Academic literature on the topic 'Antennes planaires'

Dans ce travail, nous présentons un nouveau concept dans l'objectif de conduire à une réduction sensible de la taille des sources élémentaires dans un réseau d'antennes actives. L'idée est d'intégrer les composants actifs sur un circuit planaire, qui est disposé orthogonalement par rapport à l'élément rayonnant. On réserve ainsi le plan horizontal au seul élément rayonnant en rejetant dans le plan vertical toute la circuiterie associée. Dans cette thèse, deux méthodes d'alimentation orthogonale planaire sont proposées pour exciter un résonateur diélectrique. Les deux méthodes qui emploie un guide microfente ou/et un guide coplanaire sont présentées pour réaliser des structures en polarisation linéaire, circulaire et en double polarisation dans la bande C. Une étude de faisabilité technologique démontre également la possibilité d'une transposition en bande Ka
In this work, we present a new concept which aims at reducing the size of the elementary source in the active antenna network. The idea is to integrate active components on a planar substrate, which is orthogonally placed in respect to the radiating element. Then the horizontal plane is reserved for the radiating elements only , by placing on the vertical plane all the associated actives circuits. In this thesis, two planar orthogonal feed methods are proposed to excite a dielectric resonator. The two methods, which use a slotline waveguide and/or coplanar waveguide, are presented to realise structures with linear, circular or dual polarisations in the C-band. A technology feasibility study also proves that a transposition in Ka-band is possible

Les technologies associées aux antennes imprimées, peu répandues dans les dispositifs grand public, peuvent apporter des solutions intéressantes aux spécifications de plus en plus strictes (coût, débit de transmission, dimensions) imposées aux divers systèmes de télécommunication actuels (téléphonie mobile, internet, télévision numérique, etc. ). La première partie de ce mémoire est consacrée à l'utilisation d'un nouveau matériau de faible permittivité et à faibles pertes, la mousse d'imide polyméthacrylate, pour la conception de réseaux d'antennes passives à polarisation circulaire pour les communications terrestres et satellitaires. (. . . ). Dans la deuxième partie du mémoire, de nouveaux concepts sont présentés dans le domaine des antennes actives à base d'antennes oscillantes. Tout d'abord, une antenne mélangeuse auto-oscillante utilisant une antenne à cavité a été conçue et mesurée. L'oscillateur fonctionnant à une fréquence de résonance de la cavité, les niveaux de bruit de phase et de rayonnement parasite de l'oscillateur sont faibles. La modulation de phase à 2 et 4 états d'une antenne oscillante est ensuite mise en oeuvre et a permis des débits supérieurs à 1 Mbit/s. Enfin, une nouvelle méthode de mise en réseau d'antennes oscillantes permettant, grâce à une configuration séquentielle, d'obtenir un réseau générant une polarisation circulaire de bonne qualité et de façon très fiable, est étudiée théoriquement et validée expérimentalement. (. . . )

L'analyse de l'antenne patch couple a une fente rectangulaire est decrite. La solution est basee sur la methode de la resonance transverse. Le champ electrique de l'ouverture est developpe sur des fonctions d'essai gp. Ces fonctions d'essai sont de la meme nature que le champ electrique. Une technique variationnelle est utilisee pour generer ces fonctions d'essai. Des parois metalliques sont placees autour du patch pour ameliorer le decouplage. L'analyse theorique est decrite et des resultats concernant l'impedance d'entree, le diagramme de rayonnement et le couplage sont presentes. Un bon accord entre la theorie et l'experience est obtenu a 2. 25 ghz et 5. 75ghz

