Conception d’un multi-capteur microonde imprimé pour les applications de l’internet-des-objets

Abstract

Malgré les avancées des techniques d’impression, la prolifération de matériaux sensibles et les avantages technologiques offerts par les technologies sans fil, peu d’études ont été consacrées à l’impression de capteurs micro-ondes, et encore moins aux multi-capteurs micro-ondes. Ce mémoire s’inscrit dans cette perspective, en explorant leur développement pour des applications de l’internet des objets (Internet of Things (IoT) en anglais). Ce travail vise à relever plusieurs défis technologiques. Il s'agit d'intégrer plusieurs matériaux sensibles et de gérer la sensibilité croisée liée à l’interdépendance des grandeurs électriques du capteur. Un autre enjeu concerne le traitement algorithmique permettant d’isoler chaque dynamique de détection dans le processus de mesure. Pour y répondre, nous avons adopté une approche basée sur les théories des lignes de transmission. Plus précisément, nous avons utilisé la technologie des guides d’ondes coplanaires (coplanar waveguide (CPW) technology en anglais) et les discontinuités. Cette méthode a permis de concevoir un circuit innovant exploitant des composants conducteurs et diélectriques pour assurer une multi-détection efficace. Pour cela, le logiciel de conception hyperfréquences HFSS a été utilisé. Dans un premier temps, un capteur radiofréquence, basé sur un résonateur à ligne de transmission coplanaire, a été modélisé. Cette modélisation repose sur la théorie des micro-ondes, les notions de capteurs et la maîtrise du logiciel. Ensuite, le capteur a été fabriqué par impression par gravure mécanique. Enfin, il a été soumis à des tests d'humidité et de température pour valider le concept. Pour cette dernière étape, des sels saturés et une résistance chauffante ont été utilisés.