multiples pour les applications spatiales

Je remercie les autres membres du bureau d'études Radiall Voiron de m'avoir très chaleureusement accueilli dans leur entreprise. Je remercie mes amis du bureau 220, Jérôme Lanteri, Aliou Diallo, Stéphane Tourette, de m'avoir toujours aidé, soutenu et soutenu. Et enfin, je tiens à remercier tout particulièrement mes parents, qui m'ont toujours soutenu dans les projets que j'ai entrepris.

La première spécification prévoyait le développement d'une antenne bi-bande combinée, fonctionnant dans les normes GPS (1,575 GHz) et SDARS (2,339 GHz) ; une étude préliminaire correspondante est jointe en annexe. Cette antenne fonctionne dans les bandes de fréquences Bluetooth et dans les trois bandes WLAN entre 5 et 6 GHz environ.

Les systèmes embarqués multifonctions

Exemples de systèmes embarqués multifonctions

• Les systèmes automobiles
• Le système GPS
• Le système SDARS
• Le radar de recul
• Autoradio vidéo multi-fonctions
• Les systèmes cellulaires
• Les systèmes de navigation GPS
• Le système de guidage radar pour missiles
• Le système de surveillance aéroporté

Un système embarqué peut être défini comme un système électronique et majoritairement informatique autonome qui doit respecter de fortes contraintes temporelles et dans lequel un système d'exploitation ou noyau Temps Réel (RTOS : Real Time Operating System) est embarqué. Le TomTom (Fig. 1.1) offre aux consommateurs un excellent système de guidage grâce aux différentes fonctions disponibles sur l'appareil. Le SDARS (Satellite Digital Audio Radio Service) est principalement utilisé aux États-Unis et est un système de diffusion par satellite (Fig. 1.2) qui permet d'écouter la radio avec une très bonne qualité sonore où que vous soyez aux États-Unis ou au Canada, sans interruption de réception, grâce à des répéteurs terrestres.

Le récepteur GPS léger de précision GPS (GPS PLGR) (Fig. 1.7) est un appareil de navigation par signal satellite de haute précision utilisé par l'armée américaine [1-11]. Le groupe Sagem a développé un système de surveillance aéroporté à bord d'un hélicoptère (Fig. 1.9) appelé Hesis.

Architecture des systèmes

• Principe : les différents orbites et leurs constellations
• Orbite géostationnaire
• Orbite basse et moyenne
• a.Les systèmes pour la téléphonie mobile
• b.Les systèmes pour le multimédia haut débit
• Synthèse
• Les systèmes satellitaires de positionnement
• GPS
• a.Historique
• b.Description du système
• c.Principe de fonctionnement
• d.Précision du GPS
• e.Le DGPS
• GLONASS
• GALILEO
• a.Historique
• b.Description du système
• c.Les secteurs d'applications
• d.Coopérations
• Les systèmes de radio numérique
• Les systèmes de radio numérique terrestres
• a.Du DAB au T-DAB
• b.Le T-DMB
• c.Le DRM
• Les systèmes de radio numérique par satellite
• a.Le système WorldSpace
• b.Les systèmes SDARS américains
• La première génération (1G)
• NMT
• AMPS
• TACS
• R2000
• La deuxième génération (2G)
• Le GSM
• Le CDMAOne
• Entre la 2G et la 2,5G
• Le WAP
• L'HSCSD
• La 2,5G
• Le GPRS
• L'I-Mode
• La 2,75G : EDGE
• La troisième génération (3G)
• Le CDMA 2000
• L'UMTS
• La 3,5G : HSDPA
• La 3,75G : HSUPA
• La quatrième génération (4G)
• Les technologies sans fil complémentaires des réseaux mobiles
• Les technologies WPAN
• Les technologies WLAN
• Les technologies WMAN
• Les technologies WWAN
• Les technologies BAN

Le projet SkyBridge, créé en 1997 par Alcatel Space mais bientôt rejoint par d'autres partenaires industriels (CNES, Loral Espace, Thomson Multimedia…), est un système d'accès haut débit par satellite. Les systèmes de télécommunication par satellite présentent un grand intérêt pour la population mondiale. 8 La science qui détermine la forme et les dimensions de la Terre dans l'espace tridimensionnel.

