Caractéristiques des antennes

Caractéristiques des antennes

Caractéristiques des antennes

  Les antennes constituent une classe de composants un peu particulière : elles assurent la transmission entre deux milieux très différents, d’une part un circuit électronique, et d’autre part un milieu de propagation. Dans le premier, les ondes se propagent selon des trajets bien définis conçus selon les règles classiques des circuits électroniques. A l’opposé, dans un milieu de propagation, les ondes ne sont guère contraintes que par l’équation de propagation déduite des équations de Maxwell munies de conditions aux limites complexes ou mal connues.

  Grace à sa réciprocité, l’antenne peut fonctionner en deux régimes. En régime d’émission, l’antenne transforme la puissance d’alimentation en ondes électromagnétiques. Elle se comporte comme une charge pour le générateur qui l’alimente. En régime de réception,l’antenne placée dans un champ électromagnétique alimente un récepteur. Pour celui-ci,l’antenne se comporte comme un générateur équivalent.Historiquement, les premières expériences de liaison utilisant des antennes ont été réalisées par Hertz à la fin du 19ème siècle. Par ces expériences, Hertz apportait une validation expérimentale des équations de Maxwell, alors connues depuis une dizaine d’années. Ensuite,l’évolution des antennes s’est opérée en fonction des progrès technologiques et selon les besoins socio-économiques du moment.

   Les antennes sont utilisées dans des gammes de longueurs d’ondes très différentes, pour un très grand nombre d’applications. Ondes kilométriques (30KHz-300KHz « LF») et hectométriques (300KHz-3000 KHz « MF») pour la radiodiffusion à modulation d’amplitude ou la goniométrie. Ondes décamétriques (3MHz-30MHz « HF») pour le trafic aérien. Ondes métriques (30MHz-300MHz « VHF») pour la radiodiffusion àmodulation de fréquence, la télévision, le radar. Ondes décimétriques (300MHz-3000MHz « UHF») pour la télévision, le radar, les liaisons avec les mobiles. Ondes centimétriques (3 GHz-30 GHz « SHF») pour les liaisonsterrestres par faisceaux hertziens, les liaisons spatiales avec les satellites artificiels ou les sondes spatiales ainsi pour la radiodiffusion, la télédétection par satellites artificiels, etc… Ondes millimétriques (30GHz-300GHz « HF») pour la radioastronomie et certain radar.Quelques soient leurs formes, leurs technologies de fabrications, leurs fréquences d’opérations, les antennes sont caractérisées par un ensemble de paramètres qui décrivent leurs performances. L’objet principal de ce chapitre est de faire un rappel de ces propriétés caractéristiques.

Antennes élémentaires 

   Types d’antennes :Les antennes sont réparties en plusieurs catégories selon la géométrie, le gain, la formedu faisceau, et la bande passante. Ainsi on peut les classer comme suit Selon la forme géométrique : Antennes filaires : dipôle, boucle, spirale. Antennes à ouvertures : cornet, fente, antenne à réflecteur. Antennes imprimées : patch, dipôle imprimé, spirale. Selon le gain : Gain élevé : cornet. Gain moyen : planaire. Gain bas : dipôle, fente, patch. Selon la forme du faisceau : Omnidirectionnelle : dipôle. Faisceau étroit : antenne réseau. Faisceau large : planaire. Selon la largeur de bande : Bande large : spirale. Bande étroite : patch, fente.

   Dans ce paragraphe, on s’intéresse à l’étude de deux antennes élémentaires : le dipôle électrique et la boucle magnétique, et qui sont la base de calcul pour le type des antennes à rayonnement engendré par courants variables.Dipôle électrique :Le dipôle électrique élémentaire est un élément de courant. Il est aussi appelé dipôle de Hertz ou doublet. Ce dipôle élémentaire n’existe pas, mais facilite les calculs pour les antennes filiformes : il est la source que l’on intègre pour obtenir les champs d’une antenne de dimensions finies.

  nous avons brièvement présenté, les principales caractéristiques d’une antenne résonante, nécessaires à l’étude de ces composants particuliers.Cette particularité trouve sa source dans la transformation entre le milieu guidé (ligne de transmissions ou support physique) et le milieu libre (l’air ou canal hertzien). Ainsi, deux antennes élémentaires ont été traitées : le dipôle de Hertz et la boucle magnétique, qui sont la base de calcul des champs rayonnées par les antennes filaires (dipôle électrique, hélice, …), Nous avons souligné la dualité existante entre les expressions des
champs électromagnétiques rayonnées par eux.

