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الجمهورية الجزائرية الديمقراطيـة الشعبيــة République algérienne démocratique e

الجمهورية الجزائرية الديمقراطيـة الشعبيــة République algérienne démocratique et populaire وزارة التـعليــم العالـي والبحــث العلمــــي Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche scientifique جامع ة عين تموشنت بلحاج بوشعيب Université–Ain Temouchent- Belhadj Bouchaib Faculté des Sciences et de Technologie Département d’électronique et de Télécommunications Projet de Fin d’Etudes Pour l’obtention du diplôme de Master en : Réseau de Télécommunications Domaine : sciences et technologie Filière : Télécommunications Spécialité :Réseau et Télécommunications Thème Présenté Par : 1) Melle Sidi Yakoub Wafa 2) Melle Khatir BenMeheimda Bochra Devant le jury composé de : Dr Souiki Sihem zineb MCB UAT.B. B (Ain Temouchent) Présidente Dr Moulesssehoul Wassila MCB UAT.B.B (Ain Temouchent) Examinatrice Dr Ferouani Souheyla MCA UAT.B.B (Ain Temouchent) Encadrante Dr Rabah Mohamed Amin MRA CDS (Oran) Co-Encadrant Année Universitaire 2020/2021 Conception d’un réseau d’antennes patch pour les applications satellitaires en bande C I Remerciement Ce mémoire n’aurait pas été possible sans l’intervention, Consciente, d’un grand nombre de personnes. Nous souhaitons ici les en remercier. Nous remercions tout d’abord, ALLAH qui nous a donné la force et le courage afin de parvenir à élaborer ce modeste travail Ce travail s’inscrit dans le cadre d’un projet de fin d’étude mené au niveau du département de Génie Electrique de l’UniversitédeBLHADJ Bouchaib d’Ain Témouchent. Nous tenons à remercier particulièrement nos parents ; notre succès demeure de loin le fruit de leurs longues années de sacrifices et d’éducation. Nous tenons à exprimer notre profonde reconnaissance à Dr FEROUANI SOUHEYLA, Maitre de conférences classe A l’université de Belhadj Bouchaib d’Ain Temouchent, pour ses précieux conseils, ses incessants encouragements et surtout sa grande disponibilité et motivation tout au long de la réalisation de ce travail. Nous remercions chaleureusement Mr RABAH Med Amin Co-encadrant de ce travail, pour ces conseils qu’il nous a prodigué. Nous remercions vivement les membres du jury Dr Souiki Sihem Zineb et Dr Moulessehoul Wassila, Maitre de conférences classe B à l’université de Belhadj Bouchaib d’Ain Temouchent d’avoir accepté de siéger et de juger notre travail. Nous les remercions aussi pour l’honneur qu’ils nous font en acceptant d’examiner ce mémoire. Nos remerciements vont également à tous nos enseignants qui Nous ont suivis durant notre formation. Enfin, nous tenons à remercier tous ceux qui, de près ou de loin, ont contribué au cheminement de ce mémoire. II Dédicaces Je dédié ce travail A mes grand-père, ma grand-mère « sidiyakoub ahmed ;BenikhelefBoucif et Cherif Jamila », que Dieu ait pitié d'eux, et à ma grand-mère « sidi yakoubFatima », que Dieu prolonge sa vie A mes très chers parents Mon père, qui peut être fier et trouver ici le résultat de longues annéesde sacrifices et de privations pour m'aider à avancer dans la vie. Puisse Dieu faire en sorte que ce travail porte son fruit ; Merci pourles valeurs nobles, l'éducation et le soutient permanent venu de toi. Ma mère, qui a œuvré pour ma réussite, de par son amour, sonsoutien, tous les sacrifices consentis et ses précieux conseils, pour touteson assistance et sa présence dans ma vie, reçois à travers ce travailaussi modeste soit-il, l'expression de mes sentiments et de mon éternellegratitude. A mon frère Sidi yakoub Zakaria A mes cousins et cousines A ma famille Famille (sidiyakoub ;benikhelef ; cherif) A celui qui a participé avec moi à ce mémoire Khatirbenmeheimdabochra A nos très chers amis Narjes, Sanaa, Kawtar, Hadjer,Radia,Amina,Imane, Achwak …. Wafaa III Je dédié ce mémoire A mon cher père Ce travail est le fruit de tes sacrifices que tu as sa consentis pour mon éducation et ma formation le long de ces années, Je te souhaite une bonne santé et une longue vie « Merci beaucoup 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 et longue vie. A ma sœur Hassiba. A mon cher frère Boubakr. A mes cousins et cousines A toute la famille KhatirBenMeheimda&Saïd Celui qui a participé avec moi à ce mémoire Ma chère amie : Sidi yacoubWafaa A tous mes amis Fatima zohra,Achouak,Amina,Imene,Wahiba,kawther…. A tous ceux qui m’ont supporté et encouragé. A tous mes enseignants depuis mes premières années d’études. A tous les étudiant(e)s de ma promotion. Bochra. Un spécial dédicace à : Errouane MohamedEl Amine, Boudaoud Ehachemi Bouhdjar Fatmi Achouak, Bentouir Amina IV Résumé L'objectif de ce mémoire est de concevoir un réseau d’antennes patch pour les applications satellitaire en bande C entre [3.6 ; 4.2]GHZ pour le downlink et entre [5.8 ; 6.4] GHZ pour le uplink. Nous avons utilisé un substrat de type FR4 d’épaisseur 1.5mm et de permittivité 4.3. Les résultats de simulations sont très satisfaisants en termes de paramètre de réflexion S11, de VSWR, de bande passante, de gain et de diagramme de rayonnement. Le réseau d’antennes patch proposé est facile à concevoir