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Reconfigurable components based on ferromagnetic materials for application in smart millimeter wave communication.

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Noferesti, Moein (2022). Reconfigurable components based on ferromagnetic materials for application in smart millimeter wave communication. Thèse. Québec, Doctorat en télécommunications, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, 122 p.

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Résumé

La demande pour un taux de transmission des données plus élevé est en augmentation. Pour dans les réseaux 5Gs et 6G, la technique des ondes millimétriques (mm-Wave) est considérée comme une clé pour satisfaire ces exigences. Toutefois, l'interface aérienne dense des réseaux 5 G présentera des interférences co-channels élevées ainsi que les limitations due à l’atténuation et aux obstacles et la mobilité. Cela nécessite un accès multidistribution spatial (SDMA) et une conception efficace des antennes. Les systèmes d'antennes intelligentes offrant une formation de faisceau et des paramètres reconfigurables comme le gain, la fréquence et la polarisation sont la solution proposée dans la littérature. Les composants accordables sont la clé des systèmes intelligents et reconfigurables. Le matériel de ferrite offre un comportement électromagnétique différent selon la polarisation magnétique appliquée et a été largement utilisé pour concevoir des composantes hyperfréquences non réciproques et réglables. Cependant, ces solutions ne sont pas adaptées au domaine millimétrique en matière de perte, d'efficacité et d'instabilité. Cette thèse vise à fournir une nouvelle approche dans l'utilisation du matériau ferrite pour concevoir des composants reconfigurables à utiliser dans le frontal intelligent à ondes millimétriques. À la différence de l'approche conventionnelle (parvenir à l’accordabilité en modifiant l'amplitude de la polarisation magnétique), l'approche proposée assure l’accordabilité en modifiant la direction de la polarisation magnétique ou en appliquant des modifications mécaniques que l'on peut effectuer avec des actionneurs micromécaniques. Un rejet de mode orthogonal contrôlable pour la diversité de polarisation intelligente, un isolateur accordable pour l'isolation intelligente des canaux et un filtre coupe-bande accordable pour le rejet de bande intelligent conçu pour la gamme de fréquences d'ondes millimétriques de 28 GHz sont présentés dans cette thèse. Les conceptions présentées sont les premières du genre à fournir des performances réglables basées sur un matériau en ferrite dans la bande Ka. De plus, la polarisation magnétique requise de la plaque de ferrite ou du résonateur utilisé est relativement comparée aux méthodes conventionnelles qui auraient un niveau de polarisation extrême qui n'est pas pratique dans les applications commerciales.

There is a growing demand for higher data rates. Millimetre wave (mm-Wave) technology is considered a key in 5G and 6G networks to address these demands. However, the dense aerial interface of 5G networks will be confronted with problems of interference, range, obstacles and mobility. Therefore, multiple access to the Spatial Division (SDMA) and efficient antenna design are needed. Intelligent systems, which provide the formation of beams and reconfigurable parameters such as gain, frequency and polarisation are necessary solutions to overcome these limitations. Tuneable components are the key to intelligent and reconfigureable systems. Ferrite material provides different electromagnetic behavior based on applied magnetic polarization and has been widely used for designing non-reciprocal and tunable microwave components.However, these solutions are not suitable for millimeter-wave in terms of loss, efficiency and integration. This dissertation aims to provide a new approach to using the ferrite material to design reconfigurable components to be used in the smart millimeter-Wave front end. While the conventional approach reaches tunability by changing the amplitude of the magnetic bias, the proposed approach delivers tunability by changing the direction of the magnetic bias. or applying mechanical changes that can be done using micromechanical actuators. A controllable orthogonal mode rejection for smart polarization diversity, a tunable isolator for smart channel isolation and a tunable band-stop filter for smart band rejection designed for 28 GHz millimeter-wave frequency range are presented in this dissertation. The presented designs are the first of their kind to provide tunable performance based on ferrite material in the 28 GHz range. Moreover, the required magnetic bias of the Ferrite slab or resonator is relatively compared to conventional methods that would extreme bias level which is impractical in commercial applications.

Type de document: Thèse Thèse
Directeur de mémoire/thèse: Djerafi, Tarek
Mots-clés libres: 5G, rejet du mode orthogonal contrôlable; ferrite; module frontal; ondes millimétriques; diversité de polarisation; composants reconfigurables; systèmes d'antennes intelligentes; communication intelligente par ondes millimétriques; isolateur accordable; controllable orthogonal mode rejection; front-end module; millimeter wave; polarization diversity; reconfigurable components; smart antenna systems; smart millimeter wave communication; tunable isolator
Centre: Centre Énergie Matériaux Télécommunications
Date de dépôt: 30 mars 2023 19:28
Dernière modification: 04 déc. 2023 14:59
URI: https://espace.inrs.ca/id/eprint/13257

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