Etude et Conception de Réseaux d’Antennes à Faisceaux Multiples et de leurs Systèmes d’Alimentions

Abstract

Depuis plusieurs années, le domaine des télécommunications et des nouvelles technologies connaît un véritable essor. On assiste aujourd'hui à un engouement sans précédent du grand public pour les applications de communication multimédia (données, voix, photos, vidéos) et la demande est de plus en plus forte pour un transfert à haut débit entre des équipements communicants mobiles et à encombrement réduit. De plus, que le mode d'utilisation soit nomade ou sédentaire, les technologies radio sans ls (Bluetooth, WiFi, GPRS, UMTS, WiMax) connaissent un grand succès. Pour répondre à ces besoins croissants de communication sans ls à haut débit, les futures générations d'équipements vont faire appel à des antennes de plus en plus performantes. Celles-ci devront fonctionner sur plusieurs bandes de fréquences ou sur une large bande. Mais elles devront aussi, pour des raisons pratiques et esthétiques, être intégrées aux systèmes radio, ce qui requiert la mise au point de structures compactes, discrètes et n'ayant pas de problèmes de compatibilit é électromagnétique avec les circuits électroniques environnants. Pour répondre à ces di érents objectifs, nous avons axé notre recherche sur les antennes antennes multifaisceaux sont un sous-système particulièrement important dans la mesure où ils permettent de réutiliser une même ouverture rayonnante pour l'ensemble des faisceaux à produire ,cette thèse se compose de deux études indépendantes : la première partie. Apporte une contribution à l'étude de la synthèse de la puissance rayonnée dans l'espace par un réseau de sources multifaisceaux. Une caractéristique importante pour une antenne multifaisceaux multiples est le découplage obtenu entre les accès de chaque faisceau et il est de nature très di érente selon que les empreintes de chaque faisceau sont disjointes, à recouvrement partiel ou total. On donne tout d'abord le cheminement qui permet de retrouver l'expression du diagramme de la puissance rayonn ée en fonction des caractéristiques élémentaires de chaque source, de la géométrie des sources dans le réseau et de la loi de pondérations de l'ensemble des éléments rayonnants. Une condition d'orthogonalité entre les faisceaux élémentaires et entre les coe cients d'excitations des sources doit être remplie. Ensuite une méthode mathématique d'optimisation est développeé dans le cas d'optimisation sans contrainte (couvertures disjoints) iii et le cas d'optimisation avec contrainte de deux couvertures (à recouvrement partiel et total). La seconde partie. Nous présentons dans cette partie une topologie d'un réseau d'antenne à formation de faisceaux basée sur nouvelle matrice de Butler. Une revue de la littérature scienti que nous a permis de constater de réalisations de ce genre à l'aide de lignes microruban en ondes centimétriques existent à ce jour. Une méthode de modélisation analytique de la matrice de Butler est d'abord proposée de cette matrice a été menée a n de mieux comprendre le fonctionnement de ce type de Beamforming. L'antenne développer a fourni de très bonnes performances qui très utile pour les systèmes de communications WIMAX. Finalement une structure de matrice de Butler a été développée en technologie micoruban appliqué aux antennes développées auparavant.