Nouveau concept simplifié d’antennes reconfigurables utilisant les couplages interéléments : Mise en œuvre d’un réseau hybride

New simplified concept of reconfigurable antennas using the inter-element couplings : Implementation of a hybrid network

• Auteur / Autrice : Aymen Oueslati
• Direction : Thierry Monédière, Cyrille Ménudier, Marc Thévenot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique des Hautes Fréquences, Photonique et Systèmes
• Date : Soutenance le 17/12/2015
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie pour l'information, mathématiques (Limoges ; 2009-2018)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : XLIM
• Jury : Président / Présidente : Edouard Ngoya
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thierry Monédière, Cyrille Ménudier, Marc Thévenot, Patrick Potier, Maxime Romier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hervé Aubert, Claire Migliaccio

Mots clés

Mots clés contrôlés

Antennes-réseaux

Prototypes

Antennes (électronique)

Mots clés libres

Antenne hybride reconfigurable

Couplages mutuels

Simplification de circuits de formation de faisceaux

Réseaux lacunaires / apériodiques

Antenne à éléments parasites

Réseaux d’antennes

Reconfigurable hybride antenna

Mutual coupling

Beamforming network simplification

Thinned / Sparse arrays

Parasitic element antennas

Antenna arrays

Résumé

Les travaux de cette thèse s’intéressent à un nouveau concept d’antenne reconfigurable offrant un bon compromis entre performances, complexité et coût. Ce concept, qualifié d’hybride, vise à combiner les avantages des réseaux d’antennes lacunaires et des antennes à éléments parasites. Cette hybridation est une alternative à la complexité des réseaux d’antennes conventionnels pour répondre aux exigences d’une architecture modulaire, générique et reconfigurable. L’intérêt majeur de ce concept est de proposer une architecture d’antenne permettant de réduire la complexité du circuit de formation des faisceaux (par la réduction du nombre d’éléments rayonnants à alimenter) tout en adressant les problématiques d’adaptation (TOS actif) des éléments excités. Ceci est permis grâce à la présence d’éléments parasites qui permettent de gérer la diffusion des couplages sur l’antenne. Cette thèse décrit le principe du concept hybride et propose une évaluation de ses potentialités. Par la suite, une définition des éléments à mettre en œuvre pour réaliser une preuve de concept est effectuée, en mettant l’accent sur l’importance de la caractérisation expérimentale. Les performances d’un prototype d’antenne hybride reconfigurable sont ensuite présentées afin de valider les développements et conclure sur cette solution innovante.

The work of this thesis aims to investigate a new concept of reconfigurable antenna allowing a good trade-off between performances, complexity and cost. This concept is called ‘hybrid’ because it is based on the capabilities of thinned arrays and parasitic element antennas. It is an alternative to classical antenna arrays and their complexity. The proposed concept has a modular architecture, and a good versatility for reconfigurable beams. The main advantage of this hybrid antenna is the simplicity of its beam formation network (BFN) which requires only a few number of excited elements. The antenna uses parasitic elements to manage the effects of couplings between the electromagnetic access. The problematic of active VSWR is also solved at the antenna level, avoiding the use of additional components in the BFN. This work details the principle of the reconfigurable hybrid antenna concept. The potentialities are evaluated. The elements required to realize a proof of concept are then defined, using a dedicated experimental setup. A prototype is manufactured and the performances have been checked to validate this innovative concept.