Description de l’antenne imprimée 

Les antennes imprimées ou patchs ont été présentées par Munson dans le début des années soixante-dix, elles présentent l’avantage du faible poids et de la facilitée d’intégration grâce au progrès de la technologie microélectronique dans le domaine de la miniaturisation et de l’intégration électronique.Les antennes planaires sont aujourd’hui, implantées dans de nombreux dispositifs électroniques et constituent le type d’antenne privilégié aux fréquences microondes, dans les systèmes intégrés modernes et surtout dans les applications mobiles

   Une antenne imprimée ou patch est constituée généralement, d’un élément métallique rayonnant de forme quelconque situé sur la face supérieur d’un substrat diélectrique. La face inférieure de la lame diélectrique est métallisée et constitue le plan de masse.Les antennes imprimées présentent de nombreux avantages et leurs utilisations couvrent un large domaine de fréquence allant de 100 Mhz à 100 GHz. Parmi leurs avantages on peut citer; Faible poids et volume réduit Conforme à la surface planaire et non planaire Faible cout de fabrication. Supporte les deux types de polarisation : linéaire et circulaire Facile à intégrer avec les circuits MICs (Micro wave integrated circuits) Souple en termes de fréquence de résonance La possibilité d’avoir bi-bande ou tri-bande comme fréquences d’opérations Mécaniquement robuste.

   Vue leurs avantages et leurs capacités de répondre aux exigences technologiques actuelles, les antennes patchs couvrent un bon nombre d’applications, parmi lesquelles on peut citer : Les télécommunications par satellites. La commande et le contrôle. La télémesure par missile Les équipements portatifs Les antennes d’émissions utilisées en médecine Les récepteurs satellites de navigation.

   L’alimentation joue un rôle très important dans la conception des antennes, elle peut influencer potentiellement le rayonnement et modifier ses performances.Il existe plusieurs méthodes d’excitation des antennes imprimées et qui sont classées en deux catégories : Avec contact Alimentation par ligne micro ruban Alimentation par sonde coaxial Sans contact Alimentation par couplage électromagnétique (ligne) Alimentation par couplage à ouverture (fente).

Le rapport de stage ou le pfe est un document d’analyse, de synthèse et d’évaluation de votre apprentissage, c’est pour cela rapport gratuit propose le téléchargement des modèles gratuits de projet de fin d’étude, rapport de stage, mémoire, pfe, thèse, pour connaître la méthodologie à avoir et savoir comment construire les parties d’un projet de fin d’étude.

Sommaire

  • Chapitre I : Caractéristiques des antennes 
    I. Introduction
    II. Caractéristiques des antennes
    1. Diagramme de rayonnement d’une antenne
    a. Puissance totale rayonnée
    b. Fonction caractéristique
    c. Diagramme de rayonnement
    2. Directivité
    3. Angle d’ouverture
    4. Gain
    5. Niveau de lobe secondaire
    6. Rendement
    7. Polarisation
    a. Polarisation rectiligne
    b. Polarisation circulaire
    c. Polarisation elliptique
    8. Modèle électrique d’une antenne
    9. Impédance d’entrée
    10.Adaptation
    11.Bande passante et le coefficient de réflexion
    12. Antenne de réception
    a. Surface équivalente
    b. Le facteur de conversion
    13.Bruit d’antenne
    14.Bilan de liaison
    III. Antennes élémentaires
    1. Types d’antennes
    2. Antennes élémentaire
    a. Dipôle électrique
    b. Boucle magnétique
    IV. Conclusion
    Références bibliographiques
    Chapitre II : Les Antennes imprimées
    I. Introduction
    II. Description de l’antenne imprimée
    1. Structure du patch
    a. L’élément rayonnant
    b. Le substrat
    c. Le plan de masse
    2. Avantages et inconvénients des antennes patch .
    3. Applications des antennes imprimées
    4. Techniques d’alimentation
    a. Alimentation par ligne micro-ruban
    b. Alimentation par sonde coaxial
    c. Alimentation par couplage à ouverture
    d. Alimentation par couplage électromagnétique
    III. Méthodes d’analyse d’une antenne patch
    1. Modèle de la ligne de transmission
    a. Effet de bord (Fringing Effect)
    b. La longueur effective
    c. La largeur du patch
    d. Circuit équivalent
    e. Résistance d’entrée
    f. La directivité et l’angle d’ouverture
    g. Etapes de conception
    2. Modèle de la cavité résonnante
    a. Description
    b. Mécanisme de pertes
  • 3. Méthodes d’analyses numériques
    IV. Conclusion
    Références bibliographiques
    Chapitre III : Variation des paramètres d’une antenne PIFA 
    Partie I : Généralités sur les antennes PIFA
    I. Introduction
    II. Généralités sur les antennes PIFA
    1. Structure d’une antenne PIFA
    2. La fréquence de résonnance
    3. Avantages et inconvénients d’une antenne PIFA
    4. Techniques d’amélioration de la bande passante

Rapport de fin d'études, mémoire et thèse complet en pdfTélécharger le rapport complet

Télécharger aussi :

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *