Dissertations / Theses: 'Antennes miniatures'

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Nikolayev, Denys. "Miniature antennas for biomedical applications." Thesis, Rennes 1, 2017. http://www.theses.fr/2017REN1S149.

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Abstract:

La télémétrie biomédicale et l’interfaçage neuronal à base de dispositifs miniatures et autonomes sans fil constituent de nouvelles applications en émergence. Elles visent à répondre à de nombreux enjeux y compris dans les domaines de la santé, du sport et bien être, ou encore de la sécurité au travail et de la défense. Parmi les applications typiques de biotélémétrie, nous pouvons citer le monitoring de certains paramètres physiologiques : température corporelle, pression artérielle, rythme cardiaque, taux de glucose et d’anticorps, détection d’agents chimiques, etc. En ce qui concerne l’interfaçage neuronal, il permet de restaurer les informations sensorielles, d’aider à la réadaptation des amputés, des personnes atteintes de paralysie ou des patients atteints de maladies neurodégénératives. L’objectif principal de cette thèse est de contribuer au développement de dispositifs miniaturisés et communicants pour le monitoring, en continu, de variables physiologiques d’humains ainsi que d’animaux. Ces dispositifs innovants nécessitent un système de communication fiable. Plus particulièrement, il s’agit d’analyser le milieu de propagation à l’intérieur des tissus biologiques et de développer des antennes miniatures innovantes ainsi que des méthodes pour leur analyse et leur caractérisation. Le verrou majeur concerne le rendement des antennes miniatures. Les effets de forte hétérogénéité, dispersion, pertes très élevées des milieux biologiques et les contraintes de miniaturisation et d’intégration dans des dispositifs in-body limitent la portée des systèmes existants à quelques dizaines de centimètres. Tout d’abord, des outils spécifiques de modélisation et d’optimisation ont été développés en collaboration avec l’Université de Bohème de l’Ouest. Ces outils sont indispensables pour l’analyse des composants de systèmes antennaires complexes : le code Agros2D (CAO interne) utilise des méthodes entièrement adaptatives. Cette approche permet de réduire la complexité d’optimisation des antennes in-body jusqu’un seul dégrée de liberté. Puis, la limite fondamentale de rendement des antennes pour les applications in-body a été définie ; les liens entre cette limite et la taille de l’antenne, sa fréquence de fonctionnement, la polarisation et les matériaux utilisés (dont hypothétiques) ont été quantifiés pour la première fois. Ce travail fondamental a d’abord pour objectif l’optimisation des performances de l’antenne actuelle de la capsule e-Celsius de l’entreprise BodyCAP pour accroître la portée de la gélule, en prenant en compte les caractéristiques des matériaux et le milieu de propagation que constituent les tissus biologiques. Dans cette étape on inclut également la fabrication des prototypes de gélules télémétriques ainsi que leurs mesures d’impédance. L’antenne optimisée a une portée trois fois plus importante que celle actuelle tout en occupant le même volume. En utilisant ces principes de conception, nous avons développé et caractérisé une antenne à 434 MHz adaptée à une large gamme d'applications in-body. Des dimensions ultra-miniatures, une robustesse et un rendement accrus permettent de l'utiliser à la fois pour des applications des capsules à implanter et à avaler. Enfin, en développant davantage les méthodes de conception et d’optimisation, nous avons conçu une antenne double-bande. Ayant la même robustesse que son équivalent actuel mono-bande, elle présente également un rendement encore plus élevé, permettant ainsi de fonctionner au-delà de 10 m. La caractéristique double-bande permet de concevoir les dispositifs in-body rechargeables sans fil dans le corps. Les antennes proposées contribuent au développement ultérieur d'une nouvelle génération de dispositifs miniatures in-body qui impliquent une intégration complexe et dense des capteurs, de la logique et de la source d'alimentation Emerging wireless biotelemetry using miniature implantable, ingestible or injectable (in-body) devices allows continuously monitor and yield human or animal physiological parameters while maintaining mobility and quality of life. Recent advances in microelectromechanical systems and microfluidics—along with ongoing miniaturization of electronics—have empowered numerous innovations in biotelemetry devices, creating new applications in medicine, clinical research, wellness, and defense. Among the typical applications, I can mention, for example, the monitoring of physiological variables: body temperature, blood pressure, heart rate, detection of antibodies, chemical, or biological agents. Biotelemetry devices require a reliable communication system: robust, efficient, and versatile. Improving the transmission range of miniature in-body devices remains a major challenge: for the time being, they are able to operate only up to a few meters. Among the main issues to face are low radiation efficiencies (< 0.1%), antenna impedance detuning, and strong coupling to lossy and dispersive biological tissues. Thus, the main goal of the thesis is to conduct a multi-disciplinary study on development, optimization and characterization of antennas for in-body biotelemetry devices. After state-of-the-art and the context, I start with the development on both physical and numerical approaches to account for the effect of human tissues on the antenna. I propose the methodology to achieve given electromagnetic properties at a given frequency based on the full factorial experiment and surface response optimization. In addition, I describe the spherical physical phantom for the far-field characterization along with a combination of feed decoupling techniques. I proceed by reviewing the trough-body propagation mechanisms and deriving the optimal frequency for the in-body devices. I formulate the problem using four phantoms (homogeneous and heterogeneous) and perform full-wave analysis using an in-house hp-FEM code Agros 2D. Next, I study the existing antenna used by the BodyCap Company for its e-Celsius capsule and the ways on how to improve its operating range and robustness under strict integration and material constraints. The mechanisms of antenna–body coupling are analyzed and the found solution improves the antenna IEEE gain by 11 dBi (the operating range is at least tripled). The existing matching circuit and balun are optimized too for the given application reducing its size from eleven to seven discrete elements. In the following chapters, I continue studying the decoupling of antennas from a body using specific microstrip designs and dielectric loading via capsule shell. By applying the developed approaches, a high robustness and radiation efficiency can be achieved. At first, I develop a proof-of-concept antenna that demonstrates that the perfect matching (detuning immunity) is achievable for the operation within all human tissues. Based on these results, I develop a miniature and versatile biotelemetry platform: a 17 mm x 7 mm alumina capsule containing a conformal 434 MHz antenna. The antenna is well matched to 50 Ohm within the majority of human tissues and operates with an arbitrary device circuitry. Like this, one can use it ''as is,'' applying it for a wide range of in-body applications. Then, I develop a low profile conformal dual-band antenna operating in 434 MHz and 2.45 GHz bands. Such antenna can integrate both data transmission and wireless powering functionality increasing the available space inside an in-body device and increasing its scope of applications. Finally, I present the perspective developments including in-body sensing methodology. The obtained results contributes to further development of a new generation of miniature in-body devices that involve complex and dense integration of sensors, logic, and power sources

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Kabalan, Aladdin. "Miniaturisation et modélisation d’antennes monopoles larges bandes utilisant des matériaux magnéto-diélectriques en bande VHF." Thesis, Rennes 1, 2019. http://www.theses.fr/2019REN1S041/document.

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Abstract:

Les avions comportent plusieurs systèmes de navigation et de communication nécessitent des antennes VHF large bande. Réduire la taille de ses antennes est un enjeu majeur tout en gardant des bonnes performances. Cette thèse propose des nouvelles configurations d'antennes à profil bas utilisant des nouveaux matériaux nanocomposites non conducteurs constitués de nanoparticules magnétiques développés au Lab-STICC. Un monopole planaire large bande a été développé et optimisé avec un taux de miniaturisation de 60% grâce à l'utilisation d'un matériau magnéto-diélectrique de forte perméabilité et faible pertes couvrant seulement 5% de sa surface. Les résultats expérimentaux, en presque parfait accord avec les simulations, montrent que le diagramme de rayonnement est omnidirectionnel et que la polarisation est verticale, avec un bon niveau du gain. L'antenne monopole planaire insérée dans un MMD des dimensions limitées avec des pertes a été modélisée par un nouveau circuit équivalent multi résonant. Ce circuit est développé à partir de l'impédance d'entrée de l'antenne et des caractéristiques du MMD, et validé par les simulations avec un parfait accord entre les résultats Airplanes with multiple navigation and communication systems require broadband VHF antennas. Reduce the size of these antennas is a major challenge while keeping good performances. This thesis proposes new configurations of low profile antennas using new nanocomposite non-conductive materials consisting of magnetic nanoparticles developed at Lab-STICC. A broadband planar monopole has been developed and optimized with a 60% miniaturization rate thanks to the use of a high permeability and low loss magneto-dielectric material covering only 5% of its surface. The experimental results, in almost perfect agreement with the simulations, show that the radiation pattern is omnidirectional and that the polarization is vertical, with a good level of gain. The planar monopole antenna inserted in a MMD of limited dimensions with losses was modeled by a new multi-resonant equivalent circuit. This circuit is developed from the input impedance of the antenna and the characteristics of the MMD. and validated by the simulations with a perfect agreement between the results

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Belmkaddem, Kawtar. "Contrôle du rayonnement des antennes miniatures." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAT031.

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Abstract:

Dans le contexte actuel où l’évolution des systèmes sans-fil est jugée importante, il estnécessaire de pouvoir réduire les pollutions électromagnétiques qui limitent l’acceptabilité descommunications et la cohabitation des systèmes. D’une façon générale, les besoins de contrôle durayonnement des antennes miniatures répondent donc à une demande croissante pour améliorer lesportées mais aussi pour limiter les interférences dans les systèmes sans-fil. Ces dernières années,malgré le développement connu dans les domaines des antennes, la question du contrôle durayonnement des antennes miniatures connait plusieurs barrières empêchant leur déploiementtechnologique. L’approche retenue dans le cadre de cette thèse est le développement de nouveauxconcepts de contrôle du rayonnement des antennes miniatures par la mise en oeuvre de différentestechniques. Cette étude a pour objectif de soulever quelques questions concernant un sujet d’étude peuexploré In the current context where the evolution of communicating objects is important indifferent growing fields such as: localization, wireless multimedia systems, etc., controlling theradiation pattern of antennas is one of the most important issues for future radio communicationsystems. In recent years, despite the growth experienced in the areas of antennas, the issue of smallantennas radiation control knows several barriers preventing their deployment. This thesis focuses onthe analysis of the problem of controlling the radiation pattern of small antennas and aims to raisesome questions about a little-explored subject of study. This work gives an approach using differenttechniques to develop new concepts of controlling the radiation pattern of antennas

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Dakhli, Saber. "Augmentation de la performance des antennes miniatures inspirées par métamatériaux : conception d'antennes, inspirée par métamatériaux." Thesis, Rennes 1, 2015. http://www.theses.fr/2015REN1S029/document.

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Abstract:

Le travail de cette thèse concerne la conception de nouvelles architectures d'antennes miniatures ou multifréquences en utilisant la technique inspirée des métamatériaux. Les antennes proposées sont munies de nouvelles formes d'éléments parasites qui permettent d'obtenir des structures compactes et donc facilement intégrables dans les terminaux mobiles. Par la suite, l'étude et la conception d'antennes directives et reconfigurables en diagramme de rayonnement par la technique inspirée des métamatériaux a été menée. En première partie, une étude paramétrique sur les paramètres pertinents de la structure a été effectuée afin de bien comprendre le fonctionnement de celle-ci. En deuxième partie, des antennes miniatures et directives sont proposées. Finalement, de nouvelles structures directives et reconfigurables en diagramme de rayonnement sont présentées The work of this thesis concerns the design of new architectures of miniature antennas by using the concept of metamaterials-inspired.The proposed antennas integrate new shapes of parasitic elements that allow to obtain compact structures and therefore easily integrated into mobile devices

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Batel, Lotfi. "Antennes miniatures directives actives." Thesis, Rennes 1, 2016. http://www.theses.fr/2016REN1S014/document.

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Abstract:

En focalisant le rayonnement dans les directions utiles, les antennes directives ouvrent de nouvelles perspectives pour les applications sans-fil en termes de sélectivité spatiale, d'impact environnemental électromagnétique et de modes d'utilisation. Cependant les techniques classiques pour augmenter la directivité aboutissent souvent à une augmentation de la taille de l'antenne rendant difficile l'intégration dans les petits objets communicants. Cette difficulté est particulièrement critique pour les gammes de fréquences inférieures au gigahertz, lorsque l'on vise une intégration dans des objets dont les dimensions sont limitées à quelques centimètres. Le contrôle du rayonnement reste un enjeu important pour les radiocommunications futures afin de réduire les pollutions électromagnétiques qui limitent l'acceptabilité des communications sans-fil et la cohabitation des systèmes. L'état de l'art récent dans le domaine des antennes miniatures a montré de nouvelles perspectives pour l'établissement de super-directivité ; c'est-à-dire pour dépasser la directivité naturelle faible des systèmes antennaires miniatures. Ces perspectives reposent sur l'utilisation de réseaux d'antennes parasites miniatures pour construire un rayonnement directif. De plus, les activités de recherche dans le domaine des antennes actives ces dernières années permettent d'envisager une approche moderne aux problématiques liées à la directivité des antennes miniatures. Ces travaux de thèse ont pour objectif d'évaluer les perspectives d'améliorations qu'apporte l'électronique active aux problématiques des antennes miniatures directives. Des circuits au comportement particulier sont notamment mis en œuvre et évalués expérimentalement pour concrétiser ces nouvelles perspectives Directive antennas, used to focus the radiation in useful directions, offer new perspectives for wireless applications in terms of spatial selectivity, electromagnetic environmental impact and possible uses. Nevertheless, usual techniques to enhance antennas’ directivity lead to larger antennas and their integration into small objects would be difficult. That becomes critical when antennas working at less than 1 GHz frequencies have to be integrated in small objects (around few centimeters). Radiation control through directive antennas is being an important issue for the future communications. This kind of antennas allows reducing electromagnetic pollutions which limit wireless systems and communicants objects cohabitation. Recent state of the art shows new perspectives to establish small antennas with super directive radiation using parasitic antenna arrays. A super directive antenna is a small antenna that exceeds its natural and low directivity. Moreover, these last few years, researches on active antennas and associated results could be considered for modern approach to deal with small and directive antennas’ issues. In this work, we propose to evaluate the enhancement perspectives brought by the active electronic circuits to solve the small and directive antennas’ issues. Typically, special active circuits are designed and experimentally evaluated to materialize those antennas perspectives

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Souai, Sana. "Réseaux d’antennes miniatures super-directifs reconfigurables basses fréquences pour l’IoT." Thesis, Université Côte d'Azur, 2021. http://www.theses.fr/2021COAZ4020.

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Abstract:

L'Internet des objets (IoT) fait référence à tout système où les objets sont connectés à Internet, il intègre une architecture de connectivité réseau, des capteurs et des appareils intelligents. Selon des recherches récentes, environ 30 milliards d'objets collectent désormais des données et effectuent toutes sortes de tâches. Déployées dans des environnements intelligents, tels que les maisons intelligentes, les villes intelligentes et les transports intelligents.Le but de cette thèse est le développement dans un espace réduit, réseau d'antennes miniatures basse fréquence, en vue d’atteindre une super directivité et reconfigurable pour une communication longue portée et dans des zones difficiles d'accès. Le couplage sera pris en compte dans cette tâche et les pondérations optimales nécessaires pour maximiser la directivité seront déterminées. Des prototypes seront également produits pour valider les résultats de la simulation. L'étude et la simulation électromagnétique 3D des antennes seront réalisées principalement avec des logiciels commerciaux (HFSS, CST,…).Dans notre première étude, un réseau parasite d’antennes formé de deux éléments électriquement petits pour les applications Internet de l’objet, déployé à la fréquence 868 MHz , a été présenté qui est capable de commuter son faisceau suivant deux directions différentes. La reconfigurabilité est obtenue à l'aide de diodes PIN pour réduire le rayonnement arrière et diriger le faisceau dans la direction souhaitée. La structure proposée génère une directivité élevée de 6,8 dBi en simulation et 6,7 dBi en mesure à 868 MHz pour chaque direction dans le plan azimutal.Dans la seconde étude, nous avons tenté d'améliorer le gain de l'antenne présentée précédemment. En nous inspirant de la structure de l'antenne Yagi, nous avons pensé à ajouter quatre directeurs de chaque coté pour améliorer la directivité et orienter le lobe principal dans deux directions différentes. La directivité simulée est d’environ 8,5 dBi en simulation et de 8,4 dBi en mesure à 868 MHz dans deux directions différentes dans le plan azimutal.En vue de réduire le rayonnement arrière, le potentiel de l’électronique active a été exploité. Nous proposons l'utilisation d'un circuit Non-Foster pour convertir une impédance positive en impédance négative, comme charge à appliquer sur l'élément parasite. La partie résistive de la charge a été prise en considération pour maximiser le gain total du réseau. L'autre avantage de ce type de circuit est qu'il facilite la reconfigurabilité dans plusieurs directions en faisant simplement varier l'impédance de charge à convertir The Internet of Things (IoT) refers to any system where objects are connected to the Internet; it incorporates network connectivity architecture, advanced sensors and devices. According to recent research, about 30 billion objects are now collecting data and performing all sorts of tasks.The aim of this thesis is the development in a small space of a low frequency miniature and super-directive antenna array. Coupling will be taken into account in this work and the optimal weightings necessary to maximize directivity will be determined. Prototypes will also be produced to validate the simulation results. The study and 3D electromagnetic simulation of the antennas will be carried out mainly with commercial software (HFSS, CST, …).In our first study, a switchable beam and super-directive Electrically Small Antenna (ESA) dipole deployed at an IoT network gateway at 868 MHz was presented. Reconfigurability is achieved using PIN diodes to reduce the back radiation and to steer the beam to the desired direction. The proposed structure generates a high directivity of 6.8 dBi in simulation and 6.7 dBi in measurement at 868 MHz for each beam in the azimuth plane.In the second study, we thought about improving the antenna gain previously presented. Getting inspired by the Yagi antenna structure, we added four directors to each element to enhance the directivity and to steer the main bean in two different directions. A simulated directivity of 8.5 dBi in simulation and 8.4 dBi in measurement at 868 MHz for both directions.To maintain low-side lobes, we propose the use of a Non-Foster circuit to convert positive impedance into negative impedance, as a load for the parasitic element to take into account the resistive part of the load and thus maximize the gain of the array. The other advantage with this kind of circuit is that it facilitates reconfigurability in several directions by just varying the load impedance to be converted

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Debard, Alexandre. "Analyse et optimisation d'antennes réseaux compactes superdirectives." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. http://www.theses.fr/2020GRALT058.

