Gain et efficacité du rayonnement des prototypes

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rayonnement avant et arrière. Le niveau du diagramme de rayonnement arrière dans le plan H est plus élevé en mesure qu'en simulation (-15 dB en mesure contre -23 dB en simulation suivant 0°).

Tableau III.7 - Résumé de la comparaison entre les modèles de rayonnement numériques et expérimentaux à 60 GHz.

Rayonnement A1 A2 A3 A4

Plan E Plan H Plan E Plan H Plan E Plan H Plan E Plan H

Avant êêê êê êêê êêê êêê êêê êê êêê

Arrière êêê êê êê êê êê êê ê ê

Accord entre les diagrammes de rayonnement mesurés et simulé : ê Faible ; êê Moyen ; êêê Correct

§ Impact du fantôme équivalent à 60 GHz

La comparaison des diagrammes de rayonnement mesurés en espace libre et en présence du fantôme pour les différents prototypes a montré que la présence du fantôme affecte principalement les lobes de rayonnement arrière. Dans le cas du réseau d'antennes A1 le rayonnement arrière suivant 0° est réduit de 12 dB en présence du fantôme, dans le cas des réseaux A2 et A4 la réduction est plus importante, elle est respectivement de -21 dB et de -19 dB à 0°.

Tableau III.8 - Résumé de l'impact de la présence du fantôme à 60 GHz.

Rayonnement A1 A2 A3 A4

Plan E Plan H Plan E Plan H Plan E Plan H Plan E Plan H

Avant êêê êêê êê êê êêê êêê êê êêê

Arrière êê êê ê ê êêê êêê ê ê

Impact de la présence du fantôme sur le rayonnement des prototypes : ê Important ; êê Modéré ; êêê Négligeable

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de 0,44. Les performances en rayonnement du prototype sont donc faiblement impactées par la présence du fantôme du mesure.

(a) (b)

Figure III.27 - Evolution du (a) gain mesuré et de (b) l'efficacité du réseau d'antennes A1 en espace libre et en présence du fantôme sur la bande 59-61 GHz.

4.4.2. Prototype du réseau d’antennes A

L'évolution du gain et de l'efficacité de rayonnement du réseau d'antennes A2 en espace libre et en présence du fantôme sur la bande 59-61 GHz est présentée en Figure III.28. L'analyse de la Figure III.28a montre que le gain sur la bande de fréquence varie de 0,48 dBi avec un écart-type de ±0,15 dBi. Les variations de l'efficacité de rayonnement sont elles de l'ordre de 0,1 avec un écart-type de ±0,03 (Figure III.28a). Les performances en rayonnement du réseau A2 sont donc peu sensibles aux variations de fréquences sur la bande 59-61 GHz.

La comparaison du gain expérimental du réseau d'antennes A2 avec le gain simulé à 60 GHz, montre que comme pour le réseau d'antennes A1 le gain simulé est plus élevé. En effet en mesure le gain est de l'ordre de 8,8 dBi et l'efficacité de rayonnement atteint 0,65 et en simulation le gain est égale 9,7 dB, soit une différence de l'ordre de 10 %.

En revanche, contrairement au réseau A1 dont les valeurs de gain mesurées en espace libre et en présence de fantôme sont semblables, le gain du réseau d'antennes A2 augmente en présence du fantôme du faite notamment des réflexions sur la surface du fantôme. En présence du fantôme la valeur du gain augmente de 0,7 dBi pour atteindre 9,5 dBi. L'efficacité de rayonnement en présence du fantôme est elle de l'ordre de celle en espace libre avec une valeur à 0,67.

(a) (b)

Figure III.28 - Evolution du (a) gain mesuré et de (b) l'efficacité du réseau d'antennes A₂ en espace libre et en présence du fantôme sur la bande 59-61 GHz.

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4.4.3. Prototype du réseau d’antennes A

et A

Les variations de mesure du gain du réseau d'antennes A3 en espace libre sur la bande de fréquence 59-61 GHz sont présentées en Figure III.29. Les variations relevées entre les valeurs minimales et maximales de gain sont de l'ordre de 1,1 dBi sur la bande avec un écart-type ±0,40 dBi de et celles de l'efficacité de 0,2 avec un écart -type de ±0,06.

La comparaison des performances en rayonnement mesurées à 60 GHz en espace libre à celles obtenues par simulation, montre que le gain expérimental est plus faible que celui obtenu numériquement. En effet le gain simulé est de 10,3 dB et celui du prototype mesuré est de 9,6 dBi (-7 %).

