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Développement de circuits RF intelligents à base de systèmes micro-électromécaniques (MEMS)

Ben Ahmed, Kousseil (2007). Développement de circuits RF intelligents à base de systèmes micro-électromécaniques (MEMS). Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Les systèmes micro-électromécaniques (MEMS) sont une technologie émergente qui présente un grand intérêt dans le développement de plusieurs domaines, comme les domaines de radiofréquence (RF) et des micro-ondes. Grâce à leur agilité, les circuits RF MEMS sont de plus en plus utilisés dans des applications telles que le filtrage, la commutation et l'adaptation d'impédance. Cependant, la conception de tels composants requiert des modélisations et des analyses complexes touchant plusieurs aspects physiques. Dans ce projet, nous avons étudié l'importance des simulations mécaniques et électriques des composants RF MEMS. Nous avons évalué et comparé la précision et la performance de différents simulateurs en utilisant des structures de condensateur multi-doigts. Nous avons pu démontrer l'importance du couplage électromécanique dans les simulateurs qui peuvent bien prédire le comportement de la structure autour de la tension d'effondrement. Nous avons utilisé ces simulateurs pour concevoir une capacité qui varie de 0.29 pF jusqu'à 5 pF qui permet de réaliser un filtre passe bande couvrant la plage de fréquence entre 1.5GHz et 2GHz. Bien que notre conception fût réussie, la tension de contrôle requise s'est avérée assez élevée, de l'ordre de 300V; pour la structure muti-doigts utilisée. Afin de valider notre procédure de conception basée sur des simulations physiques, nous avons conçu, fabriqué et testé une capacité à plaques parallèles dont la tension de contrôle est seulement de l'ordre de 15V Cependant, ces simulations ont été faites avec des tensions de commande assez élevées.

Titre traduit

Development of intelligent smart RF circuits based on microelectromechanical systems (MEMS)

Résumé traduit

The electromechanical systems (MEMS) are an emergent technology which is of great interest in the development of several technological fields like the radio frequency (RF) and microwaves. Thanks to their agility, RF MEMS circuits are becoming widely used in many applications such as filtering, switching and impedance matching. However, the design of such components requires modeling and complex analysis involving both electrical and mechanical fields. In this project, we studied the importance of physics based simulations of RF MEMS components. We compared the precision and the performance of various simulators using the structures of capacitor multiple-fingers. We were able to show the importance of electromechanical coupling in the simulators, which can well predict the behavior of the structure around the pull-in voltage. We used these simulators to design a capacitance range from 0.29 pF to 5 pF to achieve bandpass filter covering the frequency band between 1.5GHz and 2GHz. Although our design was successful, the required voltage control has been quite high, in the range of 300V; for the used structure of multiple-fingers. In order to validate our design process based on physical simulations, we have designed; fabricated and tested a parallel plate capacitor which the voltage control is only in the range of 15V.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie électrique." Bibliogr. : f. [77]-78.
Mots-clés libres: Capacite, Circuit, Fabrication, Filtre, Intelligent, MEMS, Micro-Electromecanique, RF, Simulation, Systeme, Variable
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Kouki, Ammar B.
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Khebir, Ahmed
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie électrique
Date de dépôt: 04 avr. 2011 18:15
Dernière modification: 13 nov. 2014 00:22
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/552

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