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N d’ordre : 3400 THESE présentée à L’UNIVERSITE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE LILLE pour obtenir le grade de DOCTEUR DE L’UNIVERSITE Spécialité : ELECTRONIQUE par Nicolas TENTILLIER Contribution à la Caractérisation Diélectrique Micro-onde de Cristaux Liquides. Application aux Circuits Agiles en Fréquence Soutenue le 18 Décembre 2003 devant la Commission d’Examen Membres du Jury : F.HURET Professeur, Université de Bretagne Occidentale Rapporteur J-P.PARNEIX Professeur, Université de Bordeaux I Rapporteur G.DAMBRINE Professeur, Université de Lille I Président D.DOLFI Ingénieur, LCR - THALES Examinateur J-F.LEGIER Maître de Conférences, Université de Lille I Examinateur R.SAULEAU Maître de Conférences, Université de Rennes I Invité C.LEGRAND Professeur, Université du Littoral Côte d’Opale Directeur de thèse B.SPLINGART Maître de Conférences, Université du Littoral Côte d’Opale Co-Directeur de thèse
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  • 1. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003N dordre : 3400 THESE prsente LUNIVERSITE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE LILLE pour obtenir le grade deDOCTEUR DE LUNIVERSITE Spcialit : ELECTRONIQUE parNicolas TENTILLIER Contribution la CaractrisationDilectrique Micro-onde de CristauxLiquides. Application aux Circuits Agilesen FrquenceSoutenue le 18 Dcembre 2003 devant la Commission dExamen Membres du Jury : F.HURET Professeur, Universit de Bretagne Occidentale RapporteurJ-P.PARNEIX Professeur, Universit de Bordeaux IRapporteurG.DAMBRINEProfesseur, Universit de Lille I PrsidentD.DOLFI Ingnieur, LCR - THALES ExaminateurJ-F.LEGIERMatre de Confrences, Universit de Lille IExaminateurR.SAULEAU Matre de Confrences, Universit de Rennes I InvitC.LEGRAND Professeur, Universit du Littoral Cte dOpale Directeur dethseB.SPLINGART Matre de Confrences, Universit du Littoral Cte dOpaleCo-Directeurde thse 2004 Tous droits rservs. http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine

2. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003A Mes Parents,merci pour tout. 2004 Tous droits rservs. http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine 3. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003Nous voici arrivs au milieu de laventure. Avant de commencer un tournage, jedsire surtout faire un lm qui sera beau. Ds que les premiers ennuis surgissent,je dois rduire mon ambition et je me prends esprer que lon pourra terminer lelm. Vers le milieu du tournage, je fais un examen de conscience et je me dis : " Tuaurais pu travailler mieux, tu aurais pu donner davantage, prsent il te reste laseconde moiti pour te rattraper", et partir de ce moment, je meorce de rendreplus vivant tout ce qui sera montr sur lcran. "Je vous prsente Pamela" sembleenn lanc sur de bons rails, les acteurs sont laise dans leur personnage, lquipeest bien soude, les problmes personnels ne comptent plus, le cinma rgne !Franois TRUFFAUT - La Nuit Amricaine - 1973" Jouissez de la vie ; il est beaucoup plus tard que vous ne le pensez " Claude LELOUCH - Laventure cest laventure - 1972[. . . ] And all this science I dont understandIts just my job ve days a week[. . . ]Elton JOHN - Rocket Man - 1972 2004 Tous droits rservs.http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine 4. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003Ce travail a t eectu au sein de lquipe "Matriaux Organiques" du Labora-toire dEtude des Matriaux et des Composants pour lELectronique (LEMCEL).Je tiens remercier vivement Monsieur le Professeur Jean-Claude Carru, Direc-teur du LEMCEL, de mavoir acceuilli et ouvert les portes de son laboratoire. La direction de cette thse a t assure par Monsieur Christian Legrand, Pro-fesseur lUniversit du Littoral Cte dOpale. Je lui exprime ma profonde recon-naissance pour ses comptances scientiques, sa gentillesse et son soutien tout aulong de ce travail. Je remercie trs sincrement Monsieur Bertrand Splingart, Matre de Conf-rences lUniversit du Littoral Cte dOpale qui a assur de faon soutenue etactive la co-direction de cette thse. Sans ses nombreuses ides, ce travail nauraitpas t ce quil a t. Je ne trouve pas les mots pour exprimer ma gratitude alorsje dirai simplement : MERCI beaucoup !Je souhaite remercier vivement Messieurs Jean-Paul Parneix et Fabrice Hu-ret, Professeurs respectivement lUniversit de Bordeaux I et lUniversit deBretagne Occidentale, qui mont fait lhonneur de juger ce travail et den tre lesrapporteurs. Je suis trs reconnaissant envers Monsieur Gilles Dambrine, Professeur lUni-versit de Lille I, pour avoir accept de prsider le jury de cette thse. Jadresse mes remerciements Monsieur Daniel Dol, docteur ingnieur auLaboratoire Central de Recherche de THALES, pour avoir accept dhonorer parsa prsence la commission dexamen. Je tiens galement remercier Jean-Franois Lgier, Matre de Confrences lUniversit de Lille I, pour son aide prcieuse en lectromagntisme lors de nosrencontres lIEMN et sa participation ce jury. Mes remerciements sadressent Monsieur Ronan Sauleau, Matre de Conf-rences lUniversit de Rennes I, pour la collaboration que nous avons eectue 2004 Tous droits rservs.http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine 5. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003 Remerciements et qui me fait lhonneur de participer mon jury. Je noublierai pas dassocier etde remercier Monsieur Philippe Coquet, Matre de Confrences lENS CachanBretagne qui est lorigine de cette tude. Je remercie les membres de la Centrale de Caractrisation de lIEMN dirigepar Monsieur Edouard Playez et tout particulirement Mesdames Sylvie Lepillietet Elisabeth Delos pour leur sympathie et la mise disposition de lanalyseur derseaux vectoriel lors de nos exprimentations. Que soient ici remercis Messieurs Erick Paleczny, Matre de Confrences lUniversit de Lille I et Freddy Ponchel, Doctorant lIEMN, pour leur collabo-ration et pour la formation ecace sous HFSS. Je ne saurais oublier ici mes amis et collgues du Laboratoire qui ont permisque ce travail puisse se drouler dans une bonne ambiance : Ludovic Burgnies,Redouane Douali, Frdric Dubois, Eric Duquenoy, Didier Fasquelle, Jol Gest,Jean-Marc Leblond, Grard Leroy, Patrick Ropa, Pierre Tabourier, Amina Tacha-ne, Jean-Pierre Thry, Daniel Vanloot, Gabriel Vlu,... Je remercie pour leur sympathie, tous les enseignants et le personnel de lIUTde Calais-Boulogne, lIUP du Littoral et de lUF de Calais, avec qui jai travaillen tant que vacataire et attach temporaire lenseignement et la recherche . Je remercie toutes les personnes qui, directement ou indirectement, ont fait quecette aventure se soit ralise.Enn, je terminerai par remercier ma famille pour leur soutien permanent. 