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Abstract:

Cette thèse a pour objectif l’étude et la recherche d’amélioration de la technologie d’antenne réseau superdirective. Cette technologie a récemment été rééxaminée dans la littérature car elle peut apporter des fonctionnalités intéressantes pour les applications de télécommunication futures. L’examen de ce type d’antenne est donc conduit à travers l’outil de la décomposition en ondes sphériques qui permet l’étude générale des limites de directivité ou de gain, en considérant des pertes d’énergie dans l’antenne. La théorie classique des antennes réseau end-fire est aussi revue, dans le cas de réseaux à espace inter-éléments uniformes et à éléments indépendamments excités. Cette étude fournit une évaluation analytique de l’efficacité et de la sensibilité à la précision des coefficients d’excitation.Les dipôles infinitésimaux et les sources de Huygens sont considérés dans une proposition de développement qui lie la théorie des réseau et de la décomposition en ondes sphériques. Cette contribution fournit une preuve formelle de la limite de directivité des réseaux end-fire de sources de Huygens ainsi qu’une borne supérieure de la directivité des réseaux de dipôles, quand la distance inter-éléments tend vers zéro.. De plus, il est montré comment la théorie classique des antennes réseau peut aussi être utilisée pour extraire des coefficients d’excitations qui maximisent le gain plutôt que la directivité, quand des résistances de pertes sont considérées. Un examen est aussi fait selon la taille d’antenne pour montrer quelles conditions sont les plus favorables pour l’utilisation de réseaux end-fire optimisés pour le supergain ou pour la superdirectivité.Dans une seconde partie, les implémentations pratiques d’antennes superdirectives sont revue dans l’état de l’art, en se concentrant sur les sources de Huygens et les réseaux compacts end-fire. L’architecture d’implémentation choisie de réseau à éléments parasites est ensuite détaillée est étudiée dans le but de minimiser le recours à des résistances positives ou négatives. Cela mène à la conception et aux mesures de cinq prototypes qui visent à atteindre le maximum de gain ou de directivité possible, pour une taille d’antenne limitée, avec des réseaux end-fire de deux, trois et quatre dipôles The purpose of this thesis is to study and seek improvement of the superdirective antenna array technology. This technology has been recently re-examined in the literature since it can bring some interesting functionalities in the future telecommunication applications. The examination of this type of antenna is thus conducted through the use of Spherical Wave Expansion which allows for the general study of directivity limits as well as gain limits, considering lossy antennas. The classical theory of end-fire array antennas is also reviewed, in the case of uniformly spaced tapered arrays, providing theoretical evaluation of efficiency and sensitivity to source feeding precision.Infinitesimal dipoles and Huygens sources are considered in a proposed development that links array theory and Spherical Wave Expansion. This contribution provides a formal proof for the directivity limit of Huygens-source-based end-fire arrays as well as an upper bound for the directivity of dipole-based arrays, when the inter-element spacing tends to zero. Moreover, it is shown how classical array theory can also be used to derive excitation coefficients that maximize gain rather than directivity, when loss resistances are considered. An examination over antenna size is also made to demonstrate which conditions are most favorable for the use of such supergain or superdirective end-fire array optimization.In a second part, practical implementations of superdirective antennas are surveyed, focusing on Huygens sources and compact end-fire array designs. The chosen implementation architecture of parasitic element arrays is then detailed and studied, in order to minimize the requirement for negative or positive resistive loads. This lead to the design and measurement of five prototypes that aim at achieving the maximum possible gain or directivity for a limited radiator size, with two-, three- and four-dipole end-fire arrays

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Diallo, Kadidiatou. "Antennes miniatures basses fréquences, reconfigurables pour le LTE." Thesis, Université Côte d'Azur, 2021. http://www.theses.fr/2021COAZ4010.

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Abstract:

Cette thèse porte sur l’étude, la conception et l’optimisation d’antennes miniatures, multi-bandes et agiles en fréquence, destinées à des applications IoT et mobiles dans les bandes LTE et 5G sub-6 GHz. Ces antennes sont réalisées sur des plans de masse de dimensions 120x60 mm². D’abord la conception d’une antenne PIFA bi-bande, couvrant les bandes ISM 868 MHz et 915 MHz est effectuée. Ensuite, nous avons proposé la conception et l’optimisation d’un système multi-antennaires multistandards à deux accès, fonctionnant sur les fréquences basses de la bande LTE (700 à 900 MHz) et couvrant en même temps la bande LTE 2600 et une partie de la bande 5G [3,4 - 3,8 GHz]. Ce système antennaire est constitué de deux antennes PIFAs associées à des éléments parasites également de type PIFA, permettant l’élargissement de leurs bandes passantes dans certaines bandes de fréquences. L’une des antennes fonctionne sur trois bandes de fréquences, elle est agile en fréquence sur sa bande basse. L’autre antenne opère quant à elle sur deux bandes fréquences (la bande LTE 2600 et la bande 5G 3600). L’agilité en fréquence de l’antenne reconfigurable est obtenue au moyen d’une diode varactor polarisée directement sur le port d’alimentation de l’antenne à l’aide d’un circuit LC parallèle, connecté sur sa ligne d’alimentation. Enfin, grâce à l’étude des modes caractéristiques du plan de masse, les positions des différentes antennes du système MIMO sont choisies de manière à ce qu’elles soient naturellement isolées sans l’emploi des méthodes de découplage classiques. Le système final couvre la bande LTE [700 - 900 MHz], reconfigurable en fréquence, la bande LTE 2600 et une partie de la bande 5G [3,4 - 3,8 GHz]. Les mesures ont montré une bonne isolation des antennes (|S21| -20 dB) dans les deux bandes où le système fonctionne en mode MIMO. Les efficacités mesurées dans la bande reconfigurable ne sont pas très élevées, cependant, elles restent correctes pour l’application visée This thesis focuses on the study, design and optimization of miniature multiband and frequency reconfigurable antennas for IoT and mobile applications in LTE and 5G frequency bands. Ground planes of dimensions 120*60 mm² were used. First the design of a dual-band PIFA antenna operating in the ISM 868 MHz and 915 MHz bands is carried out. Then, we proposed the design and optimization of a two-port multi-antenna system, operating on the low frequency LTE band (from 700 MHz to 900 MHz) and covering at the same time the LTE 2600 band and part of the 5G middle band. This antenna system consists of two PIFAs antennas associated with parasitic elements that used to expand their bandwidths in certain frequency bands. One of the antennas operates on three frequency bands and it is frequency tunable on the low band. The other antenna operates only on two frequency bands, the LTE 2600 band (from 2500 MHz to 2700 MHZ) and 5G middle band (from 3.4 GHz to 3.8 GHz). The frequency agility of the reconfigurable antenna is achieved by using a varactor diode which is directly biased on antenna feeding port. Finally, thanks to the study of the characteristic modes of the ground plane, the positions of the MIMO system antennas are chosen so that they are naturally isolated without the use of conventional decoupling methods. The final system covers the LTE [700 - 900 MHz] band, reconfigurable in frequency, the LTE 2600 band and part of the 5G middle band. The measurements showed good port isolation (|S21| -20 dB) in the two bands where the system operates in MIMO mode. The efficiencies measured in the reconfigurable band are not very high, however, they remain correct for the intended application

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Jaafar, Hussein. "Antennes miniatures, large bande et superdirectives à charges optimisées par l'analyse des modes caractéristiques." Thesis, Rennes 1, 2018. http://www.theses.fr/2018REN1S031/document.

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Abstract:

L'évolution rapide dans les systèmes de communication sans fil nécessite plus de miniaturisation de divers composants électroniques en plus de l'élément majeur de la technologie sans fil : l'antenne. Dans ce cas, une antenne occupant un espace limité devrait être miniaturisée pour fonctionner aux bandes de communication souhaitées. Cependant, à mesure que la taille électrique de l'antenne diminue, ses performances se dégradent considérablement et sa bande passante, son efficacité et sa directivité sont limitées. Les techniques classiques de réduction de la taille avec chargement de matériau et mise en forme géométrique de l'antenne souffrent d'une bande passante étroite et d'une faible efficacité de rayonnement. D'autre part, les tentatives d'augmenter la directivité des petites antennes en utilisant des réseaux superdirectifs sont également associées à une faible efficacité de rayonnement bande passante très étroite. Pour pallier ces inconvénients, nous proposons de booster les performances des antennes compactes en utilisant des charges réactives embarquées. En plaçant correctement les charges (actives ou passives) à l'intérieur de l'antenne, il est possible de contrôler les courants pour améliorer de manière significative les performances de l'antenne en termes de bande passante et de directivité. Cependant, pour un succès des critères de chargement, il est obligatoire d'analyser les modes naturellement supportés par l'antenne étudiée. On les appelle les modes caractéristiques, qui fournissent des aperçus physiques profonds sur le comportement de l'antenne et ses modes de rayonnement. En combinant cette théorie avec l'algorithme d'optimisation, il devient possible de manipuler de manière optimale les courants à l'intérieur de l'antenne en utilisant des charges réactives pour obtenir des conceptions large bande, superdirectives et efficaces The rapid evolution in the wireless communication systems requires more miniaturization of various electronic components in addition to the major element of the wireless technology: the antenna. In this case, an antenna occupying a limited space should be miniaturized in order to operate at the desired communication bands. However, as the electrical size of the antenna decreases, its performance degrades dramatically and it becomes limited in bandwidth, efficiency, and directivity. Classical size reduction techniques with material loading and geometry shaping of the antenna suffer from narrow bandwidth and low radiation efficiency. On the other hand, attempts to increase the directivity of small antennas using superdirective arrays are also associated with low radiation efficiency and very narrow bandwidth. To overcome these drawbacks, we propose boosting the performance of compact antennas using embedded reactive loads. By properly placing loads (active or passive) inside the antenna, it is possible to control the currents to significantly enhance the antenna performance in terms of bandwidth and directivity. Yet, for a successful loading criteria, it is mandatory to analyze the modes that are naturally supported by the antenna under study. These are called the characteristic modes, which provide deep physical insights about the behaviour of the antenna and its radiating modes. By combining this theory with and optimization algorithm, it becomes possible to optimally manipulate the currents inside the antenna using reactive loads to achieve wideband, superdirective and efficient designs

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Niang, Anna. "Antennes miniatures et structures électromagnétiques à circuits non-Foster." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLS007/document.

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Abstract:

La recherche de nouveaux matériaux a permis de nouveaux développements au cours de ces dernières décennies. Ce sont entre autres les diélectriques artificiels ou encore les métamatériaux. Cependant, si ces matériaux restent passifs, malgré tous les développements possibles, les performances des antennes, ou autres structures électromagnétiques qui découlent d’eux seront toujours confrontés aux mêmes limitations fondamentales. En intégrant des circuits actifs dans ces matériaux, par exemple des résistances négatives, des capacités négatives et des inductances négatives, il est possible de dépasser ces limitations ainsi les propriétés synthétisables et les applications d’ingénierie pourront être significativement élargies. En effet, cela permettrait de créer des matériaux et des dispositifs dont les propriétés ne seront pas possibles autrement et surpasseraient celles des matériaux existant dans la nature. Cette thèse a été l’occasion dans un premier temps d’utiliser les circuits non-Foster qui sont des circuits à rétroaction actif, pour l’adaptation d’une antenne électriquement petite à basses fréquence. Ceci a permis de mettre en évidence ses avantages par rapport à une adaptation passive plus conventionnelle.Ensuite, des capacités négatives ainsi que des inductances négatives et positives ont été conçues. Leur fonctionnement totalement différent des composants passifs a été mis en exergue. Ce qui nous a conduit à les appliquer sur des structures périodiques. Cela a donné des résultats intéressants comme la propagation supraluminique sur une ligne de transmission des ondes. Et en les appliquant à la cellule unitaire d’une surface de métamatériaux qui est aussi une structure périodique, sa taille est réduite pour une plus grande compacité des antennes à cavités conçues pour les basses fréquences où la longueur d’onde est très grande The search of new materials has enabled new developments in recent decades. Among these are artificial or dielectric metamaterials. However, if these materials are passive, despite all the possible developments, the antennas performances or other structures resulting from them will still face the same fundamental limitations. By adding active circuits in these materials, such as negative resistors, negatives capacitors and negative inductors, it is possible to overcome these limitations and the synthesized properties and engineering applications can be significantly expanded. Indeed, this would create materials and devices with properties which can allow us to obtain behavior nonexistent in nature. This open the way to new applications. In this thesis, we explore the opportunity at first to use non-Foster circuits that are active feedback circuit, in the matching network of an electrically small antenna for low frequency operation. This helped to highlight its advantages over more conventional passive matching. Then, negative capacitors and negative and positive inductors were fabricated. Their totally different behaviors with passive components were also highlighted. This led us to apply them on periodic structures. Interesting results were obtained as superluminal wave propagation on a transmission line. And by applying to the unit cell of a metamaterial surface which is also a periodic structure, the size is reduced to a more compact cavity antennas designed for low frequency where the wavelength is very large

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Hamouda, Hafedh. "Conception d'antennes miniatures intégrées à leur support pour applications en télémédecine mobile." Thesis, Nice, 2014. http://www.theses.fr/2014NICE4062.

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Abstract:

La télémédecine et plus particulièrement la télémédecine mobile semble représenter l’avenir en termes de soins médicaux. Ce concept nécessite cependant pour sa viabilité, de disposer d’éléments rayonnants miniatures, fortement efficaces, et capables de communiquer sur plusieurs bandes. Ce mémoire présente la méthodologie de conception et l’optimisation d’antennes miniatures intégrées, dédiées à un dispositif spécifique permettant de réaliser une liaison radiofréquence entre un implant médical et le téléphone portable d’un patient. Cependant, la miniaturisation des antennes, éléments clés de ce concept, s’accompagne généralement d’une dégradation de son efficacité et de sa bande passante, ce qui rend délicat leur mise en œuvre sur au moins deux des points essentiels recherchés. La conception de ce type d'antennes nécessite donc une analyse très fine des phénomènes physiques mis en jeu dont notamment la limite théorique en termes de performances que l'on peut atteindre pour une antenne circonscrite à un volume donné. De plus, ces performances radioélectriques sont fortement dépendantes de l'environnement dans lequel est placée l’antenne. Par conséquent, l'influence de chaque partie constituant cet environnement doit être prise en compte lors de l'intégration, ce que nous décrivons également dans ce manuscrit à travers différentes solutions d’éléments rayonnants This thesis presents the design and the optimization of miniature antennas integrated in specific devices dedicated to ensure communications between medical implants and a mobile phone in the context of telemedicine applications. However, the miniaturization of antennas necessarily implies a degradation of efficiency and bandwidth, which makes it difficult for implementation. Then, the design of electrically small antennas requires a very good understanding of the physical phenomena such as the theoretical limits of performance in terms of bandwidth and efficiency that can be expected for a radiating element with given dimensions. Furthermore, the performance of an electrically small antenna is also highly dependent on the environment in which it is mounted. Therefore, its interaction with each part of its close environment was highlighted and analyzed

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Huitema, Laure. "Conception d’antennes miniatures à base de matériaux innovants pour systèmes de communications mobiles." Limoges, 2011. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/a25b0fa1-3acc-4afb-ad61-8ca9e1c81d3f/blobholder:0/2011LIMO4031.pdf.

