Synthèse analytique de panneaux réflecteurs imprimés : Utilisation de circuits équivalents et de techniques de synthèse de filtres

Analytical synthesis of printed array pannels : Using equivalent circuits and filters synthesis techniques

• Auteur / Autrice : Alexandre Grossetete
• Direction : Raphaël Gillard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique
• Date : Soutenance le 19/06/2018
• Etablissement(s) : Rennes, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Électronique et de Télécommunications (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Comue : Université Bretagne Loire (2016-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : BEam Antennas up to Mm and Sub-mm waves
• Jury : Président / Présidente : Francisco Medina
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Raphaël Gillard, Francisco Medina, Christine Letrou, Hervé Aubert, Nicolas Capet, Erwan Fourn
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Christine Letrou, Hervé Aubert

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réseaux électriques (circuits) -- Synthèse

Antennes à réseau réflecteur

Mots clés libres

Méthode de modélisation multimodale

Synthèse de filtre

Approche multimodale

Reflectarrays antennas

Reflectarrays antennas synthesis

Equivalent circuit

Multimodal approach

Filter synthesis techniques

Résumé

Les réseaux réflecteurs sont une alternative prometteuse aux antennes à réflecteurs pour la réalisation de diagrammes de rayonnement directifs ou de couvertures formées, notamment dans le spatial ou dans l'aéronautique. Constitués d'un grand nombre de cellules unitaires dont il faut optimiser la géométrie individuellement, ils restent toutefois difficiles à concevoir. Cette thèse traite de la synthèse des antennes réseau à réflecteur. Aujourd'hui les méthodes utilisées pour les concevoir exploitent, pour la majorité, les logiciels de simulation électromagnétique. Elles sont très coûteuses en temps de calcul et requièrent au final des hypothèses simplificatrices. L'objectif de cette thèse est de répondre à la question suivante : est-il possible de synthétiser de manière purement·analytique un réseau réflecteur? Nous avons répondu à cette question en exploitant la méthode de modélisation multimodale. Elle consiste à représenter la cellule unitaire sous la forme d'un circuit équivalent. Ses propriétés remarquables permettent de prédire analytiquement la phase en réflexion en fonction des dimensions de la cellule unitaire. Un réflecteur composé de cellules unitaires à motif 1 D de;type ruban métallique a tout d'abord été étudié et évalué dans le cadre de la synthèse analytique d'une structure simple. Cette étude a permis de valider la méthode de modélisation en vue de son utilisation dans la synthèse analytique de réseaux réflecteurs. Trois réseaux réflecteurs composés de cellules unitaires 2D de types patch et grille ont ensuite·été synthétisés sur la base de trois spécifications différentes, ceci afin de tester la synthèse analytique dans des configurations de plus en plus contraignantes. Finalement il s'est révélé que la méthode de modélisation multimodale et prometteuse mais que sa précision doit encore être améliorée pour permettre une synthèse complète de réseau réflecteur.

Reflectarrays antennas are a promising alternative to reflector antennas in order to produce focused and contoured beams especially for aeronautics and space applications. A reflectarray antenna is made up of ah array of unit cell that provide a pre-adjusted phasing to form the desired beam.The synthesis of a reflectarray consists in fixing the geometrical dimensions of each unit cell to generate the desired phase law. This thesis focuses on the synthesis of reflectarray. The current methods are mostly based on full­wave analysis and so they are time consuming.The purpose of this thesis is to answer at the following question: a reflectarray can be fully analytically synthesized? We answer it by using the multimodal method. The unit cell is then represented by an equivalent circuit. Using its remarkable properties, the reflected phase can be analytically predicted according to the geometrical dimensions of the unit cell. We used it firstly to synthesize a reflector where the unit cell is composed or a metallic strip. This study has validated this method in order to synthesize reflectarray, Then three reflectarrays have been synthesized based on three specifications. Finally, the multimodal method is promising but the precision has to be improving in order to fully synthesize a reflectarray.