Aucun titre de diapositive

1
ANTENNES COMPACTES POUR TÉLÉCOMMUNICATIONS (DOMAI
NE DÉCIMÉTRIQUE) PRINCIPE ET APPLICATIONS
2
PLAN DU COURS

• Introduction
• Historique, généralités
• Caractéristiques des antennes

• Partie I Antennes compactes

• Partie II Antennes larges bandes

• Partie III Antennes à polarisation circulaire

• Partie IV Antennes grand gain

• Partie V Formation de faisceau

• Partie VI Antennes intelligentes

• Partie VII MIMO

3
CONTEXTE DE LETUDE
But donner accès à des technologies
complémentaires à partir d'un seul terminal
4
LES ANTENNES COMPACTES
Deux grandes familles dantennes
5
LES ANTENNES FILAIRES
Élément de base le dipôle taille min. l/2
6
LES ANTENNES FILAIRES (2)
7
LES ANTENNES PLANAIRES
Dual du dipôle l/2 l/4
Même comportement que le dipôle mais en inversant
les champs E et H. Du coup, inversion également
des impédances.
8
LES ANTENNES PLANAIRES
Pastille métallique à la surface dun substrat
diélectrique dont la face inférieure est
métallisée. Rayonnement directif Mode
fondamental l/2
9
LES ANTENNES PLANAIRES
Principe de fonctionnement
cavité à fuites
10
LES ANTENNES PLANAIRES
Systèmes dalimentations
Système classique sonde coaxiale
Placement en fonction de limpédance et des modes
désirés
11
LES ANTENNES PLANAIRES
Alimentation par ligne microruban
Impédance élevée
Ajout dun effet selfique
12
LES ANTENNES PLANAIRES
Alimentation par proximité
par ligne à fente
par ligne coplanaire
par ligne microruban en sandwich
couplage par fente
13
REDUCTION DENCOMBREMENT
Antenne chargée
Ajout de self ou capacité
Modification de la géométrie
On rallonge le trajet de londe au sein dun même
volume (modifie la polarisation)
14
UTILISATION DE COURT-CIRCUITS
Antenne quart donde
Antenne IFA et PIFA
Effet inductif du court-circuit
15
ANTENNES PLANAIRES EVOLUEES
16
QUELQUES DETAILS SUR LANTENNE FIL-PLAQUE
Structure
avec fil de masse
sans fil de masse
17
QUELQUES DETAILS SUR LANTENNE FIL-PLAQUE
champ H
champ E
18
QUELQUES DETAILS SUR LANTENNE FIL-PLAQUE
Rayonnement
19
LANTENNE FIL-PLAQUE COPLANAIRE
Principe
champ E
champ H
Tous les éléments de la fil-plaque transposés
dans un seul plan
20
LANTENNE FIL-PLAQUE COPLANAIRE
Rayonnement
champ E
champ H
21
TECHNIQUES DOPTIMISATION
Principaux buts élargissement de bande passante
et fonctionnement multi-fréquences
22
ANTENNES PLANAIRES EVOLUEES
Antenne double L inversé
Antenne E
Fil-plaques superposées
23
ANTENNES PLANAIRES EVOLUEES
Double C-patch
Fil-plaques imbriquées
24
QUELQUES EXEMPLES
25
QUELQUES EXEMPLES
26
ANTENNE A RESONATEUR DIELECTRIQUE
Volume de matériau diélectrique formant une
cavité résonante
très fort facteur de qualité
bande passante faible
Rayonnement difficile à maîtriser
27
LANTENNE RUBAN REPLIEE
Plus petit élément résonant possible résonateur
quart d'onde
28
RAYONNEMENT CONFORMÉ
But Contrôle du rayonnement par le
dimensionnement des trois brins du résonateur
pour un diagramme hémisphérique
29
RAYONNEMENT CONFORMÉ
Pré-étude analytique
30
EVOLUTIONS DIVERSES
Structure sans plan de masse
Topologie coplanaire
Nombreuses déclinaisons du même principe
possibles selon les applications intégration -
large bande - multi-fréquences - faible pollution
EM
(Brevet international)
Monopôle chargé
Multi-résonateurs
31
PREMIERE APPLICATION
Projet européen
Projet européen EURIMUS ayant pour but le
développement d'un système de relevé à distance
des compteurs d'énergie
Rôle de l'IRCOM étude des antennes
intégrées avec minimisation des effets CEM
32
RESULTATS OBTENUS
Modélisation fine de toutes les composantes
métalliques et diélectriques du boîtier
Insensible aux perturbations
33
DEUXIEME APPLICATION
LUTECE Localisation d'Urgence pour TEléphone
CEllulaire
But système de localisation permettant le
sauvetage de personnes en détresse à partir de
l'émission de leur téléphone portable
34
DISPOSITION SOUS LHELICOPTERE
Antenne émettrice 500 x 500 mm
Antennes réceptrices 800 x 800 mm
35
DISPOSITION SOUS LHELICOPTERE (2)
36
ELEMENT DE BASE COMMUN
Première bande de 150 MHz (16) Seconde bande de
1.4 GHz (62)
37
ANTENNE DÉMISSION
Antenne d'émission 4 éléments ? disposition
délicate (compromis GSM/DCS) ? très bons
résultats en adaptation et rayonnement ?
rigidité insuffisante
Gmax 13.5 dB
Gmax 13.7 dB
38
AUGMENTATION DE LA RIGIDITÉ
Nouvel élément de base substrat diélectrique
? compacité supérieure (84x60) ? rigidité
renforcée ? bandes passantes amoindries
39
CIRCUIT DE DISTRIBUTION
Circuit bi-bande 1 entrée / 5 sorties en phase
avec pondération damplitude Optimisation à
laide du logiciel circuit HP ADS et Momentum
40
REALISATION ET MESURES
41
CAPTEURS DE RECEPTION
Utilisation dun élément de base sur diélectrique
42
MISE EN EVIDENCE DES COUPLAGES
Simulations FDTD du couplage entre deux capteurs
parallèles à des distances variables
Distance importante nécessaire entre les capteurs
pour pouvoir négliger le couplage
43
OPTIMISATION DE LA DISPOSITION
? Choix de capteurs proches avec prise en compte
des couplages complexes
80 cm
Capteur 2
Capteur 1
Capteur 3
? Étude de linfluence de la taille du plan de
masse sur la goniométrie
Capteur 4
? Calculs des diagrammes de rayonnement obtenus
avec ou sans présence des autres capteurs
Capteur 5
44
REALISATION ET MESURES
45
EXPERIMENTATIONS
Détection avec une précision du mètre carré en
moins de trois minutes.