Diagrammes de rayonnement 3D en gain

Les diagrammes de rayonnements 3D en gain réalisé, obtenus pour la structure totale précédente, sont tracés pour chacun des deux accès (port n°1 : Figure IV.28) et (port n°2 : Figure IV.29) pour trois fréquences différentes dans les trois bandes de fréquences de fonctionnement.

à 0,84 GHz à 1,74 GHz

à 2,5 GHz

Figure IV. 28 : Diagrammes de rayonnement en gain réalisé de l’accès 1 aux fréquences 0,84, 1,74 et 2,5 GHz

Ainsi le gain obtenu est de 1,3 dB, 3,84 dB et 3,95 dB respectivement aux fréquences de de la meilleure adaptation aux trois bandes de fonctionnement qui sont 0,84 GHz, 1,74 GHz, et 2,5 GHz.

Chapitre IV : Neutralisation du couplage entre antennes très proches

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à 0,84 GHz à 1,81 GHz

à 2,5 GHz

Figure IV. 29 : Diagramme de rayonnement en gain réalisé de l’accès 2 aux fréquences 0,84, 1,81 et 2,5 GHz

Le gain obtenu ici encore est de 0,77 dB, 3,95 dB et 4,54 dB respectivement aux fréquences de leurs adaptation dans les trois bandes qui sont 0,84 GHz, 1,81 GHz, et 2,5 GHz.

4.5 Résultats en diversité

Finalement, nous montrons les résultats de simulation de l’enveloppe de corrélation et aussi du gain de diversité calculés avec les deux méthodes, à partir des diagrammes de rayonnement mais aussi à partir des paramètres S (Figure IV.30).

Chapitre IV : Neutralisation du couplage entre antennes très proches

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Nous observons le long des trois bandes de fonctionnement (en gris) 700-900 MHz, 1700-1900 MHz et aussi 2500-2700 MHz une forte similitude entre la courbe issue du calcul à partir des paramètres S et celle obtenu à partir des diagrammes de rayonnement. Nous observons également que les valeurs obtenues de l’enveloppe de corrélation sont très inférieures à 0,5 sur les trois bandes. Le gain de diversité qui dépend d’une façon importante de cette dernière est par conséquent élevé et il est autour de 10 dB ce qui valide le bon fonctionnement de notre système.

Chapitre IV : Neutralisation du couplage entre antennes très proches

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Conclusion

Dans ce chapitre, dans un premier temps nous avons présenté une technique de découplage utilisée dans le cas d’éléments rayonnants à espacement réduit, conçus pour la bande LTE 700-900 MHz. Cette méthode peut être appliquée à une structure d'antennes couplées présentant un axe de symétrie et un élément central. Elle utilise un diviseur de puissance et un déphaseur entre les accès de la structure symétrique, de manière à obtenir simultanément des amplitudes égales mais des phases opposées sur les éléments périphériques. Les courants ainsi créés par couplage sur l'élément central s'annulent mutuellement, entraînant un couplage très faible.

Deux types d'antennes différents ont été insérés au centre de la structure en tant que troisième élément. De très bons niveaux de découplage et donc une forte isolation entre antennes ont pu être obtenus aussi bien en simulation qu’en mesure. Le premier était un monopôle droit qui fournit une isolation de 50 dB. Le second était un élément en forme de T imprimé qui fournissait 70 dB d'isolation entre les deux ports, à la fréquence centrale de 0,81 GHz. Par rapport au système d'antenne d'origine, une amélioration de l'isolation de plus de 64 dB (pour le cas b) a été obtenue, ce qui nous a permis de valider ce concept de découplage. Les résultats de mesures des deux prototypes réalisés ont bien validé ceux de la simulation.

Nous avons ensuite continué ce travail par la couverture de deux bandes supérieures afin de rendre ce système découplé multi-bande en visant toujours les fréquences LTE. Cela a été accompli en insérant différents éléments parasites imprimés ou pas et optimisés en longueur et en espacement. Les niveaux des efficacités sont bons et les performances en diversité ont été aussi vérifiées.

Perspectives

Il existe beaucoup de points qui sont intéressants encore à étudier pour aller plus loin dans l’étude et pour introduire des améliorations à la structure antennaire.

Nous pensons que les éléments parasites droits introduits peuvent être aussi remplacés par d’autres, imprimés sur le même plan pour réduire l’encombrement et la donc la taille de la structure.

Un autre point très intéressant à étudier concerne le circuit de déphasage. Il peut être amélioré en trouvant un moyen de le faire fonctionner aux autres fréquences et non seulement à la fréquence centrale de la première bande de fonctionnement

Enfin l’étape suivante la plus logique après cette étude de découplage d’une structure tri-bande à deux accès est de la rendre à 4 accès justement pour avoir une structure MIMO à 4 accès découplée et tri- bande.

Chapitre IV : Neutralisation du couplage entre antennes très proches

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Références

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[3] M. Jain et al., “Practical, real-time, full duplex wireless,” in Proceedings of the 17th annual

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[6] A. Diallo et al., “MIMO performance of enhanced UMTS four-antenna structures for mobile phones in the presence of the user’s head,” in Antennas and Propagation Society International Symposium,

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[7] S.-C. Chen, Y.-S. Wang, and S.-J. Chung, “A Decoupling Technique for Increasing the Port Isolation Between Two Strongly Coupled Antennas,” IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 56, no. 12, pp. 3650–3658, Dec. 2008.