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Laboratoire d’analyse et d’architecture des systèmes

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838documents trouvés

16480
10/02/2017

Fabrication and modeling of a capacitor microfluidically tuned by water

N.HABBACHI, H.BOUSSETTA, A.BOUKABACHE, M.A.KALLALA, P.PONS, K.BESBES

Monastir, MILE, MINC

Revue Scientifique : IEEE Electron Device Letters, Vol.38, N°2, pp.277-280, Février 2017, DOI: 10.1109/LED.2016.2644540 , N° 16480

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Abstract

This letter presents fabrication and modeling of a continuously tunable microfluidic capacitor, which is composed of electrodes obtained by classical electrodeposition and microfluidic channels generated by lamination of SU-8 films. We show that the capacitance increases continuously between Cmin = 0.52 pF and Cmax = 18.5 pF following addition of deionized (DI) water in microchannels. The capacitance tuning range reaches 3460% at 500 MHz. The quality factor decreases from Qmax = 69 when the capacitor is empty to Qmin = 5.3 when it is fully filled with DI water. We also model the electric field and current distributions inside microfluidic channels, showing that electric field is cancelled as they are entirely filled with DI water.

138952
16463
27/01/2017

Tunable MEMS capacitor: influence of fluids

N.HABBACHI, H.BOUSSETTA, A.BOUKABACHE, M.A.KALLALA, P.PONS, K.BESBES

Monastir, MILE, MINC

Revue Scientifique : Electronics Letters, Vol.53, N°2, pp.72-73, Janvier 2017 , N° 16463

Lien : https://hal.laas.fr/hal-01415341

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Abstract

In this letter we evaluate the effect of a dielectric liquid on the tunability of capacitor operating in RF domains. The RF measurement shows a high variations of the resonant frequency accompanied with a low insertion loss. Moreover, the fluid positions between electrodes modifies the capacitance value up to Tr = 6660% at 600MHz. The quality factor decreases in response of water filling from Qmax = 51.9 when it is empty to Qmin = 1.49 when it is fully filled. According to the FEM analysis, the change of the dielectric permittivity influences the capacitor performances. Essentially, the tuning range of the capacitance and the quality factor could reach respectively: Tr = 7660% and Qmin = 35.-

Abstract

In this letter we evaluate the effect of a dielectric liquid on the tunability of capacitor operating in RF domains. The RF measurement shows a high variations of the resonant frequency accompanied with a low insertion loss. Moreover, the fluid positions between electrodes modifies the capacitance value up to Tr = 6660% at 600MHz. The quality factor decreases in response of water filling from Qmax = 51.9 when it is empty to Qmin = 1.49 when it is fully filled. According to the FEM analysis, the change of the dielectric permittivity influences the capacitor performances. Essentially, the tuning range of the capacitance and the quality factor could reach respectively: Tr = 7660% and Qmin = 35.-

138674
16563
01/12/2016

Miniaturisation d'antennes très large bande pour applications spatiales

J.VALLEAU

MINC

Doctorat : INP de Toulouse, 1 Décembre 2016, 163p., Président: A.REINEX, Rapporteurs: C.DELAVEAUD, A.SHARAIHA, Examinateurs: P.POULIGUEN, Directeurs de thèse: H.AUBERT, A.BELLIO , N° 16563

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Abstract

Currently space applications require to embark more and more equipment to make the most complete missions possible. However, the space on satellites is a limited resource, therefore miniaturization of embedded electronics is a crucial requirement. In embedded applications covering several frequency ranges, use Ultra WideBand antennas (UWB) is a classic and effective solution to limiting the number of antennas and associated circuits. Therefore, the miniaturization of UWB antennas is a major scientific challenge. A miniaturization technique was recently discovered [1] - [3]. It consists to load an Archimedean spiral antenna by stacking coupled resonant rings. This technique allows a reduction of about 35% of the diameter of the antenna without significant degradation of radiating performances. The work of this thesis allows to improve the physical understanding of the role played by the rings in the miniaturization process. An equivalent circuit is developed on the basis of integral equations using extended test functions and the concept of surface impedance. This circuit simulates the electromagnetic response of the coupled and stacked rings 10 times faster than using commercial and rigorous simulation software. This time saving is employed to test a large number of solutions from which it is possible to identify the optimal structure for the miniaturization of the Archimedean spiral loaded with stacked resonant rings. To maximize the effect of coupled resonant rings in the miniaturization of the antenna, the choice of the resonant frequency of the rings is essential. This frequency must be low enough and allow the antenna to stay matched over the widest possible frequency band. The resonant frequency of the rings depends on the deployed perimeter of the rings. The perimeter length is fixed by the choice of the pattern and its number of repetitions along the rings. A quick methodology to select the most suitable pattern for the design of the miniaturized antenna is presented. This method and the equivalent electrical circuit enable a quick and optimized design of a miniature UWB antenna. The validation of this design methodology was done experimentally on the basis of several realizations.

