Contributions à la conception et à la réalisation de dispositifs de filtrage absorptifs pour des systèmes antennaires

Contributions to the design and production of absorptive filtering devices for antenna systems

• Auteur / Autrice : Joe Zeidan
• Direction : Stéphane Bila, Abdallah Nasser
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique des hautes fréquences, photonique et systèmes
• Date : Soutenance le 18/07/2022
• 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 : Cédric Quendo
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Bila, Abdallah Nasser, Cédric Quendo, Gaëtan Prigent
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christian Person, Anthony Ghiotto

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes de communication sans fil

Antennes (électronique)

Filtres pour microondes

Mots clés libres

Filtres hyperfréquences

Synthèse de filtre

Filtre multi bande

Antenne multi-source

Filtre accordable

Filtre quasi-absorptif

Microwave filters

Filter synthesis

Multi-band filter

Multifeed antenna

Tunable filter

Quasi-absortive filter

Résumé

Afin de satisfaire la demande de plus en plus exigeante de versatilité des systèmes de communication, avec une capacité à pointer vers des utilisateurs mobiles, de nouvelles fonctions de filtrage doivent être développées pour répondre aux défis de l’allocation en temps réel de bande passante et d’optimisation des systèmes antennaires ayant de plus en plus d’éléments rayonnants. Les travaux de recherche rapportés dans ce mémoire abordent ces problématiques par l’étude de fonctions de filtrage passe-bande avancées, avec la capacité à absorber la puissance dans les bandes stoppées, afin de limiter le couplage entre sources d’un système antennaire multi-source et multi-bande, et à reconfigurer l’allocation de bande passante suivant le besoin de l’utilisateur. Les travaux présentés dans ce manuscrit proposent d’abord la conception d’un filtre passe bande à bande duale absorbante pour réduire le couplage entre sources d’un système antennaire. Une vérification expérimentale a été effectuée pour valider le concept proposé. La suite des travaux concerne la conception d’un dispositif de filtrage à plan de fréquence variable regroupant des canaux suivant différentes configurations. Une vérification expérimentale a été menée avec la fabrication d’un prototype capable d’exécuter quatre configurations différentes. Enfin, les deux problématiques précédentes ont été rassemblées pour l’étude d’un dispositif de filtrage hyperfréquence quasi-absorptif à plan de fréquence variable. Ce dispositif dont le concept a été proposé doit simultanément absorber le signal à l’extérieur de la bande passante et exécuter différentes configurations de bande passante.

In order to satisfy the increasing demand for versatility in communication systems, with the ability to point to mobile users, new filtering functions must be developed to meet the challenges of real-time bandwidth allocation and optimization of antenna systems having more and more radiating elements. The research work reported in this thesis addresses these issues by studying advanced band-pass filtering functions, with the ability to absorb power in the stopped bands, in order to limit the coupling between sources of a multi-channel antenna system, and to reconfigure the bandwidth allocation according to the user's needs. The work presented in this manuscript first proposes the design of an absorbing dual-band bandpass filter to reduce the coupling between sources of an antenna system. An experimental verification was carried out to validate the proposed concept. The rest of the work concerns the design of a filtering device with a variable frequency plan grouping together channels according to different configurations. Experimental verification was conducted with the fabrication of a prototype capable of running four different configurations. Finally, the two previous issues have been brought together for the study of a quasi-absorptive microwave filtering device with a variable frequency plan. This device whose concept has been proposed must simultaneously absorb the signal outside the passband and perform different passband configurations.