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    19-Nov-2014
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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