Directeur de thèse : A. Sharaiha (ala.sharaiha@univ

Conception d’un système antennaire VUHF naturellement large bande
Solène BOUCHER
[email protected]
Directeur de thèse : A. Sharaiha ([email protected])
Encadrant DGA : P. Potier ([email protected])
Diverses techniques d’élargissement de la bande passante ont été développées pour
une antenne monopole filaire et dans les bandes VHF ou UHF. L’idée fondamentale consiste
à charger l’antenne par des éléments passifs ou actifs, localisés ou non. L’inconvénient majeur
des charges résistives et localisées est l’introduction de fortes pertes, qui entraîne une baisse
non négligeable du niveau du gain à certaines fréquences. Notre objectif est de développer
une antenne à la fois large bande en impédance et aussi en gain, c'est-à-dire que son niveau
doit être acceptable et relativement stable sur toute la bande de fréquences de travail. Notre
approche consiste à modifier la conductivité tout le long de l’antenne, par l’utilisation de
matériaux de différentes propriétés.
Un principe a été développé par Wu et King (1965) pour obtenir des antennes filaires
très larges bandes, en lui appliquant un profil de conductivité linéaire et strictement
décroissant. Cependant, cette configuration utilise des éléments fortement résistifs et le gain
de ce type d’antenne est considérablement dégradé. Une autre approche peut être envisagée en
modifiant l’emplacement du minimum de conductivité, il ne se situe plus à l’extrémité de
l’antenne, mais à une position plus centrale. Cette technique est un une combinaison entre une
charge résistive localisée et la variation de conductivité le long de l’antenne. La répartition de
la conductivité le long de l’antenne a été optimisée par un algorithme génétique.
Un premier prototype a été réalisé, il s’agit d’une antenne monopole imprimée en
couches minces sur des substrats de verre. La variation de conductivité le long de l’antenne
est obtenue par le dépôt de différents matériaux (argent, titane et Indium Tin Oxide). La
conductivité de l’ITO est modifiable en fonction du pourcentage d’O2 injecté dans l’enceinte
lors du dépôt. Suite à des mesures de coefficient de réflexion et de gains, en chambre
anéchoïque, les caractéristiques mesurées de l’antenne nous ont permis de valider le principe
de variation de la conductivité le long de l’antenne, ainsi que les résultats obtenus en
simulation électromagnétique 3D. L’antenne monopole obtenue est à la fois large bande en
impédance et en gain sur une bande de fréquences allant de 1,3 GHz à 3 GHz.
À termes, l’antenne souhaitée doit être cylindrique et doit répondre à des critères de
solidité mécanique, ce qui n’est pas satisfait par l’antenne monopole imprimée. En
collaboration avec l’entreprise COMROD France, une seconde antenne a été réalisée à base
de cylindres en laiton et en fibres de carbone. Les nappes de carbone fabriquées, par différents
procédés de réalisation, ont des conductivités diverses et permettent d’obtenir un profil
adéquat. Les résultats de simulations et de mesures permettent à nouveau de constater que la
modification de conductivité mise en place engendre une antenne large bande en impédance et
en gain.
En définitive, les résultats obtenus par les mesures des prototypes imprimé et
cylindrique sont convenables et confirment les résultats obtenus en simulation. La
collaboration avec l’industriel COMROD France a permis de développer des antennes large
bande en impédance et en gain dans les bandes VHF et UHF.
Par la suite, il serait intéressant d’optimiser la conductivité des éléments composites
constituant l’antenne d’obtenir le profil résistif souhaité ou d’envisager d’autres matériaux à
conductivité variable applicables à une structure filaire.