Nous proposons dans cette thèse de nouvelles structures à faibles pertes en vue de leur utilisation dans les bandes millimétriques. L'hypothèse forte sur laquelle es t construite notre étude est que la présence du silicium permet d'envisager une intégration plus facile des circuits. Pour ce faire nous avons étudié les caractéristiques électriques des lignes inversées silicium-verre à 60 GHz ainsi que la ligne de Goubau sur silicium aux mêmes fréquences. Nous nous sommes focalisés sur l'étude des pertes des lignes. Les simulations présentées jusqu'à 60 GHz ont montré que les qualités de la technologie verre-silicium sont bonnes en termes de paramètres hyperfréquences. Nous proposons donc d'utiliser plutôt le verre pour la partie passive et le silicium pour la partie active. Nous montrons ainsi que cette technologie admet la réalisation des fonctions diverses et qu'elle est susceptible de permettre l'obtention de systèmes intégrés / We propose in this thesis several new structures with low loss for use in millimeter bands. The strong supposition with which is built our study is : the presence of silicon can be considered easier integration of circuits. That the reason why we have been studied the electrical characteristics of glass-silicon lines inverted at 60 GHz and the Goubau line on silicon with the same frequencies. We focus our attention on these studies of losses in lines. The simulations up to 60 GHz showed the qualities of the glass-silicon technology are good in terms of microwave parameters. So we propose to use glass for the passive and silicon for the active part. And we show that this technology allows the realization of various functions and is likely to allow the acquisition of integrated systems

La montée en fréquence jusqu'à 60 GHz dans la bande de fréquences millimétriques, qui devrait permettre des débits supérieurs de l'ordre de 5 à 7 Gb/s environ, a été la réponse aux exigences croissantes des systèmes de télécommunication haut débit. Cette montée nécessite la réalisation de circuits actifs ou passifs plus intégrés avec de hautes performances.Dans ce travail de thèse, nous utilisons la technologie LGP (Ligne de Goubau Planaire) à 60 GHz : un ruban métallique est placé sur un diélectrique sans plan de masse dans le cas des circuits planaires, nous utilisons un diélectrique composé d'une bicouche (une couche de silicium haut résistivité au-dessus d'une couche de verre) en prenant en compte le plateau métallique du banc de mesure dans les simulations.Pour montrer l'efficacité de cette technologie à 60 GHz, plusieurs circuits passifs ont été développés et caractérisés: des lignes de transmission (qui ont montré de très faibles pertes, ainsi qu'un facteur de qualité Q très élevé), des transitions coplanaire/LGP, des filtres à base de résonateurs en boucle carrée ouverte, et un filtre passe-bas à saut d'impédance.Les mesures en concordance avec les résultats de simulations électromagnétiques et électriques ont validé l'utilisation de la technologie LGP pour la réalisation de filtres passe-bande et passe-bas à 60GHz / The rise in frequency band till 60 GHz in millimeter frequency-band, which should provide high data rate up to 5 or 7 Gb/s, has been the response to the increasing demands for high data rate telecommunication systems. This rising in frequency spectrum requires active or passive circuits more integrated with high performances.In this work we use the PGL technology (Planar Goubau Line) at 60 GHz: a metal strip deposited on a dielectric substrate without ground plane, the dielectric in our case is a bilayer substrate (High Resistivity silicon over Glass), we take into account in the simulations the measure bench metal plate.To show the efficiency of PGL technology at 60 GHz, several passive circuits have been fabricated and characterized: Transmission Lines (of low transmission losses with high quality factor Q), Coplanar/ PGL transition, filters based on square open-loop resonators, and a stepped impedance low pass filter.The agreement between the measurement and simulations validate this technology for the fabrication of low-pass and bandpass filters

<div> <div> <div> <div> <p>This dissertation presents and develops a novel method of wireless power transfer that relies on electromagnetic coupling from open-wire transmission lines instead of tra- ditional methods. Wireless power transfer techniques are being rapidly pursued in re- search currently due to the potential utility of powering devices over the air instead of with direct electrical connections. Uses for such techniques include an array of ap- plications from consumer electronics, to medical devices, to cars and UAVs. While con- ventional wireless power transfer techniques exist, it is shown here that open-wire trans- mission line methods present distinct advantages for certain applications. In particular, wireless power transfer using Goubau and twin-lead line architectures will be conceptual- ized and investigated in terms of their theory, design, and efficiency performance. Fur- ther, a circuit model theory will be developed in this work to provide a generalized for- mulation for open-wire-line wireless power transfer analysis. Additionally, receiver de- sign techniques will be outlined and geometries based on metamaterial principles will be pursued in order to achieve receiver miniaturization and access the applications this af- fords. </p> </div> </div> </div> </div>

