Conception d'éléments rayonnants pour systèmes d'interrogation multi-antennaires en environnements de propagation difficiles et fortement bruités

Design of radiating elements dedicated to multi-antenna interrogation systems in difficult and noisy propagation environments

• Auteur / Autrice : Rafik Addaci
• Direction : Robert Staraj, Cyril Luxey
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Nice ; 1992-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes à entrées multiples et à sorties multiples

Antennes (électronique)

Microélectronique

Résumé

Les communications sans fil exigent des débits de plus en plus élevés et une meilleure qualité de signal. Ceci est d’autant plus vrai que l’on rencontre de plus en plus d’applications dans des milieux industriels pour lesquelles les perturbations sont bien plus sévères que dans d’autres milieux. Les solutions les plus prometteurs sont les techniques dites de diversité et de MIMO utilisant des multi-antennes. Elles ont largement démontré leur potentiel à combattre les phénomènes d’évanouissement et à augmenter la capacité des liaisons sans fil en milieux difficiles. Compte tenue des environnements électromagnétiques multi-trajets dans lesquels ils seront placés, nous avons conçu des systèmes pluri-antennaires ainsi que des éléments miniatures originaux, permettant de conserver des débits satisfaisants et ainsi améliorer la qualité des signaux reçus. Cependant, pour une efficacité optimale, l’isolation entre accès doit également être optimale. Différentes techniques d’isolation ont été étudiées. La première, simple et intuitive, a consisté à n’optimiser que la position et l’orientation relative des antennes sur le PCB. Elle est cependant conditionnée par la taille de l’objet communicant ce qui limite donc ses performances. Nous avons donc développé des techniques plus originales pour des antennes mono et bi-bandes. Elles consistent à insérer une ligne de neutralisation et un élément parasite, ou réaliser deux fentes sur le plan de masse. Les performances de ces systèmes montrent qu’ils peuvent être utilisés efficacement pour des applications en diversité et MIMO. 0 Ces résultats ont été appliqués dans le cadre du projet BMCI (Bilan de Santé pour la Maintenance et la Conduite Intelligente) afin de concevoir un système antennaire compact dédié à des réseaux de capteurs pour navires.

In modern wireless communications and especially in multipath industrial environments, high data rate and better signal quality are required. Promising solutions are diversity and MIMO techniques which use multi-antenna system and have already demonstrated their potential to increase the channel capacity of wireless communications by improving the quality of the received signals. Taking into account the harsh electromagnetic environments in which they will be placed, we have designed original multi-antenna systems and miniature radiating elements, allowing preserving efficient communication rate and better signal. However for optimum efficiency, the isolation between the feeding ports must also be optimal. For this reason, different isolation techniques were developed. The first one, simple and intuitive, consists in optimizing only the position and the orientation of antennas. It is however limited by the size of the communicating object and limited in terms of performances. Also, we have developed more original mono and dual-band techniques. They consist in inserting a neutralization line and a parasitic element between the antennas but also inserting some slots into the PCB. The performance of these systems shows that they can perform efficiently in diversity and MIMO applications. These results were applied to the BMCI project to design a compact antenna-system dedicated to sensor networks for ship application.