Antennes caractérisées par mesures

Fig.3.26: Diagramme de rayonnement de l’antenne Z de plan de masse 20mmà 5GHz sur deux coupes φ= 0˚ (à gauche) etφ= 90˚ (à droite)

mesuré à l’IETR. On remarque que l’antenne est adaptée sur toute la bande ULB (3.1− 10.6GHz) avec un coefficient de réflexion inférieur à −10dB.

Les figures 3.29 et 3.30 donnent les diagrammes de rayonnement 3D mesurés dans la base champ proche de l’IETR pour deux fréquences 3GHz et 5GHz et suivant les deux polarisations E_θ et E_φ. On remarque qu’à3GHz, la polarisation est majoritairement sur E_θ avec un gain maximal de −0.3dBi contre −7.2dBi en E_φ. Le rayonnement est quasi- omnidirectionnel dans le plan azimutal pourEθ, ce qui montre le comportement dipolaire de cette antenne. A 5GHz, on retrouve aussi ce comportement avec une omnidirectionnalité un peu moins bonne en azimut mais une polarisation toujours sur E_θ. En effet, le gain maximal suivantEθ est de1.16dBi contre un gain maximal suivantEφ de −11.0dBi.

(a) (b)

Fig. 3.27: Antenne thomson : (a) photo de la structure, (b) antenne avec le système de coordonnée

Fig. 3.28: Coefficient de réflexion mesuré de l’antenne “thomson”

L’antenne “thomson filtrante”

Cette antenne est obtenue à partir de l’antenne thomson précédente, en insérant un filtre réjecteur de bande dans la partie basse de l’antenne (figure 3.31). En conséquence, le gain de cette antenne subit une réjection significative dans la bande WiFi. Comme le montre

Fig. 3.29: Diagrammes de rayonnement 3D mesurés de l’antenne “thomson” à3GHz : à gauche diagrammeE_θ, à droite diagramme E_φ

Fig. 3.30: Diagrammes de rayonnement 3D mesurés de l’antenne “thomson” à5GHz : à gauche diagrammeEθ, à droite diagramme Eφ

la figure 3.32, l’antenne ULB filtrante ainsi obtenue est quasiment adaptée sur 50Ω de 3.1GHz à 4.5GHz et, dans la bande 6.7−11.2GHz, le module du coefficient de réflexion S₁₁ est inférieur à−10dB. On observe bien la bande rejetée sur ce coefficient de réflexion.

Les figures 3.33 et 3.34 donnent les diagrammes de rayonnement 3D mesurés dans la base champ proche de l’IETR pour deux fréquences3GHz et5GHz et suivant les deux po- larisationsE_θetE_φ. Ces diagrammes peuvent être comparés à ceux obtenus pour l’antenne thomson non-filtrante (figures 3.29 et 3.30). On remarque qu’à3GHz, les diagrammes sont quasiment identiques. Seul le gain diminue légèrement pour l’antenne filtrante avec un gain maximal de −1.0dBi suivant E_θ (contre −0.3dBi) et de−7.7dBi suivantE_φ (contre

−7.2dBi). A 5GHz, on observe bien une forte diminution du gain sur les deux polarisa- tions. En effet, le gain maximal suivantE_θ est de−21.6dBiet le gain maximal suivantE_φ de −29.7dBi. Cette réjection entre l’antenne thomson et l’antenne thomson filtrante est ainsi de22.8dB surEθ.

Fig. 3.31: Antenne thomson filtrante [7]

Fig.3.32: Coefficient de réflexion de l’antenne “thomson filtrante”

L’antenne “taiyoyuden” :

La figure 3.35 présente cette antenne réalisée en technologie céramique multi-couche et bénéficiant d’un encombrement particulièrement réduit (8mm×6mm×1mm). Elle est montée sur un plan de masse de dimensions30mm×35mm×1mm. La ligne d’alimentation

Fig. 3.33: Diagrammes de rayonnement 3D mesurés de l’antenne “thomson filtrante” à 3GHz : à gauche diagrammeE_θ, à droite diagramme E_φ

Fig. 3.34: Diagrammes de rayonnement 3D mesurés de l’antenne “thomson filtrante” à 5GHz : à gauche diagrammeEθ, à droite diagramme Eφ

de l’antenne est placée sur ce plan de masse. Cette antenne, récupérée lors d’un salon commercial, est un échantillon prototype. Elle n’a pas fait l’objet de commercialisation et pour cette raison aucune caractéristique technique n’est disponible. Seules les mesures réalisées à l’IETR permettent de connaître ses performances.

