Conception d’antennes à agilité de faisceaux, planaires, grand gain, très large bande et à très grande couverture angulaire

Design of a planar, agile, beam steering antenna with wide bandwidth and wide angular coverage

• Auteur / Autrice : Paul Karmann
• Direction : Joël Andrieu, Edson Martinod, Gauthier Demol
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique des Hautes Fréquences, Photonique et Systèmes
• Date : Soutenance le 30/11/2022
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Ingénierie (Limoges ; 2022-)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : XLIM
• Jury : Président / Présidente : Thierry Monédière
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Joël Andrieu, Edson Martinod, Gauthier Demol, Thierry Monédière, Loïc Bernard, Xavier Begaud, Philippe Pouliguen, Laurent Pécastaing
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Loïc Bernard, Xavier Begaud

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bruit radioélectrique

Systèmes de télécommunications à large bande

Innovation

Antennes-réseaux

Mots clés libres

MARPEM

Antenne

Dépointage électronique

Couplages

Lobes de réseau

ARMA

Antenna

Beam Steering

Mutual Coupling

Steering Lobes

Résumé

Ce manuscrit est consacré à l’étude de la technologie d’antenne MARPEM (Matrice Agile Rayonnante à Pixels Élaborés en Métamatériaux) dans un contexte de dépointage électronique large bande. Le premier objectif de ce manuscrit est d’obtenir un dépointage important ne faisant pas apparaître de lobes parasites tout en conservant des performances de gain et de bande passante les plus important possibles. Pour cela, une réduction des éléments par ajout de diélectrique dans la cavité a été proposée. Des essais expérimentaux viennent valider le processus de réduction. Le second objectif concerne la réduction des couplages inter-éléments qui sont favorisés par la diminution des dimensions des pixels. Pour cela, la mise en place de dispositifs anti-couplages intercalés entre les pixels est étudiée. Une solution basée sur l’emploi de surfaces douces est proposée. Les résultats obtenus sont comparés à la matrice d’origine et un prototype est dimensionné pour valider les résultats.

This manuscript is devoted to the study of the ARMA (Agile Radiating Matrix Antenna) technology in a broadband electronic beam steering context. The first objective of this study is to obtain a good steering without creating parasitic lobes while keeping high gain and wide bandwidth. To achieve this, a reduction of the elements by adding a dielectric substrate in the cavity was conducted. Experimental results validate the reduction process. The second objective is the reduction of inter-element coupling which is favored by the reduction of the size of the pixels. To achieve this, decoupling devices were positionned in between the pixel. A solution based on the use of soft surfaces is proposed and studied before beeing compared to the original surfaces. A prototype is designed to validate the results.