Nous étudions la mise en oeuvre d ‘antenne à balayage électronique dédiés aux applications de communications par satellite géostationnaire. Les structures développées sont adaptées pour être embarquées dans un avion ou un train. L'architecture de l'antenne développée est constituée d’un double réseau linéaire dans deux dimmensions transverses. Le balayage dans chaque réseau linéaire est assuré par des lignes coplanaires à métamateriaux contrôlées par varactor. Nous porposons de nouvelles méthodes de caracterisation des discontinuités en ligne coplanaire pour la conception de la ligne. De plus, un système de prélèvement d'énergie a dû être conçu afin d'alimenter des éléments rayonnants et testé avec différentes antennes patch. Enfin, nous envisageons la co-intégration des structures rayonnantes et des lignes CRLH ainsi que le contrôle électronique par les diodes
We are studying the implementation of 'Scanning Antenna dedicated to the applications of satellite communications geostationary. The structures developed are suitable for to be on board an airplane or a train. The architecture of the antenna developed consists of a double linear network in two transverse dimmensions. The scan in each network is provided by the lines coplanar to metamaterials controlled by varactor. We porposons of new methods characterization of discontinuities coplanar online for the line design. In addition, a energy harvesting system has be designed to feed radiating elements and tested with patch different antennas. Finally, we are considering co-integration radiating structures and CRLH lines as well as control electronic by the diodes

Ce travail se divise en deux parties : la première concerne l'étude des structures périodiques planaires associées aux antennes et la seconde, les structures périodiques conformes. Même si la première partie est un sujet étudié depuis plusieurs années, cette thèse apporte une analyse nouvelle (source placée à l'intérieur de la structure, méthode basée sur la théorie des réseaux) et de nouveaux résultats (lieux de résonance et extrema, obtention de structures avec la dualité des bandes interdites et propagées, adaptation d'une antenne insérée dans une structure périodique planaire, ouverture angulaire en fonction de la fréquence). Les structures périodiques conformes sont par contre nouvelles. Il est fait une étude systématique de ces structures. L'application principale de la thèse est un projet RNRT dont l'objectif est de réaliser des antennes pour station de base GSM-UMTS. Une antenne utilisant une structure périodique conforme et répondant au cahier des charges, a été conçue.

Le but de cette these est l'analyse rigoureuse d'antennes planaires de forme quelconque pour des plans de masses de dimensions finies ou infinies. La geometrie de l'antenne est decrite par un mailleur qui effectue la triangulation de toutes les parties metalliques de l'antenne. Cette surface ainsi discretisee sert de support a la resolution de l'equation variationnelle du champ electrique. Le logiciel de simulation numerique sr3d (systemes rayonnants a 3 dimensions) qui decoule de cette methode permet l'analyse complete d'antennes planaires de forme simple (carre, disque) ou complexe (double spirale). Les differentes techniques de visualisation du champ electromagnetique ont permis d'analyser le fonctionnement des antennes etudiees

Ce travail concerne la caracterisation des guides coaxiaux et la generation d'une base numerique de fonctions d'essai qui est utilisee pour modeliser les antennes planaires alimentees par sonde coaxiale. Tout d'abord, le guide coaxial rectangulaire dont le conducteur interne est de forme quelconque a ete caracterise a partir des fonctions generatrices des champs electromagnetiques. Ces fonctions ont ete obtenues a partir d'equations integrales resolues par la methode des moments et la technique des elements de frontiere. Cette etude a permis de constater que la meilleure methode de resolution numerique est une methode de moindres carres. Le potentiel et le champ du mode electromagnetique transverse de la structure ont egalement ete determines. Il a ensuite ete montre que l'ensemble des fonctions generatrices constitue une base orthogonale. Pour cela, une methode permettant d'alleger et d'accelerer certains calculs en ramenant le calcul d'ne integrale de surface a l'evaluation d'une simple integrale de contour a ete utilisee. Ces fonctions ont ete employees pour calculer les frequences de resonance d'une plaque metallique. Enfin, tous ces resultats ont ete utilises pour modeliser les antennes planaires de formes quelconques alimentees par sonde coaxiale. Le diagramme de rayonnement est obtenu a partir du champ dans l'ouverture. Une forme variationnelle permet de determiner l'impedance d'entree de la structure. Une serie de mesures a ete realisee pour confirmer les resultats

