Inuence de l'environnement en fonction de l'ouverture du diagramme

Quelque soit la polarisation de la source et l'environnement, l'ordre de classement de ces groupes d'antennes est le même à une exception près (Espace libre en PCG) :

1. Dipôles en croix en quadrature et antenne IFA. 2. Antennes imprimées.

3. Réseau d'antennes imprimées polarisées.

Ceci conrme le fait que l'ouverture du diagramme de l'antenne est une caractéristique prépondérante sur la couverture quelque soit les conditions d'illumination .

An d'étudier quantitativement, l'inuence de chaque environnement en fonction de l'ou- verture, les six antennes sont regroupées en trois groupes de directivités croissante :  L'antenne IFA et la combinaison de dipôles dont la moyenne des directivités maxima

est de 2.5 dBi

 Les antennes imprimées de directivité maximum 7.2 dBi.

 Les réseaux de quatre antennes imprimées de directivité 13.2 dBi.

Chaque groupe contient une antenne polarisée rectilignement et une antenne polarisée circulairement an d'éliminer l'eet de la polarisation de l'antenne. De même, les cou- vertures sont calculées en illumination rectiligne et circulaire. Les directivités à 90% de couverture obtenues dans chaque cas sont nalement moyennées et présentées sous forme de barres groupées à la gure 3.24.

3. Caractérisation de la couverture isotrope -26.9 -22.3 -21.5 -23.0 -16.8 -12.9 -28.1 -18.0 -11.3 -30 -28 -26 -24 -22 -20 -18 -16 -14 -12 -10 -8 Réseau de 4 antennes 13.2dBi Antennes Imprimées 7.2dBi Antennes à couverture large 2.5dBi

Directivité à 90% de couverture effective

Espace libre Intérieur VD Intérieur VO

Fig. 3.24.: Inuence de l'environnement sur la couverture de l'antenne en fonction de la directivité de l'antenne. Intérieur VD désigne le scénario en intérieur en ligne de visée directe. Intérieur VO désigne le scénario en intérieur en ligne de visée obstruée.

Deux conclusions peuvent être tirées de la gure 3.24 :

 Comme attendu, quelque soit les environnements, la directivité de couverture à 90% diminue lorsque la directivité des antennes augmente : d'environ 1.5 dB par dBi de directivité en espace libre, de 1 dB par dBi en Intérieur VD et de 0.2 à 0.5 dB par dBi en Intérieur VO.

 Les antennes à couverture large obtiennent une meilleure couverture en espace libre mais les antennes directives obtiennent une meilleure couverture en environnement intérieur VD : Pour les antennes à 7.2 dB de directivité, le gain en intérieur VD par rapport à l'espace libre est de 1.5 dB. Pour les antennes imprimées à 13.2 dBi de directivité, il est de 5.1 dB. On peut donc en conclure que les environnements multi trajets ont des eets opposés sur la couverture eective selon la directivité de l'antenne.

Les deux phénomènes antagonistes permettent d'interpréter ce constat :

 L'eet d'atténuation rapide du aux interférences des multi trajets : Cet eet tend à diminuer la couverture. L'eet d'atténuation rapide est plus important sur les antennes à faible directivité qui collectent plus de trajets multiples simultanément dans diérentes directions.

 L'eet de lissage du diagramme de rayonnement. En condition d'espace libre, si le trajet direct provient d'une direction où le diagramme de rayonnement est faible ou nul ou avec un état de polarisation orthogonal à celui de l'antenne, le signal ne sera pas reçu. Dans un environnement multi trajet, le signal pourra être reçu via les trajets indirects. Tout se passe comme si la réponse directionnelle du canal agissait comme un ltre lissant le diagramme de rayonnement de l'antenne. Cet eet conduit à un accroissement de la couverture. Celui-ci est plus important pour les antennes directives.