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Abstract:

Face à la volonté d’intégrer une quantité toujours plus importante de nouveaux services au sein des terminaux mobiles de nouvelle génération et afin de répondre à leurs contraintes d’encombrement, de nouveaux concepts d’antennes intelligentes font l’objet de nombreuses recherches. Le principal objectif est d’offrir de nouveaux services avec une qualité de réception optimale aux abonnés tout en s’inscrivant dans la tendance du marché. L’antenne devra donc être miniature et capable de s’adapter à son environnement, c'est-à-dire à des conditions changeantes en ajustant sa fréquence de travail, sa polarisation ou son diagramme de rayonnement. Deux axes sont explorés dans le cadre de cette thèse. Dans un premier temps, il est nécessaire de s’attaquer au verrou de l’encombrement des antennes et de la coexistence de divers services en explorant les potentialités offertes par le développement de matériaux originaux pour la miniaturisation des antennes. A partir des résultats obtenus, il devient alors possible d’envisager des concepts d’antennes miniatures dont l’objectif est d’introduire des fonctions d’agilité pour adapter les performances de l’antenne à son environnement et à son contexte d’utilisation. Ce mémoire propose de répondre à ces deux objectifs en présentant le développement, la conception et la réalisation de quatre architectures d’antennes miniatures et reconfigurables à base de matériaux innovants Given the desire to integrate a large number of new services in last generation of mobile handheld devices and in order to drastically decrease their dimensions, new concepts of smart antennas are being considered. The main objective is to offer new services in a trendy mobile handheld with an optimal quality and an improved link budget. The antenna has to be small and in order to improve the reliability of wireless links, the antenna structure must have a frequency tunability, a reconfigurable polarization or radiation pattern. In order to satisfy these objectives, this manuscript focuses on two axes. At first, it is necessary to unlock the constraints on the miniaturization of such antennas to multiple services by studying the potentialities and effectiveness of original materials dedicated to the compliance and optimization of the antenna performances within its environment. Thanks to this study, it is then possible to investigate new concepts of reconfigurable antennas to optimize their performances within their environment. This manuscript is proposing answers to these challenges by detailing the development, the conception and the manufacturing of four different miniature and reconfigurable antenna designs using new kind of materials

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Aspe, Barthélémy. "Développement de couches minces ferroélectriques sans plomb et intégration dans des antennes miniatures reconfigurables." Thesis, Rennes 1, 2019. http://www.theses.fr/2019REN1S037/document.

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Abstract:

L'intégration d'oxydes ferroélectriques permet la réduction des dimensions de dispositifs électroniques pour des applications en télécommunications, tout en leur apportant la reconfigurabilité. Parmi ces matériaux multifonctionnels, KxNa1-xNbO3 (KNN) se présente comme un candidat oxyde sans plomb prometteur pour un grand nombre d'applications. L'objectif de cette thèse est l'élaboration de couches minces de KNN et l'étude de leurs propriétés diélectriques en hyperfréquences en vue de leur intégration dans des antennes miniatures et reconfigurables. La permittivité εr, les pertes tanδ et l'agilité seront caractérisées à partir de couches minces de KNN déposées par la technique d'ablation laser. De plus, les avancements sur les dépôts par pulvérisation cathodique seront présentés. Après une étude sur la composition du matériau, l'influence des propriétés structurales sur les propriété diélectriques à travers l'utilisation de deux types de substrats a permis l'obtention d'une agilité de 20% sous un champ Ebias de 90 kV/cm. Une caractérisation diélectrique en température aura permis d'observer, à 10 GHz, une augmentation de la permittivité de 360 à 20°C jusqu'à 1000 à 240°C au niveau de la transition de phase polymorphique. Lors de ces travaux, la phase bronze de tungstène tétragonale (TTB), encore très peu étudiée dans le système K-Na-Nb-O a été préparée en couches minces fortement orientées et une permittivité élevée a été obtenue à basses (~200 à 10 kHz) et hautes fréquences (~130 à 10 GHz). Enfin la conception, la réalisation et la mesure d'antennes miniatures intégrant du KNN ont été effectuées Ferroelectric materials are a solution for reducing the size of electronic devices for telecommunication applications while also enabling reconfigurability. Among the multifunctional materials, KxNa1-xNbO3 (KNN) is a promising lead-free oxide for a large number of applications. The main goal of this work is the elaboration of KNN thin films and their dielectric characterisations in order to integrate the thin film to obtain miniature reconfigurable antennas. The permittivity εr, the loss tanδ and the tunability, at microwave frequencies, of the KNN were retrieved from thin films prepared by pulsed laser deposition. Also, the progress on the deposition of KNN thin films by RF magnetron sputtering will be presented. After the investigation of the effect of the composition and the structural properties of the KNN thin films on their dielectric properties, the tunability has been increased up to 20% under a 90 kV/cm electric field for x = 0.5. A dielectric characterisation of depending on the temperature, at 10 GHz, has shown an increase of the permittivity value from 360 at 20°C up to 1000 at 240°C, indicating the polymorphic phase transition. The tetragonal tungsten bronze phase (TTB), barely studied in the K-Na-Nb-O system, has been prepared in thin film and exhibiting high values of permittivity at both low and microwave frequencies (~200 à 10 kHz and ~130 à 10 GHz). Finally the design, realisation and measurements of miniature antennas integrating KNN has been done

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Niamien, Manouan Aka Constant. "Antennes miniatures VHF/UHF à base de matériaux magnéto-diélectriques : théorie, conception et expérimentation." Rennes 1, 2010. http://www.theses.fr/2010REN1S146.

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Abstract:

Cette thèse s'inscrit dans la thématique du projet NAOMI initié par l'ANR (Agence Nationale de la Recherche) dans le cadre du programme Télécom. Ce travail présente trois axes majeurs: Le premier axe présente les potentialités de miniaturisation des matériaux composites magnéto-diélectriques et leur influence sur les performances des antennes imprimées (facteur de qualité (Q), bande passante (BP), et efficacité de rayonnement (η), etc. ) sont étudiées théoriquement, numériquement et expérimentalement. Dans le second axe, de nouvelles architectures d'antennes ultra-miniatures à base de matériaux magnéto-diélectriques sont développées et fabriquées pour la réception de la TV en mobilité (DVB-H/DVB-T) dans la bande (470 à 862MHz). Le troisième axe propose une nouvelle approche de modélisation des antennes en réception. Cette approche, prédisant rigoureusement aussi bien la puissance captée (absorbée) que celle diffusée (re-rayonnée), est validée numériquement par des logiciels professionnels de simulations électromagnétiques This thesis is a contribution to the NAOMI project led by the National Research Agency (ANR) through the telecom scheme. This work deals with three major parts : in the first part the possibilities offered by magneto-dielectric materials in antenna miniaturization, as well as their impact on printed antennas performances (Q factor, bandwidth, radiation efficiency etc. ) are investigated theoretically, numerically and experimentally. In the second part, some new architecture of ultra-miniature antennas using magneto-dielectric materials are designed, fabricated and measured for mobile TV reception in the DVB-H/DVB-T band (470-862MHz). The third part gives a new approach for modelling receiving antennas to evaluate accurately both the absorbed (received) power and the scattered (re-radiated) power. Based on this approach, a new equivalent circuit for receiving antennas is proposed which is validated by electromagnetic simulations

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Rammal, Mohamad. "Développement d'antennes agiles en fréquence intégrant un condensateur ferroélectrique." Thesis, Limoges, 2017. http://www.theses.fr/2017LIMO0094/document.

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Abstract:

L’évolution rapide des communications sans fil a favorisé l’augmentation du nombre de standards alloués aux systèmes de communication fonctionnant sur différentes bandes de fréquences. Pour accompagner les derniers développements de systèmes sans fil, il est indispensable de concevoir des antennes miniatures intégrables. Cependant, la miniaturisation des antennes s’accompagne d’une réduction significative de la bande passante et de leur efficacité de rayonnement ainsi qu’à l’apparition d’un décalage fréquentiel de leurs fréquences de fonctionnement lorsqu’elles sont étudiées dans leur contexte d’utilisation. L’intégration de dispositifs accordables au sein d 'une antenne permet de répondre favorablement à ces problématiques. Parmi les solutions proposées dans la littérature, l’utilisation de matériaux ferroélectriques en couche mince permet de concevoir un condensateur accordable en fonction du champ électrique appliqué. Ces dispositifs réalisés à base de couches minces ferroélectriques ont été développés pour répondre aux exigences particulières et extrêmes des systèmes de télécommunication actuels (miniaturisation, faible coût, facilité de fabrication et d’intégration et bonne tenue en puissance). Cette thèse s’inscrit dans la continuité des recherches sur les antennes reconfigurables en fréquences à base de matériaux ferroélectriques. Deux axes principaux ont été développés au cours de ces travaux de recherche : le développement et la réalisation de condensateurs intégrant un film BST au sein du laboratoire XLIM et leurs caractérisations en hyperfréquence. La seconde partie de nos travaux concerne l’intégration de l’un de ces dispositifs accordables au sein d’une antenne miniature afin d’étudier son accordabilité en fréquence The rapid growth of wireless communication has promoted the increase of the number of standards for wireless applications. This progress requests new manufacturing processes of smart devices that are able to work on several frequency bands. However, the miniaturization of antennas is accompanied by a significant reduction of the bandwidth as well as its radiation efficiency and it becomes dependent on its using context. Tunable devices can be integrated within antennas in order to overcome these main issues. Among the solutions proposed in the literature, thin-film ferroelectric materials are used to realize tunable capacitors. The use of such materials allows the design of a tunable capacitor that can be tuned by an applied electric field. The advances of these ferroelectric thin-film devices were developed in order to meet particular and extreme requirements for today's telecommunication systems (miniaturization, low cost, ease of the manufacture process, integration and good power handling). This thesis is part of ongoing research over frequency reconfigurable antennas which are based on ferroelectric materials. Two main axes were developed during this work: The development and realization of capacitors that incorporate a BST film along with their microwave characterizations within XLIM lab. The second part of our work is dedicated to the realization of the complete tunable antenna

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Ramanandraibe, Marosoa Esthelladi. "Miniaturisation des antennes de station de base RFID dans la bande UHF et leur fonctionnement en multibande, par l'utilisation de métamatériaux." Thesis, Rennes 1, 2016. http://www.theses.fr/2016REN1S125.

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Abstract:

Les dimensions d’une antenne sont inversement proportionnelles à leurs fréquences de fonctionnement. De plus, la miniaturisation d’une antenne entraîne la dégradation de ses performances électriques et de rayonnement. Par conséquent, il est important pour le concepteur de trouver un bon compromis entre le taux de miniaturisation et les performances souhaitées. L’objet de cette thèse est de proposer une antenne miniature possédant les meilleures caractéristiques possibles dans la bande UHF de la RFID (860MHz – 960MHz), facile à réaliser et à moindre coût d’industrialisation. Les travaux de cette thèse ont montré qu’un couplage magnétique d’une cellule de métamatériaux avec une demi-boucle permet d’obtenir des structures antennaires intéressantes de par leurs dimensions de l’ordre de λ0/10, leur efficacité et leur fonctionnement en multibande. Différentes techniques sont appliquées pour améliorer les performances des antennes développées à savoir le gain, la directivité et la polarisation circulaire et/ou elliptique Antenna dimensions are inversely proportional to their operating frequencies. Besides, the antenna miniaturization degrades its electrical and radiation performances. Therefore it is important for the antenna designer to find a good compromise between the miniaturization rate and the desired performances. The purpose of this thesis is to obtain a miniature antenna which has good characteristics in the UHF band of RFID (860MHz - 960MHz), easy to implement and with low industrialization cost. The works described in this thesis showed that a magnetic coupling of a metamaterial cell with a half loop provides interesting antennas in terms of dimensions of about λ0/10, efficiency and multiband behavior. Different techniques are applied to improve the performances of realized antennas as gain, directivity and circular and/or elliptical polarization

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Le, Thuc Philippe. "Antennes imprimées miniatures pour systèmes de télécommunications : applications aux communications mobiles." Nice, 2003. http://www.theses.fr/2003NICE4006.

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Abstract:

Les travaux présentés s’inscrivent principalement dans le cadre du projet RNRT MUSIC (Monolithic mUlti-Standard Integrated Components). Le but est l’intégration sur un terminal portable d’antennes permettant de recevoir plusieurs standards de télécommunications. Dans la première partie de ce mémoire, l’étude d’une antenne à polarisation circulaire est décrite. Les autres parties ont pour objet l’étude et la réalisation d’antennes à polarisations linéaires pour la téléphonie mobile de 3e génération ? Ces antennes doivent satisfaire des critères (large bande passante, aspect multibande, diagramme de rayonnement omnidirectionnel, encombrement minimum) dont l’association est difficile à mettre en œuvre. Divers procédés sont utilisés pour obtenir ces caractéristiques comme la superposition d’éléments rayonnants, l’ajout de courts-circuits plans ou filaires et l’insertion de fentes à la surface du résonateur. La mise en œuvre simultanée de ces principes a conduit à l’élaboration d’antennes large bande (DCS/PCSUMTS), de prototypes associant deux antennes sur plan de masse réduit pour la couverture des standards GSM/DCS/PCS/UMTS, de structures bibandes large bande, dont notamment une antenne GSM/DCS/PCS/UMTS sur plan de masse réduit. Des études paramétriques ont permis l’interprétation des phénomènes physiques mis en jeun ainsi que l’appréciation de l’influence des différents paramètres. Plusieurs réalisations ont validé les structures issues des outils de simulation These works are a part of the MUSIC’s (Monolithic mUlti-Standard Integrated Components) project supported by the RNRT. The aim is the integration of small multiband antennas into a mobile handset to receive several communications systems. In the first part of this thesis, the study of a broadband circularly polarised antenna is described. The second part deals with the study ant the realisation of linearly polarisation antennas for the third generation of mobile phone. These elements must satisfy different criterions (broad and multiple bands, omnidirectional radiated field, small size) difficult to obtain simultaneously. Several techniques are used to achieve these characteristics like, stacked resonators, addition of short-circuit, shorting posts and slots. The simultaneous applying of some of these techniques has led to the elaboration of broadband antennas for DCS/PCSUMTS telecommunications standards, of prototypes associating two antennas laid on a small ground plane for GSM/DCS/PCS/UMTS standards, of dual and wide-band structures, especially one realised on a reduced ground plane for GSM/DCS/PCS/UMTS. Parametric studies have allowed the interpretation of physical phenomenon and the estimate of the influence of the different parameters. Several realisations have validated the structures steamed from simulations tools

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Haskou, Abdullah. "Contribution à l'étude des antennes miniatures directives ou large-bande avec des circuits non-Foster." Thesis, Rennes 1, 2016. http://www.theses.fr/2016REN1S043/document.

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Abstract:

Pour faire cohabiter les nombreuses technologies radios, les terminaux mobiles nécessitent une miniaturisation de plus en plus poussée des antennes. Toutefois, les performances d'antennes ont des limites fondamentales liées à leurs dimensions physiques. La littérature met en évidence que les réseaux superdirectifs permettent de dépasser la limite de Harrington sur la directivité et que des antennes adaptées par des circuits non-Foster peuvent dépasser la limite de Bode-Fano sur la bande passante. Les contributions essentielles de ce travail de thèse consistent en la conception deréseaux d'antennes superdirectifs et d'antennes adaptées par des circuits non-Foster comme solutions possibles pour l'amélioration des performances des Antennes Electriquement Petites (AEP). Dans une première partie, un convertisseur d'impédance négative est réalisé pour obtenir des condensateurs de valeurs négatives de façon à adapter des antennes miniatures sur une large bande de fréquence. Dans la deuxième partie de ces travaux, les limites théoriques des réseaux d'antennes superdirectifs sont évaluées et une approche simple et pratique permettant la conception de ces réseaux à partir d'éléments parasites est proposée. L'intégration des AEP superdirectives sur des cartes de circuit imprimé est étudiée et les difficultés de mesure de ce type d'antenne sont évaluées. A partir de ces résultats, une nouvelle stratégie pour réaliser des réseaux compactes 3D ou planaires à polarisation linéaire ou circulaire en utilisant des éléments superdirectifs est présentée For supporting different wireless technologies, mobile terminals require significant miniaturization of antennas. However, antennas performance has some fundamental limits related to their physical dimensions. The available theory shows that superdirective arrays can exceed Harrington’s limit on antenna directivity and non-Foter matched antennas can surpass Bode-Fano limit on antenna bandwidth. Therefore, this work focuses on the design of superdirective antenna arrays and non-Foster matched antennas as possible solutions for improving the performance of Electrically Small Antennas (ESAs). In the first part: a Negative Impedance Converter (NIC) is designed to have a very small negative capacitor. The circuit is evaluated in terms of gain, stability and linearity. Then, the circuit is used to match several small antennas in the UHF band. In the second part: the theoretical limits of superdirective antenna arrays are studied. A simple and practical approach to design parasitic antenna arrays is proposed. The integration of superdirective ESAs in Printed Circuit Boards (PCBs) is studied and the difficulties of measuring this type of antennasare evaluated. A new strategy for the design of 3D or planar compact arrays, with linear or circular-polarization, using superdirective elements is presented

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Decroze, Cyril Nicolas. "Etude et optimisation d'un nouveau type d'antenne coplanaire : Application à des liaisons de proximité et utilisation pour des dispositifs multifonctions et large bande." Limoges, 2002. http://www.theses.fr/2002LIMO0032.

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Abstract:

Ce mémoire présente l'étude d'un nouveau type d'antenne coplanaire : "l'antenne fil-plaque coplanaire". La topologie uniplanaire de cet élément rayonnant, ainsi que son mode de fonctionnement basse fréquence, en font une structure très compacte qui permet de répondre aux besoins actuels d'antennes miniatures pour les télécommunications modernes. Différents développements basés sur ce concept original sont proposés, afin détendre les performances intrinsèques de l'antenne vers des dispositifs rayonnants large bande et multifonctions. D'autre part, l'antenne fil-plaque coplanaire est utilisée pour être directement intégrée dans un module de communication destiné au relevé à distance de compteurs d'énergie. Ces travaux présentent en outre les solutions technologiques envisagées pour imprimer le dispositif rayonnant à même le boîtier constituant le module de communication, ainsi que les contraintes d'encombrement auxquelles l'antenne intégrée doit répondre dans ce contexte particulier This report presents the study of a new type of coplanar antenna : "the coplanar wire patch antenna". The uniplanar topology of this radiating element, as well as its low frequency working mode, makes it a very compact structure which allows to answer the current needs of compact antennas for the modern telecommunications. Various developments based on this original concept are proposed, to expand the intrinsic performances of the antenna towards wide band and multifunction radiating devices. On the other hand, the coplanar wire-patch antenna is used to be directly integrated into a communication module dedicated to wireless metering of energy resources. This work also presents the technological solutions considered to directly print the aerial on the case of the communication module, as well as the size constraints which the integrated antenna should answer in this particular context

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Chu, H. S. "Couplages algorithmes génétiques et TLM pour la conception des antennes imprimées miniatures." Phd thesis, Université de Nice Sophia-Antipolis, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00454611.

