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En vue d’obtention du diplôme Master en Télécommunication Thème Présenté par :

En vue d’obtention du diplôme Master en Télécommunication Thème Présenté par : Devant le jury composé de : Mell . Melihi Souhila Mr. S. BERRAH Antenne de Téléphonie mobile, caractérisation et optimisation Promotion 2016 RE P U B L I Q U E AL G E R I E N N E DE M O C R A T I Q U E E T PO P U L A I R E MI N I S T E R E D E L’ EN S E I G N E M E N T SU P E R I E U R ET D E L A RE C H E R C H E SC I E N T I F I Q U E Université ABDERRAHMANE MIRA-Bejaia Faculté de Technologie Département d’Automatique de Télécommunication et d’Electronique Mémoire de fin d’études Mell . Fengal Tine-hinane Mr. KHIRDDINE Encadré par: Mr. M. ROUHA Remerciements On tient tout d’abord à remercier « Allah » le tout puissant de nous avoir donné le courage, la volonté, la force et la patience pour mener ce travail à terme. Nous voudrions exprimer par ce modeste travail notre gratitude, notre reconnaissance, et nos grands remerciements à notre encadreur, Mr « Mustapha Rouha » pour nous avoir proposé ce sujet et pour nous avoir fait bénéficier de ses compétences scientifiques et aussi pour sa disponibilité. Nous remercions tout particulièrement les membres de jury qui ont accepté de lire et de juger notre travail, ainsi que tous les enseignants qui ont contribué a notre formation. On tient à remercier tous ceux qui nous ont aidés de prêt ou de loin même pour un simple conseil. Dédicace A mes très chers parents Je vous dois ce que je suis aujourd’hui grâce à votre amour, votre patience et vos innombrables sacrifices. Que ce modeste travail, soit pour vous une petite compensation et reconnaissance envers tout ce que vous avez fait pour moi. Que dieu, le tout puissant vous préserve et vos procure santé et longue vie, afin que je puisse a mon tour vous combler. A mon frère « A. lazize » et mes chères sœurs « Naima et Hadda » Aucun dédicace ne serait exprimer profondément ce que je ressens envers vous. Je vous direz tout simplement merci, je vous aime. A ma très chère sœur « Zoubida » et son mari «Mahmoud » et leurs enfants « Adam, Youva, Anas, Hiba, Lehna » Malgré la distance, vous êtes toujours dans mon cœur. Je vous dédie ce travail avec tous mes vœux de bonheur, de santé et de réussite. A mon très cher fiancé « Yassine » En témoignage de l’amour sincère qui nous a liées et les bons moments passés ensemble. Je te dédie ce travail en te souhaitant un avenir radieux et plein de bonnes promesses. A ma binôme « tin-hinane » A tous mes ami(e)s et a tous les assoiffés du savoir. Souhila. A mon cher papa Dédicace Aucune dédicace ne serait exprimer l’amour, l’estime et le respect que j’ai toujours eu pour vous. Rien au monde ne vaut les efforts fournis jour et nuit pour mon éducation et mon bien être. Ce travail est le fruit de tes sacrifices que tu as consentis pour mon éducation et ma formation. « Merci papa » A ma chère mère Ta prière et ta bénédiction m’ont été d’un grand secours pour mener à bien mes études. Je te dédie ce travail en témoignage de mon profond amour. Puisse Dieu, le tout puissant, te préserver et t’accorder santé, longue vie et bonheur. A mes frères et sœurs « Dahia, Massinissa, Massina, Nissa » Je vous souhaite un avenir plein de joie, de bonheur, de réussite et de sérénité. Je vous exprime à travers ce travail mes sentiments de fraternité et d’amour. Je dédie ce modeste travail aussi A foudil et sa famille. A tout mes amis sans exception. A toute la promotion Master II télécommunication 2016. A ma binôme Souilla et sa famille. A tous ce qui m’ont aidée de prés ou de loin dans la réalisation de ce travail. Tine- hinane Liste des abréviations OEM : onde électromagnétique. 2D et 3D : deux dimensions et trois dimensions. RF : Radio Fréquence. VSWR : Voltage Standing Wave Ratio. ROS : Rapport d’Ondes Stationnaires. GSM : Global System for Mobile communication. DCS : Digital Cellular System. PCS : Personal Communication Service. WIFI : Wireless-Fidelity. TEM : Transverse Electromagnétique. TM : Transverse Magnétique. eff : effective. MLT : Méthod de Ligne de Transmission. FEM : Finite Element Method (méthode des éléments finie). FDTD : Finite Difference Time Domain. MOM : Method Of Moments. HFSS : High Frequency Structure Simulator. ISM : industriel, scientifique et médical. Liste des illustrations Chapitre I : principes fondamentaux des antennes Figure I - 1: l'onde électromagnétique ........................................................................................ 2 Figure I - 2: types de polarisation. .............................................................................................. 4 Figure I - 3: le spectre électromagnétique .................................................................................. 4 Figure I - 4: rayonnement d'une antenne isotrope ...................................................................... 5 Figure I - 5: système de cordonnée de référence et la notion d'angle solide .............................. 6 Figure I - 6: rôle d'une antenne ................................................................................................... 7 Figure I - 7: diagramme de rayonnement d'une antenne directive .............................................. 8 Figure I - 8 : circuit équivalent d'une antenne en émission. .....................................................10 Figure I - 9 : mesure de la bande passante à partir du tracé du coefficient de réflexion. ......... 13 Figure I - 10: réflecteur parabolique ......................................................................................... 14 Figure I - 11: antenne cornet. ....................................................................................................14 Figure I - 12: aspect d'une antenne micro-ruban rectangulaire .................................................15 Chapitre II : Généralités sur les antennes imprimées Figure II - 1: structure d'une antenne imprimée .......................................................................17 Figure II - 2: différentes formes d'élément rayonnant. .............................................................18 Figure II - 3: distribution de charge et de densité de courant. .................................................. 