Contribution à la conception à bas coût d'antennes 3D reconfigurables : solutions originales d'intégration en technologie plastique pour les systèmes sans fil du futur

Contribution to low cost design of 3D smart antennas : innovative integration solution by means of plastic technology for forthcoming wireless devices

• Auteur / Autrice : Julian Thévenard
• Direction : Christian Person, Ali Louzir
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiques et sciences pour l'ingénieur
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Brest

Mots clés

Mots clés contrôlés

Antennes (électronique)

Mots clés libres

Antenne multi-secteur

Antenne Vivaldi

Technologie plastique métallisé

Radôme intelligent

Caméra sans fil

Résumé

Cette thèse a été consacrée à la conception d'antennes volumiques reconfigurables pour les produits sans fils du futur. Ces recherches ont été motivées par la tendance actuelle conduisant à une centralisation des services au sein des réseaux locaux sans fil et une miniaturisation des dispositifs. Ceci se traduit par une contrainte d'encombrement pour les antennes qui se doivent également d'apporter des solutions aux problèmes d'affaiblissements dus aux trajets multiples et aux interférences tout en améliorant les capacités (portée, qualité, consommation) du dispositif. Nous présentons ainsi une solution d'antenne multi-secteurs associant plusieurs antennes Vivaldi en réponse aux problèmes de l'application visée à savoir un système embarqué de type caméra haute définition sans fil. Après une étude théorique de l'antenne Vivaldi, un nouveau concept d'antenne multi-secteurs a été introduit et validé. La nécessité d'une réalisation industrielle à grande échelle et à bas coût de formes complexes nous a conduit vers la technologie plastique métallisé pour fabriquer l'antenne. Un système original de report sans soudure a ainsi été développé pour intégrer l'antenne en plastique au reste du système. La caractérisation d'un prototype a permis de valider l'utilisation du plastique pour ce genre d'applications. Cette antenne a ensuite été intégrée à une caméra sans fil puis recouverte d'un radôme protecteur qui permet d'améliorer les performances. Cette intégration simplifiée associée au contrôle des performances et à la flexibilité de l'antenne permet d'envisager des utilisations dans des applications aussi diverses que les réseaux domestiques ou maillés, ou pour la technologie MIMO.

This thesis is dedicated to the design of 3D smart antennas for forthcoming wireless devices. Our research work has been motivated by the actual wireless trends leading to service concentration within WLAN and device miniaturisation. Thus, antenna design is nowadays guided by size constraints and their capacity to deal with fading interference, wireless environments while improving the performances of devices in terms of communication quality, power consumption. This thesis presents a multi-sector antenna solution associating many Vivaldi-antennas to provide a solution for the targeted application which is an embedded system constituting of high definition wireless cameras. A theoretical analysis of the Vivaldi antenna is first performed and then a novel concept of multi-sector antenna has been introduced and validated. Then, in order to target consumer market and to reduce the manufacturing costs in high volume production, the metallized molded plastic technology which enables molding 3D complex structures has been retained. An original without-welding transfer system has been developed for integrating the antenna to the rest of the system. The characterization of a prototype has resulted in the validation of the use of plastics for such applications. This antenna has been integrated in a wireless camera ; a protective radome having as additional property to improve the overall performances of the device is finally designed. This simplified integration procedure associated to a monitoring of the performances and the flexibility of the system makes it a good candidate for various applications like domestic WLAN, mesh networks or for MIMO technology.