Contribution à l'étude des antennes miniatures directives ou large-bande avec des circuits non-Foster

par Abdullah Haskou

Thèse de doctorat en Traitement du signal et télécommunications

Sous la direction de Ala Sharaiha et de Sylvain Collardey.


  • Résumé

    Pour faire cohabiter les nombreuses technologies radios, les terminaux mobiles nécessitent une miniaturisation de plus en plus poussée des antennes. Toutefois, les performances d'antennes ont des limites fondamentales liées à leurs dimensions physiques. La littérature met en évidence que les réseaux superdirectifs permettent de dépasser la limite de Harrington sur la directivité et que des antennes adaptées par des circuits non-Foster peuvent dépasser la limite de Bode-Fano sur la bande passante. Les contributions essentielles de ce travail de thèse consistent en la conception deréseaux d'antennes superdirectifs et d'antennes adaptées par des circuits non-Foster comme solutions possibles pour l'amélioration des performances des Antennes Electriquement Petites (AEP). Dans une première partie, un convertisseur d'impédance négative est réalisé pour obtenir des condensateurs de valeurs négatives de façon à adapter des antennes miniatures sur une large bande de fréquence. Dans la deuxième partie de ces travaux, les limites théoriques des réseaux d'antennes superdirectifs sont évaluées et une approche simple et pratique permettant la conception de ces réseaux à partir d'éléments parasites est proposée. L'intégration des AEP superdirectives sur des cartes de circuit imprimé est étudiée et les difficultés de mesure de ce type d'antenne sont évaluées. A partir de ces résultats, une nouvelle stratégie pour réaliser des réseaux compactes 3D ou planaires à polarisation linéaire ou circulaire en utilisant des éléments superdirectifs est présentée.

  • Titre traduit

    Contribution to the study of directive or wide-band miniature antennas with non-Foster circuits


  • Résumé

    For supporting different wireless technologies, mobile terminals require significant miniaturization of antennas. However, antennas performance has some fundamental limits related to their physical dimensions. The available theory shows that superdirective arrays can exceed Harrington’s limit on antenna directivity and non-Foter matched antennas can surpass Bode-Fano limit on antenna bandwidth. Therefore, this work focuses on the design of superdirective antenna arrays and non-Foster matched antennas as possible solutions for improving the performance of Electrically Small Antennas (ESAs). In the first part: a Negative Impedance Converter (NIC) is designed to have a very small negative capacitor. The circuit is evaluated in terms of gain, stability and linearity. Then, the circuit is used to match several small antennas in the UHF band. In the second part: the theoretical limits of superdirective antenna arrays are studied. A simple and practical approach to design parasitic antenna arrays is proposed. The integration of superdirective ESAs in Printed Circuit Boards (PCBs) is studied and the difficulties of measuring this type of antennasare evaluated. A new strategy for the design of 3D or planar compact arrays, with linear or circular-polarization, using superdirective elements is presented.


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