Yenny Constanza Pinto Ballesteros, doctorant au département Micro-onde, a présenté ses travaux le 29 juin à Télécom Bretagne (campus de Brest).

Résumé de thèse : Les progrès significatifs des technologies microélectroniques sur silicium ouvrent la porte à l’intégration à très bas coût de systèmes millimétriques sur puce. Les radars automobiles à 77-81GHz sont notamment concernes pour cette évolution. Le principal challenge repose sur la recherche d’intégration des éléments rayonnants sur la même puce du circuit radar, gage de réduction significative des couts de production habituellement inhérent aux nombreuses opérations d’interconnexion requises. Nos travaux de recherche sont orientés vers l’étude de l’élément antennaire pour répondre aux contraintes de tels systèmes radar (Gain supérieur à 13dBi, respectivement 20dBi pour le radar à courte portée, respectivement à longue portée). Dans un premier temps, nous réalisons l’analyse de l’implémentation d’antennes élémentaires sur la technologie envisagée pour l’intégration du circuit radar (SiGe BiCMOS 0.13µm). Un certain nombre d’outils ont tout d’abord été mis en œuvre (outils et modèles de simulation, banc de mesure « Antenne On Chip »). Nous avons ainsi pu souligner les performances relativement médiocres des antennes sur silicium « standard », i.e. Silicium Basse résistivité (Gain <-10dBi et rendement < 10%). En conséquence, nous avons imaginé différentes configurations d’antennes sur Silicium innovantes permettant de mieux exploiter les possibilités d’intégration forte et d’optimisation de leurs performances ; ainsi, les possibilités de combinaison de système sur puce (SOC, Système On Chip) et de système dans un boîtier (SIP, Système In Package) sont deux approches complémentaires qui ont été étudiées dans le cadre de la thèse.

Finalement, nous présentons les solutions envisageables pour répondre aux contraintes des systèmes radars totalement intégrées, d’une part, par la mise en réseau d’antennes élémentaires sur silicium, et d’autre part par l’association d’une antenne intégrée sur Si et d’un système focalisant. Une étude de “co-design” antenne – éléments amplificateurs associés est d’ailleurs présentée afin de compléter l’étude d’intégration d’une antenne sur la même puce d’un circuit radar et de converger vers des solutions compatibles avec les exigences de production à grande échelle.

Mots-clés : antenne intégrée, radar 79 GHz, co-design antenne – PA/LNA, technologie above IC, technologie silicium, simulation électromagnétique.

Membres du jury : Thierry Monedière, professeur, université de Limoges – Jean-Baptiste Begueret, professeur, université de Bordeaux 1 – Eric Rius, professeur, université de Bretagne Occidentale – Andrea Cathelin, ingénieur R&D, ST Microelectronics, Grenoble – Daniel Gloria, ingénieur R&D, ST Microelectronics, Crolles – Robert Plana, professeur, Université de Toulouse – Christian Person, Télécom Bretagne, Brest – Jr. Long, professeur, Technical university Delf, The Netherlands – Nestor Pena, professeur, université Los Andes, Colombie – Joe Wiart, ingénieur R&D, FT Orange Labs, Issy les Moulineaux.