1.12.1 Caractérisation d’antennes miniatures
Actuellement, la miniaturisation des antennes apporte de nouveaux défis en matière de me- sure. Une confrontation des moyens de mesure de laboratoires et d’industriels européens sur le thème des antennes miniatures datant de 2005 est présentée en [57]. De par leur taille très petite, ces antennes sont particulièrement sensibles à leur environnement de mesure : les câbles, le support d’antenne, les absorbants ou encore les obstacles potentiels influencent fortement le comportement de l’antenne. Par un souci de caractériser l’antenne seule, denouée de toute in- fluence, de nouvelles techniques non invasives sont aujourd’hui en cours de developpement.
Une première d’entre elles permet la caractérisation sans contact de petites antennes par la modulation d’impédance [58]. Inspirée de la mesure de Surface Equivalente Radar (SER [59, 60]), elle consiste en l’analyse des signaux reçus provenant des champs diffusés sur la cible (ici l’an- tenne sous test) pour extraire non seulement une cartographie du champ proche [61] mais aussi des caractéristiques de l’antenne. Les champs diffusés sont mesurés pour trois charges de l’an- tenne sous test (circuit ouvert, court-circuit et charge adaptée). La matrice des paramètres de diffusion [S]T représentant la mesure en SER (Fig.1.21 (a)) peut être considéré comme un réseau deux ports réciproque dont le graphe de fluence est présenté figure 1.21 (b).
(a) Représentation de la mesure en paramètres de diffusion
(b) Graphe de fluence des signaux
Figure 1.21 – Schématisation de la mesure
1.12. Apport potentiel des méthodes récentes sur la mesure de rendement d’antenne 45
s’exprime comme suit :
S11Li= S11sonde+ S
2 12ΓLi
1− S22ASTΓLi
(1.72) avec S11Li, S11sonde et S22AST les coefficients de réflexion du système mesuré, de la sonde et de l’antenne sous test respectivement. Pour résoudre l’equation 1.72 à trois inconnues (S22AST,
S11sondeet S12), trois mesures sont nécessaires pour obtenir S22AST. Ceci est réalisé en changeant le coefficient de réflexion du port 2 grâce aux trois états connus (circuit ouvert, court-circuit et charge adaptée).
L’apport considérable de cette méthode réside dans la modulation de la charge de l’AST. Celle ci est assurée par un dispositif composé d’un micro-processeur et d’un commutateur capable de changer de charge de manière autonome. Les atouts de ce dispositif sont sa taille minuscule, le rendant transparent pour l’AST, son changement de charge périodique évitant tout lien supplé- mentaire (susceptible d’influencer l’AST) avec l’opérateur ainsi que son alimentation autonome. Les résultats obtenus et présentés dans la publication [58] sont en concordance avec les mesures directement réalisées à l’analyseur réseau vectoriel. Elle constitue une bonne solution pour la mesure des coefficients de réflexion de petites antennes avec la moindre influence.
Une autre technique non invasive pour la caractérisation des antennes miniatures est basé sur l’idée de s’affranchir de câbles, particulièrement perturbants pour ce type d’antennes. La solution proposée est l’utilisation de transducteurs électro-optique (E/0) et de fibre optique pour alimenter l’antenne sous test. Cette solution s’inscrit dans le développement et la valida- tion d’une nouvelle chambre dédiée à la mesure de rayonnement d’antenne miniature [62, 63] au NPL (National Physical Laboratory, Teddington, Royaume-Uni). Outre les influences de la position des câbles, des absorbants, des obstacles ou du support d’antenne, les publications com- parent un résultat de mesure de rayonnement lorsque l’AST est alimentée par un câble coaxial classique et par la fibre optique avec le transducteur E/O placé près de l’antenne. Ce dernier ne contient pas de métal le rendant transparent pour l’AST. Son seul défaut est les pertes dans la conversion compensées en amont par un amplificateur RF. Les résultats de cette comparai- son pour une Antenne Electriquement Petite (AEP) à 900MHz sont sans appel (Fig. 1.22). Ils montrent clairement l’influence du câble sur le rayonnement.
D’autres travaux similaires sont actuellement en cours au CEA-LETI de Grenoble [64, 65] visant à s’affranchir de l’environnement proche de l’antenne électriquement petite lors de la me- sure en chambre anéchoïque. Trois solutions différentes sont envisagées à savoir la réduction de taille d’un générateur autonome d’impulsion directement connecté (sans câble) à l’antenne sous test, la substitution du câble coaxial à une liaison RF-optique et la mesure par réflectométrie. Les deux solutions les plus encourageantes sont la technique de mesure par réflectométrie en champ lointain et celle en liaison optique.
(a) utilisation de transducteur E/O (b) utilisation de câble coaxial
Figure 1.22 – Résultats de mesure de rayonnement d’une AEP à 900 MHz
1.12.2 Mesure temporelle
Un autre grand axe de recherche actuel est le développement de mesure de rendement d’an- tenne dans le domaine temporel. Une partie des travaux de ce doctorat s’inscrit dans cet axe (cf. Chap. 3). Le domaine temporel apporte bien des avantages pour la mesure de rendement d’antenne notamment la réduction du temps de mesure lors de caractérisation sur de larges bandes fréquentielles.
Un récent article [66] propose une mesure temporelle de rendement d’antenne en CRBM. Elle s’appuie sur l’estimation du grand nombre de multitrajets présents dans une CRBM pour une fréquence et bande de fréquences données. Cette estimation utilisant le concept du corrélateur en réception permet la déduction d’un rendement d’antenne grâce à la seule mesure des régimes transitoire et établi par une instrumentation temporelle. La réponse de canal utilisée pour le développement de la méthode est celle enregistrée dans la CRBM de l’IETR (cf. §1.9) lors de la transmission d’une impulsion gaussienne entre deux antennes log-periodiques.
Cette réponse est ensuite divisée en plusieurs sous parties observées par fenêtres individuelles. Chaque partie est multipliée par un signal de corrélation choisi puis le produit est intégré donnant accès à un signal pour chaque sous bande. Enfin, le rapport maximum des combinaisons de toutes les sous parties est retenu pour estimer l’energie totale de la bande de fréquence d’intérêt. Plusieurs largeurs de bande et valeurs de chevauchement des fenêtres d’observations sont testées pour retenir la configuration dans laquelle la puissance reçue à une fréquence donnée peut être considérée quasi-invariante dans tout le volume de la CRBM. La comparaison de cette puissance reçue par une AST avec celle reçue par une référence permet la détermination d’un rendement relatif. Ceci permet de s’affranchir du brassage mécanique et nécessite une unique mesure de la réponse du canal.
De premières mesures d’antenne large bande et bande étroite donnent des résultats acceptables en comparaison avec la mesure en chambre anéchoïque et en CRBM avec brassage mécanique.