19 Figure II - 4: distribution du champ électrique vertical. ........................................................... 19 Figure II - 5: alimentation par ligne micro-ruban. .................................................................... 21 Figure II - 6: alimentation par ligne micro-ruban (a) axiale (b) décalée (c) axiale avec encoche .....................................................................................................................................21 Figure II - 7: alimentation coaxiale ..........................................................................................22 Figure II - 8: le circuit équivalent d'une antenne patch. ...........................................................22 Figure II - 9: alimentation couplée par proximité.....................................................................23 Figure II - 10: circuit équivalent d'un patch alimenté par proximité ........................................23 Figure II - 11: alimentation couplée par ouverture ...................................................................24 Figure II - 12: circuit équivalent d'une antenne couplée par ouverture ....................................24 Figure II - 13: ligne micro-ruban. .............................................................................................27 Figure II - 14: lignes de champ électrique ................................................................................27 Figure II - 15: antenne patch rectangulaire ...............................................................................28 Figure II - 16: vue du haut de l'antenne .................................................................................... 29 Figure II - 17: vue latérale de l'antenne .................................................................................... 29 Figure II - 18: modèle de la cavité ............................................................................................30 Figure II - 19: distribution de charge et densité de courant sur le patch. .................................31 Chapitre III : conception et simulation d’une antenne imprimée sous HFSS Figure III - 1: la géométrie de l'antenne patch rectangulaire conçue pour le GSM900. ...........38 Figure III - 2: coefficient de réflexion S11 du point d'alimentation optimale de l'antenne ..... 39 Figure III - 3: résultats du VSWR (rapport d'onde stationnaire) ..............................................40 Figure III - 4: répartition du champ sur le patch : (a) champ H, (b) champ E .......................... 40 Figure III - 5: diagramme de rayonnement 2D du gain : (a) phi =0°, (b) phi = 90°. ................41 Figure III - 6: digramme de rayonnement 3D : (a) directivité total, (b) champ E total. ......... 41 Figure III- 7: paramètres géométriques de l'antenne rectangulaire réalisée sur le FR4- epoxy ....................................................................................................................................... 42 Figure III - 8: la géométrie de l'antenne patch rectangulaire conçue pour le GSM900- DCS1800 ..................................................................................................................................43 Figure III - 9: le coefficient de réflexion de l'antenne simulée .................................................43 Figure III - 10: variations du rapport d'onde stationnaire (VSWR) ..........................................44 Figure III - 11: la répartition du champ E sur la surface du patch. ...........................................44 Figure III - 12: la répartition du champ H sur la surface du patch. ........................................... 45 Figure III - 13: diagramme de rayonnement 2D du gain : (a) phi = 0°, (b) phi = 90°. ............. 45 Figure III - 14:diagramme de rayonnement 3D : (a) champ total E, (b) directivité total ......... 46 Liste des tableaux Tableau (II-1) : caractéristiques de différentes techniques d’alimentation .............................25 Tableau (II-2) : avantages et inconvénients de différentes techniques d’alimentation ...........26 Tableau (III-1) points forts et faibles de ce type d'antenne. ..................................................48 Table des matières Chapitre I : principes fondamentaux des antennes I.1 Introduction ..................................................................................................................... 1 I.2 Historique ........................................................................................................................ 1 Ι.3 Ondes électromagnétique ................................................................................................ 1 Ι.3.1 Définition de l’OEM ................................................................................................ 2 I.3.2 Les sources des OEM ................................................................................................ 3 I.3.3 Les paramètre d’OEM ............................................................................................... 3 I.3.4 Le spectre électromagnétique.................................................................................... 4 I.4 Les Antennes .................................................................................................................. 5 I.4.1 L’antenne isotrope .................................................................................................... 5 I.4.2 Densité de puissance d’une antenne........................................................................... 6 I.4.3 Rôle des antennes ..................................................................................................... 7 I.5 Caractéristiques des antennes ........................................................................................... 7 I.5.1 Diagramme de rayonnement ...................................................................................... 8 I.5.2 Directivité ............................................................................................................... 9 I.5.3 L’impédance d’entrée ................................................................................................ 9 I.5.4 Le VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) .............................................................. 9 I.5.5 Le uploads/Geographie/ antenne.pdf