Le GCS se chargera de la maintenance de la constellation et des satellites, tandis que le GMS se chargera du contrôle du système de navigation. Le T-DMB (Terrestrial Digital Multimedia Broadcasting), qui fait partie du DMB, est un système de diffusion numérique terrestre basé sur le DAB.

Conclusions

1-8] : www.rueducommerce.fr/Equipement-Automobile-GPS/Radars-de-recul/Toute-our offer/BEEPER-ALARM/397112-Radar-de-recul-SOLARPARK.htm. 1-25] : www.e-sat.fr/FR/communication-satellite-reseaux-equipements-thuraya.php [1-26] : www.telephonesatellite.com/produits/thuraya/thuraya.htm. 1-29] : « HUGUES remporte plusieurs contrats Thuraya » www.prnewswire.co.uk/cgi/news/release?id http://www.acesinternational.com/corporate/index.php [1-31] ​​:http://m-cat.acesinternational.com/cover.php.

Galileo, le concurrent européen du GPS, entre en phase de test » http://www.droit-technologie.org/actuality/details.asp?id Le GPS européen décolle. 1-63] :www.radiofrance.fr/services/ecouter/dab.php [1-64] :www.son-video.com/Conseil/Hifi/RadioDAB.html.

Fonctions multistandards en polarisation linéaire

• Les antennes imprimées ou antennes à rayonnement hémisphérique
• Antenne imprimée rectangulaire
• Antenne imprimée circulaire
• Avantages et inconvénients des antennes imprimées en général
• Les antennes filaires ou antennes à rayonnement dipolaire
• Exemples d'antennes plus complexes dans les standards Bluetooth ou/et WLAN
• Antennes imprimés ou antennes à rayonnement hémisphérique
• Antennes filaires ou antennes à rayonnement dipolaire

La polarisation d'une antenne dans une certaine direction est définie comme la polarisation de l'onde émise ou rayonnée par cette antenne. Si la direction de polarisation n'est pas spécifiée, la polarisation est supposée être dans la direction du gain maximum. La polarisation d'une onde rayonnée par une antenne dans une direction donnée en un point donné du champ lointain est définie comme la polarisation d'une onde localement plane utilisée pour représenter l'onde rayonnée en ce point.

En tout point du champ lointain de l'antenne, l'onde rayonnée peut être représentée par une onde plane dont l'intensité du champ électrique est égale à l'intensité de l'onde et dont la direction de propagation est la direction principale de l'antenne. Une onde est polarisée linéairement en un point donné de l'espace si le vecteur champ électrique (ou magnétique) en ce point est toujours dirigé le long de la même droite. Nous n'entrerons pas dans tous les détails du calcul des champs électriques et magnétiques de l'antenne.

Enfin, nous obtenons la formule de fréquence de résonance pour une antenne circulaire compressée. Un cahier des charges imposant une masse verticale, nous n'économiserons pas cette solution pour la conception de la très classique antenne polarisée linéairement. On peut observer la répartition du courant en fonction de la longueur de chaque brin (Fig. 2.5).

Les spécifications imposent un plan de masse et un gain maximal pour le rayonnement à l'horizon (plan x-y), de sorte que l'antenne monopôle quart d'onde (ou en λ/4) (Fig. 2.6) nécessite toute notre attention pour la conception d'antenne à polarisation linéaire multi-standard. Exemples d'antennes plus complexes aux normes Bluetooth et/ou WLAN Les antennes Bluetooth fonctionnent en polarisation linéaire. Dans ce chapitre, nous n'étudierons que l'antenne à polarisation linéaire répondant aux normes Bluetooth et WLAN établies par ce cahier des charges.

