;; millimeter-wave; multi-function components; patch coupler; reconfigurable; transceiver
Centre: Centre Énergie Matériaux Télécommunications
Date de dépôt: 30 mars 2023 18:59
Dernière modification: 30 mars 2023 18:59
URI: https://espace.inrs.ca/id/eprint/13184

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