The project main purpose is to design a prototypeof a leaky-wave antenna (LWA) which will serve as a basisto future manufacturing of a more advanced product withpotential use for an imaging radar system. The antenna consistsof Goubau line corrugations with rectangular radiation patches.Both configurations with longitudinal symmetric and glidesymmetric corrugations have been analyzed, paying specialattention to their dispersion diagrams. A parametric study ofthe dimensions of the structure has been conducted as well.Radiation patches have been added with different offsetingsbetween each other, in order to study the effect of the separationbetween patches to the radiation pattern. The frequencybeam scanning characteristic of the antenna is also shown.This antenna operates at a center frequency of 9.4 GHz, withan efficiency of 80 %. It scans over an approximate angle widthfrom -50 to 50◦ in a frequency range from 8.5 to 10.2 GHz.It has been modeled using CST Microwave Studio and Matlab. / Det huvudsakliga målet för projektet är att designa en prototyp av en läckvågsantenn (LWA) som ska verka som en grund för framtida tillverkning av mer avancerade produkter, med potentiell användning för radarsystem för bildtagning. Antennen består av en Goubau linje veckning med rektangulära strålningsflikar. Båda konfigurationerna med longitudinell symmetri och glid symmetri har analyserats. Förutom detta har en parameterstudie av dimensionerna av strukturen utförts. Strålningsflikar har blivit tillagda med olika förskjutningar mellan varandra, för att studera effekten av separationen mellan flikarna och strålningsmönstret. Egenskaperna hos antennens frekvensberoende skanning visas också. Denna antenn fungerar vid en centerfrekvens på 9.4 GHz, med en effektivitet på 80%. Den skannar över en ungefärlig vinkel från -50 till 50◦ över ett frekvensspann från 8.5 till 10.2 GHz. Detta har modellerats med CST Microwave Studio och Matlab. / Kandidatexjobb i elektroteknik 2022, KTH, Stockholm

Focaliser l’énergie optique en un petit spot de diamètre beaucoup plus petit que la limite de diffraction a longtemps été un sujet très intéressant en photonique. Dans le domaine Térahertz (avec une longueur d’onde de l’ordre de 300 µm) ce défi est particulièrement important pour répondre à l’intérêt croissant de l’imagerie haute résolution et de la spectroscopie des matériaux d’une taille inférieure à l’échelle submillimétrique de la longueur d’onde en espace libre. Dans ma thèse, j’ai étudié le confinement des ondes de surface aux fréquences THz sur des structures métalliques de dimensions sous longueur d’onde. J’ai expérimentalement mesuré le confinement du champ électrique et calculé la relation de dispersion du mode de surface sur une structure métallique déposée sur un substrat diélectrique de faible permittivité. Ces mesures sont obtenues à l’aide d’un banc de mesures THz guidé, développé pendant ma thèse. La mesure est faite en champ proche par une sonde électro-optique micrométrique, librement positionnable. Ces résultats expérimentaux sont complétés par des simulations numériques, obtenues par le logiciel de simulation par éléments finis, Comsol Multiphysics. Les résultats expérimentaux montrent un confinement de λ/20 du mode EM de surface sur une ligne métallique rectangulaire de petites dimensions. / Focusing optical energy into a small spot diameter much smaller than the diffraction limit has long been a very interesting topic in photonics. In Terahertz (with a wavelength of about 300 microns) this challenge is particularly important to meet the growing interest in high-resolution imaging and spectroscopy of materials whose size is smaller than the wavelength in free space. In my thesis, I studied the confinement of surface waves at THz frequencies on metal structures with sub-wavelength dimensions . I experimentally measured the confinement of the electric field and calculated the dispersion relation of the surface mode on a metal structure deposited on a low permittivity dielectric substrate. These measurements are obtained using a guided-wave time domain spectroscopy set-up, developed during my PhD. The measurement is made by a near-field freely positionable electro-optical probe. These experimental results are supplemented by numerical simulations obtained by finite element analysis software Comsol Multiphysics. The experimental results show a confinement of λ/20 of the EM surface mode on a sub-wavelength dimension rectangular metal wire.