Analyse du rayonnement d'antennes imprimées disposées en réseau sur des surfaces planes ou conformées

Radiation analysis obtained from planar or conformal printed antenna arrays

• Auteur / Autrice : Daniel Augustin
• Direction : Edmond Cambiaggio
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Nice
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Nice-Sophia Antipolis. Faculté des sciences
• Jury : Président / Présidente : Claude Terret
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alain Priou, Serge Drabowitch, Antoine Roederer, Albert Papiernik

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ondes électromagnétiques

Antennes (électronique)

Mots clés libres

Sciences appliquées

Télécommunications et théorie de l'information

Antenne réseau

Antenne conique

Antenne plane

Diagramme rayonnement

Polarisation rectiligne

Polarisation elliptique

Résumé

Ce mémoire développe une analyse du rayonnement produit par des antennes imprimées, disposées en réseau, sur des surfaces planes ou conformées. Après avoir mis l'accent sur les principales techniques d'alimentation d'antennes microruban, nous étudions la faisabilité d'un réseau plan à partir d'un cahier des charges précis. C'est à travers cette application concrète, que nous mettons en évidence l'intérêt de remplacer les paraboles existantes par des réseaux d'éléments rayonnants implantés sur des structures planes. Les dispositifs mécaniques associés à ces paraboles et destinés à dépointer le faisceau sont donc remplacés par la fonction de balayage électronique, obtenue à partir d'une loi d'illumination en phase, adaptée à l'orientation désirée. Ces réseaux présentent toutefois un rayonnement limité au demi-espace, ce qui constitue un réel handicap pour certaines applications nécessitant une couverture omnidirectionnelle. C'est pourquoi, nous avons élaboré un logiciel d'analyse du rayonnement produit par des antennes disposées sur des structures conformées. La géométrie des réseaux est obtenue à partir d'éléments regroupés sous la forme de couronne, chacun des éléments pouvant subir une ou plusieurs rotations sur lui-même. Ainsi, nous faisons appel à des transformations mathématiques de repères, appliquées au champ rayonné par la source élémentaire, lui-même calculé à partir d'une méthode des moments simplifiée. C'est à partir de ces rotations que l'on parvient à simuler divers réseaux, conformes ou pas, réseaux dièdre, pyramide simple ou à base octogonale, conique, mais également des structures planes ou cylindriques. De telles antennes présentent un intérêt certain pour leur souplesse d'implantation sur des surfaces de formes quelconques et sont ainsi à l'origine d'applications très diverses, particulièrement pour des communications entre mobiles qui nécessitent des couvertures angulaires de rayonnement souvent très larges, mais aussi adaptatives

This thesis develops an analysis of the electromagnetic radiation obtained from planar or conformal printed antennas arrays. After a presentation of the various microstrip antennas feeding techniques, we describe the feasability of a large planar adaptative array from drastic specifications. Thanks to this concrete application, we show advantages to replace usual parabolic antennas by planar radiating elements arrays. The mechanical system which allow the beam depointing function are replaced by the electronic scanning thanks to a phase distribution which depends on the desired orientation of the main beam. However, such arrays have a radiation limited to half space. This restriction is a real problem for some special applications where an omnidirectionnal coverage is necessary. Thus, we have developed a computer-tool to analyse the electromagnetic radiation produced by some conformal printed antennas arrays. These conformal arrays are obtained from a radiating elements (patches) disposed like a ring array, in which each patch will be able to allow one or several rotations on itself in space. We have to use some mathematical reference transformations (Euler(s) matrix) applied to the field radiated by the elementary source. This field has been first determinated from a simplified Moments Method. Thanks to this rotations we can simulate various arays, planar or conformal as, the « diedre » structure, the pyramidal array, the pyramidal array with an octagonal phase, the conical antenna, but also planar or cylindrical structures. Such antennas present advantages to be easly lied on any surfaces to enable several applications as communications with mobiles which often require high angular coverage, or adptative coverage