Conception et optimisation d'une base compacte millimétrique de mesures d'antennes

Design and optimization of a millimeter compact antenna test range

• Auteur / Autrice : Yannick Poupin
• Direction : Patrick Vaudon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique des hautes fréquences et optoélectronique. Télécommunications
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Limoges
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés libres

Mesures d'antennes

Réflecteur parabolique

Zone tranquille

Champs diffractés

Base compacte

Bords enroulés, pointes FDTD - TUD - OG

Résumé

Les mesures d'antennes imposent de propager une onde quasi-plane entre l'émetteur et le récepteur. Les bases compactes assurent cette condition de champ lointain sur des distances relativement réduites, générant une onde quasi-plane en champ proche. Ce mémoire présente toutes les étapes de conception d'une base compacte de mesure d'antennes (BCMA) fonctionnant de 10GHz à 50GHz, basée sur un réflecteur parabolique à bords enroulés. L'étude traite de la caractérisation par FDTD d'un modèle réduit de réflecteur. Les champs diffractés émis par la discontinuité de la surface à l'ordre 4, l'état de surface (rugosité), le rayon de courbure minimum de l'enroulement, sont quantifiés. Les performances sont optimales lorsque les champs parasites sont minimisés; le comportement du réflecteur peut alors être évalué par une méthode rapide en lancer de rayon (optique géométrique). Les conclusions sont alors appliquées au modèle réel, qui ne peut être étudié par FDTD: espace mémoire et temps de calcul prohibitifs. Nous présentons le design d'une chambre anéchoi͏̈que de BCMA : répartition d'absorbants pyramidaux et dièdres, selon l'incidence du rayonnement. Enfin, nous établissons une première étape de validation de la base en bande K et KA. Des cornets standards sont mesurés en rayonnement et gain, en parallèle dans les BCMA du CREAPE et du CNES.

Antenna measurements require quasi-plane wave propagation between transmitter and receiver. Compact antenna test ranges (CATR) ensure this far-field condition at relatively short distances, generating a quasi-plane wave in near-field. This document presents all conception stages of a CATR, working from 10GHz to 50GHz, based on blended paraboloidal reflector. The study deals with FDTD characterization of a scale model reflector. Diffracted fields emitted from a fourth order surface discontinuity, a surface state (roughness) and minimal curvature of blended rolled edges, are quantificated. Performances are optimal when parasitic fields are minimized; reflector's behavior can be evaluated with a fast ray tracing (geometrical optics method). Then, conclusions are applied to the real device which can not be studied with FDTD method : space memory and computer time prohibitives.