Développement et caractérisation de matériaux magnéto diélectriques pour la miniaturisation des antennes imprimées

• Auteur / Autrice : Wafa Abdouni
• Direction : Ala Sharaiha, Anne-Claude Tarot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Traitement du signal et télécommunications
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, télécommunications, informatique, signal, systèmes, électronique (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université européenne de Bretagne (2007-2016)
• Jury : Président / Présidente : Patrick Quéffélec
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Éric Akmansoy, Divitha Seetharamdoo
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Xavier Begaud, Jean-Marc Ribero

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux magnétiques

Diélectriques

Métamatériaux

Équipement électronique miniaturisé

Antennes (électronique)

Résumé

Dans le domaine des hyperfréquences, le défi à relever est clair : fabriquer à moindre coût des dispositifs miniatures et performants. Ces contraintes imposent l’engagement d’une profonde mutation des dispositifs actuels. L’utilisation de nouveaux matériaux devient donc une solution à considérer. Dans ce contexte, les études de matériaux tiennent donc une place stratégique. Des matériaux magnéto-diélectriques naturels et artificiels sont étudiés dans ce mémoire. Après un état de l’art sur la miniaturisation des antennes imprimées à l’aide de matériaux magnéto-diélectriques, nous proposons une étude sur les performances des antennes imprimées sur ce type de matériau. Des matériaux magnéto-diélectriques naturels de type « composites » ont été développés, réalisés et utilisés comme substrat pour miniaturiser des antennes patch. La caractérisation des matériaux magnéto-diélectriques artificiels est généralement considérée comme une tâche très difficile en raison de leur comportement dispersif résonant. Plusieurs méthodes telles que la méthode d’inversion, d’intégration des champs ou encore des méthodes analytiques ont été étudiées. Un matériau magnétodiélectrique artificiel à base de métasolénoïdes (métamatériaux) a été caractérisé théoriquement et expérimentalement puis utilisé comme substrat d’une antenne patch pour réduire sa taille.

In the microwave range, the challenge is to produce at lower cost and high performance miniature devices. The use of new materials becomes a necessity. In this context, studies of materials take a strategic role. The natural and artificial magneto-dielectric materials are studied in this thesis. After a state of out on the miniaturized printed antennas using magnetodielectric materials, a study is proposed on the performance of antennas printed on such materials. The magneto-dielectric materials like natural "composites" have been developed, implemented and used as a substrate for patch antennas miniaturization. The characterization of artificial magneto-dielectric materials is usually considered as a very difficult task due to their dispersive resonant behaviour. Several methods such as the inversion method, integration of the field or analytical methods have been developed and compared. A magnetodielectric material based on artificial metasolenoïds (metamaterials) has been characterized theoretically and experimentally and used as a substrate of a patch antenna to reduce its size.