Rayonnement

Conclusion

Le tr`es bon accord simulation / mesure permet de conclure que le proc´ed´e de fabrication est tout `a fait valid´e, car les caract´eristiques en imp´edance de l’antenne fabriqu´ee sont bien conformes `a ce qui est attendu en simulation.

Figure 2.48 – Chambre an´echo¨ıde : installations [171]

Antenne patch

Les diagrammes de rayonnement mesur´es et calcul´es sont pr´esent´es Fig.2.51 pour le plan H et Fig. 2.52 pour le plan E. Les mesures sont effectu´ees `a la fr´equence o`u le gain est maximal.

La composante principale du plan H est sym´etrique et son ouverture th´eorique `a -3 dB est 60 <sup>◦</sup>. On observe un bon accord entre simulation et mesure. La composante crois´ee est th´eoriquement nulle dans l’axe (angle de gisement nul). En pratique elle est inf´erieure `a -20 dB.

Dans le plan E, l’ouverture th´eorique est de 48^◦. La composante principale est dissym´etrique ce qui est dˆu `a la dissym´etrie de la structure elle-mˆeme. La composante crois´ee est th´eorique- ment nulle (et inf´erieure `a -45 dB en simulation) sur l’ensemble du plan E car l’antenne est

Figure 2.49 – Montage des antennes pour les mesures de rayonnement

Figure 2.50 – Repr´esentation des plans de mesure

Figure 2.51 – Diagrammes de rayonnement simul´es et mesur´es de l’antenne patch dans le plan H : polarisation directe et crois´ee

parfaitement sym´etrique par rapport `a la ligne d’alimentation. Les courants responsables de la composante crois´ee ont leurs rayonnements qui s’annulent entre eux dans l’axe de l’antenne. En pratique les composantes crois´ees sont inf´erieures `a -18 dB. Quant `a la composante principale, elle est en pratique tr`es diff´erente des calculs. Ceci est dˆu `a deux effets li´es au connecteur qui sont illustr´es 2.53. Les oscillations prononc´ees pour des angles n´egatifs sont caus´ees par les effets de r´eflexion et de diffraction sur le connecteur V et s’accentuent `a mesure qu’on approche des -90 ^◦, position pour laquelle le cornet fait face au connecteur. Pour des angles sup´erieurs

`a 40 <sup>◦</sup>, la chute de niveau est quant `a elle due au masquage de l’antenne par le connecteur et

Figure 2.52 – Diagrammes de rayonnement simul´es et mesur´es de l’antenne patch dans le plan E : polarisation directe et crois´ee

l’absorbant.

Figure 2.53 – Influence du connecteur sur le diagramme de rayonnement [170]

Le gain brut de l’antenne `a 55 GHz est de 5,0 dB. En tenant compte des pertes des connec- teurs ´evalu´ees `a 1 dB et des pertes par d´esadaptation ´evalu´ees `a 0,08 dB, le gain corrig´e est 6,08 dB. La directivit´e th´eorique est 9,76 dB et l’efficacit´e radiative correspondante est 43 %.

Cette efficacit´e relativement faible est `a expliquer par le design de la ligne d’alimentation de l’antenne (voir Fig2.23) : une partie importante des pertes a lieu dans le le tron¸con de ligne d’acc`es sur PDMS plein de 9,75 mm de long, qui perd 2,8 dB. Les pertes dans la transition PDMS plein / membrane sont ´evalu´ees `a 0,17 dB.

Si `a pr´esent nous corrigeons le gain des pertes dans la section sur PDMS massif, le gain de l’antenne devient 6,08 + 2,8 = 8,88 dB. Dans ce cas l’efficacit´e radiative correspondante est de

82%, ce qui est comparable `a l’efficacit´e d’autres antennes patch sur membrane [114].

Structurellement parlant, si la souplesse de la ligne d’acc`es n’est pas une n´ecessit´e, il est

´egalement envisageable d’utiliser un cadre supportant la membrane qui soit rigide et faibles pertes (par exemple du quartz ou de l’alumine), de mani`ere `a avoir un acc`es « en dur» `a l’antenne et qui ne g´en`ere pas de pertes excessives.

Antenne r´eseau 4x2 ´el´ements

Les diagrammes de rayonnement de l’antenne r´eseau `a 55 GHz sont pr´esent´es Fig.2.54pour le plan H et Fig. 2.55 pour le plan E. De mani`ere similaire `a l’antenne patch, la composante principale du plan H est sym´etrique, tandis que celle du plan E ne l’est pas. On retrouve

´egalement dans le plan E les effets de r´eflexion sur le connecteur, et de masquage.

Dans le plan H, l’accord entre simulation et mesures est excellent. L’ouverture `a 3dB est 14<sup>◦</sup>. La r´ejection des lobes secondaires est satisfaisante : inf´erieure `a -19 dB en simulation, et inf´erieure `a -13 dB exp´erimentalement. La composante crois´ee exp´erimentale ne monte pas au-dessus de -15dB, ce qui est ´egalement satisfaisant.

Dans le plan E, on retrouve les effets de r´eflexion sur le connecteur, et de masquage. L’ou- verture `a -3 dB calcul´ee est 27<sup>◦</sup>. La composante crois´ee, th´eoriquement nulle, reste inf´erieure `a 30 dB exp´erimentalement.

Le gain brut de l’antenne `a 55 GHz est 11,25 dB. En tenant compte des pertes dans les connecteurs (1dB) et par d´esadaptation (0,05 dB), le gain corrig´e s’´el`eve `a 12,3 dB, tandis que la directivit´e th´eorique est 17,7 dB. L’efficacit´e radiative correspondante est 28%.

Cette faible efficacit´e est en grande partie due `a la ligne d’acc`es de cette antenne con¸cue pour les applications de balayage m´ecanique (voir 2.24), notamment la section L3 de longueur 14,7 mm sur PDMS plein. De mani`ere similaire `a l’antenne patch, si nous corrigeons des pertes dans cette section, le gain de l’antenne devient 12,3dB+ 2,8∗1,47dB = 16,41dB avec 12,3 dB le gain de l’antenne r´eelle, 2,8 dB/cm les pertes lin´eiques dans une ligne de transmission sur PDMS plein. L’efficacit´e radiative correspondante est alors 74 % ce qui est comparable `a des r´eseaux sur quartz fondu [172].

Figure 2.54 – Diagrammes de rayonnement simul´es et mesur´es du r´eseau microruban 4x2

´el´ements dans le plan H : polarisation directe et crois´ee

Figure 2.55 – Diagrammes de rayonnement simul´es et mesur´es du r´eseau microruban 4x2

´el´ements dans le plan E : polarisation directe et crois´ee