Étude et réalisation d'antennes magnétoélectriques compactes en cavité large bande et multi-bandes pour systèmes volants

Analysis and design of magneto-electric antennas in compact cavities, wideband and multi-bands for flying systems

• Auteur / Autrice : Alexandre Causse
• Direction : Ala Sharaiha, Loïc Bernard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance le 08/11/2022
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : MATHSTIC
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Électronique et de Télécommunications (Rennes)
• Jury : Président / Présidente : Christian Person
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thierry Monédière
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christophe Delavaud, Jean-Marc Ribero

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes de télécommunications à large bande

Antennes miniatures

Mots clés libres

Antennes Magnéotélectriques

Antennes en Cavité

Miniaturisation

GNSS

Magnetoelectric Antennas

Cavity-Backed Antennas

Miniaturization

GNSS

Résumé

Ce travail présente une études des antennes magnétoélectriques mises en cavité. Les axes développés sont la miniaturisation et l’élargissement de bande passante de ce type d’antenne pour l’intégration sur des porteurs planaires et cylindriques soumis à de fortes accélérations. Les bandes visées pour l’étude sont les bandes GNSS (1,164 - 1,610 GHz) et les antennes développées sont à polarisation linéaire et circulaire. En effet les signaux envoyés par les satellites sont à polarisation circulaire main droite mais les environnements d’utilisation (en altitude) ne présentent pas de problématiques de multitrajets ce qui autorise une antenne polarisée linéairement. Plusieurs techniques sont présentées pour améliorer les performances des antennes avec un placement spécifique de la sonde d’excitation, des modifications de celle-ci, l’ajout d’éléments parasites, la conformation, l’utilisation de matériaux diélectriques de permittivité différente entre autres. Plusieurs prototypes ont été fabriqués et mesurés afin de valider es résultats obtenus en simulation avec généralement une bonne correspondance entre les deux. De plus des matériaux diélectriques réalisés en utilisant des techniques additives ont été utilisés afin de permettre un niveau important de détail et une reproductibilité, ainsi qu’une facilité et une rapidité de réalisation.

This work presents a study of cavity magnetoelectric antennas. The axes developed are the miniaturization and bandwidth expansion of this type of antenna for integration on planar and cylindrical carriers subjected to strong accelerations. The bands targeted for the study are the GNSS bands (1.164 - 1.610 GHz) and the antennas developed are linearly and circularly polarized. Indeed, the signals sent by the satellites are circularly polarized right hand but the environments of use (at altitude) are not problematic for multipath. Several techniques are presented to improve the performance of the antennas with a specific placement of the excitation probe, modifications of the excitation probe, addition of parasitic elements, conformation, use of dielectric materials among others. Several prototypes were fabricated and measured in order to validate the results obtained in simulation with generally a good correspondence between the two. In addition, dielectric materials made using additive techniques were used to allow a high level of detail and reproducibility.