Contribution à la calibration des antennes actives pour applications radar

Contribution to the calibration of the active antennas for radar applications

• Auteur / Autrice : Taguhi Chalumyan
• Direction : Bernard Huyart, Xavier Begaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique et communications
• Date : Soutenance le 29/06/2017
• Etablissement(s) : Paris, ENST
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Informatique, télécommunications et électronique de Paris (1992-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Traitement et communication de l'information (Paris ; 2003-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Marc Laheurte
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Maas
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Habiba Ouslimani, Thierry Monédière

Mots clés

Mots clés contrôlés

Étalonnage

Radar -- Antennes

Mots clés libres

Réseau d’antennes

Simulation de champ proche à base planaire

Calibration

Eclairement de la surface d’antenne

Rétro-propagation

Diagramme de rayonnement

Antenna array

Planar near-field measurement

Calibration

Antenna surface illumination

Back-propagation

Radiation pattern

Résumé

Les travaux effectués pendant cette thèse portent sur le développement d’une nouvelle méthode de calibration des antennes actives pour applications radars. La méthode de calibration, détaillée au cours de ce manuscrit, prend en compte les effets de bord et de couplage entre les éléments rayonnants du réseau, en les intégrant dans le procédé de calibration ; de plus, elle permet d’éviter les dégradations de diagramme de rayonnement qui peuvent être causés par les désadaptions lors d’un pointage et/ou d’une pondération. Le champ lointain est calculé par Matlab à partir des données du champ proche calculé par HFSS. Ensuite par rétro-propagation des données de champ lointain, on calcule l’éclairement de la surface de l’antenne. A partir d’un schéma électrique équivalent du réseau d’antennes, on optimise avec ADS les valeurs de l’éclairement afin d’obtenir le diagramme de rayonnement souhaité. Les valeurs résultantes correspondent aux constantes de calibration du réseau. Cette approche a le double avantage de permettre de traiter ensemble les informations de la partie circuit et de la partie rayonnante de l’antenne et d’obtenir les coefficients de calibration de manière automatique en respectant la réalité de l’antenne. Cette méthode peut être appliquée aux antennes réelles afin d’obtenir un diagramme de rayonnement souhaité. Le modèle numérique peut être amélioré en y intégrant les schémas électriques équivalents des circuits RF.

The main goal of this thesis is to develop a new active antennas calibration method for radar application. The calibration method takes into account the edge effects and the coupling between the antenna radiating elements. Moreover, this method allows avoiding the degradations of the antenna radiation pattern caused by mismatch produced during a scanning and/or a weighting process. HFSS software is used to provide near-field electromagnetic numerical simulations. Matlab is used for far-field calculation from the near-field data; and also for the calculation of the illumination on the antenna surface by back-propagation of far-field datas. The calibration process is performed by an optimization process by means of ADS software. An equivalent schematic is built in it, in order to obtain desired radiation pattern which corresponds to the illumination on the antenna surface. The presented approach allows full simulation of RF circuits and radiation of the antenna array together and to get the calibration coefficients automatically. The model can be applied to the real antennas in order to get the desired pattern. The antenna equivalent model can be improved by adding RF schematic in it.