Antennes agiles pour les télécommunications multistandards

Agile antennas for multistandard telecommunication

• Auteur / Autrice : Imen Ben Trad
• Direction : M'hamed Drissi, Fethi Choubani
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique et télécommunications
• Date : Soutenance le 29/10/2014
• Etablissement(s) : Rennes, INSA en cotutelle avec Université de Tunis El-Manar. Faculté des Sciences de Tunis (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, télécommunications, informatique, signal, systèmes, électronique (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Électronique et de Télécommunications (Rennes) - Institut d'Electronique et de Télécommunications de Rennes
• Partenaire(s) de recherche : : Université européenne de Bretagne (2007-2016)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Marc Laheurte
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : M'hamed Drissi, Fethi Choubani, Jean-Marc Laheurte, Hichem Trabelsi, Anne-Claude Tarot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hichem Trabelsi, Hichem Trabelsi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes de télécommunications

Systèmes microélectromécaniques

Diodes PIN

Antennes (électronique)

Mots clés libres

Antennes agiles

Antenne agile en fréquence

Antenne agile en diagramme de rayonnement

Antenne agile en polarisation

Diodes varicaps

Antennas with agile frequency

Antennas with agile radiation patterns

Antennas with agile polarization properties

Microelectromechanical systems

Résumé

Avec l'apparition de nouveaux standards, les nouveaux systèmes de télécommunication doivent être en mesure de faire cohabiter différentes normes sur une même antenne, de diminuer les interférences avec d’autres utilisateurs, d'améliorer le débit des transmissions, d'éviter les phénomènes d'évanouissements, d'assurer une meilleure efficacité dans la réception du signal... Afin de s'adapter avec un tel environnement évolutif et variable avec un minimum d'encombrement et de complexité, les antennes agiles en fréquence, en diagrammes de rayonnement et en polarisation ont été déployées. Le développement des composants actifs tels que les diodes PIN, les diodes varicaps et les MEMS, utilisés pour produire l'agilité, a facilité l'évolution rapide de ces antennes.Les travaux menées dans le cadre de cette thèse s'inscrivent dans ce contexte. Nous nous sommes intéressé à l'étude et la conception de nouvelles topologies d'antennes agiles.Nous avons essayé tout d'abord de définir le concept d'antenne agile et d'identifier les différentes techniques de reconfigurabilité avant de proposer une classification des antennes agiles en fonction de la fonctionnalité proposée, à savoir l'agilité en fréquence, en diagrammes de rayonnement et en polarisation.Les travaux présentés dans ce mémoire sont principalement axés sur l'étude de chacune de ces fonctionnalités. En effet, plusieurs topologies d'antennes ont été étudiées et expérimentalement caractérisés:- Une antenne carré multi bande avec fente fractale capable de commuter entre quinze bandes de fréquences de 0.5 à 6 GHz.- Une antenne elliptique ULB à rejet de bandes reconfigurable fonctionnant de 0.76 à 6 GHz.- Une antenne dipôle constitué de deux boucles circulaires identiques capables de piloter son diagramme de rayonnement dans trois directions différentes à 1.54 GHz.- Un dipôle avec réflecteurs et directeurs fonctionnant en trois modes, capable de rediriger son diagramme de rayonnement dans une direction privilégiée tout en modifiant l’angle d’ouverture du faisceau rayonné.- Une antenne à double boucles rectangulaires capable de commuter entre une polarisation linéaire à 1.54 GHz ou à 1.63 GHz, une polarisation circulaire droite et une polarisation circulaire gauche.Le choix de la technique de reconfigurabilité est les dicté par besoins de l’application visée.

With the emergence of new standards, new telecommunication systems must be able to cohabit different standards on the same antenna, to reduce interference with other users, improve the flow of communications, avoid the detrimental fading loss, ensure greater efficiency in the signal reception ... In order to adapt with such evolving and changing environment with minimal congestion and complexity, antennas with agile frequency, radiation patterns and polarization properties have been deployed. The development of active components such as PIN diodes, varactors diodes and MEMS switches used to produce agility, facilitated the rapid development of these antennas.Works carried out during this thesis fit into this context. We are interested in the study and design of new topologies of agile antennas.We tried at first to define the concept of agile antenna and identify the different techniques of agility before proposing a classification of agile antennas based on the proposed feature, namely agility in frequency, radiation patterns and polarization.Works presented in this thesis are mainly focused on the study of each of these features. Indeed, several topologies have been studied and experimentally characterized:- A square multiband antenna with fractal slot able to switch between fifteen frequency bands from 0.5 to 6 GHz.- An elliptical UWB antenna with reconfigurable rejection bands operating from 0.76 to 6 GHz.- A dipole antenna consists of two identical circular loops able to tilt its radiation pattern in three different directions at 1.54 GHz.- A dipole with reflectors and directors, working in three modes, able to steer its radiation pattern in a different direction while changing the opening angle of the radiated beam.- Rectangular bi-loop single-feed antenna able to toggle either between Linear Polarization (LP) and Circular Polarization (CP) or between two CP (Right Hand (RHCP) and Left Hand Circular Polarization (LHCP).The choice of used agility technique is dictated by needs of the targeted application.