Recongurable reflectarray with a flexible ground plane

par Claire Benteyn

Thèse de doctorat en Electonique

Sous la direction de Raphaël Gillard et de Georges Goussetis.

  • Titre traduit

    Réseau réflecteur reconfigurable avec un plan de masse flexible


  • Résumé

    Dans le cadre du projet européen Horizon intitulé REVOLVE initié par Thales Alenia Space, Heriot Watt University, Large Space Structures, et l'Institut d'Electronique et des Technologies du numéRique, cette thèse s'intéresse à un nouveau concept d'antennes réseau réflecteurs (RRA) reconfigurables pour application spatiale. Celui-ci repose sur un concept d'antenne basé sur la technologie des réseaux réflecteurs et la reconfiguration mécanique. La distance entre le plan de masse et les cellules imprimées (notée h) sur le réseau est modifiée afin de contrôler leur phase réfléchie et ainsi, changer le diagramme de rayonnement de l'antenne. Cette distance est contrôlée par la déformation du plan de masse à l'aide d'actionneurs placés sous ce dernier. La première étape consiste en l'analyse de l'impact de la distance h sur la phase réfléchie des cellules. La procédure de conception du RRA nécessite d'être clairement définie étant donné que la principale difficulté est de minimiser le nombre d'actionneurs et l'amplitude de déformation du plan de masse tout en garantissant les propriétés RF et mécanique de l'antenne. Dans un premier temps, une méthodologie de conception est définie en considérant un contrôle idéal de la déformation et donc, de la distance h. Elle est ensuite appliquée à un exemple de RRA à deux configurations auquel des contraintes plus réalistes relatives au contrôle de la forme du plan de masse (nombre d'actionneurs, comportement du matériau...) sont introduites une par une. Cette méthodologie est ensuite étendue à un réseau 2D et testée à l'aide d'un prototype.


  • Résumé

    In the frame of the european project Horizon 2020 named REVOLVE project initiated by Thales Alenia Space, Heriot Watt University, Large Space Structures, and Institut d’Electronique et des Technologies du numéRique, this Ph.D. investigates a new Reconfigurable Reflectarray Antenna (RRA) for Space applications. This work proposes a concept based on reflectarray antennas and mechanical reconfiguration. The distance between the ground plane and the metallic elements printed on the higher panel (noted h) is modified to control their reflected phase and therefore, change the radiation pattern provided by the antenna. This distance is tuned by modifying the shape of the ground plane thanks to actuators placed under it. The first step is to analyze the impact of the distance h on the reflected phase of the cells. The design process of the RRA needs to be clearly defined to identify the parameters to take into account to ensure good performance of the antenna. The main issue is to minimize the number of actuators and the magnitude of the ground plane deformation while ensuring good RF and payload performance. In the first instance, the methodology is defined considering an ideal control of the deformation and so, of the distance h. It is then applied on a sample of a two-configuration RRA and discussed while introducing one by one realistic constraint (number of actuators, material behavior...) for the control of the ground plane shape. The design methodology is then extended over a 2D array sample and tested using a prototype.


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