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Développement d'un réseau d'antennes à formation de faisceaux basé sur de nouvelles Matrices de Butler.

Nedil, Mourad (2006). Développement d'un réseau d'antennes à formation de faisceaux basé sur de nouvelles Matrices de Butler. Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en télécommunications, 206 p.

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Résumé

Dans cette thèse, nous présentons une nouvelle topologie d'un réseau d'antenne à formation de faisceaux basée sur nouvelle matrice de Butler. L'étude comporte trois volets portant respectivement sur la conception d'une antenne fente large bande, d'un réseau d'antennes et d'une matrice de Butler pour assurer la formation des faisceaux. Dans un premier temps, on présente une étude d'antenne à fente alimentée par une ligne de transmission coplanaire. Le principe de fonctionnement de cette structure d'antenne repose sur le couplage électromagnétique alimenté par une ligne coplanaire. L'étude paramétrique de cette structure faite par le simulateur Momentum a permis de comprendre mieux le fonctionnement et l'influence de chaque paramètre sur le comportement de l'antenne, soit le réglage de l'impédance, l'efficacité ou la fréquence de résonance. Cette antenne a fourni de bonnes performances en terme de largeur de bande qui est très utile pour les systèmes de communication sans fil dans la bande des 5.8 GHz. Plusieurs géométries de l'élément rayonnant ont été développées pour permettre d'élargir la bande passante de cette antenne. D'ailleurs, une nouvelle technique d'alimentation, combinant les deux types d'excitation inductive et capacitive, a été développée. Ceci a permis d'atteindre une largeur de bande de 30% au lieu de 8% avec une seule excitation. Dans l'étape suivante nous présentons une optimisation de cette antenne en utilisant la technique broches EBG à l'élément simple de l'antenne ainsi pour le réseau à 2 et 3 éléments a permis d'augmenter l'efficacité jusqu'à 95 % sans perturber ni la bande passante des antennes ni la forme du diagramme du rayonnement. Tous ces prototypes d'antennes ont été fabriqués et validés. Dans la troisième étape, nous introduisant le traitement RF (matrice de Butler) appliqué aux antennes développées auparavant. Deux structures de la matrice de Butler ont été développées, et fabriquées et validées. La première matrice conçue est à base de la technologie ligne à fente. Un nouveau coupleur hybride et un croisement en technologie ligne à fente ont été également et ont offert de bonnes performances en terme de couplage et d'isolation. Les faisceaux simulés et mesurés obtenus montrent que la matrice offre de bonne performances. La deuxième structure de la matrice de Butler a été développée en technologie CPW multicouche qui a comme objectif d'éliminer tous croisement entre les lignes coplanaires. Cette exigence, nous a permis de concevoir une nouvelle structure de coupleur CPW directionnel multicouche et à large bande. La combinaison de ce coupleur et du coupleur directionnel dans la matrice a permis d'éviter l'utilisation des croisements. Cette solution offre de bonnes performances à la matrice en termes de pertes et de compacité. L'assemblage du réseau avec la nouvelle matrice a été fait pour réaliser une antenne à faisceaux. Les résultats obtenus ont montré de meilleures performances en termes de directivité et de contrôle de diagramme de rayonnement.

Type de document: Thèse
Directeur de mémoire/thèse: Denidni, Tayeb A.
Co-directeurs de mémoire/thèse: Talbi, Larbi
Mots-clés libres: antennes CPW à large bande; réseaux CPW; matrice de Butler; système à formation de faisceaux
Centre: Centre Énergie Matériaux Télécommunications
Date de dépôt: 06 août 2014 20:53
Dernière modification: 25 nov. 2015 15:06
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/2155

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