Études de nouvelles architectures d’antennes hybrides reconfigurables

Studies of new reconfigurable hybrid antenna archituectures

• Auteur / Autrice : Jorick Milbrandt
• Direction : Thierry Monédière, Marc Thévenot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique, microelectronique, optique et lasers, optoelectronique microondes robotique
• Date : Soutenance le 20/12/2019
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Ingénierie des Systèmes, Mathématiques, Informatique (Limoges ; 2018-2022)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : XLIM
• Jury : Président / Présidente : Alain Reineix
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thierry Monédière, Marc Thévenot, Romain Contreres, Cyrille Ménudier, Philippe Pouliguen
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hervé Aubert, Raphaël Gillard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bande Ku

Conception et construction

Antennes (électronique)

Antennes-réseaux

Mots clés libres

Réseaux d’antennes

Couplages mutuels

Antennes à éléments parasites

Simplification de circuits de formation de faisceaux

Bande Ku

Bipolarisation orthogonale

Antenna arrays

Mutual couplings

Parasitic element antennas

Beamforming network simplification

Ku-band

Bipolarization

Résumé

Les travaux présentés dans ce mémoire portent sur l’étude des Antennes Reconfigurables à Formateur de Faisceaux Réduit. Le concept des ARFFR généralise les travaux d’Harrington sur les antennes ESPAR à des réseaux réguliers composés d’éléments excités et d’éléments parasites. Cette approche vise à simplifier le réseau formateur de faisceaux des antennes afin de démocratiser l’usage d’antennes reconfigurables performantes. L’utilisation de charges réactives connectées aux éléments parasites permet de maintenir un nombre de contrôles suffisant pour gérer le rayonnement de l’antenne et son adaptation active. Dans ce cadre, l’objectif de cette thèse est d’évaluer les performances des ARFFR et de définir des architectures d’antennes permettant la réalisation de fonctions plus complexes que celles vues dans la littérature. Ces travaux doivent nous permettre de déterminer un périmètre d’application et une méthodologie de conception des ARFF. Après avoir présenté une description approfondie du concept ARFFR, ce mémoire propose d’analyser les performances d’une ARFFR en bi-bande en bande Ku. Un véhicule de test est ensuite utilisé pour valider l’approche numérique de modélisation des ARFFR utilisé. Nous élargissons finalement les résultats obtenus en analysant le comportement d’une AFFR en bipolarisation orthogonale.

The works presented in this thesis focus on the study of reduced BFN reconfigurableantennas (ARFFR). The concept of ARFFR generalizes the works of Harrington onelectronically steerable parasitic array radiator to regular arrays composed by excited elementsand parasitic ones. This approach aims to simplify the BFN of these antennas in order todemocratize competitive reconfigurable antenna arrays. Thanks to the use of reactive loadsconnected to parasitic elements, controls are maintained to manage both beam forming andactive matching. This thesis aims to assess the performances of the ARFFR and to developantenna architectures which permit to attain complex functions. The scope of application ofARFFR is defined and a design methodology is proposed. This work details the principle ofARFFR concept and analyses the potentialities of a Ku-band ARFFR. The digital approachused to design ARFFR is validated thanks to a demonstrator. Finally, the potentialities of thisconcept are refined by the study of orthogonal bipolarization.