TECHNIQUES D’ANTENNES POUR LES TELECOMMUNICATIONS Guillaume VILLEMAUD Laboratoire CITI

PLAN DU COURS Introduction 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

Caractéristiques des antennes Diagramme de rayonnement Gain cahier des charges d’une application Polarisation Impédance (adaptation) Couplage mutuel

Représente la fonction caractéristique de rayonnement en 2D ou 3D Diagramme de rayonnement Représente la fonction caractéristique de rayonnement en 2D ou 3D Permet de connaître la ou les directions privilégiées de rayonnement ainsi que les ouvertures, les zéros et les niveaux de lobes secondaires

Gain d’une antenne Donne le rapport entre l’intensité du champ rayonné dans une direction particulière et l’intensité rayonné dans l’ensemble de l’espace. Une antenne isotrope a un gain de 0 dB On donne généralement le gain maximum d’une antenne. Combiné au diagramme de rayonnement, on peut connaître le gain dans toute direction. Ce gain dépend de la fréquence (variation de la répartition des champs dans l’antenne). Différence entre gain intrinsèque et gain réalisé.

Polarisation du champ 3 modes de polarisation polarisation rectiligne verticale, horizontale (plan H ou E) polarisation circulaire droite ou gauche polarisation elliptique

Plans de référence

Impédance de l’antenne L’impédance complexe d’une antenne varie en fonction de la fréquence. Cela correspond aux variations de répartition des courants à sa surface. On cherche à faire correspondre la fréquence de fonctionnement avec un point d’impédance purement réel proche de celle du système (50 ohms en général). résonance parallèle

Impédance de l’antenne La géométrie de l’antenne et son mode d’alimentation influent sur cette impédance. On cherche généralement à se placer au plus près d’une résonance et à annuler la partie imaginaire. Antenne Résonance série Résonance parallèle Max de courant au niveau du générateur Impédance faible Min de courant au niveau du générateur Impédance élevée

Impédance de l’antenne Exemple du dipôle i v

Couplage mutuel Deux antennes proches influent l’une sur l’autre par un couplage des champs EM. Ce couplage doit être pris en compte car il modifie les caractéristiques des antennes (impédance et rayonnement). Limite rapide des modèles analytiques Modélisation électromagnétique

Codes de calculs électromagnétiques Résolution des équations de Maxwell : différentiel intégrale flux asymptotique (rayons) Méthodes temporelles ou fréquentielles Exemple différentiel : différences finies

Définition des éléments métalliques et diélectriques Exemple de logiciel Définition des éléments métalliques et diélectriques Calcul des caractéristiques électriques et du rayonnement par boîte de Huyghens

Lancer de rayon Utilise l’Optique Géométrique et la Théorie Uniforme de la Diffraction (lancer de rayons, tracé de rayons).

Méthode de mesure Mesure d’adaptation Mesure de rayonnement

Chambres de mesure

Chambres de mesure