Contribution à l'amélioration des méthodologies de conception d'antennes de téléphones mobiles de deuxième et troisième générations

par Benoît Derat

Thèse de doctorat en Physique. Sciences et technologies de l'information des télécommunications et des systèmes

Sous la direction de Jean-Charles Bolomey.


  • Résumé

    Les méthodes actuelles de conception d'antennes de téléphones mobiles visent globalement à optimiser l'efficacité de rayonnement des terminaux en espace libre, tout en couvrant plusieurs bandes de fréquences. La miniaturisation des terminaux a notamment contraint à utiliser l'intégralité du mobile comme "antenne", ce qui conduit à de fortes interactions avec l'utilisateur et à des performances rayonnées souvent médiocres en configuration réelle. En particulier, cela tend à compliquer la réduction du DAS (Débit d'Absorption Spécifique): puissance électromagnétique absorbée localement, dans la tête ou le corps d'un modèle d'utilisateur. Cette thèse vise à obtenir des tendances et limites générales pour le DAS, et l'efficacité en présence de l'utilisateur. A cette fin, deux modèles ont entre autres été proposés. Le premier, reposant sur le développement modal du champ, montre que la réduction du DAS et l'augmentation de l'efficacité en présence d'un utilisateur nécessite la réalisation de terminaux de spectre modal suffisamment riche. Le second modèle, reposant sur un paramétrage de la source, caractérise, dans une certaine mesure, l'influence des paramètres de l'antenne sur l'interaction avec l'utilisateur. L'importance de réaliser des antennes miniatures de facteur de qualité faible est notamment soulignée. La problématique du facteur de qualité est largement abordée, et démontre que la réduction des interactions avec l'utilisateur requiert une utilisation optimale du volume contenant le téléphone mobile, afin de conserver une bande passante suffisante. Les résultats obtenus apportent des pistes pertinentes pour l'amélioration des performances des téléphones mobiles.

  • Titre traduit

    On the improvement of antenna design methods for 2G and 3G mobile phones


  • Résumé

    Antenna design methods for 2G and 3G mobile phones generally aim at optimizing radiation efficiency of the terminals in free space, while covering several frequency bands. The miniaturization of handsets has constrained the designers to use the whole mobile phone as a radiating system. However such a technique results in a strong interaction with the user, and generally in poor radiated performances of the terminals in practical configurations. In particular, SAR (Specific Absorption Rate) reduction tends to be more and more complicated (SAR is a local electromagnetic power absorbed in a head or body model). This thesis proposes methods to obtain general trends and bounds of the SAR and efficiency in presence of a user, while some free space performances are fixed. To this aim, two different models have been derived. The first one is a modal-based approach showing that a significant SAR reduction or increase in efficiency with a user requires that the modal spectrum of the terminal be sufficiently rich to optimize the near-electric field pattern. The second model, based on a parametric approach, highlights some of the source parameters impacting on the user-handset interactions. In particular, the influence of the quality factor of the antenna is emphasized. The detailed study of this parameter shows that bandwidth enlargement is generally in contradiction with the improvement of SAR and efficiency with a user. However, maximizing the use of the mobile phone volume should allow to compensate, to a certain extent, the loss of bandwidth induced by a SAR reduction oriented design method. The obtained results should give relevant ideas to optimize mobile phones performances.

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Informations

  • Détails : 1 vol., 241 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chapitres

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2006)34
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