Etude d'antennes compactes à large bande de fréquence à gradient d'indice

Study of permittivity gradient for wideband planar antennas

• Auteur / Autrice : Jefferson Champion
• Direction : Cédric Quendo
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique
• Date : Soutenance le 26/04/2022
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire en sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Brest ; 2012-....)
• Jury : Président / Présidente : Serge Verdeyme
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Cédric Quendo, Serge Verdeyme, Philippe Ferrari, Xavier Begaud, Stéphane Mallégol, Olivier Tantot, Jessica Benedicto, Rozenn Allanic
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Ferrari, Xavier Begaud, Stéphane Mallégol

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes de télécommunications à large bande

Radiofréquences

Permittivité

Antennes (électronique)

Mots clés libres

Antenne spirale

Gradient

Permittivité

Large bande de fréquence

Spiral antennas

Gradient

Permittivity

Wideband frequencies

Résumé

L’objectif de cette thèse est de définir une méthodologie de définition de gradient de permittivité à inclusions pour une antenne filaire large bande. Cette méthodologie, et ce gradient de permittivité doivent permettre une augmentation de la bande de fréquence d’utilisation de ce type d’antenne. Pour cela, un état de l’art sur les antennes à larges bandes de fréquences et les techniques d’amélioration montrent l’intérêt d’une antenne spirale d’Archimède à gradient de permittivité. Une seconde partie d’état de l’art présente les méthodes de réalisation par impression 3D de matériaux plastiques. L’objectif est de montrer l’intérêt de la méthode d’impression par dépôt de fil fondu pour la réalisation du gradient de permittivité. Le second chapitre de ce manuscrit présente une étude de l’antenne spirale d’Archimède sur matériau de différentes permittivités, en rayonnement champ proche et champ lointain. De plus, une étude du déphasage d’une cavité diélectrique et de l’impédance d’une ligne couplée avec une lame d’air permet de mettre en évidence les intérêts de la variation désirée et la définition de la méthodologie du gradient. Enfin, le dernier chapitre apporte une application des résultats théoriques obtenus précédemment dans le manuscrit. La réalisation de matériau diélectrique à inclusions permet la réalisation du gradient. La réalisation d’une antenne spirale d’Archimède complète avec sa cavité à gradient de permittivité a été mesurée en chambre sourde pour valider les résultats de simulation.

The thesis aims is to define a methodology of a permittivity gradient for wideband planar antennas. This methodology, and this permittivity gradient have to enhance the frequency range of wideband planar antennas. To allow this, a state of art about wideband antennas and the improvement technics show the interest of a permittivity gradient on a spiral antenna. A second part of state of art presents the manufacture methods by plastic 3D printing. The goal is to show the interest of fused deposition modelling technology to make permittivity gradient. The second chapter of this thesis present a study of Archimedean spiral on different permittivity materials, for near and far fields. Moreover, studies on phase shift of a dielectric cavity and on the impedance of a coupled line with air gap allow to put forward the benefit of desire variation. Finally, the last chapter brings an application of theorical results obtained on chapter II. Inclusion dielectric materials allows the gradient manufacture. The manufactured Archimedean spiral antenna with the permittivity gradient has been measured in anechoic chamber to validate the simulations results.