Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

Ce projet de recherche explore le développement de systèmes de communication acoustique sécurisés en utilisant des transducteurs ultrasoniques micromachinés (CMUTs). Après une revue approfondie de la littérature, les travaux ont commencé par une modélisation théorique des membranes des CMUTs pour identifier les paramètres influents, suivie de simulations sur COMSOL Multiphysics afin de prédire leur comportement dynamique. Ces simulations ont notamment permis d'analyser les déplacements des membranes, leur fréquence de résonance à l'aide d'un modèle masse-ressort, ainsi que l'influence de la tension de polarisation VDC sur leur raideur et leur fréquence de résonance. De plus, la tension d'effondrement a été calculée pour garantir un fonctionnement optimal et prévenir les défaillances mécaniques. L'étape suivante a porté sur la conception et la fabrication des CMUTs, réalisées à l'aide de la technologie de microfabrication PolyMUMPs. Des tests expérimentaux ont permis de caractériser les dispositifs, validant les résultats théoriques et simulés, et de démontrer leur capacité à vibrer à des fréquences spécifiques. Par ailleurs, la variation de la tension de polarisation DC et la mesure de la diaphonie entre éléments adjacents ont permis de comprendre davantage la réponse des CMUTs à différentes excitations. Enfin, une mise en oeuvre pratique a été réalisée pour tester les capacités des transducteurs dans des scénarios de communication. En utilisant une Radio SDR RadioBerry couplée à GNU Radio, différentes techniques de modulation ont été implémentées, notamment avec des schémas tels que l’ASK (Amplitude Shift Keying), BFSK (Binary Frequency Shift Keying), QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) et QAM (Quadrature Amplitude Modulation). Les tests ont été effectués sur les transducteurs CMUTs pour valider ces schémas de communication, et les signaux générés ont été visualisés à la fois dans GNU Radio et sur un oscilloscope. Ces étapes jettent les bases pour l'intégration des CMUTs dans des applications de communication sécurisées et à haut débit adaptée à la technique OFDM.