8 2004 Tous droits rservs.http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine 6. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003Introduction GnraleA laube du XXIme sicle, notre socit dveloppe un besoin de communicationqui intgre la tlphonie mobile, le multimdia, le rseau internet, les systmesde positionnement. . . Pour atteindre cet objectif, il faut laborer de nouveauxdispositifs de tlcommunications toujours plus performants et conomiquementviables. Dans ce contexte, les dispositifs micro-ondes occupent une place impor-tante et de nombreuses tudes sont actuellement menes an de les amliorer.Lune des proprits recherches pour ces dispositifs est de pouvoir modier leurscaractristiques laide de commandes extrieures. De tels dispositifs dits "agilesen frquence" concernent principalement les fonctions de ltrage, de dphasageet dmission-rception des ondes lectromagntiques et peuvent ainsi apporterdes fonctionnalits nouvelles en lectronique hyperfrquence notamment en termesdaccordabilit ou de recongurabilit dun systme. Daprs la compagnie amri-caine "Agile Materials & Technologies Inc.", ce nouveau concept devrait diminuerles cots de production, amliorer les performances et rduire la taille des circuits 1 . Ce travail de thse a t ralis au sein de lquipe "Matriaux Organiques"du Laboratoire dEtude des Matriaux et des Composants pour lELectronique.Ce laboratoire dveloppe ses activits de recherche autour de la caractrisationlectrique large bande de frquence et de temprature de matriaux prsentantdes applications en lectronique. Lquipe "Matriaux Organiques" tudie prin-cipalement les cristaux liquides. Cest dans ce cadre que se situe notre travailconcernant dune part, la caractrisation dilectrique micro-onde de cristaux li-quides nmatiques et, dautre part, lapplication de ces matriaux aux dispositifsagiles en frquence. Au dbut de ce travail, il sagissait dune nouvelle thmatiquede recherche au laboratoire sur ces matriaux anisotropes gnralement utilissdans la ralisation de dispositifs dachage et de visualisation. 1 http ://www.agilematerials.com 2004 Tous droits rservs.http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine 7. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003 Introduction Gnrale Ce travail a bnci dune collaboration avec lInstitut dElectronique, de Mi-crolectronique et de Nanotechnologie de Lille pour la partie simulation lectroma-gntique et caractrisation micro-onde (F. Huret2 puis J.F. Legier et E. Paleczny)et avec lInstitut dElectronique et Tlcommunications de Rennes pour les appli-cations antennes (R. Sauleau).Pour obtenir des circuits micro-ondes agiles en frquence, de nombreuses so-lutions sont envisages dans la littrature. Nous en ferons ltat de lart dans lepremier chapitre. Les direntes solutions technologiques proposes seront dvelop-pes : composants actifs, lments micromcaniques, substrats dits "agiles". . . Lesprincipales proprits des cristaux liquides, leurs applications en agilit et les ma-triaux tudies dans ce travail sont prsentes en n de chapitre.Une partie de ce travail est consacre la caractrisation hyperfrquence decristaux liquides.Des mthodes de caractrisation en structures lignes plaques ont t tudieset testes. La prsentation de ces mthodes et des direntes cellules de mesureralises font lobjet du chapitre 2. Les premiers rsultats de la caractrisation di-lectrique de cristaux liquides commerciaux sont galement prsents et discuts. An damliorer la prcision des rsultats, des mthodes originales en rexion-transmission sans calibrage utilisant la propagation en guides donde rectangulairesont t dveloppes. Ces mthodes sont prsentes dans le troisime chapitre. Aprsune tape de validation par simulation et par la mesure de matriaux talons, cesnouvelles mthodes sont appliques la caractrisation de cristaux liquides.Le dernier chapitre de ce mmoire est consacr la ralisation et la carac-trisation de dispositifs agiles en frquence. Les dispositifs tudis concernent desstructures originales appliques aux dphaseurs et une application plus spciqueen espace libre sur une cavit de Prot-Fabry. Leurs performances sont prsenteset discutes.2 F. Huret a t nomm Professeur au Laboratoire dElectronique et des Systmes de Tl-communications de Brest en septembre 2000.10 2004 Tous droits rservs.http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine 8. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003Table des matires Introduction gnrale9 1 Etat de lart sur les circuits agiles en frquence 151.1 Circuits accordables bass sur des composants actifs . . . . . . . . . 171.1.1 Principes de fonctionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171.1.2 Circuits raliss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191.1.3 Remarques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191.2 Circuits accordables bass sur les MEMS . . . . . . . . . . . . . . . 211.2.1 Principe de fonctionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211.2.2 Circuits raliss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231.2.3 Remarques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231.3 Circuits accordables base de matriaux pizolectriques . . . . . . 241.3.1 Principe de fonctionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241.3.2 Circuits raliss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251.4 Circuits accordables bass sur des substrats commandables . . . . . 261.4.1 Matriaux ferrolectriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261.4.1.1 Circuits raliss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271.4.1.2 Remarques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271.4.2 Matriaux magntiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281.4.2.1 Circuits raliss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281.4.2.2 Remarques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301.5 Circuits accordables bass sur un contrle optique . . . . . . . . . . 