Un des impératifs, en premier d’ordre commercial, des opérateurs de communications mobiles et d’équipementiers électroniques modernes est d’augmenter l'intégration des systèmes pour accroitre leur fonctionnalité tout en réduisant l'espace et le coût final : « obligation de compacité ! ». Cela répond à la nécessité de transmettre des informations à très haut débit pour satisfaire la demande des utilisateurs : « De plus en plus d’antennes de fonctionnalité très variée sur des bandes de fréquences au nombre incalculable et de dimensions de plus en plus petites, à insérer dans de volumes réduits (systèmes miniaturisés) en préservant leurs performances ». Or c’est dans ces confinement que les niveaux des interférences électromagnétiques (IEM) et des couplages mutuels sont les plus forts. Ils peuvent présenter une réelle menace pour le fonctionnement des systèmes en réduisant considérablement leurs performances et en particulier pour certains de ces composants qui travaillent à de faibles niveaux de tension de seuil, vulnérables aux bruits EM. La réduction du niveau de ces perturbations devient un enjeu crucial auquel est confronté les concepteurs aussi bien d'équipements électroniques (circuits intégrés, carte de circuits imprimés, interconnections,. . ) que de systèmes d’antennes et de réseaux d’antennes. Le problème qui nous intéresse ici est celui des perturbations EM et couplages mutuels « intentionnels » dus au fait que les éléments rayonnants soient placés à proximité les uns des autres et partagent souvent, un plan de masse (ou de référence) commun. Plusieurs stratégies ou techniques peuvent être mises en œuvre et/ou développées pour réduire ces perturbations électromagnétiques (IEM et couplages EM). Parmi ces techniques, on trouve l'isolation des composants critiques par le blindage, l'adaptation, le filtrage, l'ajout de matériaux et absorbants, et des matériaux à pertes… Cependant, on notera que toutes les techniques sont valables pour une certaine bande de fréquence et qu’elles ne peuvent pas protéger le système pour les IEM qui se produisent à des fréquences différentes ; en dehors de ces bandes. C’est une limitation principale de ces stratégies. Pour le domaine des antennes (Entrées-multiples et sorties-multiples MIMO mobiles ou système d’antennes pour émission/réception par exemple), plusieurs procédés (stratégies ou techniques) de découplage ont été proposés pour améliorer l'isolation entre deux antennes rapprochées. Elles sont développées en fonction du niveau de l’isolation demandée, pour une distance inter-élément imposée par l’application en cours. Ainsi par exemple, 10 - 15 dB d’isolation sont généralement suffisants pour obtenir une faible corrélation dans les MIMO leur permettant d’assurer de bonnes performances, alors qu’une isolation, meilleure que 60 dB est exigée pour une application d’antenne radioaltimètre ! On veillera systématiquement à vérifier par la mesure, que l’efficacité, le gain et les diagrammes de rayonnement des prototypes antennes conçues avec ces stratégies d’isolation soient conformes aux spécifications et qu’aucune altération n’est introduite, bien au contraire on devrait réaliser une amélioration pour certains de ces paramètres. Parmi les techniques proposées récemment, celle qui utilise un élément parasite (sans aucun contact avec les antennes actives) de faibles dimensions par rapport à la longueur d’onde pouvant fournir l'effet de découplage attendu. L’élément parasite est inséré à mi-distance entre les antennes. Il peut être conçu comme : - Un défaut dans le plan de masse ou « Defected Ground Structure ; DGS ». - Un métamatériau tel que les surfaces à haute impédance (SHI) de Sievenpiper (travaux de 1999). Ces structures peuvent fournir une caractéristique très appréciée, celle de supprimer la propagation des ondes de surface dans une bande de fréquence donnée. Les travaux présentés dans cette thèse sont focalisés sur l’étude des structures métamatériaux (MTM) et de leurs propriétés de suppression des ondes de surface et le potentiel de leur application à réduire les couplages mutuels entre les antennes imprimées sur un substrat microruban. On étudiera spécialement la réduction des couplages mutuels liés aux courants de surface à travers le substrat. Nous proposerons l’étude de plusieurs structures métamatériaux de propriétés très différentes : - Les structures périodiques présentant une bande interdite (ou bandgap) totale pour tous les modes de propagation ; dites EBG, - Les structures Uni-planaires qui arrêtent de propagation des ondes de surface (TE et/ou TM) dans une direction privilégiée. Ce sont des matériaux qui présentent soit une permittivité négative (ENG) soit une perméabilité négative (MNG). Et de ce fait, les modes de propagation sont des modes évanescents
One of the requirements, commercial in the first order, of mobile operators and modern electronic equipment is to increase the integration of systems with the aim to boost functionality while reducing space and the final cost “requirement of compactness!” This responds to the need to transmit information at very high speed to meet the demands of users: "Inserting more and more smaller antennas of a huge functionality with a high variety of innumerable frequency bands, into small volumes (miniaturized systems) still maintaining their performances. ” But in that containment, the levels of electromagnetic interference (EMI) and mutual coupling is the strongest. They can present a real threat to the functioning of the systems, by significantly reducing their performances and especially for some of these components that work with low level of threshold voltage, vulnerable to EM noise. Reducing the level of these disturbances becomes a critical issue faced by designers as well as electronic equipment (integrated circuits, printed circuits, interconnections. . . ) as antenna systems and antenna arrays. The problem that concerns us here is that of EM interference and mutual coupling "intentional" due to the fact that the radiating elements are placed close to each other and often share a ground plane (or reference) common. Several strategies and techniques can be implemented and/or developed to reduce electromagnetic interference (EMI coupling and EM). Among these techniques is the isolation of critical components for the shield, adaptation, filtering, adding of material absorber, and losses materials. . . However, note that all techniques are valid for a certain frequency band and they cannot protect the system for EMI that occur at different frequencies; outside these bands. This is a major limitation of these strategies. In the field of antennas (multiple-input and multiple-output, or MIMO mobile antenna system for transmitting/receiving for example), several processes (strategies or techniques) decoupling have been proposed to improve the isolation between two antennas. They are developed based on the level of insulation required for inter-element imposed by the current application remotely. For example, 10 to 15 dB of isolation are generally sufficient to obtain a low correlation in MIMO enabling them to ensure good performance, whereas isolation better than 60 dB is required for an application of radio altimeter antenna! We always take care to check the extent that the effectiveness, gain and radiation patterns of prototype antennas designed with these strategies insulation conform to specifications and that no alteration is made; rather they should achieve an improvement in some of these parameters. Among the techniques recently proposed, which uses a parasitic element (without any contact with the active antennas) of small dimensions relative to the wavelength which can provide the expected effect of decoupling? The parasitic element is inserted midway between the antennas. It can be designed as: - Defected Ground Structure; DGS. - A metamaterial as high surface impedance (SHI) of Sievenpiper (work of 1999). These structures can provide a very popular feature that suppress the propagation of surface waves in a given frequency band. The work presented in this thesis focused on the study of metamaterial structures (MTM) and their properties suppression of surface waves and their potential application to reduce the mutual coupling between microstrip antennas printed on a substrate. We specifically consider reducing mutual coupling associated with surface currents through the substrate. We propose the study of several metamaterial structures very different properties: - Periodic structures with a total bandgap for all modes of propagation; named EBG - Unit-planar structures that stop the propagation of surface waves (TE and/or TM) in a preferred direction. These are materials that have either a negative permittivity (ENG) or a negative permeability (MNG). And thus the propagation modes are evanescent modes

