Academic literature on the topic 'Antenne multibande et large bande'

Un développement technologique rapide dans le domaine de télécommunication, qu'il s'agisse de la téléphonie mobile, des réseaux sans fils, de la télévision par satellites, ou des applications radar (civiles ou militaires)...etc. est observé. Cet essor considérable a engendré d'énormes besoins et entraîne une évolution technologique majeure au niveau des antennes. Ces dernières doivent faire face aux différentes exigences, à savoir l'augmentation du gain, l'élargissement de la bande passante… et aux différents problèmes existant, à savoir le coût, l’encombrement…etc. Notre objectif est donc de concevoir des topologies d’antennes simples, à faible encombrement et à gain relativement élevé avec un fonctionnement multibande et/ou ultra large bande. Pour cela nous nous sommes orientés vers des antennes à résonateur diélectrique (ARD) dans les bandes UHF et SHF. Récemment, elles ont fait l’objet de plusieurs recherches et ont acquis un grand intérêt du monde académique et industriel. Les ARDs, par leurs simples et diverses géométries, peuvent être alimentées par différentes usuelles techniques. En outre, leurs tailles peuvent être plus petites que leurs homologues à savoir les antennes imprimées. Une première partie de ce travail s’est concentré sur l’étude des ARDs de forme cylindrique, puis une validation de l’outil de simulation par comparaison avec la mesure. En vue d’une utilisation multistandards, d’un élargissement des bandes de fonctionnement ou d’une modification de la fréquence, une seconde partie a été consacrée à l’étude de nouvelles topologies de résonateurs basées sur un empilement vertical et radial de deux cylindres, une topologie en multicouche et en anneau. Les résultats obtenus trouvent leurs applications dans le GSM900-DSC1800, UMTS, WIFI…
A fast technological development in the telecommunications domain, as mobile telephony, wireless networks, TV over Satellite, Radar Applications (civil or military)…etc, is observed. This considerable growth has led to enormous needs and caused a major technological evolution in antennas. These have to face different needs such as gain improvement, bandwidth enlargement, and different existing problems, such as cost and overcrowding…etc. Though, our goal is to design antenna topologies that are simple, having Low overcrowding and relatively with high gain operating in multiband and/or ultra large. To achieve this we headed to Dielectric Resonator Antennas (DRA) in UHF and SHF bands. Recently they have been the subject of several studies and have gained great interest from both academic and industrial sectors. Due to their diverse and simple geometries, they can be fed with different usual techniques. Furthermore, they can be smaller than patch antennas. The first part of this work has focused on the study of cylindrical DRAs, and then a validation of the simulating tool has been done after comparison with measurement results. For a multi-standard utilization, enlargement antennas’ operating bands, to have bi-band behaviour, get a modification of the resonant frequency and also a reduction of the overcrowding, the second part is dedicated to the study of new resonator topologies based on a vertical and radial stack of two cylinders, and then a multilayer and ring topologies. The obtained results found their applications in GSM900-DCS1800-UMTS-WiFi…