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Abstract:

Cette étude contribue à la recherche de formes originales et non intuitives d'antennes miniatures. Il s'agit du développement et de l'application d'un code de calcul associant la simulation électromagnétique TLM (Transmission Line Matrix) à un Algorithme Génétique (AG). La partie théorique présente d'une part la méthode TLM et d'autre part les algorithmes génétiques. La méthode TLM, sur calculateur parallèle, permet d'analyser en 3 dimensions des antennes miniatures de formes arbitraires. Ses évolutions successives sont présentées avec l'objectif d'un couplage avec les algorithmes génétiques. Ceux-ci s'inspirent d'une technique d'optimisation stochastique basée sur la sélection naturelle et l'evolution des espèces. Une présentation définissant les grandeurs fondamentales à nos développements est effectuée. Dans la partie suivante, le couplage AG/TLM est décrit. La conception d'antennes, de formes intuitives ou non, est proposée pour deux types d'antennes bien connues, large bande et bi-bande. Il est ensuite propose un micro-algorithme génétique et son couplage avec la TLM (mAG/TLM) permettant d'atteindre une convergence plus rapide vers la solution optimale et d'éviter des convergences prématurées. Le code mAG/TLM a été appliqué à la recherche d'antennes imprimées, pour les normes WLAN2450 et HIPERLAN5250. Plusieurs antennes obtenues, chaque configuration dépend des conditions imposées sur les conditions initiales et sur la définition de la fonction ''objectif'', portant sur l'adaptation. Une étude expérimentale et de comparaisons systématique avec des logiciels commerciaux a été également développée. Enfin, dans la dernière partie, on s'est attache a l'optimisation d'antennes de type PIFA permettant de couvrir plusieurs standards, GSM, DCS, PCS, UMTS ou WLAN. Des résultats originaux sont proposes. En dernier lieu, des antennes filsplaques mono-polaires répondant aux standards WLAN/HIPERLAN2 et UMTS/HIPARLAN2 ont été obtenus.

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Fray, Mickaël. "Etude d'antennes large bande miniatures à spirale d'Archimède." Thesis, Brest, 2019. http://www.theses.fr/2019BRES0043.

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Abstract:

L’objectif de la thèse est d’étudier une antenne miniature large bande de fréquence, selon un cahier des charges défini par l’entreprise Thales. Cette antenne doit donc avoir une bande de fréquence supérieure à la décade i.e. un rapport 10 entre fréquence haute et basse de fonctionnement. Un état de l’art des antennes large bande nous permet d’orienter le choix de l’élément rayonnant de l’antenne vers la spirale d’Archimède. Après un état de l’art des techniques pour élargir la bande de fréquence basse, nos recherches se sont orientées vers l’étude de l’apport d’un substrat diélectrique sur les performances radioélectriques de l’antenne spirale. Une étude approfondie de cette dernière associée à différentes configurations de substrats diélectriques nous permet de constater un élargissement de la bande de fréquence basse de fonctionnement en lien avec la permittivité effective du milieu. Néanmoins, des dégradations sur les performances radioélectriques proportionnelles à la permittivité effective sont également constatées. Avec la mise en place de critères permettant de quantifier les apports positifs et négatifs d’un substrat diélectrique, une modification géométrique consistant à diminuer le ratio de métallisation de la spirale est étudiée. Elle a pour but de réduire les dégradations dans la bande de fréquence haute en gardant un élargissement de la bande de fréquence basse conséquent The goal of the present thesis is to study a wideband miniaturized antenna compatible with specifications set by Thales enterprise. Thus, this antenna needs to achieve a frequency band superior to a decade i.e. a ratio of 10 between high and low operation frequency. A state of the art of wideband antennas has leaded us to choose an Archimedean spiral as our main radiating element. After performing a state of the art of low band broadening techniques, our researches leaded us on the study of the contribution of a dielectric substrate on the electrical performances of spirals. A deepen study of the spiral associated with different configurations of dielectric substrates has permitted us to notice a low band broadening of operation linked to the effective permittivity of the environment. However, some degradation of electrical performances proportional to the effective permittivity can be noted. Along with the incorporation of criteria allowing us to quantify the positive and negative contributions of a dielectric substrate, a geometrical modification consisting of lowering the metal ratio of the spiral is studied. The goal is to reduce degradation in the upper frequency band while maintaining a satisfying low band broadening

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Nguyen, Viet Hung. "Antennes miniatures et reconfigurables utilisant des matériaux diélectriques et ferroélectriques oxydes et oxynitrures en couches minces." Phd thesis, Université Rennes 1, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00866988.

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Abstract:

Face à la volonté d'intégrer une quantité toujours plus importante de nouveaux services au sein des terminaux mobiles de nouvelle génération et afin de répondre à leurs contraintes d'encombrement, des nouveaux concepts d'antennes intelligentes font l'objet de nombreuses recherches. Parmi les solutions proposées dans la littérature, la technique consistant à charger l'antenne par un matériau aux propriétés commandables apparaît particulièrement intéressante puisque elle cumule les effets de miniaturisation et d'agilité. Le travail de cette thèse concerne l'intégration des films minces La-Ti-O-N et BST dans des antennes miniatures et agiles en fréquence. Pour cela, une étude systématique des propriétés diélectriques (constante, tangente de pertes et accordabilité) des films La-Ti-O-N a été réalisée en basses et hautes fréquences. Ces propriétés sont fonction des caractéristiques structurales des films, elles-mêmes issues de la nature du substrat utilisé et des conditions de dépôt. En parallèle, une étude sur l'intégration de ces matériaux dans des structures rayonnantes pour atteindre l'agilité souhaitée a été menée. De premiers démonstrateurs d'antennes miniatures et reconfigurables à base des films minces La-Ti-O-N et BST ont été réalisés et caractérisés.

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Rakotomalala, Imbolatiana. "Lecture de Tags miniatures pour les environnements électromagnétiques sévères." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. http://www.theses.fr/2020GRALT048.

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Abstract:

La conception et la réalisation de tags RFID, notamment UHF, optimisés pour une application donnée a été, et reste un moteur de nombreux travaux de R&D, aussi bien au niveau académique qu’au niveau industriel. Lors de la dernière décennie ces développements se sont concentrés sur deux visions complémentaires, mais assez différentes en termes d’objectif final. L’une favorisant l’optimisation de l’antenne du tag alors que l’autre se concentrait sur les performances de la puce RFID. Dans cette thèse nous allons explorer une voie nouvelle qui vise la lecture de tags de dimensions très réduites pour des objets de nature métallique, placés dans un environnement métallique fermé et entièrement passif. Le travail présenté dans cette thèse se partage ainsi en deux axes. Le premier est consacré à l’étude et le développement de solutions pour transférer sans contact de signaux RFID dans le but d’alimenter des tags RFID dans un environnement métallique confiné. Le deuxième est dédié à la lecture des tag RFID miniature pour des petits objets métallique, à savoir le développement de solutions passives, permettant de lire efficacement des tags RFID miniatures placé sur des petits objets métalliques. Dans les deux aspects de notre travail, des considérations pratiques tel que le coût, l’intégration et la performance ont été évoqué dans le but d’obtenir une solution finale, que l’on peut produire à grande échelle pour l’industrie The design and production of RFID tags, particularly UHF, optimized for a given application has been and remains a driving force behind many R&D projects, both at the academic and industrial levels. Over the last decade, these developments have focused on two complementary visions, but quite different in terms of final objective. One favored the optimization of the tag antenna while the other focused on the performance of the RFID chip. In this thesis, we explore a new way to read very small tags for metallic objects, placed in a closed and entirely passive metallic environment. The work presented in this thesis is thus divided into two axes. The first one is dedicated to the study and development of solutions for the contactless transfer of RFID signals in order to feed RFID tags in a confined metallic environment. The second one is dedicated to the development of passive solutions to efficiently read miniature RFID tags placed on small metal objects. In both aspects of our work, practical considerations such as cost, integration and performance have been addressed in order to achieve a final solution that can be produced on a large scale for the industry

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Fu, Yan. "Etude d'un banc de caractérisation d'antennes intégrées miniatures aux fréquences millimétriques." Phd thesis, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00768559.

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Abstract:

Lors de cette thèse, on a développé un banc automatisé de relevé du diagramme de rayonnement particulièrement pour des antennes millimétriques avec faible directivité. On propose trois méthodes d'alimentation. La première méthode développée a été de concevoir une nouvelle sonde ayant un accès micro-coaxial de plus de 5cm afin de réduire la zone de masquage au minimum. Associée à une configuration de type flip-chip inversée, cette méthode a permis d'avoir une réduction de la zone de masquage de 80° à 20°. La deuxième méthode a été de concevoir une liaison souple par film souple de Kapton. Cette méthode présente l'avantage de placer une plus grande partie des connexions métalliques sous un plan de masse, mais nécessite une connexion optimale à la puce. Les résultats obtenus présentent une zone de masquage pratiquement inexistante, et sont conformes à l'état de l'art. La troisième méthode SER est basée sur la mesure de l'antenne sans placer de sondes ou de connecteurs spéciaux, mais en utilisant un système à charges connues. La simulation nous montre qu'il nous manque une dynamique par ces trois charges.

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Bellec, Mathilde. "Conception de systèmes antennaires omnidirectionnels et directifs favorisant les ondes de surface comme vecteur de propagation dans la bande HF." Thesis, Rennes 1, 2015. http://www.theses.fr/2015REN1S142.

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Abstract:

Les ondes de surface se propagent le long de la surface terrestre par-delà l'horizon et ces propriétés de propagation sont des atouts pour diverses applications industrielles (civiles ou militaires) opérant dans la bande HF. C'est le cas notamment des radars transhorizon, des systèmes de communications, de la détection de tsunami, ou encore l'étude de la courantologie. Actuellement, les aériens utilisés dans ce contexte ne sont pas optimisés pour privilégier la propagation par ondes de surface. C'est dans ce contexte que TDF, la Direction Générale de l'Armement (DGA) et l'Institut d'Electronique et de Télécommunications de Rennes (IETR) se sont associés pour proposer cette thèse. L'objectif principal de la thèse est de concevoir des antennes en bande HF de dimensions réduites (<3 mètres) réduisant le rayonnement vers le ciel afin favoriser l'onde de surface. Une première approche a permis de concevoir deux antennes élémentaires, l'une omnidirectionnelle et l'autre directive, permettant de réduire le rayonnement vers le ciel pour les sites compris entre -45° et +45°. Les solutions proposées sont de tailles très réduites grâce à l'utilisation d'une antenne à polarisation verticale électriquement courte dans le plan vertical et de parasites horizontaux alimentés par couplage EM. Les études expérimentales réalisées à échelle réelle sont en bon accord avec les performances théoriques obtenus à l'aide de logiciels d'analyse électromagnétique commerciaux. Une seconde approche a permis de concevoir des réseaux d'antennes électriquement courtes dans le plan vertical selon une disposition linéaire des aériens. La réduction du rayonnement vers le ciel est réalisée grâce aux réseaux de type Endfire/Broadside. Enfin, une troisième étude a permis de concevoir deux systèmes antennaires agiles en diagrammes tout en conservant les propriétés de réduction de rayonnement vers le ciel. Le premier système à l'aide d'antennes électriquement courtes dans le plan vertical chargées par des réactances, et le second en appliquant une pondération en amplitude et en phase d'un réseau à deux dimensions The surface-waves propagate beyond the horizon. This phenomenon is an attractive feature for many applications operating in the HF band both in civil or military field. By example, we can quote the High Frequency Surface Waves Radar (HFSWR), communicating systems, or the study of the currentology. Currently, the antennas used in the field of surface-waves propagation are not fully optimized and radiate also in sky wave. In order to optimize the radiation pattern of the antennas used in these systems, the company TDF, the Direction Générale de l’Armement (DGA) and the Institute of Electronic and Telecommunications of Rennes (IETR) have proposed this projetct. The main objective of this work is to design electrically small antennas in the vertical plane (< 3 meters) in the HF band while reducing the radiation toward the sky. The first concept is based on vertically polarized antennas electrically small in the vertical plane coupled to horizontally radiators placed above the antenna. As a result, the radiation pattern in the horizontal plane is omnidirectional or directive with a radiation toward the sky reduced for the elevations range from -45° to +45°. Prototypes have been realized and validated by measurements. Then, in the second study we have developed antennas array in order to reduce the radiation toward the sky with another way that the horizontal radiators. This method allows reducing significantly the radiation toward the sky according to the number of elements in the array. Finally, in the third study we have studied electronically scanning antennas while maintaining the reduction of the radiation toward the sky. The first system is based on an array of radiator loaded by reactance, and the second is based on a planar array with an appropriate feeding

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Nguyen, Van Hieu. "Antennes implantées et système de localisation pour petits animaux utilisant la technologie RFID." Thesis, Université Côte d'Azur (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018AZUR4234.

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Abstract:

Le suivi des petits animaux utilisés dans le cadre de tests de laboratoire et l'analyse de leur comportement à distance, à faible coût et en temps réel suscitent depuis longtemps l’intérêt des chercheurs. Ceux-ci peuvent se faire par l’implantation de capteurs sans fils miniatures qui nécessitent des composants vitaux dont le plus problématique est l’antenne. En effet, la principale difficulté dans la conception d'antennes pour les dispositifs de communication bio-implantables est de fournir une structure rayonnante efficace et ce, malgré les contraintes de volume et le fort impact des tissus biologiques qui l’entourent. Si de nombreuses études ont porté sur l’utilisation d'antennes implantées dans la bande MICS (Medical Implant Communications Service) (402-405 MHz), il faut noter qu’à ces fréquences, la taille des antennes peut être un inconvénient réel dans le cas de petits animaux, d’où une recherche de miniaturisation. Une alternative consiste en l’utilisation de la technologie RFID (Radio-Frequency Identification) dans la bande UHF à 868 MHz. En effet, elle présente deux avantages primordiaux : elle facilite l'implantation du tag et ne nécessite pas l’ajout d'une batterie pour alimenter le périphérique implanté. Ce travail de thèse fait suite à un projet collaboratif financé par l’ANR (Agence Nationale de la Recherche) dans le cadre du Labex UCN@Sophia et qui a pour objectif la conception d’un système sans fils incluant aussi bien les tags RFID implantables, les antennes du lecteur et le lecteur connecté à un ordinateur se chargeant de la gestion centralisée des informations sur un serveur pour le suivi et la collecte de données de souris de laboratoire. Ce mémoire présente la conception d’antennes implantées pour tags RFID dans un modèle homogène représentant le corps d’une souris. Après l’analyse d’un bilan de liaison permettant de calculer les performances minimales de l’antenne implantée à concevoir pour une communication fiable et efficace, des antennes tags RFID passifs en 2D et en 3D ont été optimisées par différentes techniques pour atteindre des structures finales implantables ou injectables au dos d’une souris. Une caractérisation des solutions proposées en termes d’impédance, de champs E et H et de DAS (Débit d'Absorption Spécifique) a ensuite été effectuée dans un fantôme homogène. Enfin, un système d’interrogation permettant d’estimer la position de l’animal via la récupération du RSSI (Received Signal Strength Indicator) est présenté The monitoring of small animals in laboratory tests and the remote analysis of their behavior, with low cost and in real time interest researchers for a long time. This can be done by implanting miniature wireless sensors requiring vital components among which the most challenging is the antenna. Indeed, the main difficulty in designing antennas for bio-implantable communication devices is to provide an effective radiating structure, despite the volume constraints and the high impact of the surrounding biological tissues. Although many studies have focused on the use of implanted antennas dedicated to the MICS band (402405 MHz), it should be noted that at these frequencies, the size of the antennas can be a real disadvantage in the case of small animals, requiring miniaturization structures. Another solution consists in the using RFID (Radio-Frequency Identification) technology in the UHF band at 868 MHz. Indeed, it has two major advantages: it facilitates the implementation of the tag and does not require the addition of a battery to power the implanted device. This thesis funded by the ANR (French National Research Agency) within the framework of the Labex UCN@Sophia aims at designing a wireless system, including implantable RFID tags, reader's antennas and the reader connected to a computer that is responsible for the centralized management of information on a server for monitoring and collecting the data of laboratory mice. This thesis presents the design of implanted antennas for RFID tags in a homogeneous model representing the body of a mouse. After an analysis of a link budget allowing to determine the minimum performance of the implanted antenna to be designed for a reliable and an efficient communication, two RFID passive tag antenna designs have been optimized to obtain final structures able to be implanted or injected in the back of a mouse. A characterization of the proposed solutions in terms of impedance, E and H fields and SAR (Specific Absorption Rate) was then performed in a homogeneous phantom. Finally, an interrogation system capable to estimate the position of several animals placed in a cage thanks to the RSSI (Received Signal Strength Indicator) levels is presented

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Potelon, Thomas. "Étude et conception d'antennes multifaisceaux en bandes V et E pour les futurs réseaux cellulaires hétérogènes 5G." Thesis, Rennes 1, 2017. http://www.theses.fr/2017REN1S164.

