Étude et conception d'antennes à lentilles compact formant un faisceau quasi optique dansune technologie de guide d'ondes à plaques parallèles pour les missions de constellation de satellites embarquées

Study and design of compact quasi optical beam forming lens antennas in a parallel plate waveguide technology for on boards satellite constellation missions

• Auteur / Autrice : Petros Bantavis
• Direction : Ronan Sauleau, George Goussetis
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance le 04/02/2021
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : MATHSTIC
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Électronique et de Télécommunications (Rennes)
• Jury : Président / Présidente : Thierry Monédière
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ségolène Tubeau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Thierry Monédière, Ashraf Uz Zaman

Mots clés

Mots clés contrôlés

Guides d'ondes

Antennes à lentille

Mots clés libres

Antenne à Lentille Gutmnan

Index gradué

Métasurfaces

Cellule

Missions deconstellation

Gutmnan lens antenn

Graded index

Metasurfaces

Unit-Cell

Constellation missions

Résumé

Les travaux présentés dans cette thèse portent sur la conception d'antennes de formation de faisceaux quasi optiques dans une technologie de guide d'ondes à plaques parallèles et trouvent des applications dans les missions de constellation de satellites. La technologie d'antenne qui a été est l’antenne à lentille Gutman à indice gradué dans une technologie PPW. Dans la première partie de la thèse, la lentille Gutman métallique à arc focal f= R / 2 a été analysée, conçue, fabriquée et testée expérimentalement. En outre, un GRIN Gutman lentille tout en métal plus compact avec un arc focal plus petit égal à f = R/2. 85 a été conçu. Les deux lentilles, tout métal Gutman fonctionnent en bande Ku et ont été comparés avec l’antenne à lentille GRIN Luneburg métallique. Ensuite, les lentilles diélectriques équivalentes, la lentille de Luneburg, la lentille Gutman avec un arc focal f = R / 2 et la lentille Gutman avec l'arc focal f = R / 2.85 ont été conçues en utilisant des couches diélectriques non dispersives. Une comparaison entre les antennes métallique et diélectriques a été présentée. La dernière partie de la thèse porte sur l'optimisation de l'antenne de lentille à ligne à retard continue métallique dans une technologie PPW. Une méthodologie de conception de la cavité transversale de la lentille a été proposée sur la base de l'inversion d'axe de l'ellipse avec une technique d'optimisation multi-objectif. L’antenne optimisée fournit un masque d'enveloppe isoflux et a un large champ de vision.

The activities presented in this Ph. D thesis focus on the design of Quasi Optical Beam Forming (QOBF) antennas in a parallel plate waveguide (PPW) technology and find applications in satellite constellation missions. The antenna technology that has been investigated is the graded index Gutman lens antenna in a PPW technology. In the first part of the thesis the all-metal Gutman lens with focal arc f=R/2 has been analysed, designed, manufactured and experimentally tested. Besides, a more compact all-metal GRIN Gutman lens with smaller focal arc equal to f=R/2.85 has been designed. Both all-metal Gutman lenses operate at Ku-band and have been compared to the all-metal GRIN Luneburg lens. Next, the equivalent dielectric lenses, Luneburg lens, Gutman lens with focal arc f=R/2 and Gutman lens with focal arc f=R/2.85 have been designed using non-dispersive dielectric layers. A comparison between all-metal and dielectric lenses has been presented. The last part of the thesis focus on the optimization of the all-metal continuous delay line lens antenna in a PPW technology. A design methodology of the transversal ridge of the lens has been proposed based on the axis inversion of the ellipse together with a multiobjective optimization technique. The optimized lens antenna provides an isoflux envelope mask and has a wide field of view.