Les métasurfaces sont des matériaux artificiels qui peuvent être combinés avec des éléments micro-ondes traditionnels dans des solutions révolutionnaires. Les recherches sur l'utilisation des métasurfaces dans les rôles de réflecteur et/ou de superstrat d'antenne se sont considérablement intensifiées à partir du début des années 2020, en raison de leurs fonctionnalités innovantes alignées avec les dernières tendances en Télécommunications. Dans cette thèse, des méthodologies pour l'utilisation de métasurfaces passives et actives dans la conception d'antennes sont présentées. Une première méthodologie qui exploite à la fois les comportements proches du conducteur électrique parfait (CEP) et du conducteur magnétique parfait (CMP) d'un conducteur magnétique artificiel (CMA) bi-bande est utilisée pour concevoir une antenne directive multibande à faible encombrement. Cette méthodologie est validée avec un prototype pour les normes européennes 4G/5G et Wi-Fi 2.4/5/6E, fonctionnant dans les bandes suivantes : 2.40–2.70 GHz, 3.40–3.80 GHz, 5.17–5.83 GHz, and 5.93–6.45 GHz. De plus, une méthodologie pour gérer le mécanisme Fabry-Pérot dans une antenne composée d'une bow-tie avec les bords arrondis rainurés, d'un AMC passif bi-bande et d'une métasurface Huygens active multibande est présentée. Cette méthodologie est validée avec la conception d'une antenne multibande, directive, à faible encombrement qui effectue un dépointage du faisceau indépendant dans une des bandes de fréquences de fonctionnement. Grâce au contrôle des tensions de polarisation sur quatre colonnes de varactors dans la métasurface reconfigurable et multibande de Huygens, le faisceau peut être dynamiquement dépointé à ±51°, de manière continue, dans une gamme de fréquences comprise dans la gamme de fréquences 5G européenne (de 3.50 to 3.65 GHz). En même temps, les diagrammes de rayonnement concernant la 4G et le Wi-Fi 2.4/5/6E restent pratiquement inchangés
Metasurfaces are artificial engineered materials that can be combined with traditional microwave components in ground-breaking solutions. The research on the use of metasurfaces in the roles of antenna reflector and/or superstrate considerably increased mainly from the beginning of the 2020s, because of their innovative functionalities in line with the ultimate Telecommunication trends. In this thesis, methodologies for the use of passive and active metasurfaces in the design of antennas are presented. A first methodology which exploits both the near-perfect electric conductor (PEC) and near-perfect magnetic conductor (PMC) behaviors of a dual-band artificial magnetic conductor (AMC) is used to design a low-profile, multiband, directive antenna. This methodology is validated with a prototype suitable for the European standards of 4G/5G and Wi-Fi 2.4/5/6E, operating within the following bands: 2.40–2.70 GHz, 3.40–3.80 GHz, 5.17–5.83 GHz, and 5.93–6.45 GHz. Additionally, a methodology to handle the Fabry-Pérot mechanism in an antenna composed of a grooved rounded-edge bow-tie, a passive dual-band AMC, and an active multiband Huygens metasurface is presented. This methodology is validated with the design of a multiband, directive, low-profile, antenna that performs an independent beam-steering in only one of the operating frequency bands. Through the controlling of the bias voltages over four columns of varactors in the reconfigurable, multiband Huygens metasurface, the beam may be dynamically steered in ±51°, in a continuous manner, in a frequency range lying inside the European 5G frequency range (from 3.50 to 3.65 GHz. All at once, the radiation patterns concerning the 4G and Wi-Fi 2.4/5/6E keep practically unaffected

Cette thèse a été financée par l'ANRT, elle a pour objectif de concevoir et réaliser des antennes spécifiques pour des objets connectés. Plus précisément, l'application finale est dédiée au domaine sportif, afin de récolter les statistiques d’un footballeur amateur grâce à un ballon connecté et une chevillère connectée. Le coeur technologique de ce dispositif est basé sur la RFID. L'architecture du système comporte : une antenne lecteur placée sur le pied du joueur capable de communiquer avec des étiquettes insérées dans le ballon. A la fin du match, les statistiques récoltées par les capteurs sont envoyées par la liaison BLE pour les afficher sur un totem. Deux objectifs principaux sont visés dans ces travaux de thèse : le premier aborde la conception d'antennes large bande et multistandards pour lecteurs, capable de minimiser l'influence du corps humain sans sacrifier la portée, le second objectif est la conception d'antennes résistantes aux chocs mécaniques pour les étiquettes
This thesis was funded by the ANRT. The main goal is to design a specific antennas for connected objects. The final application is dedicated for the sport, in order to collect the performance of an amateur football player by using a connected ball and a connected strap. This device is based on the passive RFID. The system is composite of: a wearable antenna placed on the ankle, able to communicate with RFID tags inserted inside the ball. At the end of the match, the statistics collected by the sensors are sent by using BLE connection to a totem in order to display them. Two main objectives are targeted in this thesis: the first one is designing a broadband and multistandard antennas for readers, able to minimize the influence of the human body without sacrificing reading distance, the second objective is designing a resistant antennas for RFID tags

