INNOVATIVE MICROWAVE AND MILLIMETRE-WAVE COMPONENTS AND SUB-SYSTEMS BASED ON SUBSTRATE INTEGRATION TECHNOLOGY

RESUME Avec le rapide developpement des technologies microondes et millimetriques, les specifications de conception des circuits et systemes sont de plus en plus exigeantes. La tendance pour le developpement des systemes de communication se dirige vers un poids minimise, une taille reduite, de multiples fonctions, une fiabilite accrue et un faible cout. Ainsi, des technologies microondes et millimetriques faibles couts, performantes et convenant a une production de masse sont critiques pour developper avec succes des systemes commerciaux. La technologie a guide d’ondes rectangulaire a toujours ete parmi les plus populaires pour la fabrication des systemes millimetriques. Cependant, une difficulte majeure est reliee a leur integration avec des composants actifs et les autres types de lignes de transmission conventionnelles, telle que microruban ou coplanaire… Les technologies de Circuits Integres au Substrat (CISs), incluant la technologie Guide Integre au Substrat (GIS), qui peut etre integree dans les substrats dielectriques avec de faibles pertes d’insertion et de radiation, sont une famille de nouvelles structures a ondes guidees. Ces dernieres permettent de faire un pont entre les structures planaires et non-planaires. Jusqu’a maintenant, les composants et les sous-systemes micro-ondes bases sur la technologie GIS ont ete largement etudies et developpes. Dans cette these, nous etudions d’avantage la technologie GIS afin de proposer et developper divers composants actif et passif micro-ondes et millimetriques innovant et originaux. Ces structures de composants innovants peuvent ameliorer l’integration entre les composants GIS et les autres composants planaires. Ainsi, un certain nombre de structures et composants sont proposes et appliques dans la conception et la demonstration d’un reseau d’antennes integre en ondes millimetriques et un sous-systeme d’antennes intelligentes a 60 GHz. Il est a noter que plusieurs composants etudies dans ce travail ont ete proposes et demontres a des frequences micro-ondes plus basses afin de faire une preuve de concept en permettant une fabrication facile des structures et des circuits. Ces circuits en basses frequences peuvent facilement etre adaptes pour des applications aux frequences plus hautes. ---------- ABSTRACT The tendency of modern microwave and millimetre-wave communication system development is towards small size, light weight, reliable, multifunctional and low-cost. Moreover, low-cost, mass producible, high-performance and high-yield microwave and millimetre wave technologies are crucial for developing successful commercial microwave and millimetre wave systems. Rectangular waveguide has always been among the most popular choices for the making of millimetre-wave circuits and systems. A major challenge, however, is related to its integration with active devices and other conventional planar transmission lines, such as microstrip or coplanar waveguide (CPW), etc. Substrate Integrated Circuits (SICs) techniques including substrate integrated waveguide (SIW), which can be integrated in planar dielectric substrate with low insertion loss, high Q and low radiation loss, present a family of novel guided wave structures. This scheme provides a bridge between planar and non-planar structures. Up to now, microwave components and sub-systems based on SIW technology have been widely studied and developed. In this thesis, we take a further study of SIW technology to propose and develop various innovative and original microwave and millimetre-wave passive and active components. These innovative component structures can improve the integration between SIW components and other planar components. Then, a certain number of proposed structures or components are applied in the design and demonstration of millimetre-wave integrated antenna arrays and 60 GHz smart antenna sub-system. Note that many components studied in this work were proposed and demonstrated at different lower microwave frequencies for the proof of concept purpose with easy-to-fabricate structures and circuits. Those low-frequency circuits can easily be scaled up for high-frequency applications.