Thèse soutenue

Conception d'antenne directive miniature et agile sur plusieurs octaves

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Auteur / Autrice : Marwan Jadid
Direction : Christophe DelaveaudSerge BoriesAnthony Bellion
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Optique et radiofréquence
Date : Soutenance le 04/12/2023
Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'électronique et de technologie de l'information (Grenoble ; 1967-....)
Jury : Président / Présidente : Ala Sharaiha
Examinateurs / Examinatrices : Richard W. Ziolkowski, Fabien Ndagijimana, Mohamed Rammal
Rapporteur / Rapporteuse : Anja Skrivervik, Loïc Bernard

Résumé

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La conception, l'analyse et les performances d'antennes miniatures, d'antennes super-directives et d'antennes agiles en fréquence ont été étudiées dans ce travail de doctorat pour offrir une solution originale d’antenne à rayonnement directif stable sur une large bande de fréquence. Nous avons amélioré notre compréhension de ces types d'antennes et de leurs utilisations potentielles grâce à des études théoriques, des simulations numériques et une validation expérimentale.Après un examen approfondi des méthodes de miniaturisation, nous avons proposé des idées et des stratégies pour créer des antennes miniatures mettant l'accent sur le concept de charge réactive et utilisant diverses techniques d'excitation utiles pour la miniaturisation. Nous avons proposé plusieurs modèles d'antennes, dont un basé sur le couplage en champ proche a été fabriqué et mesuré. La méthode du facteur de qualité Q modifié (MQFM), une approche de mesure d'efficacité d’antenne compacte remarquable utilisant le facteur de qualité appliqué à la technique de la sphère de Wheeler, est présentée. La technique MQFM a démontré sa précision et sa simplicité.Une méthode pour la mise en forme du faisceau d'antenne compacte est ensuite développée. La méthode est utilisée pour créer des conditions de rayonnement super-directif et super-gain pour un réseau parasite. Le processus est ensuite utilisé pour créer une antenne dipôle Huygens. L’intérêt des sources Huygens est leur capacité à rayonner de façon unidirectionnelle.La possibilité de reconfigurabilité d’antenne compactes en fréquence est ensuite explorée. Une antenne boucle miniature est étudiée pour démontrer le fonctionnement des antennes reconfigurables en fréquence. Les mesures de la boucle développée révèlent un accord avec les simulations, avec des variations mineures interprétées.L'antenne cible finale est conçue pour répondre aux spécifications du CNES pour les applications de surveillance du spectre UHF. Nous avons proposé une structure d'antenne de petite taille, à rayonnement unidirectionnel et reconfigurable en fréquence qui intégré toutes les avancées nécessaires réalisées au cours du doctorat. Utilisant des commutateurs RF, l'antenne reconfigurable combine quatre modes de fonctionnement distincts. Un rayonnement directif stable est obtenu en et attribuant à chaque mode un fonctionnement dans une certaine gamme de fréquence. La polarisation circulaire est générée en croisant deux structure d’antenne correctement alimentée. L'antenne est mesurée à des points de fréquence spécifiques pour confirmer les performances attendues par simulation.