Ce mémoire est consacré à l'étude d'antennes à Bande Interdite Electromagnétique à base de métasurfaces. Les métasurfaces sont employées dans la conception de l'antenne pour pallier aux limitations habituelles de la technologie et plus spécifiquement pour l'élargissement de bande. Les possibilités offertes par l'association de surfaces partiellement réfléchissantes, avec un souci de minimisation de volume occupé par l'empilement sont également abordées. Des antennes BIE multi-bandes et large bande dont l'une des deux interfaces est structurée sont conçues. Une validation expérimentale du concept d'antenne large bande à base de métasurfaces est réalisée. Enfin, il est démontré que le produit gain-bande d'une telle antenne peut être d'avantage amélioré grâce à un dispositif d'excitation multi-sources
This PhD thesis is dedicated to the study of Electromagnetic Band Gap antennas based on metasurfaces. Metasurfaces are employed in the antenna design to correct the usual limitations of the technology and more precisely to enlarge the banwidth. The possibilities offered by combining partially reflecting surfaces, with respect to structure height are explored. Multi-band and broadband EBG antennas with structured interface are designed. An experimental validation of the wideband antenna concept based on metasurfaces is realized. Finally, it is demonstrated that the product gain-bandwidth of such an antenna can be further improved by the use of a multiple feeding sources system

Les objectifs de cette thèse étaient d'une part, l'étude des antennes hélices quadrifilaires imprimées (HQI) larges bandes et multibandes, et d'autre part, l'étude générale du couplage mutuel dans l'optique de réseaux d'antennes de moyennes ou grandes tailles. Ces travaux de recherches ont été développés dans le cadre d'un projet RNRT sur le développement d'une antenne multisatellite en bande Ku. La première partie de ce manuscrit a abouti à deux nouvelles configurations d'antennes HQI : une antenne HQI repliée large bande et une antenne HQI multibande. La seconde partie de ce mémoire de thèse a permis de donner une formulation de correction de couplage homogénéisée pour différentes natures d'antennes. De plus, l'influence du couplage sur les diagrammes de rayonnement d'un réseau a aussi été montrée et une méthode d'analyse des diagrammes présentée.

Face à la volonté d’intégrer une quantité toujours plus importante de nouveaux services au sein des terminaux mobiles de nouvelle génération et afin de répondre à leurs contraintes d’encombrement, de nouveaux concepts d’antennes intelligentes font l’objet de nombreuses recherches. Le principal objectif est d’offrir de nouveaux services avec une qualité de réception optimale aux abonnés tout en s’inscrivant dans la tendance du marché. L’antenne devra donc être miniature et capable de s’adapter à son environnement, c'est-à-dire à des conditions changeantes en ajustant sa fréquence de travail, sa polarisation ou son diagramme de rayonnement. Deux axes sont explorés dans le cadre de cette thèse. Dans un premier temps, il est nécessaire de s’attaquer au verrou de l’encombrement des antennes et de la coexistence de divers services en explorant les potentialités offertes par le développement de matériaux originaux pour la miniaturisation des antennes. A partir des résultats obtenus, il devient alors possible d’envisager des concepts d’antennes miniatures dont l’objectif est d’introduire des fonctions d’agilité pour adapter les performances de l’antenne à son environnement et à son contexte d’utilisation. Ce mémoire propose de répondre à ces deux objectifs en présentant le développement, la conception et la réalisation de quatre architectures d’antennes miniatures et reconfigurables à base de matériaux innovants
Given the desire to integrate a large number of new services in last generation of mobile handheld devices and in order to drastically decrease their dimensions, new concepts of smart antennas are being considered. The main objective is to offer new services in a trendy mobile handheld with an optimal quality and an improved link budget. The antenna has to be small and in order to improve the reliability of wireless links, the antenna structure must have a frequency tunability, a reconfigurable polarization or radiation pattern. In order to satisfy these objectives, this manuscript focuses on two axes. At first, it is necessary to unlock the constraints on the miniaturization of such antennas to multiple services by studying the potentialities and effectiveness of original materials dedicated to the compliance and optimization of the antenna performances within its environment. Thanks to this study, it is then possible to investigate new concepts of reconfigurable antennas to optimize their performances within their environment. This manuscript is proposing answers to these challenges by detailing the development, the conception and the manufacturing of four different miniature and reconfigurable antenna designs using new kind of materials

