Cette thèse a présenté le travail réalisé sur les antennes reconfigurables en fréquence. Le but était de concevoir et de réaliser des antennes miniatures reconfigurables à base de composants actifs pour des applications sans fil.
En premier lieu, nous avons détaillé les notions propres aux antennes imprimées. Dans le même contexte, nous avons décrit l’ensemble des paramètres fondamentaux des antennes ainsi que leurs différents types et leurs techniques d’alimentation afin d’avoir une vue d’ensemble sur les paramètres clefs des antennes. Ensuite, on s’est intéressé aux géométries fractales et à la technologie des antennes fractales. Dans cette partie, nous avons donné une description détaillée des antennes fractales imprimées pour les différents concepts. Puis on a présenté les antennes ultra large bande et multi-bandes.
L’état de l’art présenté dans le deuxième chapitre a mis en avant la problématique des
antennes reconfigurables. On a fait ressortir le très grand intérêt des antennes
reconfigurables dans les systèmes de communication en leur permettant d’avoir une flexibilité fréquentielle indispensable à leur fonctionnement qui utilise le spectre de manière opportuniste.
Le chapitre III détaille trois antennes fractales alimentées par un guide d'ondes
coplanaires (CPW) et conçues pour les applications ultra large bande (ULB). Nous avons présenté une antenne hexagonale compacte en utilisant la géométrie fractale. Les résultats obtenus montrent que l'antenne proposée est en mesure d'atteindre la bande passante d'impédance de 2.98 GHz à 11.4 GHz. Dans le deuxième prototype, nous avons présenté une antenne hexagonale basée sur tapis de Sierpinski. Les résultats obtenus montrent que l'antenne proposée est en mesure d'atteindre une bande passante de l'impédance 2.86 GHz à 14.36 GHz.
Finalement, la troisième antenne conçue présente une antenne compacte basée sur le concept fractal de tapis Sierpinski. Les résultats obtenus ont montré que l'antenne conçue est recouverte d'une largeur de bande d'impédance sensible de 3.03 GHz à 10.77 GHz. Grâce à cette fonctionnalité, l'antenne proposée est adaptée pour les applications à bande ultra large y compris les applications en bande C (4-8 GHz) et
bande X (8-12 GHz).
Une fois l’importance des antennes reconfigurables mise en évidence, on a présenté, dans le chapitre IV, deux prototypes d’antennes reconfigurables en fréquences permettant de subdiviser une largeur de bande de travail donnée en plusieurs sous-bandes grâce à une approche basée sur le concept fractal.
La première approche de reconfiguration consiste en l’utilisation d’antennes monopoles. La structure a été commandée par six diodes PIN. Les impacts des éléments localisés de sollicitation sur la performance de l'antenne sont réalisés à l'aide du logiciel CST studio suite et Ansoft HFSS. L’antenne proposée peut être utilisée à un faible coût et à profil bas pour différents systèmes reconfigurables y compris les
systèmes de communication sans fil, par satellite et des systèmes de communication radar.
La deuxième approche de reconfiguration suggérée se base sur l’utilisation d’une antenne en forme de croissant avec une alimentation guide d’ondes coplanaires (CPW). On y introduit de nouvelles bandes de fréquences grâce à l’utilisation des switchs réels de type BAR50-03W. Un nombre minimum de diodes PIN à des endroits choisis est utilisé pour réaliser la fonction reconfigurable à faible coût.
Les résultats expérimentaux ont montré un bon accord avec ceux obtenus par simulation, validant ainsi l’approche proposée. En outre, l'antenne fabriquée a un design simple et sa taille a été réduite de 17.98 % à 88.47 % par rapport à celles rapportées dans la littérature. Les nouvelles bandes ainsi introduites peuvent être utilisées au niveau des systèmes de communication multimodes pour offrir à ses utilisateurs de nouveaux services sans fil.
Le dernier prototype proposé a fait l’objet d’une publication dans le journal IET Microwaves, Antennas & Propagation. Les deux antennes proposées seraient idéales pour les systèmes de communication multimodes.
Enfin, dans le chapitre V, nous avons étudié, conçu et réalisé une nouvelle structure d’antenne reconfigurable à double bande avec une alimentation coplanaire. En introduisant des résonateurs doubles en forme de U et en modifiant les modes de fonctionnement de la diode PIN, l'antenne bi-bande fonctionne sur les bandes WiMAX 3.2/3.5 GHz et WLAN 5.2/5.8 GHz. Les résultats du diagramme de rayonnement sont assez bidirectionnels dans les plans E et H pour les deux modes avec un gain optimal d'environ 2.3-3.9dBi. Le prototype proposé a fait l’objet d’une publication dans le journal Progress In Electromagnetics Research C (PIER).
Les prototypes proposés dans cette thèse sont simulés, réalisés et mesurés dans le laboratoire LRTCS de l’Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue (UQAT), Canada.
En termes de perspective de travaux futurs, le travail présenté dans cette thèse peut être étendu pour étudier différents aspects. Au niveau de la conception, on pourrait travailler pour combiner les différentes approches de reconfiguration soumises dans cette thèse pour proposer des antennes ayant le maximum de fonctionnalités. D’excellentes perspectives se dégagent ci-dessous :
Concevoir et optimiser des antennes fractales à résonateur diélectrique. Étudier, concevoir et réaliser des antennes reconfigurables à bande rejetées. Mener une étude approfondie afin de concevoir des antennes avec une
polarisation circulaire appropriés des composants actifs permettant ainsi d'améliorer les performances des antennes proposées.
Concevoir des antennes reconfigurables et se pencher sur les switchs pour les applications ULB/Multi-bandes.
Concevoir et réaliser de nouvelles classes d'antennes corporelles flexibles pour les applications sans fil dans les mines souterraines.