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Etude et conception d’antenne ultra large bande ULB à double bandes rejetées RE

Etude et conception d’antenne ultra large bande ULB à double bandes rejetées REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE MOHAMED BOUDIAF - M’SILA FACULTE : TECHNOLOGIE DEPARTEMENT D’ELECTRONIQUE N° :2018/SysTLC02/87 DOMAINE : ST FILIERE : ELECTRONIQUE OPTION : Systèmes de Télécommunications Mémoire présenté pour l’obtention Du diplôme de Master Académique Par: LEHOUICHI Salah Eddine & REGUIEG Aissa Intitulé Soutenu devant le jury composé de: Dr. EL.KENAN Université De M’sila Président Dr. D. KHEDROUCHE Université De M’sila Rapporteur Dr. F.BENMEDDOUR Université De M’sila Examinateur Année universitaire : 2017 /2018 I Nous dédions ce travail à : Nos mères, sources de tendresse et d’amours pour leurs soutiens tout le long de notre vie scolaire. Nos pères, qui nous ont toujours soutenus et qui ont fait tout possible pour nous aider. Nos frères et nos sœurs, que nous aimons beaucoup. Notre grande famille. Nos cher amis et enseignants. Tout qu’ont collaboré de près ou de loin à l’élaboration de ce travail. I REMERCIMENTS Avant tout, nos remerciements en premier lieu, à ALLAH qui nous a donné la foi, le courage et la patience de parvenir à finir ce modeste travail. Nous tenons à remercier particulièrement nos parents pour leurs longues années de sacrifices et de patience. Nous tenons à exprimer Nos vifs remerciements et notre gratitude à notre promoteur Dr. Djamel KHEDROUCHE, nous le remercie pour ses conseils; ses précieux commentaires qui nous ont permis de surmonter nos difficultés, et de progresser dans cette présente étude. Nos remerciements s’adressent à tous les membres du jury qui ont accepté de juger notre travail. Nos remerciements vont aussi, à Mr. Tahar BOUGOUTAIA pour la documentation, l’accompagnement tout au long de ce travail et les conseils prodigués. Nos remerciements s’étendent également à tous, nos enseignants durant les années d’études. Enfin nous ne voudrons pas oublier de remercier toute personne qui nous a aidés de loin ou de près à réaliser ce travail. Table des I TABLE DES MATIERES Dédicaces.....................................................................................................................................I Remerciements...........................................................................................................................II Table des matières.....................................................................................................................III Liste des Figures.......................................................................................................................VI Liste des Tableaux..................................................................................................................VIII Résumé......................................................................................................................................IX Abstract......................................................................................................................................X XI ا لملخ8ص Introduction Générale Introduction Générale..................................................................................................................2 Chapitre I Généralités sur les antennes microbandes I.1 Introduction...........................................................................................................................5 I.2 Description d’une antenne microbande................................................................................5 I.2.1 Les différentes formes d'une antenne microbande.........................................................6 I.2.2 Les substrats...................................................................................................................7 I.2.2.1 Les Matériaux diélectriques utilisés........................................................................7 I.2.2.1 Critères de choix du substrat....................................................................................7 I.3 Caractéristiques des antennes................................................................................................8 I.4 Avantages et inconvénients.................................................................................................11 I.5 Fonctionnement des résonateurs microbandes....................................................................13 I.5.1 Les ondes existantes sur les antennes microbandes......................................................13 1.5.2 Description de la structure............................................................................................14 I.6. Techniques d’excitation des antennes microbandes...........................................................14 I.6.1 Alimentation directe par une ligne microbande............................................................14 I.6.2 Alimentation coaxiale...................................................................................................15 I.6.3 Alimentation par fente...................................................................................................16 I.6.4 Alimentation Couplée Par Proximité............................................................................17 I.7 Méthodes d’analyse.............................................................................................................18 I.7.1 Méthodes approximatives............................................................................................19 I.7.1.1 Le modèle de la ligne de transmission...................................................................19 I.7.1.1 Modèle de la cavité...............................................................................................20 I.7.2 Méthodes Full-wave......................................................................................................20 Table des I I.7.2.1 La méthode des moments.......................................................................................21 I.7.2.2 Méthodes des éléments finis..................................................................................21 I.7.2.3 Méthodes des différences finies.............................................................................21 I.7.2.4 La méthode de la matrice des lignes de transmission TLM...................................22 I.8 Conclusion...........................................................................................................................22 Chapitre II Présentation du logiciel HFSS II.1 Introduction........................................................................................................................24 II.2 Le logiciel de simulation HFSS..........................................................................................24 II.2.1 