Cette thèse est consacrée à l'étude d'algorithmes de filtrage spatial ou spatio-temporel dans deux contextes d'application différents. Dans une première partie de la thèse, nous nous intéressons à des algorithmes de traitement d'antenne sur signaux large bande. Puis, dans une seconde partie, nous considérons le problème du filtrage de signaux radar bande étroite en configuration radar terrestre à antenne tournante. Dans la première partie de ce document, notre contribution a porté principalement sur les points suivants : dans le cadre de l'étude de robustesse de la formation de faisceaux bande étroite par rapport à la largeur de bande, le calcul en statistiques exactes d'expressions explicites de la perte en performance en termes de SINR en présence de signaux non strictement bande étroite et la relation entre cette perte et le critère couramment utilisé dans la littérature pour définir un environnement bande étroite. La démonstration d'une extension du théorème de Szegö aux valeurs propres généralisées de matrices Hermitiennes bloc Toeplitz et multi-niveaux Toeplitz bloc Toeplitz générées par des séquences d'éléments absolument sommables et l'application des résultats à l'étude de performance asymptotique au sens du nombre de retards, en statistiques exactes, du filtrage spatio-temporel large bande maximisant le SINR. Dans la deuxième partie de ce document, notre contribution a porté principalement sur les points suivants : la proposition d'algorithmes de filtrage spatial non stationnaire basés sur un calcul de filtres variant dans le temps, pour l'antibrouillage en contexte radar à antenne tournante, et l'étude de performance théorique et par simulations de ces algorithmes. La proposition d'algorithmes de filtrage spatio-temporel, pour la rejection conjointe des brouilleurs et du fouillis en contexte radar à antenne tournante, et leur étude de performance théorique et/ou par simulations.

Cette etude porte sur la conception et la realisation d'antennes acoustiques a largeur de faisceau constante sur une large bande. On examine deux techniques, dont l'une est basee sur un reseau d'antennes maintenant la largeur du lobe principal constant sur plusieurs octaves, tandis que l'autre methode permet de maintenir la largeur du faisceau d'une antenne constante sur plusieurs octaves. Etude de l'estimation de la direction et de la puissance de signaux acoustiques en vue d'applications possibles