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Abstract:

L'évolution des technologies numériques a permis l'introduction d'objets connectés dans le quotidien d'une grande partie de la population mondiale. Face à une demande de données sans-fil toujours croissante, des techniques nouvelles doivent être employées pour offrir un débit plus élevé à des appareils moins volumineux et accessibles à un prix raisonnable. Les antennes constituent l'organe central de toutes les télécommunications et elles jouent un rôle majeur dans l'évolution vers des systèmes plus performants. En effet, l'augmentation du débit de données passe par une augmentation du gain et de la bande de fonctionnement, et plus une antenne est directive plus son intégration est complexe. La tendance actuelle est à l'évolution vers les bandes de fréquences millimétriques, ce qui permet une réduction du volume de l'antenne et l'utilisation de bandes de fréquences plus larges, néanmoins la fabrication est un vrai défi technologique. Les travaux de recherches effectués au cours de cette thèse portent sur la conception d'antennes pour une application de lien backhaul : une liaison en bande E (71-86GHz) entre deux antennes fixes utilisée dans un réseau cellulaire ; cependant les concepts et technologies sont facilement transposables à d'autres applications telles que les radars ou les communications satellitaires. Les systèmes étudiés combinent un réseau unidimensionnel de longues fentes rayonnantes (CTS) alimentées en parallèles avec un formateur de faisceau quasi-optique (système pillbox). Les fentes rayonnantes consistent en guides à plans parallèles (GPP) tronqués. Elles sont alimentées en parallèle par un réseau de division de puissance exclusivement basé sur des GPP. Le système pillbox est constitué de deux GPP connectés par un coupleur et un réflecteur parabolique intégré, l'illumination de ce dernier par une source focale génère une onde plane. L'omniprésence de GPP au sein de l'antenne garantit une large bande de fonctionnement, et l'architecture employée permet une meilleure intégration que les antennes quasi-optiques. Ces antennes offrent donc un compromis entre un gain élevé, une large bande de fonctionnement et un profile réduit qui ne peut pas être atteint avec les autres structures présentes dans la littérature. Malheureusement ces antennes comportent également des désavantages. D'un point de vue technologique, leur fabrication est complexe et coûteuse. C'est pourquoi dans ces travaux de thèse un intérêt particulier est porté sur l'utilisation de techniques nouvelles permettant la fabrication de prototypes menant à des résultats expérimentaux. Du point de vue des performances en rayonnement, les antennes CTS/pillbox actuelles ne permettent pas de reconfigurer le rayonnement dans le plan E et le niveau de recouvrement dans le plan H est trop faible pour pouvoir être facilement exploité. Dans cette thèse, des solutions innovantes sont proposées afin de remédier à ce manque de versatilité. Enfin jusqu'à présent, le niveau des lobes secondaires dans le plan E de l'ensemble des antennes CTS alimentées en parallèle est d'environ -13,5dB. Une structure nouvelle est introduite afin de permettre une réduction de ces lobes secondaires à un niveau très faible The evolution of numerical technologies allowed the daily use of connected object for a large part of the world’s population. To fulfill the ever-growing demand for wireless communication, new technologies have to be developed in order to obtain higher data-rate with smaller and cheaper devices. The antenna plays a major role in communication systems and their performances are to be improved to obtain more efficient telecommunications. Indeed the rise of data-rate involves an improvement of the antenna gain and bandwidth, but the integration of directive antennas is always challenging. The actual trend is the shift to higher frequency bands, in the millimeter-wave range, this allows a size reduction together with the use of broader bandwidth; however the fabrication becomes a real challenge. The research work realized in this thesis concern the design, fabrication and experimental characterization of antennas for backhaul links: the E-band (71-86GHz) communication between two fixed antennas used in cellular network; nonetheless the solutions developed can easily be applied to other applications such as radar or satellite communications.The studied systems combine a one-dimensional array of long radiating slots (CTS) fed in parallel with a quasi-optical beam forming network (pillbox system). The radiating slots are made of truncated parallel plate waveguides (PPW) and are fed in parallel by a power-divider network realized in PPW technology. The pillbox system consists of two stacked PPWs connected by a multi-slot coupler and an integrated parabolic reflector, the latter converts the cylindrical wave emitted by a focal feed into a planar wave. The omnipresence of PPWs throughout the antenna system insures a broad band of operation, and the architecture shows a lower profile than quasi-optical antennas. This antenna presents an unequaled tradeoff between a high gain, a wide bandwidth and a low-profile. Unfortunately they also have drawbacks. From a technological point of view, their fabrication is complicated and expensive. This is why in this thesis a particular attention is given to the use of new techniques allowing the fabrication of prototypes leading to experimental validation of the results. From the radiation performance point of view, CTS/pillbox antennas do not show any reconfigurability solution in the E-plane and the overlap level obtained in H-plane with already existing antennas is too low to be usable. In this thesis, innovative solutions are investigated to find solution to this lake of versatility. Finally the sidelobe level (SLL) in E-plane of the totality of parallel-fed CTS antennas described in the open-literature is about -13.5dB. A new architecture introduced in this thesis allows a reduction of this SLL down to a negligible level

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Lu, Yu. "Nouveaux matériaux pour antennes miniatures agiles en fréquence : synthèse et caractérisation diélectriques de films minces oxynitrures." Phd thesis, Université Rennes 1, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00816525.

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Abstract:

Cette thèse porte sur le dépôt et la caractérisation diélectrique des matériaux perovskites La-Ti-O-N pour des applications antennaires hyperfréquences. Ces composés ont été déposés en couches minces par pulvérisation réactive à partir de cibles oxyde et oxynitrure. Selon le gaz réactif utilisé, plusieurs compositions ont été atteintes, couvrant un large spectre de propriétés diélectriques. Les films oxynitrures LaTiO2N montrent des constantes diélectriques élevées en basses et hautes fréquences, qui s'accompagnent de fortes pertes diélectriques. Des accordabilités limitées ont été mesurées à basses fréquences (8 % sous un champ de 16,7 kV/cm). Les couches oxydes montrent de très faibles pertes diélectriques (~ 1 %) à 10 GHz sans agilité. La combinaison composite de ces deux phases a pu être réalisée par dépôt multicouches. Une accordabilité de 15 % sous 44 kV/cm a été mesurée sur une bicouche oxynitrure/oxyde, associée à une baisse significative des pertes diélectriques.

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Lu, Yu. "Nouveaux matériaux pour antennes miniatures agiles en fréquence : synthèse et caractérisation diélectriques de films minces oxynitrures." Phd thesis, Rennes 1, 2012. https://ecm.univ-rennes1.fr/nuxeo/site/esupversions/e156bbbb-f736-4c08-857a-18df8058ae0c.

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Abstract:

Cette thèse porte sur le dépôt et la caractérisation diélectrique des matériaux perovskites La-Ti-O-N pour des applications antennaires hyperfréquences. Ces composés ont été déposés en couches minces par pulvérisation réactive à partir de cibles oxyde et oxynitrure. Selon le gaz réactif utilisé, plusieurs compositions ont été atteintes, couvrant un large spectre de propriétés diélectriques. Les films oxynitrures LaTiO2N montrent des constantes diélectriques élevées en basses et hautes fréquences, qui s'accompagnent de fortes pertes diélectriques. Des accordabilités limitées ont été mesurées à basses fréquences (8 % sous un champ de 16,7 kV/cm). Les couches oxydes montrent de très faibles pertes diélectriques (~ 1 %) à 10 GHz sans agilité. La combinaison composite de ces deux phases a pu être réalisée par dépôt multicouches. Une accordabilité de 15 % sous 44 kV/cm a été mesurée sur une bicouche oxynitrure/oxyde, associée à une baisse significative des pertes diélectriques This thesis presents a study of the dielectric properties of perovskite La-Ti-O-N thin films for microwave applications. Thin films have been deposited by reactive RF sputtering from oxide or oxynitride targets. Depending on deposition conditions, and especially the plasma composition, different compositions have been obtained leading to a broad spectrum of dielectric properties. Oxynitride films show high dielectric constants that are associated with high dielectric losses. A limited tunability of 8 % under 16. 7 kV/cm has been measured at low frequencies. Furthermore, the oxide thin films show low dielectric losses (~ 1 %) at 10 GHz but no agility. The composite combining results in an oxynitride/oxide bi-layer. That way, a tunability of about 15 % under 44 kV/cm can be reached while maintaining acceptable levels of dielectric loss

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Abdallah, Mohamed. "Contributions à l'étude d'antennes miniatures accordables sur une large bande pour terminaux mobiles en bande UHF." Rennes 1, 2009. http://www.theses.fr/2009REN1S137.

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Abstract:

Les objectifs de ce travail concernent la conception et le développement d’antennes miniatures, passives ou actives, fonctionnant sur une large bande de fréquence pour des applications mobiles. Ce travail est valorisé dans deux projets : Mobim@ges et Tocha. Après un état de l’art sur les antennes miniatures en bande UHF, nous avons opté pour des antennes imprimées multifilaires et plus spécifiquement pour des antennes monopoles demiboucles alimentées par couplage électromagnétique. Nous présentons une étude du fonctionnement de l’antenne boucle avec ce mode d’excitation qui amène une amélioration sensible de la bande passante de la nouvelle antenne (appelée MCLA) et laisse envisager l’association de composants actifs. L’emplacement réservé à l’antenne dans les terminaux mobiles étant restreint, plusieurs techniques de réduction de taille de l’antenne (association avec une ou plusieurs inductances ou avec un substrat à haute permittivité, changement de largeur sur les brins de l’antenne) sont présentées. Toutes ces techniques ont été combinées pour réduire au maximum les dimensions de l’antenne. La courbure du monopole et une modification du comportement de l’antenne lorsque celle-ci est chargée par une inductance très élevée ont permis de rendre le rayonnement quasi unidirectionnel au dessus du plan de masse. Enfin, puisque la miniaturisation de la MCLA tend à réduire sa bande passante, ce travail décrit plusieurs antennes MCLA accordables en fréquence grâce à des diodes varactor. Cette technique autorise alors l’utilisation de ce type d’antenne sur de très large bande de fréquences (de l’ordre de 40% autour de 580 MHz dans notre cas) The objectives of this work concern the conception and the development of miniature, passive or active antennas, working on a wide frequency band for mobile applications. This work has been included in two projects: Mobim@ges and Tocha. After a state of the art on the miniature antennas in the UHF band, we decided to use wire printed antennas and more specifically half-loop antennas fed by electromagnetic coupling. We present a study of the antenna loop with this kind of feeding which brings a significant improvement of the bandwidth of the new antenna (called MCLA) and lets envisage the association of active components. Regarding the small volume for an antenna expected in mobile terminals application, several techniques of size reduction of the antenna are presented (using inductances or high permittivity substrate, step in width). All these techniques were combined to reduce the dimensions of the antenna. The curvature of the monopole and a behaviour modification of the antenna when this one is loaded with a very high inductance bring an unidirectional radiation above the ground plane. Finally, because the miniaturization of the MCLA tends to reduce its bandwidth, this work describes several frequency-tuneable MCLA thanks to varactor diodes. This technique authorizes the use of this kind of antenna on very wide frequency band (40 % around 580 MHz in our case). Keywords: miniature antennas, quasi unidirectional radiation pattern, electromagnetic coupling, half-loop antenna, broadband antenna, frequency-tuneable antenna, varactor diodes

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Couty, Magdalèna. "Etude du procédé de réalisation de micro-antennes souples implantables pour l’Imagerie médicale par Résonance Magnétique." Thesis, Paris 11, 2012. http://www.theses.fr/2012PA112323/document.

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Abstract:

L' Imagerie médicale par Résonance Magnétique (IRM) constitue un outil puissant pour le diagnostic et le suivi de pathologies dans le cadre des modèles développés sur petit animal en neurosciences. Cette application requiert une haute résolution spatiale et un Rapport Signal à Bruit(RSB) élevé, rendus possibles par l’utilisation d’un haut champ magnétique (7 T) et d’une antenne miniature à forte sensibilité, implantée à proximité de la zone d’intérêt. Le design monolithique de l’antenne, appelé Résonateur Multi-tours à Lignes de Transmission (RMLT), permet la miniaturisation en dessous du centimètre et sa réalisation par les technologies de microfabrication en salle blanche.Afin de réduire l’aspect invasif de l’implantation, l’antenne a été réalisée sur support souple :FEP Téflon® ou PDMS. Pour résoudre les problèmes d’adhérence liés à ces matériaux polymères, des traitements plasmas spécifiques ont été mis en œuvre pour le FEP Téflon® tandis qu’un procédé de transfert de motifs dédié au PDMS a été élaboré. Outre la fiabilité mécanique, l’épaisseur du revêtement PDMS assurant la bio compatibilité de l’antenne a été optimisée pour limiter le couplage diélectrique avec les tissus et ainsi conserver des caractéristiques électromagnétiques appropriées à l’IRM à 7 T lorsque l’antenne est implantée. L’ensemble de ces travaux a permis la réalisation des premières images du cerveau du rat acquises in vivo avec une micro-antenne souple implantée. Ces images ont démontré un RSB amélioré d’un facteur 5, comparées à celles acquises avec une antenne commerciale quadrature. D’autres applications et perspectives dans le domaine biomédical sont ouvertes par ces travaux comme des capteurs pour la détermination des propriétés diélectriques des tissus, et des microbobines et des capteurs de pression intégrés dans les canaux microfluidiques Magnetic Resonance Imaging (MRI) is a powerful tool for the diagnosis and the monitoring of diseases in the frame of research models developed on small animal in neurosciences. This application requires a high spatial resolution and a high Signal to Noise Ratio (SNR) using a high magnetic field (7 T) and a highly sensitive miniaturized coil, implanted near the interest area. The coilmonolithic design, called Multi-turn Transmission Lines Resonator (MTLR), allows theminiaturization below the centimeter scale and the clean-room technology. To reduce the invasive aspect of implantation, the coil was fabricated on a flexible substrate: FEP Teflon® or PDMS. To overcome adhesion issues related to these polymers, specific plasma treatments were applied to FEPTeflon® while a transfer process dedicated to PDMS was developed. Besides mechanical reliability, the thickness of the PDMS coating ensuring the coil biocompatibility, was optimized to limit the dielectric coupling with tissues and thus to keep suitable electromagnetic characteristics for 7 T MRI when the coil is implanted. This work allowed the achievement of the first images of the rat brain acquired in vivo using an implanted soft coil. These images have shown a 5-fold enhanced SNRcompared with the ones acquired using a commercial quadrature coil. Other applications in the biomedical field are open by this work: sensors for the dielectric characterization of tissues, integrated microcoils and pressure sensors in microfluidic channels

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Taachouche, Yaakoub. "Contribution à la conception de solutions antennaires pour des systèmes liés à la sécurité globale." Rennes 1, 2012. http://www.theses.fr/2012REN1S085.

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Les objectifs de ce travail concernent la conception et le développement d'antennes miniatures et discrètes, passives ou actives, fonctionnant sur une large bande de fréquence pour des applications de localisation et de tracking liées à la sécurité globale. Ce travail est valorisé dans deux projets : LEA (Localisation en Environnement Adverse) initié par l'ANR (Agence nationale de la recherche) et un projet de développement d'antenne AIS (Automatic Identification System) en collaboration avec l'entreprise Photospace. Ce travail met en évidence les trois points suivants : Le premier point présente une technique de miniaturisation des antennes à bande étroite pour l'application maritime AIS. De nouvelles architectures d'antennes miniatures passives basées sur l'alimentation par couplage électromagnétique sont développées et fabriquées pour la localisation maritime AIS et le GPS. Puis, ces antennes sont associées à des diodes PIN et diodes varicap pour les rendre accordables en fréquence et donc large bande. Le second point concerne les antennes actives obtenues par l'intégration d'éléments actifs (transistor) directement sur l'antenne et sans circuit d'adaptation. L'influence de ces composants sur les performances des antennes actives (bande passante, réduction de taille, et gain) est étudiée théoriquement et expérimentalement. L'emplacement réservé à l'antenne dans les balises de localisation étant restreint, une antenne active miniature large bande fonctionnant dans la bande FM a été conçue et validée expérimentalement. Le troisième point propose une technique basée sur le principe du car-antenna qui consiste à utiliser la structure métallique d'un véhicule comme antenne, ceci rend les antennes totalement discrètes et invisibles The objectives of this work concern the design and the development of miniature, discrete, passive or active antennas, working on a wide frequency band for localization and tracking applications related to global security. This work has been included in two projects funded by ANR (National Research Agency) and by Photospace, a private company. This work deals with three major parts: in the first part, a technique of miniaturization of narrowband antennas for AIS applications (Automatic Identification System) has been proposed. Some new design of miniaturized antennas based on an electromagnetic coupling feeding system are proposed and fabricated for AIS and GPS applications. Thus, these antennas have been associated with PIN diodes and varactor in order to achieve frequency tunable antenna. In the second point, the capabilities offered by active antenna for miniaturization by the integration of actives components directly on the antenna are presented and their impact on printed antenna's performances (bandwidth, size reduction, and gain) are investigated theoretically and experimentally. Regarding the small volume dedicated for antenna in locator beacons, a broadband miniature active antenna operating in the FM band is presented. The third part gives another approach based on the principle of car-antenna. It uses the frame of the vehicle as an antenna to make the antennas without visual impact

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Kaverine, Evgueni. "Contribution à la conception d'antennes MF, HF et VHF miniatures pour des applications mobiles, terrestres et maritimes." Thesis, Rennes 1, 2017. http://www.theses.fr/2017REN1S152.