Présentation du logiciel................................................................................................24 II.2.2 Méthode de calcul........................................................................................................25 II.2.3 Technique de maillage.................................................................................................25 II.2.4 Le processus du logiciel HFSS....................................................................................25 II.2.5 Un projet en HFSS.......................................................................................................26 II.2.6 Comment commencer HFSS.......................................................................................27 II.2.7 Comment ouvrir un nouveau projet.............................................................................27 II.2.8 Sauvegarder le projet...................................................................................................28 II.2.9 Insérer une conception de HFSS..................................................................................28 II.2.10 Choix du type de solution..........................................................................................28 II.2.11 L’Arrangement des Unités du Modèle de Mesure.....................................................29 II.2.12 Créer le substrat.........................................................................................................29 II.2.13 Création du Patch et la ligne d’alimentation.............................................................31 II.2.14 Création du port (waveport).......................................................................................34 II.2.15 Assigner les conditions aux frontières.......................................................................35 II.2.16 Assigner une excitation au port d’alimentation.........................................................36 II.2.17 Assigner les conditions aux limites...........................................................................37 II.2.18 Créer une installation d'analyse (analysis setup).......................................................38 II.2.19 Ajouter le champ de fréquence (Add Frequency Sweep)..........................................39 II.2.20 Analyse......................................................................................................................40 II.4.21 Créer les rapports.......................................................................................................40 II.3 Conclusion..........................................................................................................................42 Chapitre III Résultats de simulation et discussions Table des V III.1 Introduction.......................................................................................................................44 III.2 Étude et conception d’une antenne ULB..........................................................................45 III.2.1 Diagramme de rayonnement.......................................................................................47 III.2.2 Etude paramétrique de la position de la ligne d'alimentation pour l’antenne de base .........................................................................................................................................48 III.3 Etude et conception d’une antenne ULB à double bandes rejetées.................................49 III.3.1 Insertion de la première fente en forme U..................................................................50 III.3.2 Etude paramétrique de la fente en forme U................................................................52 III.3.2.1 Etude paramétrique de la longueur de la fente W1.............................................52 III.3.2.2 Etude paramétrique de la largeur de la fente W2................................................52 III.3.2.3 Etude paramétrique de la position de fente W4...................................................56 III.3.3 Insertion de la deuxième fente en forme C................................................................58 III.3.4 Etude paramétrique de la fente en forme C................................................................60 III.3.5.1 Etude paramétrique de la largeur de la fente T1..................................................60 III.3.5.2 Etude paramétrique de la longueur de la fente T2...............................................62 III.4 L’antenne ULB à double bandes rejetées.........................................................................65 III.4.1 Diagramme de rayonnement.......................................................................................67 III.5 Conclusion........................................................................................................................68 Introduction Générale Conclusion générale..................................................................................................................70 Références Références.................................................................................................................................72 Liste des V LISTE DES FIGURES Chapitre I Généralités sur les antennes microbandes Figure I.1 : Structure typique d'une antenne microbande..........................................................5 Figure I.2 : Différentes formes d’antennes microbandes....................................................6 Figure I.3 : Représentation en quadripôle..................................................................................8 Figure I.4 : Diagramme de rayonnement d’une antenne patch rectangulaire..........................10 Figure I.5 : Trajectoire des rayons dans une antenne microbande...........................................13 Figure I.6 : Alimentation par ligne microbande......................................................................15 Figure I.7 : Alimentation par câble coaxial.............................................................................15 Figure I.8 : Alimentation par fente..........................................................................................16 Figure I.9 : Alimentation par couplage de proximité...............................................................17 Chapitre II Présentation du logiciel HFSS Figure II.1 : Le Processus de HFSS.........................................................................................26 Figure II.2 : La fenêtre principale du logiciel HFSS...............................................................27 Figure II.3 : Fenêtre de HFSS..................................................................................................28 Figure II.4 : Boîte de dialogue du Type de Solution...............................................................29 Figure II.5 : Boîte de dialogue des Unités de