311.5.1 Contrle optique direct . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311.5.1.1 Circuits raliss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321.5.2 Contrle optique indirect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321.5.2.1 Circuits raliss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 11 2004 Tous droits rservs. http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine 9. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003Table des Matires 1.6 Applications des cristaux liquides aux circuits agiles . . . . . . . . . 351.6.1 Gnralits sur les cristaux liquides . . . . . . . . . . . . . . 351.6.2 Les cristaux liquides thermotropes . . . . . . . . . . . . . . . 351.6.2.1 La msophase nmatique (N) . . . . . . . . . . . . 351.6.2.2 La msophase cholestrique (N ) . . . . . . . . . . 361.6.2.3 Les msophases smectiques (S) . . . . . . . . . . . 371.6.3 Anisotropie dilectrique des cristaux liquides nmatiques . . 391.6.4 Alignement des cristaux liquides . . . . . . . . . . . . . . . . 401.6.5 Application des cristaux liquides aux dispositifs agiles . . . . 411.6.6 Dispositifs agiles en frquence base de cristaux liquides . . 431.6.7 Prsentation des cristaux liquides tudis . . . . . . . . . . . 441.6.7.1 Cristal liquide K15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441.6.7.2 Cristal liquide E3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441.6.7.3 Cristal liquide E7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45Bibliographie du chapitre 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 2 Caractrisation dilectrique micro-onde de cristaux liquides enstructures lignes plaques572.1 Mthodes avec calibrage de lanalyseur de rseaux vectoriel . . . . . 592.1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 592.1.2 Cellules en rexion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 602.1.2.1 Procdure exprimentale . . . . . . . . . . . . . . . 602.1.2.2 Cellule 1MHz-1GHz . . . . . . . . . . . . . . . . . 612.1.2.3 Cellule 1GHz-10GHz . . . . . . . . . . . . . . . . . 652.1.3 Cellule en Rexion-Transmission . . . . . . . . . . . . . . . 682.1.3.1 Procdure exprimentale . . . . . . . . . . . . . . . 682.1.3.2 Cellule de mesure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 682.2 Mthode dextraction des paramtres dilectriques sans calibrage delanalyseur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 722.2.1 Principe de la mthode de caractrisation L . . . . . . . . 732.2.2 Vrication exprimentale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 752.2.3 Modle analytique de dispersion dans une ligne microruban . 772.2.3.1 Modle analytique basse frquence . . . . . . . . . 772.2.3.2 Modle de dispersion . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 12 2004 Tous droits rservs. http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine 10. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003Table des Matires 2.2.4 Application de la mthode L la caractrisation micro-onde de cristaux liquides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81Bibliographie du chapitre 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 3 Mthodes dextraction des paramtres dilectriques et magn-tiques en structures guides donde. Application aux cristaux li-quides nmatiques 893.1 Application de la mthode L aux guides donde rectangulaires . . 913.2 Mthode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 973.2.1 Principe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 973.2.2 Validation laide de simulations lectromagntiques . . . . 983.2.2.1 Paramtres de simulation . . . . . . . . . . . . . . 983.2.2.2 Validation exprimentale . . . . . . . . . . . . . . . 1023.3 Mthode L . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1043.3.1 Principe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1043.3.2 Validation laide de simulations lectromagntiques . . . . 1043.3.3 Validation exprimentale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1063.3.4 Application aux cristaux liquides nmatiques . . . . . . . . . 1093.3.4.1 Confrontation de la mthode avec dautres tech-niques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1093.3.4.2 Confrontation des mthodes L et NRW . . . . 1143.3.4.3 Rsultats de caractrisation des cristaux liquides . 117Bibliographie du chapitre 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 4 Application des cristaux liquides nmatiques aux circuits accor-dables en frquence 1214.1 Dphaseurs agiles en frquence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1234.1.1 Principe de fonctionnement dun dphaseur substrat agile . 1234.1.2 Caractrisation des dphaseurs . . . . . . . . . . . . . . . . 1244.1.3 Etude des dphaseurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1244.1.3.1 Premire ralisation dun dphaseur substrat vid1244.1.3.2 Deuxime ralisation dun dphaseur dun substratvid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1284.1.3.3 Dphaseur accs coplanaire . . . . . . . . . . . . 1324.2 Etude dune cavit Prot-Fabry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1384.2.1 Principe de la cavit de Prot-Fabry faces planes . . . . . 13813 2004 Tous droits rservs.http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine 11. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003Table des Matires 4.2.2 Etude par simulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1414.2.2.1 Rsonateurs grilles inductives . . . . . . . . . . . 1424.2.2.2 Rsonateurs grilles capacitives . . . . . . . . . . . 1434.2.3 Dispositif ralis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146Bibliographie du chapitre 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 Conclusion Gnrale153 Valorisation du travail de recherche 157 Annexes 161Annexe 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163Annexe 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165Annexe 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166Annexe 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 14 2004 Tous droits rservs. http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine 12. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003Chapitre 1 Etat de lart sur les circuits agiles enfrquence 15 2004 Tous droits rservs.http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine 13. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003 2004 Tous droits rservs. http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine 14. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003Chapitre 1 : Etat de lart sur les circuits agiles en frquence Dans ce chapitre, nous dressons un tat de lart des dispositifs agiles en fr-quence.Les direntes techniques seront tout dabord dcrites. Pour chacune, nous rappe-lons les principes de fonctionnement et donnons des exemples de dispositifs ralissavec leurs performances.La n du chapitre est consacre aux cristaux liquides. Nous dcrivons les princi-pales proprits de ces matriaux et leurs applications dans les dispositifs agiles.Enn, les matriaux utiliss dans ce travail sont prsents.1.1 Circuits accordables bass sur des composantsactifs Les premiers dispositifs agiles en frquence ont t raliss laide de compo-sants actifs tels que des diodes varactors, des diodes Schottky ou encore des diodesPIN. Des rsultats intressants ont t obtenus par cette mthode et des tudes sepoursuivent an damliorer les performances de ces circuits.1.1.1 Principes de fonctionnement Diodes varactors et SchottkyLes diodes varactors et Schottky sont des composants dont la capacit de jonction(Cj ) varie en fonction de la tension statique inverse applique. Cette propritest utilise pour rendre agile les circuits dont les caractristiques en frquencedpendent de cette capacit [1][2]. A titre dexemple, nous dcrivons le cas duneantenne microruban couramment appele antenne "patch". Dans ce cas, le circuitpeut tre assimil un rsonateur de type RLC dont chacun des lements estinvariant. En insrant une ou plusieurs diodes entre llment rayonnant et le plande masse de lantenne, il devient possible de modier la rsonance et donc dedcaler la frquence de fonctionnement de lantenne. Nous prsentons gure 1.1le schma lectrique quivalent de lassociation dune antenne "patch" avec unediode varactor. La variation de la capacit de jonction est obtenue en couplantau signal hyperfrquence la tension statique de commande via le cble coaxialdalimentation de lantenne. Ce principe de fonctionnement sapplique dautrescircuits tels que les dphaseurs et les ltres. 17 2004 Tous droits rservs.http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine 15. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003 Chapitre 1 : Etat de lart sur les circuits agiles en frquenceFig. 1.1 Circuit quivalent dune antenne "patch" rendue agile par une diode [3] Diodes PINLe principe de fonctionnement des dispositifs agiles utilisant des diodes PIN diredu prcdent. Dans ces dispositifs, les diodes PIN sont utilises comme des inter-rupteurs commands par une tension continue (gure 1.2). Il est possible dactiverdes lments capacitifs ou inductifs du circuit hyperfrquence et donc de modierses caractristiques suivant lapplication voulue. En utilisant des diodes PIN ayantdes tensions de commutation direntes, il devient possible davoir des structuresagiles plus complexes [4].Fig. 1.2 Exemple dune antenne agile diodes PIN [7]18 2004 Tous droits rservs. http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine 16. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003 Chapitre 1 : Etat de lart sur les circuits agiles en frquence 1.1.2 Circuits raliss Les antennes "patch" prsentent de nombreux avantages comme un faible poids,un cot modr et une fabrication aise. Nanmoins, pour certaines applications,leur inconvnient principal est de prsenter une bande passante rduite autour dela frquence de rsonance [5] (de lordre de 1 2% pour un taux dondes station-naires 95%, soitac0 >0,8 et dc proche de 1). Dans ce cas, argS11 est voisin de -180. Daprs laacrelation 4.7, il en rsulte que ces structures sont cinq dix fois plus compactes queles rsonateurs grilles inductives, ce qui est favorable la commandabilit ducristal liquide. En revanche, les facteurs de remplissage des grilles sont ncessaire-ment trs levs (typiquement suprieurs 95%). Les contraintes technologiqueslies la fabrication du gap entre motifs mtalliques et la sensibilit de la rponsefrquentielle une incertitude sur la largeur de ce gap restreignent lusage de cetype de cavits aux frquences infrieures 100 GHz. 143 2004 Tous droits rservs.http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine 141. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003Chapitre 4 : Application des cristaux liquides nmatiques aux circuits accordables en frquenceFig. 4.25 Rectivit |S11 |2 et phase du coecient de rexion argS11 pour unegrille inductive (ai =1mm)Fig. 4.26 Rectivit |S11 |2 et phase du coecient de rexion argS11 pour unegrille capacitive (ai =1mm)4.2.2.2.2 Rponse frquentielle et commande du cristal liquidedcLe coecient de transmission dune cavit grilles capacitives (ac =8mm, ac =98.75%,D2 =0,5mm, r,1 =1) est reprsent gure 4.27 pour trois valeurs de permittivit ducristal : r,2 =2,9, 3,1 et 3,4 (tan2 = 5 103 ). Au voisinage du troisime pic detransmission, la frquence de rsonance varie entre 25,76 GHz et 27,68 GHz. Com-pare au rsonateur grilles inductives, lexcursion en frquence (2GHz) est trsvoisine de celle obtenue au paragraphe 4.2.2 (2,01 GHz) et les pertes dinsertionsont beaucoup plus faibles malgr la slectivit plus grande du dispositif. Pour pouvoir commander le cristal liquide, il est ncessaire de connecter entreeux les carrs mtalliques de chaque miroir. Le motif priodique rsultant est repr-144 2004 Tous droits rservs.http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine 142. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003Chapitre 4 : Application des cristaux liquides nmatiques aux circuits accordables en frquence sent gure 4.28 : des liaisons mtalliques de largeur lc ont t rajoutes au motifinitial de la gure 4.27. Les coecients de transmission thoriques obtenus pourdeux valeurs de lc (lc =0,5 et 1,5mm) sont galement donns gure 4.28. La com-paraison avec le cas nominal (lc =0mm) montre que linuence de ces connexionsest ngligeable pour lc =0,5mm. Dans ce cas, leur ractance quivalente est faibledevant celle prsente par le patch : les grilles conservent leur comportement ca-pacitif malgr la prsence dun motif mtallique continu dans la direction parallleau champ lectrique incident.Fig. 4.27 Coecient de transmission dune cavit grilles capacitives145 2004 Tous droits rservs.http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine 143. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003Chapitre 4 : Application des cristaux liquides nmatiques aux circuits accordables en frquenceFig. 4.28 Inuence des liaisons de polarisation entre carrs mtalliques sur lecoecient de transmission de la cavit (r,2 =3,1) 4.2.2.2.3 Conclusion de ltude thoriqueCette tude thorique prsente et compare deux congurations complmen-taires de rsonateurs de Prot-Fabry accordables par cristal liquide. La congura-tion grilles capacitives est trs avantageuse aux frquences millimtriques basses : la structure rsultante est cinq dix fois plus compacte que les rsonateurs grilles inductives, la faible paisseur du cristal permet une commande ecace de celui-ci. Lesrsultats thoriques montrent quil est possible datteindre une excursion enfrquence de 6% autour de 30 GHz. Une telle excursion est susante pourun fonctionnement en commutation puisque la dirence de niveau entre lestats on et o est voisine de 20 dB.4.2.3Dispositif ralis Les miroirs mtalliques rchissants sont raliss partir de plaques carres deverre (Corning) de 9cm de cot ( r =5,7). Aprs dpt dune couche daluminium,les motifs sont obtenus par rsinage, masquage et attaque chimique. Les paramtresgomtriques viss sont les suivants : 146 2004 Tous droits rservs. http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine 144. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003Chapitre 4 : Application des cristaux liquides nmatiques aux circuits accordables en frquencedcD1 =1,1mm, D2 =0,11mm,r,1 =5,7, lc =0,1mm, ac =5mm, ac = 98, 75% La masse des miroirs et leur encombrement ne permet pas le dpt du surfactant(polyvinylalcool PVA) dans les mmes conditions que les circuits dphaseurs. Lac-clration et la vitesse de rotation de la tournette ont d tre rduites. Lpaisseurde PVA est plus importante et semble inhomogne sur la surface des miroirs. Desmodications mcaniques du support daspiration de la tournette seraient nces-saires. Une cale de polythylne de 110m dpaisseur est utilise pour sparer lesdeux miroirs plans. Le cristal liquide utilis est le mlange E3. Sans tension decommande, les molcules sont en orientation planaire et le champ hyperfrquenceincident voit la permittivit parrallle du cristal liquide. Les molcules salignentperpendiculairement aux lames de verre sous linuence dune tension de com-mande (frquence : 5kHz et amplitude : 10V). Dans cette orientation, le champhyperfrquence interagit avec la permittivit perpendiculaire du cristal liquide.Nous prsentons en fonction de la frquence (gure 4.29), le module du coe-cient de transmission normalis 0dB pour le maximum avec et sans tension decommande. Lagilit en frquence est de 500 MHz autour dune frquence centraleproche de 27 GHz. 0 V=0 V-5 V=10 V S21 normalis (dB)-10 -15 -20 -25 -30 -3521 2325272931 32 Frquence (GHz)Fig. 4.29 Coecient de transmission mesur de la cavit Prot-Fabry rempliede cristal liquide avec et sans tension de commande 147 2004 Tous droits rservs. http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine 145. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003Chapitre 4 : Application des cristaux liquides nmatiques aux circuits accordables en frquence Ces premiers rsultats semblent encourageants. Nous pouvons les compareraux simulations prsentes sur la gure 4.30 pour trois valeurs de permittivit ducristal liquide : r,2 =2,7, 2,9 et 3,1. Lanisotropie dilectrique simule est identique celle obtenue en caractrisation.0Er=2.7-5Er=2.9S21 normalis (dB) -10Er=3.1 -15-20-25-30-35 21 23 252729 31 32 Frquence (GHz)Fig. 4.30 Coecient de transmission thorique de la cavit Prot-Fabry en fonc-tion de la permittivitLes frquences centrales mesures et simules sont proches, par contre, lagilitobtenue en simulation est trois fois plus importante. La faible agilit obtenue enpratique peut tre attribue une mauvaise orientation planaire des molcules.Une meilleure matrise du dpt de PVA devrait amliorer les performances.148 2004 Tous droits rservs. http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine 146. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003Chapitre 4 : Application des cristaux liquides nmatiques aux circuits accordables en frquence Dans ce chapitre, des dphaseurs ainsi quune cavit de Prot-Fabry ainsi ontt raliss et caractriss. Les caractristiques et les performances de ces disposi-tifs sont les suivantes :Le premier dphaseur a t obtenu partir dun substrat vid rempli de cristalliquide. La commande lectrique nest possible quaprs diusion du cristal liquidedans le substrat (dlai de 6 heures). La variation de phase est de 0,2/cm/GHzpour une commande lectrique (tension de 10V) et de 0,7/cm/GHz avec unecommande magntique. Les pertes en transmission sont infrieures 1dB.Le deuxime dphaseur est original par ses accs coplanaires. Ce dphaseurfonctionne jusque 40GHz. La variation de phase est de 0,8/cm/GHz. 80% delagilit est obtenue pour une tension de commande de 10V. Les pertes en trans-mission sont infrieures 5dB pour une ligne agile de 3cm de longueur. La cavit Prot-Fabry reprsente un premier dmonstrateur rsonant 30GHz.La frquence de rsonance varie de 0,5GHz pour une tension de commande de 10V.Ces rsultats doivent tre complts. Ils montrent les potentialits dapplica-tions des cristaux liquides pour les dispositifs agiles en frquence. 149 2004 Tous droits rservs. http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine 147. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003 2004 Tous droits rservs. http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine 148. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003Bibliographie[1] P. Pochat Proprits dilectriques de la nouvelle phase cristal liquide TGBA . Appli- cations hyperfrquences des cristaux liquides Thse de Doctorat, Universit de Bordeaux I, 1996.[2] V. Le Hou, P. Pochat & Ph. Glin Ralisation dune antenne agile en frquence sur substrat cristal liquide 10mes Journes Nationales Microondes, Saint Malo, Mai 1997.[3] D. Dol, M. Labeyrie, P. Jore & J.P. Huignard A liquid crystal microwave phase shifter Proceeding of the SPIE, Vol.2155, pp.420-425, 1994.