Les inconvénients des antennes conformes

La bande de transmission

Il existe plusieurs bandes caractérisées par des longueurs d’ondes différentes ou les antennes qui opèrent pour un grand nombre d’applications. Parmi eux: ondes kilométriques (30KHz-300KHz) et hectométriques (300KHz-3MHz) pour la radiodiffusion à modulation d’amplitude ou les liaisons avec les sous-marins, ondes décamétriques (3MHz-30MHz) pour les liaisons radio intercontinentales ou maritimes, ondes métriques (30MHz-300MHz) pour la radiodiffusion à modulation de fréquence, la télévision, la radionavigation, ondes décimétriques (300MHz-3GHz) pour la télévision, le radar, les liaisons avec les mobiles, ondes centimétriques (3GHz-30GHz) pour les liaisons terrestres par faisceaux hertziens, les liaisons spatiales avec les satellites artificiels ou les sondes spatiales ainsi que pour la radiodiffusion, la télédétection par satellites artificiels, etc.,  ondes millimétriques (30GHz-300GHz) pour la radioastronomie et certains radars de plus elle est utilisée en raison de l’encombrement du domaine des radiofréquences et hyperfréquences.

La bande 60 GHz offre de nombreux avantages dont :
Une bande gratuite offre de (5 à 7 GHz) de bande passante.
Supporte les communications et les transmissions de données à haut débit.
Peut accueillir tous les types de communication sans fil de courte portée.
Diminution de la taille et du poids des composants recherchés grâce à la petite taille de sa longueur d’onde.

Définition des antennes conformes

La définition de l’antenne conforme est simple. C’est une antenne qui prend la forme d’une surface quelconque. La surface peut être une partie d’un avion, d’un missile ou train à haute vitesse, L’utilisation des antennes conformes sur les surfaces non planaires permet de réduire les perturbations aérodynamiques (frottement de l’air) sur ces surfaces. De plus, le but est de concevoir une antenne moins inquiétante et moins visible pour l’œil humain.

Dans le standard IEEE, il existe deux définitions pour les antennes conformes : La première est la plus connu et la plus utilisée mentionnant que l’antenne conforme est celle qui se conforme à une surface ayant une forme déterminé lié aux considérations autre qu’électromagnétique par exemple aérodynamique ou hydrodynamique.

Le second inclut également les réseaux imprimés planaires placés sur une surface courbée. En général, l’antenne conforme a une forme cylindrique, sphérique, conique ou autre forme avec l’élément rayonnant sur cette surface.

Différentes formes des antennes conformes

On peut définir les formes des antennes conformes suite aux structures mécaniques dont elles vont être intégrées. Donc, la connaissance des aspects mécaniques des structures sont très importantes surtout pour le cas des structures aérospatiales ou les avions, car ils sont soumis à des contraintes significatives (effet de radiation, effet de vent. .. ).

Selon le degré de courbure, on distingue deux grandes familles d’antennes conformes: légèrement incurvée (slightly curved) : elles se comportent presque comme les antennes planaires : le rayonnement est limité à demi plan d’espace et l’angle de couverture est égale à celle des antennes planaires, séparément incurvée (singly and doubly curved) : parmi les quelles on trouve les antennes de forme cylindriques, coniques, sphériques.

Dans ce cas, le rayon de courbure est très grand où les éléments rayonnants sont répartis sur toute la surface d’antenne donc elle est apte à couvrir une zone vaste tout en garantissant un angle de couverture de l’ordre de 360°.

Les inconvénients des antennes conformes

Malgré que les intérêts portés aux antennes conformes ont été reconduits dans les années quatre vingt dix, leurs progressions restent mitiger à cause du problème fondamental liée aux difficultés rencontrées lors de l’analyse et la conception de ces antennes.
La non linéarité des éléments rayonnants cause des difficultés au niveau de l’analyse pour ces antennes. Ce qui implique une complexité dans le résonnement mathématique. En effet, on ne peut pas généraliser l’expression d’une seule source rayonnante pour donner la formule globale du facteur du réseau .
Sur une surface courbée, les éléments qui se trouvent dans la région de l’ombre peuvent causer des rayonnements indésirables. Donc, ils doivent être éteints par l’utilisation du mécanisme de commutation de la région active .
L’intersection de polarisation est également un problème qui engendre la distorsion du rayonnement. On a un phénomène de non colinéarité des vecteurs de polarisation à cause de la distribution des éléments rayonnants qui se dirigent dans différentes directions. Ceci signifie que la polarisation doit être commandée d’une manière quelconque ce qui complique la conception.
Mais l’inconvénient majeur qui nouait au développement des antennes conformes est la fabrication qui est très compliquée surtout au niveau des composantes électroniques qui s’adaptent à des surfaces courbées. En d’autre terme, c’est de trouver des synthèses et des logiciels de conception pour les antennes conformes de sorte que leurs propriétés s’adaptent mieux avec ce type de structure.