Antenne quadribande à polarisation linéaire

• Description de la géométrie de l'antenne
• Adaptation et impédance d'entrée Z
• Gains de la composante principale E θ
• Variation de la dimension du plan de masse
• Conclusions
• Description de la géométrie de l'antenne
• Adaptation et impédance d'entrée Z
• Gains de la composante principale E θ
• Étude paramétrique
• Influence de la différence relative de longueur Δl entre les deux brins de
• Influence de la longueur Llanguette de la languette horizontale
• Influence de la largeur l de l'antenne en « U »
• Conclusions
• Description de la géométrie de l'antenne
• Adaptation et impédance d'entrée Z
• Gains de la composante principale E θ
• Étude paramétrique
• Influence de la différence relative de longueur Δl entre les deux bras
• Influence de la hauteur de la cavité h cavité
• Influence du rayon de la cavité r cavité
• Influence de la longueur L de la base de l'antenne en « U »
• Influence de la largeur l de l'antenne en « U »
• Conclusions

Cela permet de mettre en évidence deux résonances qui ne se confondent pas mais se rapprochent dans la bande de fréquence entre 5 et 6 GHz. L'ajout d'un deuxième élément permet d'étendre la bande à la fois dans les bandes basses et hautes. Dans ce cas précis, la bande passante est doublée car elle augmente d'environ 56,5% dans la bande basse et de 51,7% dans la bande haute.

Dans la bande haute, les deux bandes distinctes BP3 et BP4 fusionnent pour créer une seule bande "large". Ensuite, nous ajouterons un autre élément à l'antenne pour déplacer la bande basse vers la bande Bluetooth. On obtient une plus grande bande passante en mesure dans la bande basse, mais plus petite dans la bande haute.

Par rapport à l'élément bifilaire qui est également entouré d'une cavité (Annexe I), l'antenne a un gain inférieur dans la bande WLAN de quelques dixièmes à 2 dB. L'ajout d'une cavité ne perturbe pas les performances de gain de l'antenne, il permet de ramener la bande basse dans la bande Bluetooth. Au fur et à mesure que cette différence augmente, la bande basse se désadapte progressivement, entraînant une diminution de la bande.

Lorsqu'elle augmente, la bande basse se désadapte aussi progressivement, ce qui provoque toujours une diminution de la bande, mais la fréquence de fonctionnement varie très peu. Lorsque cette variable augmente, la fréquence dans la bande Bluetooth augmente en s'adaptant mieux, on obtient donc une bande passante plus large. Lorsque la largeur de l'antenne augmente, on constate que la bande haute augmente au détriment de la bande basse qui diminue.

Conclusions

Broadband Circularly Polarized Printed Helical Strip Antenna for 5 GHz WLAN Operation » Microwave and Optical Technology Letters, Vol. Fabrication and measurement of modified spiral patch antenna for use as a triple-band (2.4GHz/5GHz) antenna. Dipole antenna with double broadband sleeve for S-DMB and 2.4/5 GHz WLAN »Microwave and Optical Technology Letters, Vol.

Flexible CPW-Feed Monopole Antenna for Dual-Band WLAN Operation » Microwave and Optical Technology Letters, Vol.

Fonctions multistandards en polarisation circulaire

État de l'art

• La polarisation circulaire
• Les antennes à polarisation circulaire
• Les antennes d'encombrement 3D
• Les antennes imprimées (ou planaires)
• Antennes combinées bibandes à polarisation circulaire
• Conclusions

Si l'extrémité du vecteur tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, c'est une polarisation assez circulaire. Si l'extrémité du vecteur tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre ou dans le sens des aiguilles d'une montre, il s'agit d'une polarisation circulaire gauche. En général, l'antenne est considérée comme fonctionnant en polarisation circulaire tant qu'elle a un rapport axial RA inférieur à 3 (formule 6 et Fig. 3.2).

Si nous voulons une antenne à polarisation circulaire à haut gain, nous nous intéressons aux antennes hélicoïdales axiales. La qualité de la polarisation circulaire dépend de l'isolement entre les deux ports, ainsi que du contrôle des polarisations linéaires. La polarisation circulaire est à la fréquence d'intersection des deux modes dont l'un présente un courant déphasé de -45° et l'autre un courant déphasé de +45°.