et à intégrer dans des satellites pour les applications en bande C. Mot clé : réseau d’antennes patch, bande C, S11, diagramme de rayonnement, subsrat Abstract The objective of this manuscript is to design an array patch antenna for C-band satellite applications between [3.6; 4.2] GHZ for the downlink and between [5.8; 6.4] GHZ for the uplink. We have used an FR4 substrate of 1.5mm thick and 4.3permittivity. The simulation results are very satisfactory in terms of S11 reflection parameter, VSWR, bandwidth, gain and radiation pattern. The proposed patch antenna network is easy to design and integrate into satellites for C-band applications. Keyword: microstrip patch antenna network, C band, S11, Radiation pattern, substrate ملخص الهدف من هذه األطروحة هو تصميم شبكة من الهوائيات لتطبيقات في األقمار الصناعية في النطاقCبين [ 6.3؛ 2.4 ] جيجا هرتز للوصلة الهابطة وبين [ 8.5 ؛ 3.2 ]جيجا هرتز للوصلة الصاعدة. استخدمنا ركيزة من النوع FR4 بسمك 1.5مم و سماحية 2.6 .نتائج المحاكاة مرضية للغاية من حيث معامل االنعكاس S11وVSWR وعرض النطاق ومخطط الكسب و اإلشعاع.من السهل تصميم شبكة ا ل هوائي ا ت المقترحة ودمجها في األقمار الصناعية لتطبيقات النطاقC . :الكلمة الرئيسية ، شبكة ال ه وائي.اتCالنطاق ،S11 نمط اإلشعاع ، الركيزة V Tables des matières Remerciement ........................................................................................................................ I Dédicaces .............................................................................................................................. II Résumé ............................................................................................................................... IV Tables des matières................................................................................................................ V La liste des figures ............................................................................................................. VIII La liste des tableaux .............................................................................................................. X Liste des Acronymes ........................................................................................................... XI Introduction générale ..............................................................................................................1 I.1 Introduction ...................................................................................................................3 I.2 Description des antennes imprimées ou patch ................................................................3 I.3 Les caractéristiques des antennes ...................................................................................4 I.3.1 Le coefficient de réflexion S11 ................................................................................4 I.3.2 La bande passante....................................................................................................4 I.3.3 La Directivité ..........................................................................................................5 I.3.4 Le Gain ...................................................................................................................5 I.3.5 Rendement de l’antenne ..........................................................................................5 I.3.6 Diagramme de rayonnement ....................................................................................6 I.3.7 Impédance d’entrée de l’antenne .............................................................................6 I.3.8 Le VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) ..............................................................7 I.4 Les techniques d’alimentations ......................................................................................7 I.4.1 Alimentation avec contact .......................................................................................8 I.4.1.1 Sonde coaxiale ..................................................................................................8 I.4.1.2 Ligne micro ruban .............................................................................................9 I.4.2 Alimentation sans contact (par proximité) ...............................................................9 I.4.2.1 Ligne microbande en sandwich .........................................................................9 I.4.2.2 Guide d’onde coplanaire ................................................................................. 10 VI I.4.2.3 Couplage par fente .......................................................................................... 10 I.5 Techniques d’adaptation des antennes imprimées......................................................... 10 I.5.1 Adaptation par ligne quart d’onde .......................................................................... 10 I.5.2 Adaptation par stub ............................................................................................... 11 I.5.3 Adaptation avec encoches ...................................................................................... 