Thèse soutenue

Contrôle du diagramme de rayonnement d'une antenne en technologie imprimée à l'aide d'un superstrat diélectrique inspiré de la transformation d'espace
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Auteur / Autrice : Chetan Joshi
Direction : Xavier BegaudAnne Claire Lepage
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Electronique et communications
Date : Soutenance le 08/12/2016
Etablissement(s) : Paris, ENST
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Informatique, télécommunications et électronique de Paris
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Traitement et communication de l'information (Paris ; 2003-....)
Jury : Président / Présidente : André de Lustrac
Examinateurs / Examinatrices : Divitha Seetharamdoo, Giacomo Oliveri
Rapporteurs / Rapporteuses : Éric Lheurette, Kourosh Mahdjoubi

Mots clés

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Résumé

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La Transformation d’Espace appelée aussi Transformation Optique (TO) est un outil de conception électromagnétique puissant qui a permis la conception de nouveaux dispositifs tels que la célèbre “cape d'invisibilité”. Cette thèse s’inscrit dans la continuité directe de celle de M.D. Clemente Arenas (Application de la transformation d'espace à la conception d'antennes à diagramme de rayonnement contrôlé, 2014) et porte sur l’utilisation de la TO pour modifier drastiquement le rayonnement d’une antenne patch. Ces fortes modifications du rayonnement sont habituellement obtenues avec l’aide d’un superstrat encombrant et constitué de matériaux ayant une perméabilité et permittivité exotiques (métamatériaux). L’objectif est donc ici de réduire cet encombrement et de simplifier la réalisation en utilisant des matériaux diélectriques standards. Ainsi, grâce au superstrat développé, une antenne patch ayant un gain réalisé de 7 dB devient une antenne présentant deux lobes dans le plan azimutal de gain réalisé de 3.5 dB. Le superstrat, d’épaisseur 0.12λ, est conçu à l’aide de deux matériaux uniquement : Alumine (εr = 9.9) et Fullcure (εr = 2.8), alors que le profil initial comporte une permittivité variant entre 1 et 15 et une perméabilité entre 0.3 et 3. Divers degrés de libertés dans la conception permettent d'adapter notre solution pour concevoir d’autres superstrats avec des fonctionnalités différentes: diagramme ayant une ouverture de plus de 180° dans un plan, diagramme end-fire, etc. Les applications visées sont notamment celles de l’aéronautique pour lesquelles il existe aujourd’hui sur les aéronefs plusieurs dizaines d’antennes pour assurer toutes les liaisons nécessaires aux communications, à l’identification, au positionnement, etc. La géométrie du porteur conduit alors à utiliser plusieurs antennes protubérantes pour remplir cette mission. Cependant pour un avion, ces excroissances contribuent à dégrader l’aérodynamisme de l’appareil ce qui se traduit par une consommation plus importante. Le but est donc de proposer des solutions antennaires à rayonnement nonconventionnel et non protubérante compatible avec une intégration sur dérive ou fuselage. Le concept est validé à l'aide d'une maquette réalisée avec une imprimante 3D et avec le soutien d’Airbus Group Innovations.