Etude et conception d'une antenne compacte ultra large bande à diversité de polarisation : application à la radiogoniométrie

Study and design of a compact ultra-wideband antenna with a polarization diversity : application to radio direction finding

• Auteur / Autrice : Nina Lorho
• Direction : Tchanguiz Razban-Haghighi, Anne Chousseaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electonique
• Date : Soutenance le 28/03/2017
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et mathématiques (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : COMUE : Université Bretagne Loire (2016-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Électronique et de Télécommunications (Rennes)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Marc Ribero
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thierry Monédière, William Hubert
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christophe Delaveaud

Mots clés

Mots clés contrôlés

Diversité de polarisation

Antennes-réseaux

Radiogoniométrie

Mots clés libres

V/UHF

Ultra large-bande

Résumé

La radiogoniométrie consiste à mesurer l’angle d’incidence de signaux électromagnétiques. Elle a pour applications principales le contrôle du spectre et la guerre électronique. Dans le domaine des réseaux d’antennes pour la radiogoniométrie, de nouvelles problématiques sont apparues alors que les algorithmes de traitement d’antenne se perfectionnent. Ces dernières concernent la largeur de bande, la compacité et la diversité de polarisation. De précédents travaux ont initié la démarche de conception de telles antennes et réseaux pour la radiogoniométrie. L’objectif de ce travail de recherche a consiste en premier lieu a proposer une antenne de dimensions réduites opérant dans les bandes V/UHF et présentant une diversité de polarisation. Par la suite, il s’est agi de concevoir un réseau fonctionnel de radiogoniométrie intégrant l’antenne développe. Une antenne planaire de dimensions 150mm x 150mm (λ/4 x λ/4) a alors été conçue et réalisée entre 500 MHz et 3000 MHz. Sa mise en réseau permet des performances angulaires de l’ordre de 2° et moins sur la même bande pour des dimensions de 260mm (diamètre) x 150mm (hauteur) soit λ/2,3 x λ/4. Par la même occasion, un absorbant de faible épaisseur (25mm soit λ/24) a été développé et mesuré. Il permet une augmentation du rapport avant/arrière d’au moins 10dB de l’antenne développe sur sa bande de fonctionnement.

Radio direction finding (DF) allows for the measurement of the direction of arrival of incoming electromagnetic signals. Its main applications include spectrum monitoring and electronic warfare. DF antennas and arrays are subject to new problematics (bandwidth, compactness and polarization diversity) while DF algorithms have kept on improving. Previous works have initiated the design of such antennas and arrays. This work aims at designing an antenna with reduced dimensions for the VHF and UHF frequency bands and with a polarization diversity. This antenna shall then be integrated in a functional DF array. For this purpose, a planar antenna has been designed and measured in the 500-3000 MHz frequency band. Its final dimensions are 150mm x 150mm (λ/4 x λ/4). This antenna has then been integrated in the final DF array whose accuracy on the same frequency band is of the order of 2° for a final size of 260mm (diameter) x 150mm (height), that is λ/2,3 x λ/4. This study has also allowed for the design of a low-profile absorber (with a height of 25mm, that is λ/24 at its lowest frequency of operation). An increase of 10dB in the front to back ratio of the proposed antenna has been enabled by this absorber on its whole frequency band.