Antennes actives et reseaux d'antennes en millimetrique

par YANN CAILLOCE

Thèse de doctorat en Traitement du signal et télécommunications

Sous la direction de Jean-Pierre Daniel.

Soutenue en 1997

à Rennes 1 .

mots clés

Résumé

Les communications fixes et mobiles qui vont se developper en ondes millimetriques (40-60 ghz) impliquent des etudes sur le segment hertzien et plus particulierement la partie antenne. Compte tenu des frequences, la reduction de taille des aeriens permet de concevoir des sous-ensembles integrant les fonctions rayonnement, amplification mais aussi la conversion optique/radio. Le travail presente ici concerne la partie antenne et s'inscrit dans le cadre d'une etude soutenue par france telecom/c. N. E. T (centre national d'etudes en telecommunication) : etude sur les antennes actives pour les communications avec les mobiles et les communications de proximites. Le premier probleme etait de mettre au point un simulateur electromagnetique d'antenne suffisamment fiable dans le domaine des frequences millimetriques a 38 et 60 ghz pour pouvoir traiter des antennes imprimees de geometrie quelconque ainsi que l'association de quelques elements (2 a 4) pour former les diagrammes de rayonnement. La methode utilise ici est basee sur les techniques de la segmentation et de la desegmentation. Le deuxieme objectif de cette etude a ete d'analyser les contraintes technologiques du a l'usage de materiau semi-conducteur tels l'asga et l'inp comme substrat des antennes. La conception des antennes sur dielectrique haute permittivite a bien montre les pertes par ondes de surface auxquelles il faut s'attendre et la consequence sur la limitation d'epaisseur du substrat. Nous avons aussi mis en evidence les perturbations apportees par l'environnement electromagnetique de l'antenne de petite taille de maniere quantitative pour le rayonnement de la ligne d'alimentation et l'influence du fil de connexion (antenne hybride) ; et qualitative pour les diffractions de plateau et le rayonnement du connecteur. Ceci a montre en particulier la necessite a 60ghz d'integrer sur la puce un amplificateur au plus pres de la pastille. Tout ceci s'est solde par la realisation d'un nombre important de maquettes a 38 ghz et 60 ghz. Finalement pour valider la faisabilite d'une liaison optique/radio intra-batiment utilisant les frequences millimetriques, nous avons realise et teste un demonstrateur a 38 ghz compatible avec une extension a 60 ghz. Enfin, nous avons realise quelques lentilles dielectriques permettant de focaliser l'energie dans une direction donnee. Nous avons ainsi aborde quatre types de lentilles dielectriques a 38ghz.

Titre traduit

Active antennas and antennas arrays in millimeter waves

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