Les exemples d'antennes suivants ont fortement inspiré l'antenne à double polarisation circulaire pour les deux bandes GPS étudiées dans la partie II.2. L'antenne fonctionne en polarisation circulaire aux deux fréquences de fonctionnement en plaçant la sonde coaxiale sur un axe situé à 45° de l'axe x ou y. A cause de cet inconvénient, nous ne choisirons pas cette antenne pour notre étude d'une antenne à double polarisation circulaire couvrant les deux bandes de fréquences GPS.

Dans cette première partie, nous avons d'abord vu comment générer une antenne à polarisation circulaire dans une seule bande de fréquence grâce aux antennes de référence. Puis nous avons vu une méthode qui permet de générer une polarisation circulaire dans deux bandes de fréquences distinctes. Parmi toutes les antennes étudiées précédemment, nous avons choisi l'antenne à double couche d'éléments rayonnants carrés séparés par une fine couche d'air (cf. 2.3.2) pour notre antenne à double polarisation circulaire couvrant les deux bandes GPS.

Antennes bibandes à polarisation circulaire

• Cahier des charges
• Premier cahier des charges
• Deuxième cahier des charges
• Antennes monocouches
• Élément de référence
• Adaptation et impédance d'entrée Z
• Distribution des courants de surface
• Conclusions
• Antenne imprimée à coins coupés
• Antenne monocouche bibande GPS-SDARS
• Antenne bibande à polarisation circulaire de même sens de rotation
• Antenne double couche bibande GPS 1 -GPS 2
• Rapports axiaux simulés
• Gains simulés en polarisation circulaire
• Distribution des courants de surface
• Conclusions

Antennes combinées multistandards à polarisations multiples

Antenne quadrifilaire à hélices et monopole

Cette antenne (fig. 4.1) est une combinaison d'une antenne à quatre fils qui génère une polarisation circulaire gauche et d'un monopôle en spirale placé à l'intérieur de l'antenne à quatre fils qui génère une polarisation linéaire. Il consiste en la présence de quatre hélices de même circonférence et situées à égale distance dans le cylindre. Les performances de l'antenne à quatre fils ne sont pas affectées par la présence du monopôle placé à l'intérieur.

L'antenne est alimentée par un réseau d'alimentation placé en dessous de l'antenne quadrifilaire afin que chaque hélice soit alimentée en quadrature de phase.

Antenne à dipôles croisés et monopoles

Antenne quadrifilaire à hélices et PIFA

Cette antenne (Fig. 4.3) est une combinaison d'une antenne hélicoïdale quadrifilaire pour la polarisation circulaire et d'une antenne F inversée planaire (PIFA) pour la polarisation linéaire. Comme dans la section 1, les bobines sont alimentées en quadrature de phase et pressées en une forme cylindrique autour du substrat flexible. De plus, ils sont repliés sur l'extrémité supérieure de l'antenne pour obtenir une antenne plus petite.

Cependant, le diagramme de rayonnement de l'antenne terrestre présente une cavité due à l'antenne à quatre fils.

Antenne à élément rayonnant avec monopole et lentille

Antenne boucle alimentée par un réseau

De toutes les différentes antennes SDARS, la combinaison boucle/monopole (Fig. 4.5) est la plus populaire. La polarisation circulaire est reçue grâce à l'antenne cadre reliée à une circonférence d'une longueur d'environ /2. La polarisation linéaire est reçue par une antenne monopôle hélicoïdale située à l'intérieur de l'antenne cadre sans affecter ses performances.

Un réseau électrique est imprimé sur un substrat à faible perte pour fournir une source de phase en quadrature.

Antenne anneau circulaire à encoches et monopole

Conclusions

Combinaison des antennes

• Antenne combinée N°1 monocouche GPS-SDARS-WLAN
• Ajout d'une cavité
• Combinaison finale : GPS, SDARS et WLAN entre 5 et 6 GHz
• Antenne combinée N°2 bibande double couche : GPS 1 , GPS 2 et WLAN
• Ajout de la cavité
• Combinaison finale : GPS 1 , GPS 2 et WLAN entre 5 et 6 GHz

Antenne bifilaire