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1/16 UMR 6164 Prédiction de limpédance dentrée dune antenne BIE ou à cavité Fabry Pérot Thai-Hung VU, Anne-Claude TAROT Sylvain COLLARDEY, Kouroch MAHDJOUBI.

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1 1/16 UMR 6164 Prédiction de limpédance dentrée dune antenne BIE ou à cavité Fabry Pérot Thai-Hung VU, Anne-Claude TAROT Sylvain COLLARDEY, Kouroch MAHDJOUBI IETR, UMR CNRS 6164, Université de Rennes 1

2 2/16 UMR 6164 Forte directivité Reconfigurabilité Compacité et légèreté Adaptation Constituées dun plan réflecteur (PEC, PMC…) et dune ou plusieurs couches de matériau à B.I.E. Assimilées à une cavité Fabry Pérot Source primaire placée à lintérieur de la cavité Bande passante limitée Antenne à BIE

3 3/16 UMR 6164 Motivation Etude des Antennes à Bande Interdite Electromagnetique (B.I.E) Antennes directives compactes Caractéristiques de rayonnement connues et faciles à obtenir. Impédance de la source change drastiquement quand on la mis dans la cavité. Impédance d'entrée obtenue seulement par des simulations numériques parfois assez lourdes en terme de mémoire et de temps de calcul. Chercher une méthode (semi) analytique permettant de prévoir limpédance dentrée des antennes à BIE planaires. Mieux comprendre la phénomène physique au champs proche et plus Adaptation de lantenne à BIE Objectifs

4 4/16 UMR 6164 Sommaire I.Présentation de la méthode –Excitation à lintérieur par une onde plane –Formule analytique\ Comparaison FDTD II. Génération de la méthode –Onde cylindrique –Onde sphérique –Antenne réelle : Dipôle simple III. Retours aux cas onde plane et cylindrique –Calcul de champs E et H par FDTD pour une source seule –Comparaison champs théorique/champs calculé IV. Conclusions et Perspectives

5 5/16 UMR Présentation de la méthode Cavité excitée par une source donde plane à lintérieur (r 1 ; t 1 ) (r 2 ; t 2 ) D1D1 D2D2 Impédance vue par la source Méthode de réflexions successives Onde dincidence en haute Onde dincidence en bas

6 6/16 UMR 6164 Validation SSRs à pistes métalliques, a/Pt=40%; Pt=40mm; D1=D2=30mm; r 1 =r 2

7 7/16 UMR Génération de la méthode pour une onde quelconque Cavité excitée par une source donde cylindrique à lintérieur Onde incidente (cylindrique) H 0 (2) Ondes transmise et réfléchie centrées resp. sur source et image Ondes transmise et réfléchie sont cylindriques SSR SS R t= 50 ps Onde incidente arrivant sur la SSR t= 100 ps t= 150 ps t= 200 pst= 250 ps Ima ge Sou rce Onde réfléchie Onde transmise Sou rce Ima ge Onde incidente (cylindrique) H 0 (2) SS R La simulation électromagnétique confirme que : Londe transmise est aussi cylindrique : son centre est le même que celui de la source primaire. Londe réfléchie est aussi cylindrique : le centre est limage de la source primaire par rapport à la SSR.

8 8/16 UMR 6164 Impédance dentrée dune source donde cylindrique r 1 et r 2 sont respectivement les coefficients de réflexion de SSR 1 et SSR 2. )( )2( 1 kr HH )( )2( 0 kr HE Champs proches à lintérieur de la cavité : Superposition des images Champs crées par une source donde cylindrique Impédance au point de la source SS R 1 SS R 2 sour ce D1D1 D2D2 D image / SSR 2 image / SSR 1

9 9/16 UMR 6164 Validation SSR à pistes métalliques, a/Pt=40%; Pt=40mm; D1=D2=30mm Convergence de Z en fonction du nombre dimages Z est convergée SSR 1 SSR 2 source D1D1 D2D2 D Comparaison FDTD/Analytique Ondulation est dorigine de la finitude de la cavité N=1N=3 N=10 N=23N=50N=100

10 10/16 UMR 6164 Impédance dentrée dune source donde sphérique Onde « sphérique » est crée par un dipôle court Avec Impédance Comparaison FDTD/Analytique Partie imaginairePartie réelle

11 11/16 UMR 6164 Impédance dentrée dune source réelle Question ? A partir de champs crée par une antenne quelconque, peut on prévoir limpédance de lantenne quand on la mis dans la cavité ? (méthode semi- analytique) Cas dipôle /2 Champs E et H crée par dipôle : Obtenu de la méthode FDTD (23 images) Différence entre prédiction et FDTD

12 12/16 UMR 6164 Explication… Question ? Champs E et H issus de la source seule sont bien calculé en FDTD ? Retours au onde plane et onde cylindrique Comparaison le champs crée par une source donde plane/cylindrique en FDTD et Analytique Avec N=48 points dobservation Source onde plane E(r): champs E à distance r par rapport à la source H(O): champs H au point de la source Comparaison le rapport Source onde cylindrique Calculer Z normalisé (r), qui est indépendante de lexcitation

13 13/16 UMR 6164 Source onde planeSource onde cylindrique Résultat sur Z (N=23 images) Bon accord Différences

14 14/16 UMR 6164 Source onde sphérique Résultat sur Z (N=23 images)

15 15/16 UMR 6164

16 16/16 UMR 6164

17 17/16 UMR 6164 IV. Conclusions & Perspectives Développement dune formule analytique pour la conception dune SSR combinée Élargissement de la bande passante dune Antenne à BIE en utilisant une SSR combinée. Conclusions Phase Φ (f)=φ PMC +φ SSRco mbinée F(f)= 2kD fre q f r es Surface combinée > 2 couches Association dune SSR combinée et dun conducteur magnétique artificiel (CMA) pour élargir davantage la bande passante et réduire la taille de lantenne à BIE. Méthode doptimisation des SSRs combinées avec plusieurs critères : bande passante, directivité, … Perspective s

18 18/16 UMR 6164 Merci de votre attention ! Thai-Hung VU, Anne-Claude TAROT Sylvain COLLARDEY, Kouroch MAHDJOUBI IETR, UMR CNRS 6164, Université de Rennes 1 Prédiction de limpédance dentrée dune antenne BIE ou à cavité Fabry Pérot


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