Modellazione e Simulazione di Switch RF basati su biossido di vanadio (VO2)

I sistemi di tele-comunicazione di prossima generazione per la comunicazione, la sicurezza, la videosorveglianza, e per applicazioni civili, di difesa e aerospaziali richiedono operazioni ultra-veloci in tempo reale (real-time) e auto-riconfigurabili (a seconda della necessità) al fine di ottimizzare le prestazioni generali del canale (velocità dati, qualità del servizio, risoluzione, etc.). In tale contesto, gli array di antenne riconfigurabili (phased array) offrono la possibilità di modificare i parametri di lavoro caratteristici (frequenza, larghezza di banda, pattern di radiazione), e per tale motivo costituiscono un sistema chiave per lo sviluppo tecnologico dei prossimi decenni. Gli interruttori (switch) a microonde sono uno dei principali componenti tecnologici, in quanto consentono la configurazione di router e di sfasatori che, a loro volta, saranno poi integrati negli array riconfigurabili. Per superare i limiti dati dagli switch classici, in relazione al tempo di commutazione, è stato recentemente introdotto un materiale “intelligente”, il biossido di vanadio (VO2). Tale materiale presenta una transizione di fase da semiconduttore a metallo, alla temperatura di 68 °C. Questa caratteristica introduce una nuova tecnologia per la fabbricazione di switches ultra veloci (fino a raggiungere il sub-nanosecondo), con un alto isolamento, su una ampia banda di frequenza e con un elevato contrasto tra gli stati ON e OFF. Lo sviluppo, produzione e commercializzare dispositivi elettronici ultra-veloci, basati sul materiale VO2 è uno dei settori principali della compagnia francese TE-OX, http://www.te-ox.com/ In particolare, la Te-OX è riuscita a produrre una tipologia di commutatori ad elevate prestazioni in termini di inserzione e isolamento. Uno dei prossimi obiettivi dell’azienda è quello di ampliare la funzionalità dei dispostivi integrando un comando elettro-ottico per la transizione di fase. Il mio tirocinio formativo è stato svolto a Parigi presso la sede della compagnia TE-OX. Il principale obiettivo della ricerca è stato quello di, partendo dalle configurazioni presenti in azienda, di effettuare simulazioni full-wave dei circuiti di base riconfigurabili. La presente tesi riporta ed amplia modelli e simulazioni circuitali effettuati in azienda. In particolare, facciamo riferimento a switch ultra veloci basati su biossido di vanadio, e controllati otticamente.