3.4 Montage expérimental mis à jour
3.4.2 Premières mesures en chambre anéchoïque
N X n=1
Aant n(θ, φ) ej∆ϕant n(θ,φ). ej[k(xnsinθ cosφ + ynsinθ sinφ +zncos θ) + 6 w ∗ n] ! (3.19)
3.4.2 Premières mesures en chambre anéchoïque
A n de véri er que la calibration automatisée permet d'émettre des données sur plusieurs voies en cohérence et alignement de phase, les valeurs du gain au niveau de l'antenne cornet (cf. équation 3.19) sont calculées lors de mesures en chambre anéchoïque. Ces mesures sont réalisées pour les ULAs à 2,3 GHz et 3,1 GHz, sans dépointage du lobe principal ou de nul de rayonnement et sans pondération en amplitude. Les diagrammes ainsi obtenus sont comparés au facteur de réseau d'un ULA de 4 éléments dans la gure 3.20.
Figure 3.20 Comparaison entre les diagrammes obtenus à l'aide du montage expéri-mental et le facteur de réseau d'un ULA.
Les mesures concordent avec la simulation numérique du facteur de réseau d'un ULA. Les diérences observables entre mesures et courbe théorique peuvent être attribuées aux diérences entre le gain calculé au niveau de l'antenne cornet et le facteur de réseau, qui ne tient pas compte des diagrammes de rayonnement des antennes individuelles ou du couplage inter-éléments. En eet, contrairement au cas d'un fonctionnement en réception, l'expression est également dépendante du gain individuel Aant n de chaque antenne. Ce terme peut créer de faibles variations du gain calculé indépendantes de la capacité du système à dépointer le lobe principal ou un nul du réseau, mais uniquement des diagrammes de rayonnement individuels des antennes. De plus, les termes ej∆ϕant n ne sont pas compensés pour la direction (θ = 0°, φ = 90°). Les déphasages supplémentaires introduits pour cette direction peuvent diminuer la valeur du gain calculé pour cette
direction et entraîner un décalage du lobe principal, même sans consigne de dépointage de lobe.
Les diagrammes obtenus sont néanmoins comparables avec ceux obtenus en fonc-tionnement réception (voir gure 2.24 du chapitre 2). Les dissymétries plus importantes qu'en fonctionnement réception au niveau des lobes secondaires peuvent être attribuées aux termes Aant n, qui sont compensés en fonctionnement réception mais pas en émission (équation 2.19 du chapitre 2 et équation 3.19). Ces termes Aant n pourraient être déter-minés par la mesure du réseau en chambre anéchoïque, ou en isolant cette source d'erreur des autres après calibration automatisée en fonctionnement réception, a n d'améliorer les performances du système en fonctionnement émission. La gure 3.20 montre ainsi qu'un fonctionnement apte aux applications à alignement de phase est établi pour les fréquences porteuses 2,3 GHz et 3,1 GHz en fonctionnement émission. Les mesures pré-sentées dans les sections suivantes cherchent donc à mettre en évidence la capacité du système à piloter les ULAs mesurés en fonction de l'algorithme et de la consigne choisis par l'utilisateur.
3.5 Dépointage de faisceau : Beam steering
Les mesures de dépointage de faisceau présentées en émission sont réalisées avec l'ULA de 4 éléments optimisé pour fontionner à 2,3 GHz (voir section 2.1.2 du chapitre 2), le réseau planaire de 16 éléments (voir section 2.1.2 du chapitre 2) et le réseau conique de 12 éléments à 5,2 GHz. Les conditions de mesure sont les mêmes que pour les mesures en fonctionnement réception (section 2.5 du chapitre 2).
Figure 3.21 Photo du réseau planaire et des con gurations utilisées.
Les diagrammes de rayonnement des réseaux sont tracés à partir des valeurs du gain calculé au niveau du cornet utilisé comme récepteur.
3.5.1 Mesures en géométrie linéaire
Pour chaque réseau linéaire, le lobe principal est dépointé tous les 5° entre -50° et +50°.
Diagrammes mesurés
La gure 3.22 montre les diagrammes obtenus pour l'ULA de 4 éléments, à 2,3 GHz, pour des valeurs de dépointages allant de -30° à +30°.
