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Theses Year : 2013

Contribution to the conception of reflectors suitable to wideband thin antennas

Contribution à la conception de réflecteurs adaptés aux antennes large bande de faible épaisseur

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Abstract

Antennas dedicated to electronic warfare (EW), operate on bandwidth higher than a decade (ratio 10 between the high and low frequencies), with the low frequency close to one hundred MHz. Antennas usually used in the field of EW are independent frequency antennas, which are placed above an absorber cavity. However, the thickness of the cavity is important regarding the antenna lower operating frequency. This complicates the integration of these antennas on small carriers where the volume is limited and the mass is a critical parameter. In order to develop new more efficient antenna systems dedicated to the EW, it is necessary to operate a technological break of current solutions. This break consists of replacing the cavity absorber employing heavy, expensive and no reproducible materials by innovative solutions as those proposed by metamaterials such as artificial magnetic conductor (AMC). In my work, we selected two antennas, an Archimedean spiral antenna and a sinuous antenna. An analysis of the electromagnetic near field of the antennas has been proposed and partially validated by an innovative measurement. Thanks to this analysis, it is possible to give the variation distribution of the active area of the antenna close to this one, in order to design a reflector placed very close to the antenna. We have exposed and validated the different types of the reflectors that can be associated with this type of antenna, whether it is a perfect electric conductor (PEC) or a perfect magnetic conductor (PMC). The results proved that a wideband bidirectional antenna place above a PEC reflector has a maximal band of interest (MBI) of 5:1, in this bandwidth the broadside gain of the
Les antennes dédiées à la guerre électronique (GE), ont des bandes passantes qui peuvent dépasser la décade (rapport 10 entre les fréquences haute et basse), avec une fréquence basse proche d’une centaine de MHz. Les antennes classiques principalement utilisées dans le domaine de la GE font appel à des antennes dites indépendantes de la fréquence, qui sont placées au-dessus d’une cavité absorbante. Cependant, l’épaisseur de la cavité est importante compte tenu de la fréquence basse de fonctionnement de l’antenne utilisée. Ceci complexifie l’intégration de ces antennes sur des porteurs de petite taille où le volume est restreint et la masse un paramètre critique. Afin de concevoir de nouveaux systèmes antennaires dédiés à la GE plus performants, il convient d’opérer une rupture technologique des solutions actuelles. Cette rupture passe par le remplacement de la cavité absorbante qui emploie des matériaux lourds, onéreux et non reproductibles par des solutions innovantes comme celles que proposent les métamateriaux et notamment les conducteurs magnétiques artificiels (CMA). Pour nos travaux, nous avons sélectionné deux antennes, une antenne spirale d’Archimède et une antenne sinueuse. Une analyse du champ proche de ces deux antennes a été proposée et validée partiellement par une mesure innovante. Cette analyse a permis de donner une loi de variation de la zone active de l’antenne à grande proximité de celle-ci, afin de pouvoir dimensionner un réflecteur placé au plus près de l’antenne. Nous avons présenté et validé les différents types de réflecteurs qui peuvent être associés à ce type d’antenne, qu’il s’agisse d’un conducteur électrique parfait (CEP), ou d’un conducteur m
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tel-01153357 , version 1 (19-05-2015)

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  • HAL Id : tel-01153357 , version 1

Cite

Christopher Djoma. Contribution à la conception de réflecteurs adaptés aux antennes large bande de faible épaisseur. Electronique. Télécom ParisTech, 2013. Français. ⟨NNT : 2013ENST0083⟩. ⟨tel-01153357⟩
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