La figure 3.36 donne le coefficient de réflexion mesuré. On remarque que cette antenne n’est pas parfaitement adaptée sur toute la bande ULB. En particulier, on observe une remontée duS11vers−6dBà7.5GHz. Cette antenne a par contre de bonnes performances en adaptation sur la bande3GHz−5GHz que nous utiliserons par la suite.

Les figures 3.37 et 3.38 donnent les diagrammes de rayonnement 3D mesurés dans la base champ proche de l’IETR pour deux fréquences 3GHz et 5GHz et suivant les deux polarisations E_θ et E_φ. On remarque qu’à 3GHz, la polarisation est principalement sur E_θ avec un gain maximal de 0.91dBi contre −5.65dBi sur E_φ. Par contre, à 5GHz, ceci n’est plus vrai puisque le gain maximal suivant Eθ est de 0.94dBi contre un gain suivant E_φ de 1.75dBi. A 3GHz, en effet, on peut remarquer que le diagramme se rapproche de celui d’un dipôle, avec un rayonnement maximal dans le plan azimutal et un rayonnement nul aux pôles, ce qui n’est pas le cas à 5GHz.

Fig. 3.35: Antenne “taiyoyuden” céramique avec grand plan de masse

L’antenne “taiyoyuden A” :

La structure de cette antenne est présentée sur la figure 3.39. L’élément rayonnant est le même que précédemment mais il est monté cette fois sur un plan de masse plus petit de dimensions 20mm×25mm×1mm.

Comme le montre la figure 3.40, l’antenne est là-aussi inadaptée pour fonctionner sur tout la bande ULB. Pour des fréquences de 3.2 à 5.8GHz et de 8.3GHz à 10.9GHz, le coefficient de réflexion est par contre inférieur à−10dB.

Les figures 3.41 et 3.42 donnent les diagrammes de rayonnement 3D mesurés dans la base champ proche de l’IETR pour deux fréquences 3GHz et 5GHz et suivant les deux polarisations E_θ etE_φ. On remarque que le comportement de l’antenne est à peu près le même qu’avec un plan de masse plus grand. A3GHz, la polarisation est principalement sur Eθ avec un gain maximal de0.53dBi contre −9.3dBi sur Eφ et un comportement proche d’un dipôle. A 5GHz, le comportement est totalement différent avec un gain maximal suivant E_θ de 4dBi contre un gain suivant E_φ de 2.77dBi. On remarque aussi à 5GHz

Fig.3.36: Coefficient de réflexion mesuré de l’antenne “taiyoyuden”

Fig. 3.37: Diagrammes de rayonnement 3D mesurés de l’antenne “taiyoyuden” à 3GHz : à gauche diagrammeE_θ, à droite diagramme E_φ

Fig. 3.38: Diagrammes de rayonnement 3D mesurés de l’antenne “taiyoyuden” à 5GHz : à gauche diagrammeE_θ, à droite diagramme E_φ

Fig. 3.39: Antenne “taiyoyuden A” en céramique avec plan de masse réduit que le rayonnement vers le pied de l’antenne devient plus important. En comparant avec un plan de masse plus grand (figure 3.38), on note pour cette fréquence une différence sur la répartition de la puissance rayonnée ce qui montre que le plan de masse joue un rôle important dans le rayonnement pour ce type d’antenne.

Fig. 3.40: Coefficient de réflexion mesuré de l’antenne “taiyoyudenA”

Fig. 3.41: Diagrammes de rayonnement 3D mesurés de l’antenne “taiyoyudenA” à 3GHz : à gauche diagrammeE_θ, à droite diagramme E_φ

Fig. 3.42: Diagrammes de rayonnement 3D mesurés de l’antenne “taiyoyudenA” à 5GHz : à gauche diagrammeEθ, à droite diagramme Eφ

3.4 Formalisme des harmoniques sphériques vectorielles ap-