Analysis and proposition for the integration of an antenna anda filter using Substrate Integrated Waveguides (SIW)

ilMagíster en Ingeniería Electrónica y de ComputadoresMaestrí

Contribution à la conception d'antennes millimétriques pour systèmes intégrés sur silicium (application aux radars automatives courte et longue portée)

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 concernes pour cette évolution. Le principal challenge repose sur la recherche d intégration des e léments rayonnants sur la même puce du circuit radar. Nos travaux de recherche sont orientés vers l'étude de l'élément antennaire intégré sur silicium pour répondre aux contraintes de tels systèmes radar (Gain >13dBi pour le radar à courte portée et gain >20dBi pour le radar à longue portée). Un certain nombre d outils ont été mis en uvre (outils et modèles de simulation, banc de mesure Antenne On Chip ). Nous avons pu souligner les performances relativement médiocres des antennes sur silicium à basse résistivité (Gain <-10dBi et rendement < 10%). Nous avons imaginé différentes configurations d antennes sur Si innovantes permettant d exploiter les possibilités d intégration forte et d optimisation de leurs performances ; ainsi, les possibilités de combinaison de système sur puce et de système dans un boîtier sont étudiées. Finalement, nous présentons les solutions envisageables pour répondre aux contraintes des systèmes radars, d'une part, par la mise en réseau d'antennes élémentaires sur Si, 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 associées est d ailleurs présentée afin de compléter l étude d intégration sur la même puce d'un circuit radar et de converger vers des solutions compatibles avec les exigences de production à grande échelle.Thanks to recent advances in silicon technologies, low cost fully integrated systems operating in the millimeter wave range can be developed. Therefore, the development of a BiCMOS single chip for AICC (Autonomous Intelligent Cruise Control) radar at 77-81GHz is becoming feasible today. The main challenge is attributed to the design of SiGe single chip modules including critical elements such as antennas. Radar antennas require high gain values, i.e., 13 dBi for Short Range Radar (SRR) and 20 dBi for Long Range Radar (LRR). First, this work aimed to analyze the elementary silicon antenna. Consequently, different simulation modeling tools and antenna on chip measurements tools were proposed. We demonstrated the main drawbacks of integrated antennas included their low gain (gain < -10dBi on low resistivity silicon) and their low efficiency (< 10% on low resistivity silicon). Secondly, we investigated alternative solutions for antennas on Si, exploiting Si technologies potentials. Our research focused on optimizing radiation efficiency and gain performance for on-chip single antenna on LR Si, considering design and technological opportunities. In fact, the combination of On-Chip antennas and Packaging appears as one of the best suited approaches for solving this integration challenge. Typical radar antenna topologies were studied on: silicon integrated antenna array and hybrid solution consisting of a lens associated to silicon antenna as primary source. A co-design study (antenna-amplifier) was also proposed in order to complete the full integration analysis, converging large-scale production solutions.BREST-BU Droit-Sciences-Sports (290192103) / SudocBREST-Télécom Bretagne (290192306) / SudocSudocFranceF

Contribution to the modelling, the design and the characterization of integrated antennas on silicon for mmwaves applications

International audienc

Analyse de l'exploitation d'un FOETUS par un téléphone mobile dans les bandes GSM et UMTS

National audienceCe papier présente une analyse de l'exposition du foetus associée à l'utilisation du téléphone mobile fonctionnant aux fréquences GSM 900, GSM 1800 et UMTS. La modélisation numérique du téléphone a été valildée expérimentalement. Ici le modèle du téléphone sera placé sur l'abdomen d'une femme enceinte. Les résultats obtenus par simulations numériques de l'exposition du foetus avec la source à proximité seront montrés dans la version finale

Analyse de l'exploitation d'un FOETUS par un téléphone mobile dans les bandes GSM et UMTS

National audienceCe papier présente une analyse de l'exposition du foetus associée à l'utilisation du téléphone mobile fonctionnant aux fréquences GSM 900, GSM 1800 et UMTS. La modélisation numérique du téléphone a été valildée expérimentalement. Ici le modèle du téléphone sera placé sur l'abdomen d'une femme enceinte. Les résultats obtenus par simulations numériques de l'exposition du foetus avec la source à proximité seront montrés dans la version finale

79GHz integrated antenna on low resistivity Si BiCMOS exploiting above-IC processing

International audienceThis paper analyses the antenna implementation onBiCMOS technology. A dipole antenna, working at 79GHz, is implemented and manufactured. The radiation simulated results reveal low gain (-6.8dBi with IE3D and 8.5 with FEKO) and lowradiation efficiency (8.9% with IE3D, 10.39% with FEKO), as expected. Classical techniques to optimise these performances require complex fabrication process. An alternative solution based on masking technique is presented offering low cost and good performance advantages. In this way, +2.65dBi of gain and 37% of radiation efficiency are obtained with an antenna implemented on BiCMOS technology with post-IC processing

Hybrid integrated antenna for automotive short range radar applications at 79GHz

International audience

Optimisation d'antennes intégrées millimétriques sur silicium par couplage d'outils et de méthodes d'analyse électromagnétiques

International audience

Exposure of fetuses to RF - Preliminary results assessed with different realistic 3D numerical models

International audience

Mobile phone simulating models validated by SAR distribution measurements

International audienc