3.5. Inuence du canal de propagation sur la couverture eective comme ordre de grandeur que dans les cas ou le trajet direct est seul ou prépondérant sur les multi trajet, le fait de réduire de 1 dBi la directivité d'une antenne permet de gagner entre 1 et 1.5 dB en terme de puissance reçue dans 90% des orientations.

3.5.4. Inuence de l'environnement en fonction de la polarisation

An d'étudier l'inuence de la polarisation, les six antennes testées sont divisées en 2 groupes :

 les antennes polarisées rectilignement : l'antenne IFA, l'antenne imprimée carrée pola- risée rectilignement ainsi de le réseau de quatre antennes imprimées.

 Les antennes polarisées circulairement (droite) : la combinaison de dipôles en croix, les antennes imprimées à polarisation circulaire et le réseau d'antennes imprimées.

De cette manière, on s'aranchit de l'inuence de la directivité des antennes puisque des antennes de directivités diérentes sont présente dans chaque groupe. Les simulations de couverture sont eectuées et les résultats de chaque antenne sont moyennés pour chaque groupe.

A la gure 3.25, les directivités de couverture à 90% correspondant à chaque groupe sont présentées sont forme de barres horizontales.

-24.7 -24.2 -20.4 -19.0 -22.7 -20.1 -26 -24 -22 -20 -18 A n te n n e à p o la ri s a ti o n re c ti li g n e A n te n n e à p o la ri s a ti o n c ir c u la ir e d ro it e

Directivité à 90% de couverture effective Espace libre Intérieur VD Intérieur VO -24.0 -24.4 -19.6 -22.8 -20.3 -18.2 -26 -24 -22 -20 -18 A n te n n e à p o la ri s a ti o n re c ti li g n e A n te n n e à p o la ri s a ti o n c ir c u la ir e d ro it e

Directivité à 90% de couverture effective Espace libre Intérieur VD Intérieur VO Illumination en Polarisation Rectiligne (PR) Illumination en Polarisation Circulaire Droite (PCD)

Fig. 3.25.: Inuence de l'environnement sur la couverture en fonction de la polarisation de l'antenne. Intérieur VD désigne le scénario en intérieur en ligne de visée directe. Intérieur VO désigne le scénario en intérieur en ligne de visée obstruée.  L'environnement intérieur VO est toujours le plus mauvais en terme de couverture. Les résultats sont identiques quelque soit la polarisation d'illumination ou celle de l'antenne. Cela s'explique par l'importance des atténuations dues aux interférences des multi-trajets. Les états de polarisation sont brassés et moyennés par l'environnement de sorte que cet aspet n'a plus aucune inuence. Ceci indique donc clairement la limite

3. Caractérisation de la couverture isotrope

de validité de notre approche de conception visant à optimiser l'état de polarisation des antennes.

 Les antennes à polarisation rectiligne (PR) obtiennent une meilleure couverture en environnement intérieur VD plutôt qu'en espace libre. La directivité de couverture à 90% y augmente de 0.7 à 2.3 dB selon l'état de polarisation de la source d'émission. Le canal de propagation intérieur VD tend à mélanger les composantes de polarisation (Voir Tableau 3.3 : XP R = −17dB). La polarisation des ondes incidentes n'est donc plus purement rectiligne après avoir traversé le canal de propagation. Les extinctions dues à la désadaptation de polarisation sont minimisées et la couverture eective est donc accrue.

 La situation où les antennes à polarisation circulaire (PC) sont illuminées par une source PR est quasiment symétrique de la situation des antennes PR en illumination PC. Les mêmes remarques peuvent donc être fait que ci-dessus.

 La situation où les antennes PC sont illuminées par une source PC (avec des polari- sations circulaires de même sens) donne la meilleure couverture en espace libre. Les polarisations sont alors parfaitement adaptées et insensible à l'orientation.

En conclusion, dans l'optique de la conception d'une antenne isotrope, lorsque le trajet direct est seul ou prépondérant, la stratégie optimale consiste à utiliser une antenne PC en illumination PR ou inversement. Ceci rejoint les conclusions données à la section 1.3.4.2 du chapitre 1.