[4] V. Allouchery Caractrisations thermophysique, lectro-optique et dilectrique de mat- riaux cristaux liquides disperss dans une matrice polymre Thse de Doctorat, Universit du Littoral-Cte dOpale, Janvier 2000.[5] R. N. Clarke & C.B. Rosenberg Fabry-Perot and open resonators at microwave and millimeter wave frequencies, 2-300 GHz J. Phys. E : Sci. Instrum., Vol.15, pp.9-23, 1982.[6] R. Sauleau Etude de rsonateurs de Prot-Fabry et dantennes imprimes en ondes millimtriques. Conception dantennes faisceau gaussien Thse de lUniversit de Rennes 1, Dcembre 1999.[7] T. Akalin, J. Danglot, O. Vanbesien & D. Lippens A highly directive dipole antenna embedded in a Fabry-Perot type cavity IEEE Microwave and Wireless Components Letters, Vol.12, n 2, pp.48-50, Fvrier 2002.151 2004 Tous droits rservs.http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine 149. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003 Bibliographie du chapitre 4[8] E. Ozbay, B. Temelkuran, M. Bayindir, R. Biswas, M.M. Sigalas, G. Tuttle & K. Ho Photonic crystals based resonant antenna with a very high directivity Millenium Conf. on Antennas and Propagation, Session 2A2, AP2000, Davos, Suisse, Avril 2000.[9] R. Sauleau, Ph. Coquet, D. Thouroude, J.-P. Daniel & T. Matsui Radiation characteristics and performance of millimeter wave horn fed gaussian beam antennas IEEE Trans. on Antennas and Propagation, paratre en Fvrier 2003. [10] R.A. York & Z.B. Popovic Active and quasi-optical arrays for solid-state power combining New York : Wiley, 1997. [11] G. Poislane Antennes et matriaux bande interdite photonique Thse de lUniversit de Rennes 1, Juillet 1999. [12] T. Brillat Dnition, ralisation et caractrisation de matriaux bande interdite photonique recongurables en microondes Thse de lUniversit de Paris X, Dcembre 2000. [13] R. Sauleau, N. Tentillier, B. Splingart & Ph. Coquet Rsonateur Prot-Fabry accordable en frquence par cristaux liquides 13mes Journes Nationales MicroOndes 2003, Lille, Mai 2003. 152 2004 Tous droits rservs.http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine 150. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003Conclusion gnrale Les objectifs principaux de ce travail taient dune part, la caractrisation di-lectrique micro-onde de cristaux liquides et dautre part, lapplication de ces ma-triaux lagilit en frquence. Pour rpondre au premier objectif, nous avons dvelopp des cellules de mesureen structures lignes plaques. Ces structures ont t retenues car elles ne nces-sitent quun faible volume dchantillon et fonctionnent large bande de frquence. Les premires cellules ralises sont en conguration diple circuit-ouvert. Lapartie active de ces cellules utilise une ligne microruban ou une structure prochedune ligne triplaque. Les permittivits eectives pour chaque orientation princi-pale du cristal liquide sont dduites de la mesure du coecient de rexion. Untraitement lectromagntique prenant en compte la structure de la cellule permetde remonter au tenseur permittivit du matriau. A laide de ces cellules, des pre-miers rsultats dans la gamme de frquence 1kHz-10GHz ont t obtenus sur uncristal liquide nmatique commercial temprature ambiante. La prcision restenanmoins limite mme avec lutilisation dun dispositif de mesure sous pointes.Suite cette tude, nous avons orient notre travail vers des cellules quadriplescaractrises en transmission-rexion et une mthode de caractrisation sans ca-librage de lanalyseur de rseaux vectoriel (mthode L). Cette mthode a tvalide sur un substrat solide puis applique une cellule en structure triplaque.Les rsultats montrent que cette structure de propagation nest pas adapte lacaractrisation micro-onde. Ceci est attribu au rayonnement de la structure. Ilserait intressant de reprendre cette tude avec des cellules lignes plaques moinsrayonnantes, telles que les lignes microrubans substrat vid ou avec des accscoplanaires. 2004 Tous droits rservs.http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine 151. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003 Conclusion Gnrale Nous avons prfr nous orienter vers les guides donde rectangulaires et dve-lopper de nouvelles mthodes dextraction des paramtres lectromagntiques sanscalibrage. Aprs avoir valid la mthode L dans le cas des guides donde rectangulaires,nous prsentons deux mthodes originales : la premire (mthode ) sapplique aux matriaux dilectriques. Elle n-cessite les mesures sans calibrage de la cellule vide et de la cellule rempliedu matriau caractriser. La caractrisation des liquides peut seectuersans dmontage de la cellule de mesure, la deuxime mthode (mthode L) combine les deux mthodes (m-thode L et mthode ) et donne la permittivit et la permabilit dunmatriau.Ces mthodes ont t valides par des simulations lectromagntiques et laide dematriaux talons. Elles ont ensuite permis de caractriser trois cristaux liquidesnmatiques de la mme famille (famille des cyanobiphnyls). Les permittivits vo-luent peu dans la bande de frquence dtude (26-40GHz) et sont proches de 3 enorientation parallle et de 2,6 en orientation perpendiculaire avec une anisotro-pie de 0,4. Le facteur de pertes est infrieur 0,03 (pertes < 0,1). Ces rsultatssont importants an de concevoir des circuits agiles en frquence. La prcision deces nouvelles techniques est comparable celle dautres mthodes plus classiques(Nicolson-Ross-Weir (NRW), cellule court-circuite).La mthode est intressante sur les points suivants : elle permet de saranchir de tout calibrage. Cette tape est dlicate pourcertains supports de propagation (lignes plaques, propagation libre. . .) etpeut mme devenir une source derreurs, elle supprime les montages-dmontages dans le cas dun matriau liquide, elle peut tre tendue dautres techniques, par exemple : cellule coaxiale,propagation libre. . . En propagation libre, elle consiste faire une mesuresans lchantillon entre des cornets metteur et rcepteur puis une seconde 154 2004 Tous droits rservs. http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine 152. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003 Conclusion Gnrale mesure en plaant lchantillon dans le faisceau. La position de lchantillonna pas besoin dtre prcise.La mthode L permet dextraire la permittivit et la permabilit. Elle estintressante pour la mesure de matriaux magntiques pertes. Par contre, elleprsente des pics dimprcision comme la mthode NRW dans le cas de matriauxfaibles pertes. Elle permet nanmoins, dans certains cas, de saranchir de la po-sition de lchantillon.Pour rpondre au deuxime objectif de ce travail, des dphaseurs ainsi quunecavit de Prot-Fabry agiles ont t imagins, simuls, raliss et caractriss. Lescaractristiques et les performances de ces dispositifs sont les suivantes : le premier dphaseur a t obtenu partir dun substrat vid rempli decristal liquide. La commande lectrique nest possible quaprs diusion ducristal liquide dans le substrat. La variation de phase est de 0,2/cm/GHzpour une commande lectrique (tension de 10V) et de 0,7/cm/GHz avecune commande magntique. Les pertes en transmission sont infrieures 1dB, le deuxime dphaseur est original par ses accs coplanaires. Ce dphaseura t caractris jusque 40GHz. La variation de phase est de 0,8/cm/GHz.80% de lagilit est obtenue pour une tension de commande de 10V. Lespertes en transmission sont infrieures 5dB pour une ligne agile de 3cm delongueur. Ce mme type daccs a t utilis avec succs dans une structureltre vocation de dphaseur par Noham Martin du Laboratoire dElectro-nique des Systmes de Tlcommunications (LEST). Ce circuit prsente unevariation de phase de 2,77/cm/GHz dans une bande de frquence de 5 GHz. la cavit Prot-Fabry reprsente un premier dmonstrateur rsonant 30GHz.La frquence de rsonance varie de 0,5GHz pour une tension de commandede 10V.Ces rsultats mettent en vidence les potentialits dapplications des cristaux li-quides pour les dispositifs agiles en frquence.155 2004 Tous droits rservs.http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine 153. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003Conclusion Gnrale En ce qui concerne la caractrisation, les prolongements de ce travail sont lessuivants : tudier les limites de validit et la prcision des mthodes dveloppes, tester dautres cellules lignes plaques microruban : substrat vid, accs coplanaires, appliquer les mthodes en propagation libre et dautres matriaux. tudier linuence de la structure molculaire des cristaux liquides sur lani-sotropie dilectrique. Une telle tude est en cours dans le cadre dune colla-boration entre le LEST et le LEMCEL.Les perspectives en application sont : dtudier les temps de rponse des dispositifs an de les optimiser, ltude de circuits agiles fonctionnant des frquences plus leves (gammemillimtrique), frquences o les cristaux liquides ont un avenir prometteur, lutilisation de cristaux liquides disperss dans une matrice polymre (PDLC)en collaboration avec le Laboratoire de ThermoPhysique de la Matire Conden-se (LTPMC) de Dunkerque est une voie explorer. Les PDLC se prsententsous forme dun lm souple et ont dj fait lobjet dtudes plus basses fr-quences au laboratoire.156 2004 Tous droits rservs.http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine 154. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003Valorisation du travail de recherche Publication dans une revue internationale avec comit de lectureB. Splingart, N. Tentillier, F. Huret, C. Legrand Liquid Crystals Applications to R.F. and Microwave Tunable Components Molecular Crystals and Liquid Crystals. Vol. 368, pp. 183-190, 2001. Communications orales internationales avec publications des actesB. Splingart, N. Tentillier, F. Huret, J.-C. Carru, C. Legrand, P. Kennis Electrical Characterization of Liquid Crystals With Microstrip-Line Device forMicrowave Applications Progress in Electromagnetics Research Symposium, PIERS2000, Cambridge - USA,Juillet 2000. N. Martin, N. Tentillier, P. Laurent, B. Splingart, F. Huret, Ph. Gelin,C. Legrand Electrically Microwave Tunable Components Using Liquid Crystals 32nd European Microwave Conference 2002, EuMC2002, Milan - Italie, Septembre2002.B. Splingart, N. Tentillier, C. Legrand Liquid Crystals Microwave Dielectric Measurements : Applications to R.F. andMicrowave Tunable Components 5th International Symposium on Relaxation Phenomena in Dielectric and Magne-tic System, ISRPDMS 2002, Darmstadt - Allemagne, Octobre 2002. 2004 Tous droits rservs. http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine 155. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003 Valorisation du travail de recherche N. Tentillier, B. Splingart, J.-F. Lgier, E. Paleczny, C. Legrand Application hyperfrquence des cristaux liquides. Etude de dphaseurs agiles enfrquence Tlcom 2003 & 3me Journes FrancoMaghrbines des Microondes et leurs Ap-plications , JFMMA 2003, Marrakech - Maroc, Octobre 2003.Communications orales nationales avec publications des actesB. Splingart, J. Hinojosa, N. Tentillier, F. Huret, J.-C. Carru, C. Le-grand Caractrisation lectromagntique de Cristaux Liquides Partir de Lignes Pla-ques 6mes Journes de Caractrisation Micro-ondes et Matriaux, JCMM2000, Paris,Mars 2000.N. Tentillier, B. Splingart, F. Huret, P. Kennis, C. Legrand Nouvelles Structures de Dphaseurs Agiles en Frquence Substrat Cristal Li-quide 12mes Journes Nationales Microondes, JNM 2001, Poitiers, Mai 2001.R. Sauleau, N. Tentillier, B. Splingart, Ph. Coquet Rsonateurs de Prot-Fabry Accordables en Frquence par Cristal Liquide 13mes Journes Nationales Microondes, JNM 2003, Lille, Mai 2003.N. Tentillier, B. Splingart, J.-F. Lgier, E. Paleczny, C. Legrand Application des cristaux liquides aux circuits micro-ondes accordables 11me Colloque Francophone sur les Cristaux Liquides, CFCL 2003, Dunkerque,Septembre 2003.Communication internationale par ache avec publications des actesB. Splingart, N. Tentillier, F. Huret, C. Legrand Liquid Crystals Applications to R.F. and Microwave Tunable Components 18th International Liquid Crystal Conference, ILCC2000, Sendai - Japon, Juillet2000. 158 2004 Tous droits rservs. http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine 156. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003Valorisation du travail de rechercheCommunications nationales par aches avec publications des actesN. Tentillier, B. Splingart, C. Legrand, J.-F. Lgier, E. Paleczny Caractrisation Dilectrique en Rexion-Transmission de Cristaux Liquides enStructure Ligne Plaque 7mes Journes de Caractrisation Micro-ondes et Matriaux, JCMM2002, Tou-louse, Mars 2002.N. Tentillier, B. Splingart, E. Paleczny, J.