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Abstract:

Les objectifs de ce travail concernent l'étude, la conception et la caractérisation d'antennes miniatures actives ou passives, large bande ou bande étroite fonctionnant en bandes MF, HF et VHF. Le manuscrit est divisé en cinq parties : La première partie présente un système de caractérisation d'antennes qui a été développé, validé et utilisé pour tous les aériens conçus. Ce système, basé sur une cellule à plaque parallèles (PPC), permet un large spectre de mesures telles que la mesure du gain, du point de compression, de l'intermodulation et de la sensibilité via une méthode rayonnée, particulièrement intéressante dans le cas des antennes actives intégrées. La deuxième partie concerne les antennes solénoïdales sur ferrite. L'utilisation de simulateurs électromagnétiques 3D a permis d'obtenir des résultats qui sont comparés à la théorie proposée dans la littérature. Les principaux systèmes d'adaptation d'impédance sont également étudiés. La troisième partie met en avant la possibilité de concevoir des antennes à substrat ferromagnétique de géométrie non conventionnelle en utilisant des matériaux composites. Deux antennes miniatures fabriquées et fonctionnant en bande VHF permettent d'illustrer ce point. Dans la quatrième partie, nous présentons un concept d'antennes à substrat ferromagnétique partiellement saturé. L'utilisation d'une source de champ magnétique statique associée à un matériau initialement dispersif permet de constater un certain nombre de phénomènes intéressants, tels que l'amélioration de l'efficacité tout en préservant l'adaptation de l'antenne ou bien la création de directivité sur des antennes électriquement très compactes. La dernière partie présente la valorisation du travail à travers un projet de télécommunication hertzienne longue portée s'inscrivant dans le cadre de la navigation maritime The objectives of this work concern the study, the design and the measurement of miniaturized passive and active, broadband and narrowband antennas for MF, HF and VHF frequency bands. The thesis is divided into five parts : The first part deals with a measurement system, which has been developed, validated and used for all conceived aerials. The system is based on a parallel plate cell (PPC) and allows an evaluation of the gain, the compression point, the interception point and the sensitivity using a radiative method particularly useful in the case of active integrated antennas. The second part concerns solenoidal ferrite antennas. The results obtained from electromagnetic 3D simulators were compared to the state of the art theory. Main matching technics have also been studied. The third part put the light on the possibility of development of arbitrary shaped antennas on a ferromagnetic substrate using a composite material. Two antennas developed for the VHF band, confirm this point. In the fourth part, we present a concept of antennas on a partially saturated ferromagnetic substrate. A static magnetic field associated with an initially lossy material brings up some interesting phenomena such as an increased efficiency without a degradation of the impedance matching or the directivity with very small antennas. The last part presents an application of the work across a project dedicated to long distance telecommunications in marine navigation

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Ben, abdallah Essia. "Conception conjointe d’antenne active pour futurs modules de transmissions RF miniatures et faible pertes." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAT104/document.

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Abstract:

L’évolution des différentes générations de systèmes de télécommunications cellulaires a entraîné une complexité du frontal des terminaux mobiles caractérisés notamment par la multiplication des chaînes RF qui le constituent. Chaque chaîne est dédiée à un standard, ce qui n’est pas optimale ni du point de vue du coût, ni de l’encombrement. Afin d’optimiser les performances et la consommation du transmetteur radiofréquence, l’approche retenue dans cette thèse consiste à concevoir de façon globale différents blocs afin de partager les contraintes. Dans cette thèse, l’approche globale de la co-conception est organisée en deux sous études. Celles-ci sont destinées à terme à être intégrées dans un même frontal RF entièrement configurable.La première étude aborde la problématique de la conception conjointe entre une antenne et un amplificateur de puissance (PA) qui sont traditionnellement conçus séparément. Nous avons tout d’abord déterminé les spécifications de l’antenne permettant de maximiser le transfert d’énergie entre ces deux blocs. Ensuite, nous avons conçu l’antenne en partageant les contraintes d’impédance à la fois dans la bande utile et aux harmoniques entre cette dernière et le PA afin de relâcher les spécifications sur le réseau d’adaptation d’impédance. Cette approche permet de maintenir la linéarité du PA à des niveaux de puissances supérieures par rapport au cas où l’antenne est adaptée sur 50 Ω.La seconde étude s’intéresse à la conception conjointe d’antennes et de composants agiles. Nous avons réparti l’effort de miniaturisation et les pertes ohmiques associées entre la structure d’antenne et le composant agile (capacité commutable numériquement). Les développements présentés se sont appuyés sur des simulations électromagnétiques, des modélisations, des caractérisations système (linéarité et temps de commutation) et des mesures en rayonnement (efficacité) de prototypes d’antennes miniatures dans les bandes basses 4G. Nos études ont abouti à la conception d’une antenne fente reconfigurable fonctionnant sur la bande instantanée maximale autorisée par la 4G. Pour une intégration sur smartphone, l’élément rayonnant n’occupe que 18 x 3 mm2 de surface soit λ_0/30×λ_0/180 à 560 MHz. La fréquence de résonance de l’antenne varie entre 560 MHz et 1.03 GHz et l’efficacité totale varie entre 50% et 4%. Un banc de mesure de la linéarité a été implémenté afin d’évaluer la linéarité des antennes agiles. La spécification de linéarité exigée par le standard est maintenu jusqu’à une puissance de 22 dBm The recent development of cellular communication standards has led to an increasing RF front-end complexity due to the ever increasing number of RF needed paths. Each RF path is dedicated to a frequency bands group which might not be optimal for cost and occupied space area. Consequently, in order to optimize the RF performances and energy consumption, the approach used in this thesis is to share the constraints between the PA and the antenna of the front-end: this is called co-design. In this thesis, the considered co-design approach is twofold and in near future both results should be simultaneously considered and integrated into one fully reconfigurable RF front-end design.The first study addresses the co-design of an antenna and its associated power amplifier (PA), which are traditionally designed separately. We first determine the antenna impedance specifications to maximize the tradeoff between the energy transfer and PA linearity. Then, we propose to remove the impedance matching network between antenna and PA, while demonstrating that a low impedance antenna can maintain the RF performances. Contrarily to the classical approach where the antenna is matched to 50 Ω, the proposed co-design shows the possibility to keep the linearity of the PA even for high power levels (> 20 dBm).The second study focuses on the co-design of an antenna and tunable components. We are sharing the miniaturization effort and the resistive losses between the antenna structure and the tunable capacitor (DTC). The achieved developments are based on electromagnetic simulations, modeling, system characterization (linearity and switching time) and radiation measurements (efficiency) of miniature reconfigurable antenna prototypes in the 4G low bands. The considered studies have led to the design of a frequency reconfigurable antenna addressing the maximum instantaneous available bandwidth authorized by 4G. The radiator occupies only 18 x 3 mm2 (λ0/30 x λ0/180 at 560 MHz), and thus it is extremely suitable for a possible integration onto smartphones. The antenna resonance frequency is tuned between 560 MHz and 1030 MHz and the total efficiency varies between 50% and 4%. For the first time, the impact of SOI DTC implemented on the antenna radiating structure on linearity is measured with a dedicated test bench. The linearity specified by 4G is maintained up to 22 dBm of transmitted power

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Alcesilas, Romain. "Capteurs télé-alimentés et interrogeables à distance." Electronic Thesis or Diss., Université Grenoble Alpes, 2024. http://www.theses.fr/2024GRALT007.

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Abstract:

Ces dernières années, les capteurs capables de fonctionner dans des environnements difficiles (température/pression élevée, accès difficile, etc.) ont suscité un intérêt croissant, alimenté par des applications militaires ou industrielles telles que les équipements pour salles blanches ou l'aéronautique. Ces dispositifs doivent fonctionner sans fil et sans circuit CMOS ni batterie, ce qui limite considérablement les choix technologiques pour leur mise en œuvre. Ce travail présente l'étude et la mise en œuvre de nouveaux capteurs passifs sans-fil basés sur la forte interaction entre un capteur micro-électromécanique (MEMS) et une antenne miniature. Ils combinent une longue distance de lecture (jusqu'à plusieurs dizaines de mètres), une grande sensibilité grâce à la technologie MEMS et la compacité des antennes miniatures, tout en étant spécialement adaptés aux hautes températures.La thèse est centrée sur la conception, la fabrication et la caractérisation de capteurs de pression sans-fil passifs comprenant un MEMS capacitif et une antenne miniature planaire. Une méthode de co-conception spécifique a été développée afin d'optimiser les performances des dispositifs. Les MEMS ont été fabriqués dans la salle blanche du CEA-Leti en utilisant une technologie de type CMUT, et ils ont été caractérisés en chambre anéchoïque. Plusieurs méthodes d'interrogation ont été développées et comparées expérimentalement (fréquence/puissance rétro-propagée), montrant une sensibilité de 3 MHz/bar ou 9%/bar de puissance rétro-propagée, avec une résolution maximale atteignable de 3,12 mbar à 3 mètres. En outre, une nouvelle méthode d'interrogation basée sur la résonance mécanique des MEMS est présentée. Elle permet d'outrepasser les limitations physiques des capteurs passifs sans-fil actuels, en ciblant les environnements réels où le clutter peut être important. Un modèle analytique tenant compte de la dynamique des MEMS, de l'antenne et de la propagation du signal a été mis au point et validé numériquement. Enfin, une première démonstration de cette technologie a été réalisée avec une excitation RF câblée du MEMS.En conclusion, ce travail établit une base théorique solide pour la conception de capteurs MEMS électromagnétiques. Un premier démonstrateur a été mis au point, montrant des performances de pointe dans des conditions de laboratoire, et plusieurs pistes d'amélioration ont été identifiées, tant en termes de conception que de méthodes d'interrogation In recent years, there has been a growing interest in sensors that can operate in harsh environments (high temperature/pressure, difficult to access, etc.), fueled by military or industrial applications such as cleanroom instruments or aeronautics. Such devices need to operate wirelessly and without a CMOS circuit or battery, severely limiting the technological choices for their implementation. This work presents the study and implementation of novel passive wireless sensors based on the strong interaction between a micro-electromechanical sensor (MEMS) and a miniature antenna. They combine a long reading distance (up to dozens of meters), a large sensitivity thanks to the MEMS technology and the compactness of miniature antennas, all while being specially adapted to high temperatures.The thesis is centered on the design, manufacturing and characterization of wireless pressure sensors comprising a capacitive MEMS and a planar miniature antenna. A specific co-design method has been developed in order to optimize the performance of the devices. The sensors have been manufactured in the cleanroom of CEA-Leti using a CMUT-like technology, and they have been tested in an anechoic chamber. Several interrogation methods have been developed and compared experimentally (frequency/back-propagated power), showing a sensitivity of 3 MHz/bar or 9%/bar of back-propagated power, with a maximal achievable resolution of 3.12 mbar at 3 meters. Furthermore, a new interrogation method based on the mechanical resonance of MEMS is presented. It avoids physical limitations of current passive wireless sensors, targeting real-life environments where electromagnetic clutter can be important. An analytical model considering the dynamics of the MEMS, antenna and propagation has been developed and numerically validated. Finally, a first demonstrator of this technology has been performed with wired RF excitation of the MEMS.In conclusion, this work sets a strong theoretical basis for the design of MEMS-based electromagnetic sensors. A first demonstrator has been developed showing state-of-the-art performances in laboratory conditions, and several paths of improvement have been identified, both in terms of design and interrogation methods

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Jeangeorges, Mickaël. "Conception d'antennes miniatures intégrées pour solutions RF SiP." Phd thesis, Université de Nice Sophia-Antipolis, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00544576.

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Abstract:

Ce mémoire présente la conception et l'optimisation d'antennes miniatures intégrées en modules de type System in Package. L'objectif est de répondre à un besoin croissant en modules intégrés complets, comprenant tous les composants nécessaires pour apporter des fonctionnalités sans-fil aux objets communicants. Afin de remplir cet objectif, les antennes doivent satisfaire de nombreux critères, autant au niveau des performances (adaptation, bande passante, efficacité, diagramme de rayonnement) qu'au niveau des méthodes de conception (robustesse, coût, adaptation au processus de fabrication SiP, possibilité de production industrielle). L'extrême miniaturisation rend d'autant plus délicate leur mise en oeuvre qu'elle entraîne des phénomènes physiques limitant les performances. Nos travaux étudient la possibilité d'utiliser certaines techniques d'amélioration par l'ajout d'éléments structurels (éléments capacitifs, éléments parasites, fentes) et l'utilisation de circuits d'adaptation spécifiques. Diverses modifications géométriques innovantes appliquées aux structures antennaires ont également été utilisées pour obtenir des résultats satisfaisant tous les critères. Les antennes élaborées permettent à des objets communicants de dimensions variées d'opérer dans la bande de fréquences 2,4 GHz pour des applications de type WiFi ou Bluetooth. Plusieurs séries de réalisations de prototypes ont permis de valider les résultats et confirmer les phénomènes électromagnétiques mis en jeu.

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Nadir, Houda. "Contribution à la conception d'antennes ultra large bande impulsionnelles d'encombrement réduit." Thesis, Limoges, 2018. http://www.theses.fr/2018LIMO0062/document.

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Abstract:

Ce mémoire présente une méthodologie de conception d’antennes Ultra Large Bande volumiques à ondes progressives, d’encombrement réduit, dédiées au rayonnement d’impulsions ultra-courtes dans une bande de fréquence allant de 300 MHz à 3 GHz. L’objectif est de concilier une large bande de fréquences rayonnées et de bonnes performances de rayonnements transitoires (niveau élevé, signaux brefs) tout en limitant l’encombrement des antennes. L’insertion d’un matériau diélectrique a été associée au design des antennes ULB afin de réduire leurs dimensions. Ceci a conduit à la synthèse et à la caractérisation de matériaux diélectriques innovants à base de géopolymères, dont la maîtrise de la valeur de la permittivité est possible. Un prototype d’antenne a été réalisé, des mesures des différentes caractéristiques de rayonnement ont été effectuées et comparées aux résultats de simulation pour s’assurer du bon fonctionnement de celle-ci. Cette antenne a également été associée à des applications radar pour la détection de cibles se situant dans différents milieux (air et sol). Les réponses impulsionnelles obtenues pour les différentes scènes radar testées ont été comparées aux résultats mesurées avec d’autres antennes connues This thesis presents the design of small form factor Ultra Wide Band antennas with progressive waves shape, which is dedicated to ultra-short pulses radiation in a frequency band ranging from 300MHz to 3GHz. The aim is to combine a wide band of radiated frequencies and good performance while limiting the size of antennas. The insertion of a dielectric material has been associated with the design of Ultra Wide Band antennas to reduce their dimensions. This has led to the synthesis and characterization of innovative dielectric materials based on geopolymers, whose mastering of the value of the permittivity is possible. An antenna prototype has been manufactured and measurements of the different radiation characteristics were made and compared to the simulation results to ensure its good functioning. This antenna has also been associated with radar applications for the detection of targets in different environments (air and soil). The impulse responses obtained for the different tested radar scenes have been compared with the results obtained with other known antennas

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Sethi, Waleed Tariq. "Optical antennas for harvesting solar radiation energy." Thesis, Rennes 1, 2018. http://www.theses.fr/2018REN1S129/document.