The works presented in this thesis concern the study of periodic planar antennas by the theory of EBG materials. We first propose a means to reduce the size of printed antenna based on periodic structure (UC-PBG type). For this purpose, we modify the dimensions of the unit cell in order to slow down the phase velocity in the pattern. The various structures are analyzed with the dispersion diagrams. As the material is used as a radiating element, it is not used in its first bandgap. Then, we propose a new type of dual-band antenna based on a stacked patch antenna and a EBG antenna. In the second part, we also try to obtain a reduction effect with metamaterials based on coplanar waveguide periodically loaded with reactive elements. Equivalents models are introduced to determine the dispersion equation and to locate the frequency bandgap. A parametric study on the period of the structure shows frequencies inside and outside the light cone. For this type of structure, reduction of the length resonant is not realized because the antennas present important values of attenuation. In the last part, we are interested in the insertion of RF MEMS in a cavity-backed slot antenna. The simulated results show the possibility to have a reconfigurable antenna on one octave by changing the capacitive ratio of this microswitches
Les travaux présentés dans ce mémoire portent sur l'étude d'antennes planaires à motifs périodiques par la théorie des matériaux à BIE. Dans un premier temps, nous proposons une méthode de réduction de la taille d'antennes imprimées à partir de motifs périodiques (type UCPBG). Pour cela, nous modifions les dimensions de la cellule élémentaire afin de ralentir la vitesse de propagation de l'onde dans le réseau. Les diagrammes de bandes sont calculés analytiquement à l'aide de circuits équivalents. Les différentes structures ne fonctionnent pas dans leur première bande interdite car elles sont utilisées en tant qu'élément rayonnant. Puis, nous proposons un nouveau type d'antenne bibande basé sur l'empilement d'une antenne patch et d'une antenne à BIE. Dans la seconde partie, nous cherchons également à obtenir un effet de réduction à l'aide de métamatériaux basés sur des lignes coplanaires chargées périodiquement d'éléments réactifs. Des modèles équivalents sont introduits pour déterminer l'équation de dispersion en vue de localiser les bandes de fréquences interdites. Une étude paramétrique sur la période de la structure montre des fréquences situées à l'intérieur et à l'extérieur du cône de lumière. Pour ce type de structure, la réduction de la longueur résonnante n'a pas été obtenu car le matériau présente une atténuation importante. Dans la dernière partie, on s'intéresse à l'insertion de MEMS RF dans une antenne à fente blindée à l'arrière. Les résultats simulés montrent la possibilité d'avoir une antenne reconfigurable en fréquence sur une octave en modifiant le rapport capacitif de ces composants