Les antennes intelligentes

Une antenne intelligente se compose d’un réseau d’antenne capable de reconfigurer ses caractéristiques d’émission ou de réception afin de croitre les performances de l’antenne.
Elles utilisent des algorithmes de traitement de signal et exploite le fait que les interférences sont rarement au même endroit que les utilisateurs. Généralement, les antennes intelligentes sont utilisées dans le traitement du signal acoustique, radar, radiotélescope et des systèmes cellulaires .

Dans la technologie standard, une antenne omnidirectionnelle ayant une couverture de 360° mais son problème est le fait qu’elle ne peut pas distinguer le signal désiré des interférences. Tandis que les antennes intelligentes focalisent sur un signal particulier plutôt que de capter les signaux provenant de toutes les directions. Pour cela, elles forment des faisceaux d’énergie orientés vers un usagé sans connaitre son emplacement. Donc, on a moins d’énergie pour focaliser un signal sur 20° qu’il en faut pour l’orienter sur 360° .

Table des matières

Introduction
Chapitre 1
1.1. Historique 
1.2. La bande de transmission 
1.3. Définition d’une antenne
1.4. Caractéristiques générales d’une antenne 
1.4.1. Diagramme de rayonnement
1.4.2. Angle d’ouverture
1.4.3. Ouverture rayonnante et Rendement
1.4.4. Directivité
1.4.5. Gain
1.4.6. Polarisation
1.5. Différents types d’antennes 
1.5.1. Les antennes cornets
1.5.2. Définition d’une antenne imprimée
1.5.2.1. Mécanisme de rayonnement de l’antenne patch
1.5.2.2. Techniques d’alimentation des antennes patches
1.5.2.3. Avantages et limitations des antennes patches
1.5.3. Les Antennes à Résonateurs Diélectriques (DRAs)
1.5.3.1. État de l’art des Antennes à Résonateurs Diélectriques (DRAs)
1.5.3.2. Les formes des Antennes à Résonateurs Diélectriques (DRAs)
1.5.3.3. Mécanismes d’excitations des DRAs
1.5.3.4. Amélioration de la largeur de bande
1.5.3.5. Amélioration du gain
1.5.3.6. Les avantages des DRAs
1.6. Conclusion
Chapitre 2  :Les antennes conformes 
2.1. Définition des antennes conformes 
2.2. Historiques 
2.3. Le choix des antennes conformes 
2.4. Différentes formes des antennes conformes
2.5. Avantages des antennes conformes 
2.6. Caractéristiques des antennes conformes
2.6.1. Diagramme de rayonnement
2.6.2. Fréquence de résonnance
2.6.3. Polarisation
2. 7. Les inconvénients des antennes conformes 
2.8. Conclusion
Chapitre 3  :Conception d’une antenne conforme a résonateur diélectrique
3.1. Introduction 
3.2. Mode de fonctionnement des résonateurs diélectriques
3.2.1. Résonateurs Diélectriques en Anneaux Cylindriques
3.2.2 Résonateurs sphériques
3.2.3 Résonateurs Diélectriques Rectangulaires
3.2.4. Résonateurs Diélectriques Cylindriques (CDR)
3.2.4.1. Résonateur diélectrique cylindrique isolé
3.2.4.2. Résonateur diélectrique cylindrique sur un plan de masse
3.3. Étude comparative entre différentes formes de résonateurs diélectriques 
3.4. Comparaison entre les antennes planaires et conformes
3.4.1. Comparaison en termes de géométrie
3.4.2. Comparaison en termes de directivité et de gain
3.4.3. Comparaison en termes de couverture
3.5. Technique d’analyse 
3.5.1. Le logiciel CST Microwave Studio
3.5.2. Le logiciel HFSS d’Ansoft
3.6. Caractéristiques de l’antenne
3.6.1. Choix du matériau
3.6.2. Le Résonateur Diélectrique cylindrique
3. 7. Conclusion 
Chapitre 4 :Conception d’un réseau d’antennes conforme a résonateur diélectrique 
4.1. Introduction 
4.2. Le couplage mutuel entre les éléments d’antennes 
4.3. L’espacement entre les éléments d’antennes 
4.4. L’adaptation de la ligne d’alimentation
4. 5. Les antennes intelligentes 
4.5.1. Les antennes adaptatives
4.5.2. Les antennes à faisceaux commutés
4.6. Conclusion
Chapitre 5  :Conclusion générale

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