Résumé

De nos jours les applications spatiales nécessitent d’embarquer toujours plus d’équipements afin de rendre les missions les plus complètes possibles. Cependant l’espace à bord des satellites est une ressource limitée et par conséquent, la miniaturisation de l’électronique embarquée est une nécessité cruciale. Dans les applications embarquées couvrant plusieurs plages de fréquence différentes, l’utilisation d’antennes ultra large bande (ULB) est une solution classique et efficace pour limiter le nombre d’antennes et de circuits associés. Leur miniaturisation présente donc un enjeu scientifique majeur. Une technique de miniaturisation consistant à charger une antenne spirale d’Archimède par un empilement d’anneaux résonants et couplés a récemment été découverte [1]-[3]. Elle permet une diminution de l’ordre de 35% du diamètre de l’antenne sans dégradation notable des performances en rayonnement. Les travaux de cette thèse permettent d’affiner la compréhension physique du rôle joué par les anneaux dans le phénomène de miniaturisation. Un circuit électrique équivalent est élaboré sur la base d’équations intégrales utilisant des fonctions d’essai étendues et le concept d’impédance de surface réactive. Ce circuit permet de simuler la réponse électromagnétique des anneaux empilés et couplés 10 fois plus vite qu’en utilisant des logiciels de simulation commerciaux et rigoureux. Ce gain de temps est mis à profit pour tester un nombre de combinaisons importants de solutions parmi lesquelles il est possible d’identifier la structure optimale pour la miniaturisation de la spirale d’Archimède chargée par des anneaux empilés et résonants. Pour maximiser l’effet des anneaux résonants couplés dans la miniaturisation de l’antenne, le choix de la fréquence de résonance des anneaux est crucial. Cette fréquence doit être suffisamment basse et permettre à l’antenne de rester adaptée en impédance sur la bande de fréquence la plus large possible. La fréquence de résonance des anneaux dépend du périmètre déployé des anneaux. Ce périmètre est fixé par le choix du motif de base et par le nombre de ses répétitions le long des anneaux. Une méthode rapide pour choisir le motif le plus adapté à la conception de l’antenne miniaturisée est présentée. Cette méthode et le circuit électrique équivalent permettent la conception optimisée et rapide d’une antenne ULB miniature. La validation de cette méthodologie de conception s’est faite expérimentalement sur la base de plusieurs réalisations.

Mots-Clés / Keywords
Miniaturisation; Antenne; ULB; Ultra large bande; Miniaturization; Antennas; Ultra-wideband (UWB);

139342
16440
30/10/2016

Wireless pressure measurement in air blast using PVDF sensors

J.FOURMANN, A.COUSTOU, H.AUBERT, P.PONS, J.LUC, A.LEFRANCOIS, M.LAVAYSSIERE, A.OSMONT

MINC, I2C, CEA-DAM

Manifestation avec acte : IEEE SENSORS 2016 du 30 octobre au 02 novembre 2016, Orlando (USA), Octobre 2016, 3p. , N° 16440

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01396857

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Abstract

This paper presents a wireless dynamic measurement of the air blast overpressure. This system is based on a piezoelectric PolyVinyliDene Fluoride (PVDF) sensor fully characterized with the help of a shock tube calibration instrument. A dedicated optimized wireless system is used in order to transmit the transient pressure. The pressure signal inside a fire ball was recorded wirelessly for the first time during the open field detonation of an explosive. The proposed simple and low-cost technique allows transmitting high bandwidth pressure signal and could be an alternative to the conventional wired transmission setup.

138359
16439
30/10/2016

Wireless hydrogen pressure dosimeter for nuclear high dose monitoring

E.DEBOURG, J.PHILIPPE, H.AUBERT, P.PONS, I.AUGUSTYNIAK, P.KNAPKIEWICZ, J.DZIUBAN, M.MATUSIAK, M.OLSZACKI

MINC, Wroclaw University, NCBJ

Manifestation avec acte : IEEE SENSORS 2016 du 30 octobre au 02 novembre 2016, Orlando (USA), Octobre 2016, 3p. , N° 16439

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01396854

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Abstract

This communication reports the very first experimental results on an original wireless, chipless and passive (battery-less) sensor for monitoring high doses of nuclear radiation. The micro-sensor combines a miniature hydrogen pressure dosimeter with a passive microwave resonator. The pressure response is derived from S11-parameter measurement using vacuum and atmospheric pressure conditions. After e-beam irradiation (20kGy) the resonant frequency shift of the resonator ranges between 0.12%/kGy and 0.42%/kGy while the hydrogen pressure inside the cavity varies from 20mbar/kGy to 90mbar/kGy. No significant frequency shift is observed when using sensors during 6 months. These results demonstrate that a good hydrogen hermetic seal was fabricated during the manufacturing process of the constitutive micro-cavity.

