Mémoire de thèse de Nizar Ben Hassine_Finale - Laboratoire TIMA

CHAPITRE-I: LA TELEPHONIE MOBILE ET LA TECHNOLOGIE A ONDES DE VOLUMELes filtres diélectriques, basés sur des résonances électromagnétiques et qui ont été utilisés dans unpremier temps pour réaliser les fonctions de filtrage RF ne permettaient pas de suivre cette fortetendance vers la miniaturisation de la téléphonie cellulaire à cause de leur encombrement. Cettefonction a été confiée aux composants acoustiques comme nous le verrons dans la suite.Le point commun à tous les filtres électroacoustiques est qu’ils utilisent la conversion d’énergieélectrique en énergie acoustique et vice versa. L’intérêt d’exploiter les phénomènes acoustiques estque la propagation des ondes acoustiques se fait avec une vitesse beaucoup plus faible que celle desondes électromagnétiques [R.1.71] .Le principe de base pour ce choix est simple : étant donné que la vitesse du son dans les solides esttypiquement 10 000 fois plus faible que la vitesse d'une onde électromagnétique, la longueur d'ondeacoustique est seulement de quelques µm à 1GHz, alors que pour une onde électromagnétique à lamême fréquence, la longueur d’onde λ est de quelques dizaines de cm dans l’air. Ceci permet deconstruire des résonateurs à ondes acoustiques de très petite taille. L’effet piézoélectrique présent danscertains matériaux est utilisé pour coupler l'énergie entre les domaines électriques et acoustiques (etinversement).C’est le même principe que celui des résonateurs à quartz qui ont été longtemps utilisés en particulierpour réaliser des fonctions de filtrage. Mais devant les limitations en fréquence insurmontables de cesrésonateurs (typiquement, ce composant permet d’atteindre des résonances ne dépassant pas lacentaine de Mégahertz) et la limitation en bande passante, les SAW sont devenues la solutiontechnologique pour le filtrage haute fréquence.Les composants SAW transforment via un transducteur interdigité les ondes électromagnétiquesentrantes en ondes acoustiques. Celles-ci se propagent à faible vitesse v (comparée à la vitesse de lalumière) en surface du milieu piézoélectrique. En sortie, la transformation inverse (de l’acoustiquevers l’électromagnétique) est effectuée (FIG.1-8).Les transducteurs d’entrée et de sortie sont constitués d’électrodes métalliques en forme de peigne auxdoigts entrelacés (interdigités) qui sont déposés sur un matériau piézoélectrique. Lorsqu’on appliqueun champ électrique sur ces électrodes, on vient exciter les ondes acoustiques de surface. Pour unefréquence bien déterminée, ceci permet de créer une perturbation acoustique constructive pour lesondes de surface. Pour toutes autres fréquences, l’excitation produite entre les électrodes est de formedestructive et donc a tendance à s’atténuer. Dans ce type de transducteur la demi-longueur d'onde estfixée par la distance entre deux bandes métalliques consécutives (ou la périodicité du systèmed’électrodes). Ainsi, la fréquence est inversement proportionnelle à cette dimension latérale.Les ondes acoustiques évoluent en surface du substrat, suivant le mode de propagation d’unedéformation dans un solide (mode de Rayleigh), avec un temps de propagation égal au rapport de λ/v.Les premières utilisations de ces ondes acoustiques de surface en électronique datent de 1965 avec lestravaux de White et Voltmer [R.1.61] qui ont réalisé le premier dispositif permettant la génération et la24Nizar Ben Hassine : « Eude de la fiabilité des composants BAW pour des applications RF »