-F. Lgier, C. Legrand Accordabilit dun Circuit Microonde par Adjonction dun Substrat Cristal Li-quide 13mes Journes Nationales Microondes, JNM 2003, Lille, Mai 2003.159 2004 Tous droits rservs.http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine 157. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003 2004 Tous droits rservs. http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine 158. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003ANNEXES 2004 Tous droits rservs. http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine 159. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003 2004 Tous droits rservs. http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine 160. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003Annexes ANNEXE 1Cellules lignes plaques en transmission-rexionCellule de mesure en transmission-rexion en connecteurs SMA (vue de dessus) Cellule de mesure en transmission-rexion en connecteurs SMA (vue de ct)163 2004 Tous droits rservs.http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine 161. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003AnnexesCellule de mesure en transmission-rexion en structure triplaque. Le plan demasse suprieur cre une cavit de 120m de hauteur dans laquelle le cristalliquide est insr par capillarit. Cellule de mesure en transmission-rexion place dans la monture de test sous pointes ANRITSU 3680K.164 2004 Tous droits rservs. http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine 162. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003Annexes ANNEXE 2Cellules Guides donde en transmission-rexion Cellule de mesure en bande X (8-12GHz)Cellule de mesure en bande Ka (26-40GHz)165 2004 Tous droits rservs.http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine 163. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003AnnexesANNEXE 3Monture de test sous pointes ANRITSU 3680KLa monture de test ANRISTU 3680K permet deectuer des mesures de circuitsmicroruban ou coplanaire dans la bande de frquence DC-40 GHz. Les circuits quelon dsire caractriser sont placs dans une mchoire qui les maintient pressionconstante. Les pointes de la monture sont matrialises par le conducteur centraldes connecteurs de type "K". La monture de test a dj t prsent en conguration microruban1 . Nousprsentons ici lvolution de la monture en conguration coplanaire. Dans ce cas,il sagit de rapporter des contacts de masse de part et dautre du connecteurcentral. Une plaque mtallique appele (Upper jaws) est fournie avec le kit decalibrage coplanaire et permet dobtenir cette conguration. Pour eectuer desmesures reproductibles, il est indispensable de monter avec soin cet lement etvrier lalignement des deux contacts de masse avec le connecteur central. Unmontage correct permet de calibrer la monture jusqu 40GHz2 avec le kit de ca-librage coplanaire ANRITSU 36804-25C certi jusqu 20GHz.Les dimensions gomtriques des circuits coplanaires doivent tre : pour le ruban central conducteur, deux options sont possibles : 0,1 mm W 0,81 mm dans le cas o lespacement choisi entre les dents suprieures est de 0,812 mm ou 0,1 mm W 1 mm dans le cas o lespacement choisi entre les dents suprieures est de 1,016 mm. pour lpaisseur du substrat : 0,12 mm h 1,9 mm, pour la longueur de la cellule coplanaire : 5 mm h 50 mm. Monture de test sous pointes ANRITSU 3680K 1 J. Hinojosa, Thse de doctorat, Universit des Sciences et Technologies de Lille, 1995 2 Documentation ANRITSU 3680K166 2004 Tous droits rservs.http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine 164. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003 AnnexesANNEXE 4Kit de calibrage Coplanaire ANRITSU 36804-25C Caractristiques des lignes talons ncessaires pour eectuer le calibrage en T-R-L de la monture de test sous pointes ANRITSU 3680K :TRL THRUTHRU LINE : Longueur = 1,00cm soit un dlai de 75,329ps TRL ReectOFFSET OPEN : C0 = 3 1015 F C1 = 0 1027 F C2 = 0 1036 F C3 = 0, 5 1045 F Longueur = 0,45cm (33,898ps)OFFSET SHORT : Longueur = 0,5cm (37,664ps)TRL LineDELAY : Longueur = 1,90cm (143,12ps)0,5-5GHz Longueur = 1,30cm (97,928ps)2-18GHz Longueur = 1,12cm (84,369ps)4-40GHz Longueur = 1,08cm (81,355ps)6-60GHz 167 2004 Tous droits rservs. http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine 165. Thse de Nicolas Tentillier, Lille 1, 2003Contribution la Caractrisation Dilectrique Micro-onde de Cristaux Liquides. Application aux Circuits Agiles en Frquence.Rsume : Ce travail porte sur la caractrisation dilectrique micro-onde des cristaux li-quides et leur application en agilit en frquence. A cet eet, des cellules de ca-ractrisation en lignes plaques et en guides donde rectangulaires ont t ralisesen conguration diple et quadriple. Deux mthodes originales de dterminationde la permittivit pour lune, et de la permittivit-permabilit pour lautre, sanscalibrage de lanalyseur de rseaux vectoriel sont prsentes. Elles ont permis decaractriser le tenseur permittivit complexe de trois cristaux liquides nmatiquesen bande Ka (26-40GHz). La seconde partie de ce travail est consacre la rali-sation de dispositifs agiles en frquence base de cristaux liquides. Deux circuitsdphaseurs originaux et une cavit de Prot-Fabry agile ont t conus et carac-triss. Les performances montrent les potentialits dapplications hyperfrquencedes cristaux liquides en agilit en frquence. Abstract :This work concerns the microwave dielectric characterization of liquid crys-tals and their application in tunable microwave devices. Cells of characterizationin microstrip, stripline and rectangular waveguides were carried out in reectionand transmission-reection congurations. Two original methods for the determi-nation of permittivity for the rst one, and the permittivity-permeability for theother one, without calibration of the vector network analyzer are presented. Theywere used to characterize the complex permittivity tensor of three nematic liquidcrystals in Ka Band (26-40GHz). The second part of this work is devoted to therealization of tunable devices containing liquid crystals. Two original phase-shifterand a Perot-Fabry cavity were designed and characterized. The performances showthe microwave applications potentialities of liquid crystals to tunability. 2004 Tous droits rservs.http://bibliotheques.univ-lille1.fr/grisemine