11 I.6 Avantages et limites des antennes imprimées ............................................................... 12 I.7 Les domaines d’applications des antennes imprimées .................................................. 12 I.8 Réseau d’antennes ....................................................................................................... 13 I.8.1 Définition .............................................................................................................. 13 I.8.2 Alimentation d’un réseau d’antennes ..................................................................... 13 I.8.3 Les types de réseaux d’antenne .............................................................................. 14 I.9 Conclusion ................................................................................................................... 15 II.1 Introduction ................................................................................................................ 17 II.2 Les bandes de fréquences pour les communications par satellitaires............................ 17 II.3 Principales bandes de fréquences Satellite (Downlink et Uplink) ................................ 18 II.4 Les services de la bande C .......................................................................................... 19 II.5 Les divers types d’antennes existantes dans les satellites............................................. 19 II.5.1 Les Antennes à très Faible Gain ........................................................................... 19 II.5.2 Les Antennes à Faible Gain .................................................................................. 20 II.5.3 Les antennes élémentaires .................................................................................... 21 II.5.4 Les Antennes à Gain moyen ................................................................................. 22 II.5.5 Les Antennes à Gain élevé ................................................................................... 22 II.5.6 Les Antennes à Gain très élevé ............................................................................ 23 II.6 Conclusion ................................................................................................................. 23 III.1 Introduction ............................................................................................................... 26 III.2 Description du logiciel de simulation CST Studio Suite ............................................. 26 III.3 Simulations d’une antenne patch rectangulaire .......................................................... 27 III.3.1 Calcul des paramètres géométrique de l’antenne ................................................. 27 III.3.2 Structure de l’antenne patch ................................................................................ 29 III.3.3 Simulation du paramètre S11 ........................................................................... 29 VII III.3.4 Antenne patch adapté avec encoche à la bande C [4,8] GHz ................................ 30 III.3.5 Résultat final ................................................................................................... 31 III.3.6 Simulation de paramètre S11 ........................................................................... 31 III.3.7 Le diagramme de rayonnement ........................................................................ 32 III.3.8 Le gain ............................................................................................................ 33 III.3.9 Le VSWR........................................................................................................ 33 III.3.10 La densité de courant .................................................................................... 34 III.4 Augmentation du gain avec réseaux d’antenne à 2 éléments ................................... 34 III.4.1 Simulation de paramètre S11 .......................................................................... 35 III.4.2 Diagramme de rayonnement ............................................................................ 35 III.4.3 Le gain ........................................................................................................... 36 III.4.4 Le VSWR........................................................................................................ 36 III.4.5 La densité de courant ....................................................................................... 37 III.5 Augmentation du gain avec réseaux d’antenne à 4 éléments ................................... 37 III.5.1 Simulation de paramètre S11 ........................................................................... 38 III.5.2 Le diagramme de rayonnement ........................................................................ 38 III.5.3 Le gain ............................................................................................................ 39 III.5.4 Le VSWR........................................................................................................ 39 III.5.5 La densité uploads/Geographie/finalll-2021.pdf