Modèle.............................................................29 Figure II.6 : Le Substrat diélectrique.......................................................................................31 Figure II.7 : Le plan de mass...................................................................................................31 Figure II.8 : Représente le patch et la ligne d’alimentation représentant un seul objet..........33 Figure II.9 : Le patch et la ligne d’alimentation......................................................................33 Figure II.10 : Représente le port dans le plan..........................................................................34 Figure II.11 : Le port...............................................................................................................35 Figure II.12 : Le boitier d’air...................................................................................................35 Figure II.13 : Lumped port......................................................................................................36 Figure II.14 : Assignement de la condition "Conducteur parfait" pour le patch, la ligne mi- crostrip d’excitation et le transformateur d’adaptation.............................................................37 Figure II.15 : Assignement de la condition "Conducteur parfait" pour le plan de masse.......38 Figure II.16 : Assignement des frontières...............................................................................38 Figure II.17 : Add Solution Setup...........................................................................................39 Figure II.18 : Ajouter le champ de fréquence (Add Sweep)...................................................39 Figure II.19 : Analyse (Validation).........................................................................................40 Liste des V Figure II.20 : (a),(b),(c) Créer les rapports.............................................................................41 Chapitre III Résultats de simulation et discussions Figure III.1 : Géométrie de l’antenne étudiée. (a) vue de dessus (b) vue de dessous.............45 Figure III.2 : Coefficient de réflexion de l’antenne de base...................................................46 Figure III.3 : VSWR de l’antenne de base..............................................................................46 Figure III.4 : Paramètres Z de l’antenne de base....................................................................47 Figure III.5 : Diagrammes de rayonnement de l’antenne base (A) plan E et (B) plan H........48 Figure III.6 : Coefficient de réflexion pour différentes valeurs de Pf.....................................49 Figure III.7 : VSWR pour différentes valeurs de Pf...............................................................49 Figure III.8 : Antenne ULB à première bande rejetée............................................................50 Figure III.9 : Coefficient de réflexion S11 d’Antenne ULB à première bande rejetée...........51 Figure III.10 : VSWR d’Antenne ULB à première bande rejetée...........................................51 Figure III.11 : Paramètres Z de l’antenne ULB à première bande rejetée.............................52 Figure III.12 : Coefficient de réflexion différents valeur de W1............................................53 Figure III.13 : VSWR pour différents valeurs de W1.............................................................53 Figure III.14: Coefficient de réflexion pour différents valeur de W2.....................................55 Figure III.15 : VSWR pour différents valeur de W2..............................................................55 Figure III.16 : Coefficient de réflexion pour différents valeur de W4....................................56 Figure III.17 : VSWR pour différents valeur de W4..............................................................57 Figure III.18 : Antenne ULB à deuxième bande rejetée.........................................................58 Figure III.19 : Coefficient de réflexion S11 d’Antenne ULB à deuxième bande rejetée.......59 Figure III.20 : VSWR d’Antenne ULB à deuxième bande rejetée.........................................59 Figure III.21 : Paramètres Z de l’antenne ULB à deuxième bande rejetée............................60 Figure III.22 : Coefficient de réflexion pour différents valeur de T1.....................................61 Figure III.23 : VSWR pour différents valeur de T1................................................................61 Figure III.24 : Coefficient de réflexion pour différents valeur de T2.....................................63 Figure III.25 : VSWR pour différents valeur de T2................................................................63 Figure III.26 : L’antenne ULB à double bande rejetée..........................................................65 Figure III.27 : Le coefficient de réflexion de l’antenne avec et sans les fentes......................66 Figure III.28 : VSWR de l’antenne avec et sans les fentes.....................................................66 Figure III.29 : Diagrammes de rayonnement de l’antenne proposée (A) plan E et (B) plan H .............................................................................................................................................67 Liste des VI LISTE DES TABLEAUX Chapitre I Généralités sur les antennes microbandes Tableau I.1 : Tableau résumant les avantages et les inconvénients des antennes microbandes .............................................................................................................................................12 Tableau I.2 : Comparaison des différentes techniques d’alimentation....................................18 Chapitre III Résultats de simulation et discussions Tableau III.1 : Paramètres géométriques de l’antenne de base...............................................45 Tableau III.2 : Valeurs de la position ligne d'alimentation pf.................................................48 Tableau III.3 : Valeurs de la longueur de fente W1................................................................52 Tableau III.4 : Résultats d’analyse du coefficient de réflexion et le VSWR(W1)..................54 Tableau III.5 : Valeurs La largeur de fente W2......................................................................54 Tableau III.6 : Résultats d’analyse du coefficient de réflexion et le VSWR(W2)..................56 Tableau III.7 : Valeurs La position de fente W4.....................................................................56 Tableau III.8 : Résultats d’analyse du coefficient de réflexion et le VSWR(W4)..................57 Tableau III.9 : Valeurs de la largeur de fente T1....................................................................60 Tableau III.10 : Résultats d’analyse du coefficient uploads/Geographie/ etude-et-conception-d-x27-une-anttene-ulb-a-bouble-band-rejetees.pdf