Contribution à l'étude de la transmission d'énergie à distance par µondes

Contribution to microwave power transmission

• Auteur / Autrice : Boubekeur Merabet
• Direction : François Costa, Bruno Allard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique Électrotechnique Automatique
• Date : Soutenance le 10/12/2010
• Etablissement(s) : Cachan, Ecole normale supérieure
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pratiques (1998-2015 ; Cachan, Val-de-Marne)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Françoise Paladian, Lionel Pichon, Odile Picon, Christian Vollaire, Laurent Cirio
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Edith Clavel, Fabien Ndagijimana

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transfert d'énergie

Ondes électromagnétiques

Systèmes de communication à microondes

Systèmes de communication sans fil

Mots clés libres

Rectenna

TESF

Micro-ondes

Énergie électromagnétique

SPS

Rectenna

MPT

Electromagnetic energy

SPS

Résumé

La transmission d’énergie sans fils (TESF) a été initiée dans les années soixante afin de répondre à des préoccupations énergétiques de tout premier ordre. Un demi-siècle plus tard, la question énergétique reste une préoccupation majeure qui ne se pose plus uniquement en termes de ressources mais également en termes d’autonomie et de portabilité. La TESF s’est adaptée à cette situation et est actuellement orientée vers le développement de structures capables de convertir des densités de puissance faibles afin d’améliorer l’autonomie des systèmes électroniques portables ou d’alimenter à distance des dispositifs électroniques inaccessibles ou nomades.Le travail proposé est subdivisé en trois parties : une première partie qui traite de la conversion de puissances faibles et qui présente un circuit rectenna (rectifying antenna) mono-diode fonctionnant sur une gamme de puissance allant de 1 mW à 10 mW. Une seconde partie, traitant de la conversion de puissances importantes, basée sur un convertisseur en pont de diodes capable de convertir des puissances allant jusqu’à 200 mW, et une dernière partie dédiée à l’élévation de la puissance transmise à la charge au travers d’associations de rectenna dont nous présentons plusieurs variantes.La comparaison technologique est à la base de ce travail. En effet, les développements récents des composants CMS permettent aujourd’hui de les utiliser pour la réalisation de circuits RF fonctionnant à des fréquences allant jusqu’à plusieurs gigahertz. Nous proposons dans cette thèse plusieurs circuits basés sur cette technologie que nous comparons à une technologie intégrée qui s’impose comme une alternative aux circuits micro-rubans. Ce travail a également été l’occasion d’introduire certains principes de l’électronique de puissance dans la conception de circuits RF.

Microwave power transmission (MPT) was first presented in the 60th as a possiblesolution to the decrease of fossil energy resources. Actually, energy problematic is not only based on the finding of new resources but also in the autonomy of mobile electrical equipments.The recent MPT researches focused in this second point and several converters were developedfor transmitting low level power at low distances.Three types of circuits were developed in this work: first one is mono-diode rectenna that converts power from 1 mW to 10 mW. The second type is a bridge based rectenna, which converts RF power up to 200 mW. The third type is an association of rectenna circuits that permits an increase of DC power.This work presents a comparison between two technologies: SMC technology, which the recent developments make its use in RF applications possible, and integrated technology witch is more and more used as an alternative to micro-strip line technology. Also, this work introduces power electronics concepts in rectenna design.