Analyse par des méthodes de “reverse engineering” de résonateurs piézoélectriques hautes performances

Les résonateurs à ondes acoustiques de volume (BAW) ont été étudiés dans le domaine temps-fréquence depuis longtemps et ont montré un rôle essentiel dans de nombreuses applications métrologiques telles que dans les dispositifs de positionnement comme GPS, Glonass, Galileo, etc. Ce travail de thèse présente la technique passive utilisée pour des mesures du bruit de phase dans les résonateurs BAW à quartz. Les résonateurs BAW de hautes performances ont été fabriqués par plusieurs fabricants européens et fournis pour une étude de “reverse engineering” durant cette thèse. Le manuscrit commence par rappeler les bases de cristallographie du quartz, de piézoélectricité et de caractérisation du bruit dans les résonateurs ultra-stables. La deuxième partie du travail donne des détails sur la mesure de bruit dans les résonateurs par une technique de suppression de porteuse et sur une adaptation pour les résonateurs LGT d’impédance très faible (< 10 ohms).La troisième partie concerne l’interprétation avec le modèle de Steven-Tiersten des résultats de mesures du bruit de phase à différentes températures et leur classification en fonction du bruit. Une simulation par méthode d’éléments finis (FEM) permet de comparer ces résultats avec la théorie de Steven-Tiersten. La quatrième partie, présente un test de modélisation du bruit de phase à l'aide d’un modèle d’intermittence. Des comparaisons de nos résultats avec la distribution de Mittag-Leffler ainsi que des distributions stables semblent indiquer un rejet du modèle d’intermittence en loi de puissance, dans notre cas. Enfin, le travail de “reverse engineering” est réalisé en démontant les résonateurs pour l'analyse des défauts par diffraction des rayons X et diffusion laser. Le démontage du résonateur a révélé des imperfections macroscopiques. Les résultats préliminaires de diffraction des rayons X montrent la présence de dislocations qui pourraient être une cause de bruit de phase dans les résonateurs. Ceci devra être confirmé sur d’autres résonateurs.

Source :  Thèse de doctorat, Université Bourgogne Franche-Comté via archive ouverte HAL

Link : https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-03022147

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