Design of metamaterials for applications to microwave circuits and antennas

Mise en oeuvre de métamatériaux en vue d'application aux circuits microondes et aux antennes

Shah Nawaz Burokur (1)

1 IEF - Institut d'électronique fondamentale

Structures based on metamaterials designed with metallic strips on a dielectric board, particularly the Split Ring Resonator (SRR), are studied, fabricated and their performances are measured in the X-band [8.2 GHz ; 12.4 GHz]. The dimensions of a SSR are very small compared to the wavelength. This particle has a band-stop haracteristic and shows a negative permeability in a narrow frequency band in the vicinity of its resonance. Firstly, a negative refractive index medium based on a periodic arrangement of SRRs and metallic strips, is used to enhance the performances of a patch antenna. Then, the combination of SRRs with waveguides or microstrip lines is used to emphasize on two filtering phenomena. At the end of this thesis, a new type of defected ground plane by Slot Split Ring Resonators (SSRRs) is explored. Applications for band-stop and band-pass filters and also a new type of coupler are proposed. The use of these materials offers advantages such as the reduction of weight and surface, which is benefit for their integration in an electronic system.

Des structures à base de métamatériaux conçus avec des rubans conducteurs imprimés sur un support diélectrique, notamment le Résonateur en Anneau Fendu (RAF), sont étudiées, fabriquées et leurs performances sont mesurées en bande X [8,2 GHz ; 12,4 GHz]. Le RAF, de dimensions très faibles par rapport à la longueur d'onde, possède des propriétés coupe-bande et une perméabilité négative dans une bande étroite de fréquences autour de sa résonance. Dans un premier temps, une structure à indice de réfraction négatif conçue par une association périodique de RAFs et de rubans rectilignes, est utilisée pour améliorer les performances d'une antenne patch. Ensuite, l'association des RAFs aux guides d'ondes ou aux lignes microrubans permet de mettre en évidence deux phénomènes de filtrage. Enfin, la dernière partie de cette thèse explore l'utilisation d'un nouveau type de plan de masse démétallisé par des Résonateurs en Anneau Fendu Complémentaires (RAFCs). Des structures de filtrage coupe-bande et passe-bande et aussi un nouveau type de coupleur sont proposés comme applications. L'utilisation de ces matériaux offre des avantages tels que la réduction du poids et de l'encombrement, ce qui est bénéfique pour leur intégration dans un système électronique.

Mots clés: metamaterial; negative permeability; negative permittivity; negative index of refraction; antenna; filter; coupler; defected ground plane; SRR; SSRR

Mots clés: métamatériau; perméabilité négative; permittivité négative; indice de réfraction négatif; antenne; filtre; coupleur; plan de masse démétallisé; RAF; RAFC

Domaines: Sciences de l'ingénieur [physics]

Shah Nawaz Burokur. Mise en oeuvre de métamatériaux en vue d'application aux circuits microondes et aux antennes. Sciences de l'ingénieur [physics]. Université de Nantes, 2005. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00285722⟩