Caractérisation d'antennes HF par mesures en champ proche

par Nicolas Payet

Thèse de doctorat en Electronique

Sous la direction de Marc Hélier.

Soutenue en 2013

à Paris 6 .


  • Résumé

    Après avoir été un peu délaissée pendant les dernières décennies, la bande de fréquences HF (3-30~MHz) connaît aujourd'hui un regain d'intérêt. Initialement réservée aux communications à longue distance, par réflexion des ondes sur l'ionosphère, la bande HF est beaucoup utilisée en radar pour la détection de cibles au-delà de l'horizon radioélectrique. La performance de tels systèmes est conditionnée par la connaissance précise du champ électromagnétique rayonné par les antennes. Les dimensions métriques de ces émetteurs interdisent une mesure directe, in situ, du champ électrique rayonné par l'antenne en zone de champ lointain. Par ailleurs, les modes de propagation, par onde de ciel et par onde de surface, associés aux antennes HF, sont très dépendants de leur environnement. L'objectif est, ici, de définir une méthode de caractérisation d'antennes HF placées au-dessus d'un sol réel, se basant sur une mesure du champ rayonné par la source sur une surface fermée en zone proche. Nous proposons donc deux méthodes de caractérisation d'antenne. La première méthode est issue d'une décomposition modale du champ pour laquelle le sol est pris en compte par la définition d'un coefficient de réflexion. Puis, par le biais d'une expression asymptotique des modes du champ, nous déterminons le champ lointain de l'antenne. La seconde approche utilise une méthode de moments pour déterminer les sources équivalentes modélisant l'antenne sous test. Ces sources équivalentes sont des dipôles électriques élémentaires, verticaux et horizontaux, dont le rayonnement, en champs électrique et magnétique, a été déterminé, de façon analytique, par Peter Bannister. Une méthode de régularisation est associée afin d'extraire, d'une part, une solution physique au problème, et d'autre part, de rendre le système linéaire moins sensible aux bruits de mesure

  • Titre traduit

    HF antennas characterization using near field measurement


  • Résumé

    After having been neglected in recent decades, the RF frequency band (3-30~MHz) is currently experiencing a revival. Initially reserved for long-distance communication, by reflection of waves on the ionosphere, the HF band is widely used in radar to detect targets beyond the radio horizon. The performances of such systems depend on the precise knowledge of the electromagnetic field radiated by the antenna. Metric dimensions of these transmitters forbid direct in situ measurement of the electric field radiated by the antenna in the far field zone. In addition, modes of propagation, sky wave and surface wave modes, associated with HF antennas are highly dependent on their environment. The objective here is to define a method for characterizing a HF antenna placed above a real ground, based on a near field measurement. We therefore propose two methods to characterize a HF antenna. The first is based on a modal expansion of the near field, for which we take the ground into account by using a reflection coefficient. Then through an asymptotic expansion of the electric field spectrum, we determine the far field of the antenna. The second method uses a method of moments to identify the equivalent sources modelling the antenna under test. Those equivalent sources are elementary vertical and horizontal dipoles, for which radiation has been analytically calculated by Peter Bannister. A regularization method is used to extract, on the one hand, a physical solution, and on the other hand, to make the linear system less sensitive to measurement noise

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Informations

  • Détails : 1 vol. (146 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 143-146. 53 réf. bibliogr. Index

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  • Cote : T Paris 6 2013 157
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