Les réseaux de capteurs sans fils enfouis (RCSFE) sont des réseaux comportant des capteurs et leurs antennes enfouis dans la matière, en particulier enfouis dans le sol. Ils présentent un grand intérêt dans de nombreux domaines d’activités, comme le contrôle de l’environnement, l’agriculture de précision, la navigation et la sécurité. Les systèmes existants sont à bandes étroites et fonctionnent à des fréquences inférieures à 1 GHz. Ces systèmes impliquent l’utilisation d’antennes encombrantes, ce qui complique leur déploiement et peut conduire à des coûts élevés. De plus l’utilisation de largeurs de bandes étroites limite les débits de communications possibles et la résolution envisageables dans les applications de localisation. Enfin, les systèmes actuels sont gourmands en énergie, ce qui limite la durée de vie des éléments enfouis.Pour remédier à ces inconvénients pour certaines applications des RCSFE, on propose dans cette thèse d’utiliser la technique ultralarge bande (ULB) en bande normalisée 3,1 – 10,6 GHz dans les RCSFE. Cette technique permet l’utilisation d’antennes compactes, la simplification du déploiement, l’amélioration de la précision de localisation et l’augmentation du débit de communication et de la durée de vie des capteurs.Pour étudier la faisabilité des RCSFE ULB, nous avons conçu et réalisé trois antennes ULB compactes et en analyser l’effet du sol sur les performances de ces antennes ULB enfouies et sur les liens de communication ULB enfoui. En comparaison à un fonctionnement dans l’air, l’enfouissement dans le sol décale la bande passante de l’antenne vers les basses fréquences. Ce décalage augmente avec la teneur en eau du sol. L’atténuation apportée par le canal ULB enfoui augmente avec la fréquence de fonctionnement, la profondeur d’enfouissement et la teneur en eau du sol. Cependant, nous avons montré que des liaisons fiables sont possibles pour des distances de propagation dans le sol inférieures à 30 cm et des teneurs en eau inférieures à 20%
Wireless underground sensor networks (WUSN) consist of sensors which are buried in a medium with their antennas, in particular in soil. They attract a huge interest in different fields, like environment monitoring, precise agriculture, navigation and security. The existing narrowband systems operate at frequencies below 1 GHz. These systems imply the use of cumbersome antennas, which complicates the deployment and increases its cost. Furthermore, the use of narrow bandwidths limits the possible communication data rates and the potential resolution in localization applications. Finally, current systems are very energy consuming, which limits the lifetime of the underground elements.To overcome these drawbacks for certain applications of WUSN, we propose in this thesis the use of ultra wideband technology (UWB), in the normalized band 3.1 - 10.6 GHz, in WUSN. This technique allows the use of compact antennas, simplifying deployment, improving the localization accuracy and increasing communication data rates and the lifetime of the underground sensors.In order to assess the feasibility study of UWB WUSN, we have designed and realized three compact UWB antennas and analyzed the effect of soil on the performances of these underground UWB antennas and on the underground UWB communication links. Compared with operating in free space, burying the antenna shifts the antenna bandwidth towards low frequencies. This shift increases with soil water content. The attenuation introduced by the buried UWB channel, increases with the operating frequency, the burial depth and the soil moisture. However, we have shown that reliable communications are possible for distances of propagation in soil smaller than 30 cm and soil water contents below 20%

Ce mémoire présente l'étude d'un nouveau type d'antenne coplanaire : "l'antenne fil-plaque coplanaire". La topologie uniplanaire de cet élément rayonnant, ainsi que son mode de fonctionnement basse fréquence, en font une structure très compacte qui permet de répondre aux besoins actuels d'antennes miniatures pour les télécommunications modernes. Différents développements basés sur ce concept original sont proposés, afin détendre les performances intrinsèques de l'antenne vers des dispositifs rayonnants large bande et multifonctions. D'autre part, l'antenne fil-plaque coplanaire est utilisée pour être directement intégrée dans un module de communication destiné au relevé à distance de compteurs d'énergie. Ces travaux présentent en outre les solutions technologiques envisagées pour imprimer le dispositif rayonnant à même le boîtier constituant le module de communication, ainsi que les contraintes d'encombrement auxquelles l'antenne intégrée doit répondre dans ce contexte particulier
This report presents the study of a new type of coplanar antenna : "the coplanar wire patch antenna". The uniplanar topology of this radiating element, as well as its low frequency working mode, makes it a very compact structure which allows to answer the current needs of compact antennas for the modern telecommunications. Various developments based on this original concept are proposed, to expand the intrinsic performances of the antenna towards wide band and multifunction radiating devices. On the other hand, the coplanar wire-patch antenna is used to be directly integrated into a communication module dedicated to wireless metering of energy resources. This work also presents the technological solutions considered to directly print the aerial on the case of the communication module, as well as the size constraints which the integrated antenna should answer in this particular context