Simulation électromagnétique des antennes actives en régime non-linéaire

Electromagnetic simulation of active antennas in nonlinear regime

• Auteur / Autrice : Maxime Romier
• Direction : Hervé Aubert, André Barka
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Micro-ondes, électromagnetisme et optoélectronique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Antennes-réseaux

Décomposition (méthode mathématique)

Mots clés libres

Couplages mutuels de réseau

Modèle de distorsion polyharmonique

Technique par changement d'échelle

Effet ''load-pull''

Résumé

Les antennes réseaux actives en cours de développement ont pour particularité de posséder, à l'émission, des amplificateurs en régime saturé placés à proximité immédiate des éléments rayonnants. Les couplages du réseau peuvent induire des variations de charge susceptibles de perturber les amplificateurs et de modifier les performances globales de l'antenne. Afin de prédire cet effet, un outil de simulation associant la description des éléments passifs et actifs de l'antenne a été développé. Plusieurs modèles d'amplificateurs, dont le modèle de distorsion polyharmonique (PHD), ont été obtenus à partir de mesures et évalués. D'autre part, le calcul électromagnétique du réseau d'éléments rayonnants a fait l'objet d'une approche originale couplant la technique par changement d'échelle (SCT) et la méthode de décomposition de domaine (DDM). Finalement, la simulation d'un réseau actif d'une centaine éléments a révélé des phénomènes inédits tels que le rayonnement d'un lobe parasite dû aux non-linéarités.

The active array antennas currently developed may include, for transmission mode, high-power amplifiers in nonlinear regime located at the vicinity of the radiating elements. The mutual couplings of the array may induce load variations at the output of amplifiers, which might affect their transfer characteristics and modify the overall performance of the antenna. In order to predict such effects, a simulation tool combining the description of passive and active components has been developed. Several nonlinear models of amplifiers such as the PolyHarmonic Distortion Model (PHD) have been investigated, and extracted from measurement data. Besides, the electromagnetic simulation of the radiating element array has been treated by the original association of the scale change technique (SCT) and the domain decomposition method (DDM). Eventually, the simulation of a hundred elements active array antenna revealed various phenomena such as parasitic lobes caused by the nonlinearities.