Figure 3.22 Diagrammes de rayonnement mesurés pour l'ULA à polarisation linéaire à 2,3 GHz. Dépointages du lobe principal de -30° à +30°.
Les diagrammes tracés en mesure montrent que les lobes principaux correspondant à chaque con guration sont dépointés par rapport à la direction θ=0°, montrant la capacité du système à dépointer le maximum de rayonnement de l'ULA piloté en émission. La gure 3.23 rassemble quant à elle les diagrammes obtenus pour l'ULA de 4 éléments formé par une ligne du réseau planaire, à 3,1 GHz de fréquence porteuse.
Figure 3.23 Diagrammes de rayonnement mesurés pour le réseau planaire utilisé en tant qu'ULA, à 3,1 GHz. Dépointages du lobe principal de -30° à +30°.
De la même façon, le lobe principal du diagramme de rayonnement de l'ULA est dépointé en fonction de la consigne imposée par l'utilisateur, dans la plage angulaire [-30° ;+30°].
Erreurs entre consignes et mesures
A n de quanti er les performances du système, la gure 3.24 a che les diérences entre les consignes de dépointage imposées par l'utilisateur et les valeurs de θ correspon-dant à chaque maximum de rayonnement mesuré, pour chaque con guration testée dans la plage angulaire [-50° ; +50°].
Figure 3.24 Ecarts entre la consigne imposée par l'utilisateur et le maximum de rayonnement réel mesuré, pour des dépointages de -50° à +50°.
Dans les deux cas, l'erreur entre la consigne et le maximum de rayonnement mesuré reste inférieure ou égale à ±5° dans la plage angulaire [-30° ; 30°]. En considérant 5° d'écart comme la limite acceptable, on obtient donc une plage angulaire de 60° dans laquelle le lobe principal du réseau peut être dépointé.
3.5.2 Mesures en géométrie carrée 2x2
Une géométrie carrée de 2x2 antennes est ensuite mesurée à l'aide du réseau planaire, comme illustré en rouge sur la gure 3.21. Comme en fonctionnement réception, seuls les plans φ = 0° et φ = 90° sont mesurés.
Diagrammes mesurés dans les deux plans
Les diagrammes sont présentés dans les gures 3.25 et 3.26. Ces diagrammes montrent que le lobe principal du réseau planaire peut être dépointé dans les plans φ = 0° et φ = 90°, permettant ainsi un dépointage du lobe en deux dimensions en fonctionnement émission.
Figure 3.25 Diagrammes de rayonnement mesurés pour le réseau planaire dans le plan φ = 0°. Dépointages du lobe principal de -30° à +30°.
Figure 3.26 Diagrammes de rayonnement mesurés pour le réseau planaire dans le plan φ = 90°. Dépointages du lobe principal de -30° à +30°.
Erreurs entre consignes et mesures
La gure 3.27 a che l'erreur mesurée entre la consigne de l'utilisateur et le maximum de rayonnement mesuré, pour les plans φ = 0° et φ = 90°.
Figure 3.27 Ecarts entre la consigne imposée par l'utilisateur et le maximum de rayonnement réel mesuré, pour des dépointages de -50° à +50° dans les plans φ = 0° et φ = 90°.
Les lobes principaux mesurés dans chaque plan sont plus larges que dans le cas d'un ULA de 4 éléments. L'énergie émise est rayonnée sur une plage angulaire plus large, donc il est envisageable de tolérer une erreur plus grande entre la direction visée et le maximum de rayonnement mesuré. Dans le cas de la gure 3.27, cette erreur demeure inférieure ou égale à ±7° pour des dépointages de -40° à +40° dans les deux plans mesurés. Si l'on considère cette valeur maximale de l'erreur acceptable, il peut alors être envisagé de dépointer le lobe principal du réseau dans une plage angulaire de 80°, selon deux dimensions indépendantes. Il faut de plus noter que les résultats présentés utilisent quatre antennes sur les seize disponibles. L'utilisation de toutes les antennes, si le système est capable de traiter les données en temps réel, permettrait d'obtenir un lobe principal plus directif pour des applications nécessitant une directivité accrue. Ainsi, sur la base de ces résultats, il peut être envisagé de placer le réseau planaire derrière le canon pour suivre la trajectoire balistique d'un projectile.