Circular and dual-linear polarized continuous transverse stub arrays for SatCom applications

par Michele Del Mastro

Thèse de doctorat en Electronique

Sous la direction de Mauro Ettorre et de Ronan Sauleau.

Soutenue le 14-12-2020

à Rennes 1 , dans le cadre de MATHSTIC , en partenariat avec Institut d'Électronique et de Télécommunications (Rennes) (laboratoire) .

  • Titre traduit

    Antenne CTS à double polarisation pour applications SatCom


  • Résumé

    La demande croissante en systèmes de communication par satellite à large bande a conduit au déploiement de constellations de satellites en bande K/Ka et au développement de nouveaux terminaux pour les utilisateurs fixes et mobiles. Des exigences strictes sont imposées à l'antenne. L'antenne doit présenter un gain élevé (> 30 dB) et fonctionner en polarisation circulaire ou double polarisation sur un secteur angulaire couvrant tout le plan azimutal et un grand angle en élévation (jusqu'à 60°). L’objectif principal de la thèse est d’étudier l'analyse et la conception des réseaux « Continuous Transverse Stub » (CTS) à double polarisation. Les réseaux CTS se composent de longues fentes rayonnantes, de hauteur finie, reliés à un système d'alimentation en guide de plaques parallèles, en anglais parallel-plate waveguide (PPW), et rayonnant dans l'espace libre. Un réseau alimenté en parallèle sera considéré pour un fonctionnement large bande. L'idée à la base de la thèse est d'utiliser des réseaux CTS multimodale. Les réseaux CTS classiques adoptent le mode principal TEM (« Transerve Electromagnetic ») du guide PPW d'alimentation. Ici, nous proposons d’utiliser le mode TEM et le mode TE (« Transverse Electric »). Ces deux modes sont orthogonaux et, si correctement alimentés, peuvent générer une double polarisation.


  • Résumé

    The ever-increasing demand for wideband systems for satellite communication (SatCom) links calls for satellite spacecrafts deployed in constellations. An advanced generation of ground antenna modules is thus requested to operate in K/Ka-band. The antenna requirements are consequently challenging. Specifically, the antenna must perform a high-gain (> 30 dB) and provide a circularly or dual-linearly polarized radiation. A large field-of-view is also demanded: a scan range up to 60° in elevation must be ensured along a fixed azimuthal plane. The aim of this thesis is to analyse and design a promising candidate as a terminal antenna: the continuous transverse stub (CTS) array in circular or dual-linear polarization. The CTS arrays consist of open-ended radiating stubs, parallel-fed by a corporate feed network in parallel-plate waveguide (PPW) technology. The underlying idea of the thesis is to enlarge the radiating stubs, in such a way to enable the propagation of the transverse electromagnetic (TEM) and the first transverse electric (TE1) modes. These modes exhibit orthogonally-polarized E-fields over the waveguide cross-section. If properly excited, they are thus able to generate circularly-polarized radiation. Several numerical models have been developed throughout the manuscript and employed as in-house tools to address the design of four prototypes. Three fabricated prototypes have been also tested in the IETR’s facilities, showing results of great interest to the scientific community.



Le texte intégral de cette thèse sera accessible librement à partir du 14-12-2023

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