138357
16437
08/10/2016

Wireless sensors for the incident pressure measurement in air blast

J.FOURMANN, A.COUSTOU, H.AUBERT, P.PONS, J.LUC, A.LEFRANCOIS, M.LAVAYSSIERE, A.OSMONT

MINC, I2C, CEA-DAM

Manifestation avec acte : European Microwave Week ( EuMW ) 2016 du 08 octobre au 13 octobre 2016, Londres (UK), Octobre 2016, 4p. , N° 16437

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01396861

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Abstract

This paper addresses the measurement of incident pressure in air blast experiment using wireless pressure sensors. The analysis of the proposed wireless system is presented and measurement results obtained during an air blast event are reported. The proposed approach offers a very attractive solution in terms of cost, size and power consumption for transmitting and analyzing sensor data in harsh environment.

138353
16436
08/10/2016

Wireless passive sensors interrogation technique based on a three-dimensional analysis

D.HENRY, H.AUBERT, P.PONS

MINC

Manifestation avec acte : European Microwave Week ( EuMW ) 2016 du 08 octobre au 13 octobre 2016, Londres (UK), Octobre 2016, 4p. , N° 16436

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01396848

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Abstract

This paper describes a novel wireless passive sensors interrogation technique based on a three-dimensional analysis. Variable impedances acting as passive sensors are remotely read by a 24 GHz bistatic FMCW radar at distances of 2.0 meters and 5.5 meters. The radar performs a mechanical beam scanning to receive the electromagnetic echo level response in a volume. Several estimators are compared to calibrate and quantify the passive sensor input impedance. From this impedance the physical quantity of interest (temperature, pressure, strain …) can be derived.

138351
16459
03/10/2016

Cross dipoles rectenna for microwave applications

A.OKBA, S.CHARLOT, P.F.CALMON, A.TAKACS, H.AUBERT

MINC, TEAM

Manifestation avec acte : European Microwave Week ( EuMW ) 2016 du 08 octobre au 13 octobre 2016, Londres (UK), Octobre 2016, 4p. , N° 16459

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01409248

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Abstract

This paper addresses recent results obtained in the Ku band by using an innovative cross dipoles rectenna topology. The targeted application is the harvesting of the spill-over losses of microwave antennas for powering autonomous wireless sensors used for satellite health monitoring. The experimental results demonstrate that this compact antenna can provide at least 1 mW of DC power when it is illuminated by an incident electric field of 38 V/m or higher.

138452
16529
19/09/2016

LMI-based non-overshooting pressure control design for a wet clutch

L.DE PASCALI, F.COCCETTI, F.BIRAL, A.PALAZZETTI, F.PANIZZOLO, P.P.RINALDI, A.SASSARO, L.ZACCARIAN

Trento, MINC, Dana-Rexroth, MAC

Manifestation avec acte : IEEE Multi-conference on Systems and Control ( IEEE MSC ) 2016 du 19 septembre au 22 septembre 2016, Buenos Aires (Argentine), Septembre 2016, pp.329-334 , N° 16529

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Abstract

A Hydromechanical Variable Transmission is a device able to efficiently transmit non-constant mechanical torque from a source to a load. To suitably control this torque, Dana Rexroth has developed a hybrid transmission that combines a hydrostatic pathway and a mechanical one. The power transmitted along each pathway can be controlled by means of clutches. The torque and so the power transferred by each clutch depends on the oil pressure inside it. For this reason in this work we investigate a novel strategy for oil pressure control. First, we developed a simplified model for filled clutch systems and the related identification technique. Second, we developed a controller that ensures a fast rise time and a non-overshooting behavior. The controller synthesis relies on a convex Linear Matrix Inequalities formulation. The experimental tests show desirable rise time, overshoot and good robustness with respect to modeling errors and noise.

139036
16488
01/09/2016

Multiband rectenna for microwave applications rectenna

A.OKBA, A.TAKACS, H.AUBERT, S.CHARLOT, P.F.CALMON

MINC, TEAM

Revue Scientifique : Comptes Rendus de l'AcadÈmie des Sciences, 10p., Septembre 2016 , N° 16488

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01409598

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Abstract

This paper reports a multiband rectenna (rectifier + antenna) suitable for the electromagnetic energy harvesting of the spill-over loss of microwave antennas placed on board of geostationary satellites. Such rectenna is used for powering autonomous wireless sensors for satellite health monitoring. The topology of the rectenna is presented. The experimental results demonstrate that the proposed compact rectenna can harvest efficiently the incident electromagnetic energy at three different frequencies that are close to the resonant frequencies of the cross-dipoles implemented in the antenna array. Résumé Cet article présente une nouvelle rectenna (antenne + redresseur) muti-bande utilisable pour la récupération d'énergie électromagnétique à bord de satellites géostationnaires. L'objectif est de récupérer l'énergie électromagnétique rayonnée par les antennes placées à bord du satellite. L'énergie ainsi récupérée est alors utilisée pour alimenter des capteurs autonomes sans fil. Les résultats expérimentaux montrent que cette rectenna récupère, avec une bonne efficacité, l'énergie électromagnétique à trois fréquences qui correspondent aux fréquences de résonance de l'élément rayonnant de la rectenna.

138627
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