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Abstract:

Au cours des dernières années, la communauté scientifique s'est intéressée de plus en plus à l'acquisition de sources d'énergie renouvelables vertes et propres par rapport aux combustibles fossiles traditionnels. Le rayonnement solaire est une source particulièrement abondante d'énergie renouvelable qui a été largement utilisée dans les véhicules, les machines et les bâtiments, entre autres. Il y a généralement deux manières différentes d'utiliser l'énergie solaire: la chaleur et l'électricité. La principale motivation de ce travail de thèse est d'utiliser cette abondante source d'énergie pour produire une petite fraction de la tension et du courant continu de sortie. Puisque le spectre solaire se situe dans les longueurs d'onde à l'échelle nanométrique ou dans la bande térahertz, les antennes optiques seront utilisées comme une nouvelle technologie de nanotechnologie pour capter et récolter l'énergie solaire. Les antennes optiques ont des propriétés similaires à celles de leurs homologues micro-ondes, mais leur avantage réside dans des moyens sans précédent pour adapter les champs électromagnétiques dans tous leurs aspects et applications. Par conséquent, avec les détails mentionnés ci-dessus, l'idée principale de cette thèse est de capturer le rayonnement infrarouge solaire et l'utiliser pour produire une tension continue de sortie. La première partie de cette thèse est consacrée à la compréhension du fonctionnement de la collecte d'énergie par radiofréquence (RF) et à la présentation d'un concept de rectenna. La deuxième partie traite de l'introduction et de la simulation d'antennes optiques à base de résonateurs diélectriques (DR) car elles offrent moins de pertes à la bande THz. Deux conceptions de DR différentes sont proposées fonctionnant à la fréquence centrale de 193,5 THz (longueur d'onde 1550 nm). La troisième partie traite de la contribution principale à ce travail en termes de conception, simulation et fabrication d'une antenne optique Yagi-uda à haut gain et large bande. La technique de lithographie par faisceau d'électrons est utilisée pour réaliser la structure proposée. En dehors de la conception de l'élément unique Yagi-uda, diverses configurations de réseau ont été simulées avec la réalisation d'un réseau d'éléments 100 x 100 fabriqué sur un substrat de silicium. Pour produire une certaine quantité de tension de sortie, deux techniques ont été utilisées pour tester le réseau d'antennes optiques Yagi-uda. La première technique impliquait l'intégration du réseau Yagi-uda avec une diode fermionique du commerce qui produisait une tension de sortie de 0,15 V par excitation à partir d'une lumière visible et de 0,52 V par excitation directe à partir d'un laser à 1550 nm. La deuxième technique est basée sur la dissipation thermique entre des métaux dissemblables produisant une tension de sortie. Quatre lasers à longueurs d'onde différents (532 nm, 650 nm, 940 nm et 1550 nm) ont excité trois conceptions de nantenna réalisées. Parmi ces conceptions, la tension de sortie maximale de 0,82 V a été produite par le réseau Yagi-uda lorsqu'il est excité via un laser de 1550 nm Recent years have witnessed an increased interest by the scientific community to acquire green and clean renewable sources of energy compared to traditional fossil fuels. Solar radiation is one particular abundant source of renewable energy that has been widely applied in vehicles, machines, and buildings, among others. There are generally two different ways in which solar energy is used – heat and electricity. The main motivation of this thesis work is to utilize that abundant source of energy in producing a small fraction of output DC voltage and current. Since the solar spectrum lies in the nano scale wavelengths or terahertz band, optical antennas as a novel nano fabrication technology will be used to capture and harvest the solar energy. Optical antennas have properties similar to their microwave counterparts, but the advantage they have is in terms of unprecedented means to tailor electromagnetic fields in all its aspects and applications. Therefore, with the aforementioned details, the main idea of this thesis is to capture the solar infrared radiation and utilize it for producing output DC voltage. The first part of this thesis is dedicated to understanding the working of radio frequency (RF) energy harvesting and presenting a rectenna design. The second part deals with the introduction and simulation of optical antennas based of dielectric resonators (DR) as they offer fewer losses at the THz band. Two different DR designs are proposed working at the center frequency of 193.5 THz (1550 nm wavelength). The third part discusses the main contribution to this work in terms of design, simulation and fabrication of a high gain and wideband Yagi-uda optical antenna. E-beam lithography technique is used to realize the proposed structure. Apart for the single element Yagi-uda design, various array configurations have been simulated with realization of a 100 x 100 elements array fabricated on a silicon substrate. To produce a certain amount of output voltage, two techniques were deployed in testing the realized Yagi-uda optical antenna array. The first technique involved integration of the Yagi-uda array with a commercial fermionic diode that produced output voltage of 0.15 V via excitation from a visible light and 0.52 V with direct excitation from a 1550 nm laser. The second technique is based on thermal dissipation among dissimilar metals producing an output voltage. Four different wavelength (532 nm, 650 nm, 940 nm and 1550 nm) lasers excited three realized nantenna designs. Among these designs, the maximum output voltage of 0.82 V was produced by the Yagi-uda array when excited via 1550 nm laser

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Couty, Magdalèna. "Etude du procédé de réalisation de micro-antennes souples implantables pour l'Imagerie médicale par Résonance Magnétique." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00783512.

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Abstract:

L' Imagerie médicale par Résonance Magnétique (IRM) constitue un outil puissant pour le diagnostic et le suivi de pathologies dans le cadre des modèles développés sur petit animal en neurosciences. Cette application requiert une haute résolution spatiale et un Rapport Signal à Bruit(RSB) élevé, rendus possibles par l'utilisation d'un haut champ magnétique (7 T) et d'une antenne miniature à forte sensibilité, implantée à proximité de la zone d'intérêt. Le design monolithique de l'antenne, appelé Résonateur Multi-tours à Lignes de Transmission (RMLT), permet la miniaturisation en dessous du centimètre et sa réalisation par les technologies de microfabrication en salle blanche.Afin de réduire l'aspect invasif de l'implantation, l'antenne a été réalisée sur support souple :FEP Téflon® ou PDMS. Pour résoudre les problèmes d'adhérence liés à ces matériaux polymères, des traitements plasmas spécifiques ont été mis en œuvre pour le FEP Téflon® tandis qu'un procédé de transfert de motifs dédié au PDMS a été élaboré. Outre la fiabilité mécanique, l'épaisseur du revêtement PDMS assurant la bio compatibilité de l'antenne a été optimisée pour limiter le couplage diélectrique avec les tissus et ainsi conserver des caractéristiques électromagnétiques appropriées à l'IRM à 7 T lorsque l'antenne est implantée. L'ensemble de ces travaux a permis la réalisation des premières images du cerveau du rat acquises in vivo avec une micro-antenne souple implantée. Ces images ont démontré un RSB amélioré d'un facteur 5, comparées à celles acquises avec une antenne commerciale quadrature. D'autres applications et perspectives dans le domaine biomédical sont ouvertes par ces travaux comme des capteurs pour la détermination des propriétés diélectriques des tissus, et des microbobines et des capteurs de pression intégrés dans les canaux microfluidiques.

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Garcia, Gamez Laura. "Analysis and design of compact antennas in cavity based on metasurfaces for multiband GNSS applications." Thesis, Rennes 1, 2020. http://www.theses.fr/2020REN1S014.

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Abstract:

Les systèmes de navigation par satellites globaux (GNSS) sont aujourd'hui largement utilisés pour pléthore d'applications civiles ou pour la défense, incluant la navigation de plateformes volantes ou roulantes. Galileo, GPS ou Glonass sont trois des constellations GNSS considérées dans cette thèse. L'objectif de ce travail est de développer des antennes compactes capables de couvrir plusieurs bandes GNSS ; trois autour de 1575 MHz dans un premier temps (L1, G1, E1), puis la totalité de la bande GNSS ([1164-1610] MHz). Ces antennes sont destinées à être intégrées dans des projectiles, constitués principalement de métal. Pour cette raison, l'antenne doit être intégrée dans une cavité métallique pour ne pas affecter les propriétés aérodynamiques ni la stabilité mécanique du porteur. Intégrer des antennes imprimées dans des cavités métalliques offre plusieurs avantages : la miniaturisation, l'isolation ou la réduction des ondes de surface. Néanmoins, cela amène également une réduction importante de la bande passante. La solution immédiate pour limiter cet effet est d'agrandir la dimension de la cavité. Cependant, cette approche ne peut pas être appliquée aux nombreux cas où le porteur impose des limitations d'encombrement. Au vu des spécifications ci-dessus, l'emploi d'une antenne imprimée basée de métasurfaces est proposé et étudié, d'autant plus que des résultats antérieurs ont montré que des structures d'antennes classiques ne peuvent répondre aux spécifications demandées. Les objectifs de cette thèse sont de concevoir et de caractériser des antennes à polarisation linéaire et à polarisation circulaire couvrant plusieurs bandes GNSS. La polarisation linéaire est considérée pour les premières études, car ces antennes ne sont pas destinées à être utilisées dans un environnement souffrant de trajets multiples. La polarisation circulaire est considérée dans un second temps. Finalement, l'extension de la bande passante à la globalité de la bande GNSS est considérée Global Navigation Satellite Systems (GNSS) are widely used today for a plethora of civil and defense applications, including navigation of flying or moving platforms. Galileo, GPS or Glonass are three of the GNSS constellations considered in this thesis. The aim of this work is to develop a compact antenna, which is able to cover multiple GNSS bands: three around 1578 MHz (L1, G1, E1) in a first time and the whole band ([1164-1610] MHz) in a second time. These antennas are intended to be integrated into projectiles mainly constituted of metal. For this reason, the antenna must be embedded in a metallic cavity to not affect the carrier aerodynamic properties and nor its mechanical stability. Integrating microstrip antennas in metallic cavities offers several advantages, like miniaturization, isolation or surface wave reduction; however, this leads to a drastic reduction of the antenna bandwidth. The most straightforward solution to circumvent this limitation consist in enlarging the metal cavity size. Nonetheless, this approach cannot be applied in many cases when the carrier imposes stringent dimensional limitations. Owing to the above-mentioned specifications, the use of a metasurface-inspired microstrip antenna is proposed and investigated, since previous results have demonstrated that classical antenna structures do not comply with the requirements. The objectives of the thesis are to design and characterize linearly-polarized and circularly-polarized antennas covering multiple bands of GNSS. Linear polarization is considered for the first studies, as these antennas are not intended to be used in an environment with multi-path signals. Circular polarization is addressed in a second time. Finally, the extension of the bandwidth to the whole GNSS bands is considered

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Laquerbe, Vincent. "Étude théorique et expérimentale d’un nouveau concept d’antenne VHF miniature et accordable par décharge plasma." Thesis, Toulouse, ISAE, 2017. http://www.theses.fr/2017ESAE0039/document.

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Abstract:

La miniaturisation d’antenne est un défi important, en particulier en bande VHF où les longueurs d’onde sont grandes. Parmi les différentes techniques rencontrées dans la littérature, une approche théorique originale repose sur l’utilisation de la résonance électrostatique de sphères sub-longueur d’onde de permittivité négative (ENG pour Epsilon NeGative). L’implémentation pratique de cette solution en considérant une décharge plasma comme milieu ENG est étudiée dans ces travaux de thèse. Le plasma laisse entrevoir des potentialités intéressantes pour ce type d’antennes miniatures comme la furtivité et la reconfigurabilité en fréquence. Dans un premier temps, différents modèles analytiques sont développés afin étudier le comportement électromagnétique de petites sphères réalistes de plasma. Ces modèles permettent par ailleurs la construction de schémas numériques précis et adaptés aux simulateurs électromagnétiques commerciaux. Dans un second temps, un prototype fonctionnel est méthodiquement conçu. La solution proposée permet l’intégration du système d’excitation de la décharge plasma au sein de l’antenne sans en perturber son fonctionnement nominal. Ce prototype permet la caractérisation des paramètres plasma de la décharge et du comportement électromagnétique du résonateur sphérique à plasma. Enfin, un travail annexe d’intégration de décharges plasma dans des circuits planaires en technologie micro-ruban est présenté. Les conceptions, modélisations et caractérisations expérimentales de ces résonateurs planaires permettent de mettre en évidence les capacités du plasma pour leur accordabilité en fréquence Antenna miniaturisation is a major issue, especially in the VHF band whose wavelengths are significant. Amongst the solution in the litterature, a recent theoretical technique relies upon the electrostatic resonance of negative permittivity (ENG) subwavelength spheres. In this work, the use of a plasma discharge as ENG medium is under consideration. Plasma indeed suggests new potentialities for this kind of small antennas, such as stealth and frequency agility. Firstly, several analytical models are developed to study the electromagnetic response of subwavelength realistic plasma spheres. These models further allow to derive accurate numerical representations that fit commercial electromagnetic solvers. A working prototype that comprises a plasma ignition system within the antenna structure without altering its operation is then designed. It is used to both characterize the plasma discharge and the electromagnetic behavior of the plasma spherical resonator. Finally, this work is extended to the case of planar circuits by integrating a plasma discharge inside microstrip resonators. The design, the modeling and the experimental studies of these resonators highlight the ability of the plasma to tune the resonant frequency

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Chukwuka, Ozuem Anthony. "Performance enhancement of integrated antennas using metamaterials and characteristic mode theory." Thesis, Lille 1, 2020. http://www.theses.fr/2020LIL1I039.

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Abstract:

La demande de systèmes sans fil mobiles miniaturisés a accru le besoin d'intégrer des antennes électriquement petites qui se caractérisent généralement par de mauvaises performances et un faible rendement. Des approches telles que l'utilisation de diélectriques, de fentes, de composants parasites,… ont été appliquées au fil des années pour améliorer les performances de telles antennes. La plupart des méthodes existantes sont empiriques et basées sur des optimisations chronophages. D'autres approches comme l'optimisation du courant d'antenne basée sur l'analyse modale sont des approches systématiques qui ont été proposées. Il a également été montré que l'utilisation de matériaux artificiels appelés inclusions de métamatériaux comme élément parasite permet d'améliorer les performances de l'antenne à moindre coût. Cependant, le choix de la bonne inclusion pour une conception d'antenne est compliqué, en particulier lorsque l'antenne est non canonique et arbitraire.Dans cette thèse, nous proposons une méthode systématique pour améliorer les performances de l'antenne en utilisant l'inclusion de métamatériaux. La méthode est utilisée pour concevoir une antenne inspirée des métamatériaux avec le potentiel d'analyser à la fois les propriétés de rayonnement et de diffusion de la conception inspirée des métamatériaux. Il utilise l'approche modale caractéristique pour évaluer l'énergie quantitative stockée des inclusions de métamatériaux qui fournissent des informations quantitatives sur le comportement en champ proche de l'inclusion. L'approche modale de l'énergie stockée est comparée à l'approche des paramètres efficaces pour décrire les inclusions et elles montrent toutes deux une bonne concordance qualitative. Dans le processus de conception inspiré des métamatériaux, un mode caractéristique est appliqué pour obtenir un aperçu des propriétés de rayonnement de la structure et l'inclusion est choisie pour compenser l'énergie stockée de l'élément d'antenne en fonction de sa quantité d'énergie stockée modale. Le couplage entre l'antenne et l'inclusion est analysé en utilisant le coefficient de couplage intermodal. Il représente la diffusion entre l'antenne et l'inclusion et définit comment la distance de positionnement et de séparation entre les deux éléments affecte les performances globales du système inspiré des métamatériaux. La méthodologie proposée est validée avec un prototype qui montre une bonne concordance entre le résultat simulé et mesuré. La méthode proposée est en outre appliquée dans l'analyse de l'amélioration de l'antenne intégrée en utilisant le camouflage électromagnétique. Le manteau se couple à l'élément dans son voisinage et permet à l'élément d'antenne actif de fonctionner avec un meilleur rendement de rayonnement. La méthode proposée est donc diverse et utile pour la conception future de systèmes inspirés des métamatériaux avec des performances améliorées The demand for miniaturized mobile wireless systems have increased the need to integrate electrically small antennas which are generally characterized by poor performances and low efficiency. Methods such as the use of dielectric, slots, parasitic components, … have been applied over the years to enhance the performance of such antennas. However they are empirical and based on time-consuming optimisations. Other methods like antenna current optimization based on modal analysis are systematic methods which have been proposed. It has also been shown that the use of artificial materials known as metamaterial inclusions as parasitic element help to improve antenna performance at lower cost. The choice of the right inclusion for an antenna design is complicated especially when the antenna is non-canonical and arbitrary.In this thesis, we propose a systematic method for enhancing the performance of antenna using metamaterial inclusion as a parasitic element. The method is used for designing parasitic metamaterial antenna with the potential to analyse both the radiation and scattering properties of the parasitic metamaterial design. It uses the characteristic modal method to evaluate the quantitative stored energy of metamaterial inclusions which provide quantitative information on the near-field behaviour of the inclusion. The modal stored energy method is compared to the effective parameter method for describing inclusions and they both show good qualitative agreement. In the parasitic metamaterial antenna design process, characteristic mode is applied to get an insight into the radiation properties of the structure and an inclusion is chosen to compensate the stored energy of the antenna element based on the quantity of its modal stored energy. The coupling between the antenna and the inclusion is analysed using the inter-modal coupling co-efficient. It represents the scattering between the antenna and the inclusion and defines how the positioning and separation distance between the two elements affect the overall performance of the metamaterial-inspired system. The proposed methodology is validated with a prototype that show a good agreement between the simulated and measured result. The method is further applied in investigating the enhancement of integrated antenna using electromagnetic cloaking. The cloak couples to the passive element in its vicinity and allow the active antenna element to operate with a better radiation efficiency. The proposed method show usefulness for future design of parasitic metamaterial systems with enhanced performance

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Dioum, Ibra. "Conception de systèmes multi-antennaires pour techniques de diversité et MIMO : application aux petits objets nomades communicants." Phd thesis, Université Nice Sophia Antipolis, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00935084.

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Abstract:

La demande de transmissions à débits de plus en plus élevés s'accentue davantage avec l'essor de nouveaux services dans les réseaux de communication sans fils. Pour répondre à cette demande, une solution consiste à augmenter la capacité de transmission du canal radiofréquence entre la station de base et le terminal portatif. Ceci peut être réalisé en augmentant le nombre d'éléments rayonnant impliqués à l'émission et à la réception de cette liaison radiofréquence : on parle alors de technique MIMO (Multiple Input, Multiple Output). Cette thèse porte principalement sur la conception, l'optimisation et la caractérisation de systèmes multi-antennaires pour techniques de diversité et MIMO en bandes LTE (Long Term Evolution). Trois prototypes multi-bandes sont proposés dont deux systèmes planaires et un système d'antennes IFAs compactes. De nouvelles solutions multi-bandes et l'influence de la position de l'antenne sur le plan de masse sont étudiées pour réaliser de la diversité spatiale, de polarisation et de diagramme de rayonnement avec une faible corrélation entre les signaux reçus sur chaque antenne mais surtout une bonne efficacité totale. Une ligne de neutralisation est utilisée pour isoler les antennes et un fonctionnement multi-bande est réalisé. L'impédance d'entrée des antennes est étudiée avec la méthode de Youla & Carlin afin d'améliorer la bande passante de la structure compacte de type IFA. Les performances en diversité et en MIMO de ces systèmes sont évaluées dans différents environnements de propagation. Elles montrent que ces systèmes peuvent être utilisés efficacement pour des applications en diversité et MIMO.

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Requin, Cédric. "Antennes quasi-auto-complémentaires pour terminaux mobiles multi-standards." Phd thesis, Université Nice Sophia Antipolis, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00954410.

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Abstract:

Une antenne auto-complémentaire possède des caractéristiques radioélectriques très intéressantes en ce qui concerne l'élargissement de sa bande passante. Basée sur le principe de Babinet, l'auto-complémentarité permet en effet de maximiser la largeur de bande de par la complémentarité air-métal dans la structure de l'antenne. L'objectif de cette thèse est d'étudier quels pouvaient être les apports de l'auto-complémentarité dans le cas d'antennes à fortes contraintes d'intégration telles que celles utilisées pour les terminaux mobiles. Pour tester les limites de notre étude, nous avons choisi d'appliquer nos résultats à l'intégration d'antennes auto-complémentaires dans un objet communicant de type Smartphone multi-standards. Les antennes dites AC doivent par conséquent satisfaire de nombreux critères de performances tout en montrant leur capacité d'intégration. Celle-ci est rendue d'autant plus délicate, que la miniaturisation implique à son tour des phénomènes physiques limitant certaines performances, notamment en basse fréquence avec la nouvelle bande LTE. Dans une première étude, nous avons considéré différentes antennes et opté pour les antennes IFA-AC sur un plan de masse fini afin de couvrir initialement les bandes hautes DCS/PCS/UMTS et WLAN/LTE2600. Dans une seconde étude, nous avons amélioré leurs performances à l'aide d'éléments structurels nouveaux et interdépendants (éléments rayonnants de type double IFA), qui nous ont permis d'obtenir des résultats probants relatifs notamment à la couverture des bandes LTE800 et GSM. Enfin, nous avons complété notre projet en optimisant le lien radio par l'intégration de plusieurs éléments rayonnants AC sur un même PCB.

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Derat, Benoît. "Contribution à l'amélioration des méthodologies de conception d'antennes de téléphones mobiles de deuxième et troisième générations." Paris 11, 2006. http://www.theses.fr/2006PA112034.

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Abstract:

Les méthodes actuelles de conception d'antennes de téléphones mobiles visent globalement à optimiser l'efficacité de rayonnement des terminaux en espace libre, tout en couvrant plusieurs bandes de fréquences. La miniaturisation des terminaux a notamment contraint à utiliser l'intégralité du mobile comme "antenne", ce qui conduit à de fortes interactions avec l'utilisateur et à des performances rayonnées souvent médiocres en configuration réelle. En particulier, cela tend à compliquer la réduction du DAS (Débit d'Absorption Spécifique): puissance électromagnétique absorbée localement, dans la tête ou le corps d'un modèle d'utilisateur. Cette thèse vise à obtenir des tendances et limites générales pour le DAS, et l'efficacité en présence de l'utilisateur. A cette fin, deux modèles ont entre autres été proposés. Le premier, reposant sur le développement modal du champ, montre que la réduction du DAS et l'augmentation de l'efficacité en présence d'un utilisateur nécessite la réalisation de terminaux de spectre modal suffisamment riche. Le second modèle, reposant sur un paramétrage de la source, caractérise, dans une certaine mesure, l'influence des paramètres de l'antenne sur l'interaction avec l'utilisateur. L'importance de réaliser des antennes miniatures de facteur de qualité faible est notamment soulignée. La problématique du facteur de qualité est largement abordée, et démontre que la réduction des interactions avec l'utilisateur requiert une utilisation optimale du volume contenant le téléphone mobile, afin de conserver une bande passante suffisante. Les résultats obtenus apportent des pistes pertinentes pour l'amélioration des performances des téléphones mobiles Antenna design methods for 2G and 3G mobile phones generally aim at optimizing radiation efficiency of the terminals in free space, while covering several frequency bands. The miniaturization of handsets has constrained the designers to use the whole mobile phone as a radiating system. However such a technique results in a strong interaction with the user, and generally in poor radiated performances of the terminals in practical configurations. In particular, SAR (Specific Absorption Rate) reduction tends to be more and more complicated (SAR is a local electromagnetic power absorbed in a head or body model). This thesis proposes methods to obtain general trends and bounds of the SAR and efficiency in presence of a user, while some free space performances are fixed. To this aim, two different models have been derived. The first one is a modal-based approach showing that a significant SAR reduction or increase in efficiency with a user requires that the modal spectrum of the terminal be sufficiently rich to optimize the near-electric field pattern. The second model, based on a parametric approach, highlights some of the source parameters impacting on the user-handset interactions. In particular, the influence of the quality factor of the antenna is emphasized. The detailed study of this parameter shows that bandwidth enlargement is generally in contradiction with the improvement of SAR and efficiency with a user. However, maximizing the use of the mobile phone volume should allow to compensate, to a certain extent, the loss of bandwidth induced by a SAR reduction oriented design method. The obtained results should give relevant ideas to optimize mobile phones performances

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Le, Guen Emmanuel. "Élaboration et réalisation de matériaux magnétodiélectriques pour la miniaturisation d'antennes en bande UHF." Thesis, Rennes 1, 2014. http://www.theses.fr/2014REN1S016.

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Abstract:

La miniaturisation des antennes s'accompagne d'une dégradation leurs performances (bande passante, gain, efficacité), surtout avec l'utilisation de substrats matériaux diélectriques. Pour relever le défi « intégration / performances », la conception de nouveaux matériaux tels que les ferrites magnétoélectriques constitue une alternative des plus prometteuses. Ce travail met en avant les principaux paramètres à l'élaboration de ferrite spinelle par coprécipitation. Un traitement thermique modéré a permis l'obtention de céramiques semi poreuses pour la montée en fréquence. En parallèle, l'anisotropie magnétocristalline, liée à la composition (rapport Nickel / Zinc, Cobalt, Fer 2+…) ; ainsi que l'anisotropie magnétoélastique lors de l'application d'une contrainte, étendent encore le domaine des faibles pertes des ferrites de Nickel-Zinc de 400 MHz à plus de 1 GHz. Ces matériaux ont ainsi pu équiper des antennes sur les fréquences du DVH-H (470 – 830 MHz) et répondent aux normes du DVB-H. De façon à profiter pleinement de la miniaturisation, nous avons proposé une antenne imprimée. Une bonne corrélation est trouvée entre les résultats de simulation et de mesure, ainsi que des relations adaptées aux antennes patch. Enfin dans le domaine émergent des communications On / Off bodies, nous avons développé des antennes flexibles sur un substrat de type PDMS. Pour assurer une bonne efficacité de l'antenne, celle-ci est encapsulée, ce qui évite une métallisation hasardeuse (fissures, manque d'adhérence) Antenna miniaturization, especially with dielectric substrates, is accompanied by a radiation loss (bandwidth, gain, efficiency). To meet the challenge "integration / performance", the design of new materials such as magnetodielectrics ferrites is a promising alternative. To satisfy these requirements, this work highlights the main parameters of ferrite spinel development by coprecipitation. A moderate thermal treatment leads to semi porous ceramics. In parallel, the magnetocrystalline anisotropy, related to the composition (ratio Nickel / Zinc, Cobalt, Iron 2+ ...), and the magnetoelastic anisotropy with application of stress, extend the field of low-loss from 400 MHz to over 1 GHz, in the Nickel-Zinc ferrite. These materials were able to equip antennas on DVH-H frequencies (470-830 MHz). In order to take full advantage of miniaturization, we proposed a printed antenna. A good correlation between simulation results and measurement is obtained, together with relations adapted to patch antennas. Finally, in the emerging field of communications On / Off bodies, we have developed flexible antennas on PDMS substrate. To ensure good antenna efficiency, it is encapsulated, thereby avoiding a hazardous metallization (cracks, loss of adhesion)

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Pflaum, Sylvain. "Étude et conception d'antennes miniatures et directives à polarisation circulaire pour lecteurs RFID UHF." Phd thesis, Université Nice Sophia Antipolis, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00868688.

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Abstract:

La technologie RFID fait dorénavant partie intégrante de notre quotidien. Les applications correspondantes à cette technologie sont des plus en plus nombreuses et répandues. Ce manuscrit a pour ambition la recherche de solutions innovantes pour lecteurs RFID UHF. Ce travail ayant été accompli dans le cadre du projet PACID Textile, les champs d'application de nos recherches ont été l'amélioration de la gestion, de la traçabilité et de la sécurité des textiles industriels et commerciaux de par des performances accrues des structures antennaires. Pour cela, l'antenne lecteur, entre autre, doit être miniature tout en étant faible coût, directive et à polarisation circulaire dans la bande RFID UHF (0,865-0,868 GHz). Les deux verrous technologiques principaux auxquels nous avons été confrontés pour l'antenne lecteur sont la gestion de sa direction de propagation privilégiée permettant de restreindre et maîtriser la zone de lecture ainsi que son encombrement afin de l'intégrer facilement dans n'importe quel environnement. Pour répondre à cette problématique, les axes de recherche abordés dans ce manuscrit ont été : L'obtention de la polarisation circulaire à l'aide de résonateurs à courts-circuits. L'étude et la conception d'antennes à base de métamatériaux de type BIE (Bande Interdite Electromagnétique) afin d'améliorer la directivité des antennes imprimées de par les propriétés originales de ces structures. La recherche de nouvelles techniques de miniaturisation des antennes imprimées par introduction d'un nouveau plan de masse de type BIE.

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Sokpor, Adjo Sefofo. "Conception de balises de détresse intégrées aux équipements de sécurité maritime." Thesis, Rennes 1, 2018. http://www.theses.fr/2018REN1S068/document.

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Abstract:

Au cours de ces dernières années, les communications sans fil connaissent une croissance vertigineuse, avec le développement de standards de communication de plus en plus nombreux, qui ouvrent la voie à de multiples applications telles que : la téléphonie mobile, le biomédical, le maritime, le civil et le militaire. De nos jours, les communications sans fil se sont diversifiées et multipliées. Cela entraîne la conception d’antennes toujours plus innovantes, performantes et de taille de plus en plus réduite (miniaturisation). Le projet FLEXBEA (FLEXible BEAcon) a pour but le développement d’un nouveau concept de balises de détresse miniatures (AIS et COSPAS-SARSAT), faible coût, intégrées dans des équipements de sécurité maritime tels qu’un radeau de survie et un gilet de sauvetage. Ces équipements sont destinés aux professionnels de la mer et aux plaisanciers. L’atout majeur de ce nouveau concept est l’intégration dans des équipements de sécurité maritime d’une fonction de détresse en cas de problème majeur : homme à la mer (MOB, Man OverBoard) par exemple lors d’un naufrage. Différentes antennes ont été étudiées. Nous présentons des antennes planaires (de type dipôle ou monopôle imprimé) développées dans la bande UHF : une solution de dipôle avec brins repliés est proposée afin de réduire l'encombrement, et deux modes d'alimentation (symétrique / dissymétrique) sont comparés. Des exemples d'antenne monopôle sont ensuite présentés avec une modification de leur géométrie (structures de type Bow-tie ou méandre) pour assurer une miniaturisation optimale. Puis les antennes filaires retenues pour le projet, avec une modélisation de ces antennes par un circuit équivalent (RLC). Des formules analytiques sont proposées afin de déterminer les valeurs de composants RLC qui interviennent dans le modèle circuit. Ensuite, nous sommes passés à la conception de l’antenne de la balise. Deux antennes ont été conçues et mesurées. Un monopôle ruban avec introduction de composants localisés pour la balise AIS et COSPAS-SARSAT, et une antenne hélice fonctionnant dans la bande AIS, intégrée dans la balise "SIMY". De nombreuses réalisations et mesures ont été effectuées pour caractériser ses antennes Over the last few years, wireless communications have grown dramatically, with the development of more and more communication standards, which open the way to multiple applications such as: mobile telephony, biomedical, maritime, the civilian and the military. Today, wireless communications have diversified and multiplied. This leads to the design of antennas that are always more innovative, more efficient and smaller in size (miniaturization). The FLEXBEA project (FLEXible BEAcon) aims to develop a new concept of low cost miniature distress beacons (AIS and COSPAS-SARSAT) integrated into marine safety equipment such as a life raft and a lifejacket safety. This equipment is intended for professionals of the sea and boaters. The main advantage of this new concept is the integration in maritime safety equipment of a distress function in case of major problem: man overboard (MOB, Man OverBoard) for example during a shipwreck. Different antennas have been studied. We present planar antennas (dipole type or printed monopoly) developed in the UHF band: a dipole solution with folded strands is proposed to reduce the bulk, and two modes of supply (symmetrical / asymmetrical) are compared. Examples of monopole antennas are then presented with a modification of their geometry (Bow-tie or meander type structures) to ensure optimal miniaturization. Then the wired antennas selected for the project, with a modeling of these antennas by an equivalent circuit (RLC). Analytical formulas are proposed to determine the RLC component values involved in the circuit model. Then we went to the design of the beacon antenna. Two antennas were designed and measured. A ribbon monopoly with introduction of localized components for the AIS and COSPAS-SARSAT beacon, and a helix antenna operating in the AIS band, integrated into the "SIMY" beacon. Many achievements and measurements have been made to characterize its antennas

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Diop, Oumy. "Étude et minimisation du facteur de qualité des antennes pour de petits objets communicants." Phd thesis, Université Nice Sophia Antipolis, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00933828.

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Abstract:

Actuellement, les objets communicants sans fils occupent une place prépondérante. Pour faciliter leur utilisation, ces objets sont de plus en plus petits et nécessitent de très petites antennes. Cette miniaturisation d'antennes implique forcément une détérioration de leurs performances. La conception d'antennes électriquement petites (AEP) nécessite une très bonne compréhension théorique des mécanismes électromagnétiques mis en jeu notamment quelles limites précises peut-on atteindre pour une AEP étant circonscrive dans un volume donné. Un des paramètres essentiels d'une AEP est son facteur de qualité intrinsèque qui est inversement proportionnel à sa bande passante en impédance. Ainsi, maximiser la bande passante en impédance d'une antenne consiste à minimiser son facteur de qualité. Face à ce problème, de nombreux travaux ont été développés pour déterminer les limites possibles pour des AEP. C'est dans ce cadre que s'inscrit le premier axe de recherche de la thèse : étudier le facteur de qualité d'AEP, afin de déterminer s'il existe des dimensions optimales permettant de s'approcher de ces limites. Le second axe de recherche a consisté à étudier des AEP fonctionnant à 2,45 GHz pour des implants biomédicaux. Celles-ci sont imprimées sur de nouveaux types de substrat pour avoir une meilleure résolution de trace métallique favorisant une réduction de l'encombrement, et une intégration facilitant ainsi les interconnexions avec les frontaux RF. Le challenge consiste à maximiser les performances de ces antennes. Plusieurs prototypes ont été réalisés pour valider les simulations.

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Faradi, Tarik. "Conception d’un système antennaire multi-standard multi-applications dédié au module TRAXBOX pour le suivi de conteneurs." Thesis, Nice, 2016. http://www.theses.fr/2016NICE4023.

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Abstract:

Ce mémoire présente la conception de différents systèmes antennaires miniatures devant fonctionner dans des conditions environnementales et climatiques sévères, mais également capables d’opérer dans plusieurs bandes de fréquence ISM et plusieurs standards de communications mobiles. Ce système antennaire dédié infine à l’intégration dans les modules TRAX-BOX développés par la société TRAXENS, doit satisfaire différents critères techniques, industriels et économiques, définis par leur application finale qui est le suivi de conteneurs métalliques multimodaux de grandes dimensions. Pour cela, le système doit présenter un fonctionnement multibande et large bande, un diagramme de rayonnement omnidirectionnel, une bonne efficacité, un encombrement réduit permettant une intégration simple et efficace dans son boîtier, une rigidité mécanique permettant au système d’être protégé contre les vibrations et les chocs, une large plage de températures de fonctionnement et un faible coût de fabrication. Ces exigences techniques et industrielles sont souvent difficiles à satisfaire simultanément. Pour ce faire, plusieurs techniques de conception de systèmes multi-antennaires multibandes ont été employées. L’insertion de fentes sur les résonateurs et la juxtaposition d’éléments parasites a tout d’abord permis d’élargir la bande des antennes. En ce qui concerne l’isolation mutuelle des antennes, l’insertion de fentes sur le plan de masse, est l’une des techniques qui permettent d’isoler les antennes This thesis presents the design of different small antenna systems, operating in harsh environmental and climatic conditions, but also be able to operate in several ISM frequency bands and several mobile communication standards. This antenna system designed to be integrated in the TRAXBOX modules developed by TRAXENS, must meet various technical, industrial and economic criteria, defined by their final application which is the monitoring of multimodal metallic containers. To this end, the system must provide a multiband and wideband operations, an omnidirectional radiation pattern, a good efficiency, a reduced size allowing an easy and efficient integration into its housing, mechanical rigidity allowing the system to be protected against vibrations and shocks, a wide operating temperature range and low manufacturing cost. These technical and manufacturing requirements are often difficult to simultaneously satisfy. To do this, several design techniques of multiband multi-antenna systems have been employed. The use of slots and parasitic elements has first allowed widening the antennas bands. Regarding the mutual isolation of the antennas, the insertion of slots on the ground plane is one of the techniques that improve the antennas isolation. However, in this manuscript, we have mainly focused on the optimal layout of the parasitic resonators to simultaneously increase the bandwidth but also optimize the system efficiency and the isolation between antennas after interpretation of the various physical phenomena observed

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Dissertations / Theses on the topic 'Antennes miniatures'

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