La présence du fantôme impact légèrement les valeurs de gain et l'efficacité de rayonnement expérimentale à 60 GHz du réseau d'antennes A3. En effet, en présence du fantôme le gain augmente de 0,4 dBi pour atteindre la valeur de 10 dBi. L'efficacité est elle moins impactée puisqu'en espace libre elle est de 0,65 et en présence du fantôme de 0,63.

(a) (b)

Figure III.29 - Evolution du (a) gain mesuré et de (b) l'efficacité du réseau d'antennes A₃ en espace libre sur la bande 59-61 GHz.

4.4.4. Prototype du réseau d’antennes A

et A

Dans le cas du réseau d'antennes A4, les performances en rayonnement sur la bande de fréquence de 2 GHz centrée sur 60 GHz, présentées en Figure III.30, montrent que la variation maximale de la mesure de gain en espace libre est de l'ordre de 1,92 dBi et que l'efficacité de rayonnement du réseau A4 varie au maximum de 0,16. L'écart-type pour le gain est de ±0,7 dBi sur la bande de fréquence et celui de l'efficacité de ±0,06.

La comparaison de la valeur mesurée du gain à 60 GHz à la valeur obtenue numériquement, révèle que comme pour les autres réseaux d'antennes, le gain mesuré est plus faible qu'en simulation. En effet le gain simulé est de 11,1 dB, contre seulement un gain en mesure de l'ordre de 9,8 dBi soit une réduction de 13 %.

Les performances en rayonnement du prototype de réseau d'antennes A4 à 60 GHz sont légèrement réduites en présence du fantôme équivalent. En effet, en présence du fantôme le gain mesuré est de 9,6 dBi contre 9,8 dBi en espace libre soit 2 % de différence et l'efficacité du réseau A4 passe de 0,59 en espace libre de 0,52 en présence du fantôme équivalent.

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(a) (b)

Figure III.30 - Evolution du (a) gain mesuré et de (b) l'efficacité du réseau d'antennes A₄ en espace libre et en présence du fantôme sur la bande 59-61 GHz.

4.4.5. Bilan

§ Stabilité du gain et de l'efficacité sur la bande 59-61 GHz

L'efficacité de rayonnement des prototypes de réseaux d'antennes off-body, reste globalement stable quel que soit le réseau (Tableau III.9). Cependant le réseau A4 est le moins stable avec une variation maximale sur la bande 59-61 GHz de 0,16. C'est également ce réseau d'antennes qui présente les variations de gain les plus importantes avec un écart-type de ±0,70 dBi.

Tableau III.9 - Variations maximales (•) et écart-types ( ) entre les performances en rayonnement des réseaux d'antennes off-body mesurés en espace libre sur la bande 59-61 GHz.

Performances A1 A2 A3 A4

• • • •

Gain (dBi) 1,70 ±0,62 0,48 ±0,15 1,1 ±0,40 1,92 ±0,70

! 0,13 ^±0,04 0,10 ^±0,03 0,2 ^±0,06 0,16 ^±0,06

§ Comparaison entre les valeurs numériques et expérimentales

La comparaison des valeurs de gain obtenues expérimentalement ou bien numériquement en espace libre a montrée que, quel que soit le réseau d'antennes, la valeur obtenue par mesure est plus faible que celle simulée (Tableau III.10). Cette tendance peut pour certains réseaux d'antennes telles que A1, A2 ou bien A4 s'expliquer en partie par la désadaptation du coefficient de réflexion. En effet, pour ces trois réseaux le niveau du module S11 mesuré est supérieur d'au moins 5 dB à celui simulé (Figure III.18).

Tableau III.10 - Valeurs du gain numérique et expérimental à 60 GHz des différents réseaux d'antennes off-body.

Gain A1 A2 A3 A4

Numérique

(dB) 11,8 9,7 10,3 11,1

Expérimental

(dBi) 9,4 8,8 9,6 9,8

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§ Impact du fantôme sur les performances en rayonnement mesurées à 60 GHz La présence du fantôme a un impact limité sur l'efficacité • des réseaux d'antennes off-body comparés. C'est le réseau A4 qui est le plus affecté avec une réduction de son efficacité en présence du fantôme de 0,07.

En ce qui concerne le gain, la présence du fantôme à tendance à le faire croître légèrement de 0,1 dBi pour le réseau A1 à 0,7 dBi pour le réseau A2. Dans le cas du réseau A4, le gain a en revanche tendance à diminuer en présence du fantôme.

Tableau III.11 – Gain et efficacité de rayonnement expérimentale des prototypes de réseaux d’antennes off-body à 60 GHz.

Prototypes Gain (dBi) ! (%)

Espace libre Fantôme Espace libre Fantôme

A1 9,4 9,5 45 44

A2 8,8 9,5 65 67

A3 9,6 10 65 63

A4 9,8 9,6 59 52

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