Avec l’essor des applications multimédias, le besoin de réaliser des communications sans fil à des débits de l’ordre du Gbit/sec pour des applications WPAN (« Wireless Personal Area Network ») est de plus en plus important. Pour cela, il faut pouvoir disposer d’une large bande passante. Or, à 60 GHz, il y a une bande passante de 8 GHz libre d’utilisation pour des communications sur des courtes distances. Lors de cette thèse, nous avons tout d’abord étudié les caractéristiques des canaux de propagation dans les environnements Indoor à 60 GHz. Ces informations sont en effet nécessaires pour déterminer les scénarios d’utilisation possibles des communications sans fil à 60 GHz, mais aussi lors de la conception du front-end radiofréquence. Nous nous sommes intéressés plus particulièrement à l’impact des caractéristiques des canaux de propagation sur les performances que doivent présenter les antennes pour pouvoir assurer les liaisons sans fil. Des études ont été menées ensuite pour trouver des solutions antennaires répondant aux contraintes du 60 GHz, tout en pouvant être facilement intégrées avec des composants MMIC. Pour cela, nous nous sommes intéressées aux antennes planaires, aux antennes volumiques intégrées à un substrat planaire ainsi qu’aux antennes à dépointage
The demand for ultra-high data rate wireless communication systems is increasing daily with the emergence of a variety of multimedia applications. The availability of several unlicensed GHz bandwidths in the 60 GHz spectrum represents a great opportunity for ultra-high speed short range wireless communications. The first objective of this work was to characterize 60 GHz Indoor propagation channels. This information is crucial for deducing the appropriate usage models and for designing the front-end radio. More specifically, we examined the impact of the propagation channel's characteristics on the antenna’s needs. Studies were then carried out on different antenna’s topologies in order to find solutions which respond to the 60 GHz spécifications and which can be easily integrated with MMICs devices. We considered planar antennas, horn antennas integrated to a thin substrate and beam-steering antennas