INSTITUT D’ÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 1 METABIP – IETR – 9/07/07 Antennes-BIE à surface combinée: Excitation par source réelle (antenne Patch) Thai-Hung VU, Anne-Claude TAROT Sylvain COLLARDEY, Kouroch MAHDJOUBI IETR, UMR CNRS 6164, Université de Rennes 1 Antennes-BIE à surface combinée
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INSTITUT D’ÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES 1 METABIP – IETR – 9/07/07 Antennes-BIE à surface combinée: Excitation par source réelle (antenne.
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INSTITUT D’ÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES
1METABIP – IETR – 9/07/07
Antennes-BIE à surface combinée:
Excitation par source réelle (antenne
Patch)
Thai-Hung VU, Anne-Claude TAROT
Sylvain COLLARDEY, Kouroch MAHDJOUBI
IETR, UMR CNRS 6164, Université de Rennes 1
Antennes-BIE à surface combinée
INSTITUT D’ÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES
2METABIP – IETR – 9/07/07
Sommaire
I. Rappel– Principe d’élargissement de la bande par surface combinée
II. Excitation par antenne Patch simple
III. Positions relatives de l’antenne Patch par rapport à la surface combinée– Influence sur l’impédance– Influence sur le diagramme de rayonnement– Influence sur le gain et la directivité
IV. Configuration optimale de la position– Cavité à surface combinée: variation du digramme avec la fréquence– Cavité à surface simple: variation du digramme avec la fréquence– Comparaison et conclusion
V. Retour sur la méthode d’optimisation
VI. Conclusions et Perspectives
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3METABIP – IETR – 9/07/07
I. Rappels
d
R Onde plane incidente
SSR1b (r’’1 ; t’’1)
SSR1a (r’1 ; t’1)
Développement d’une formule analytique pour décrire la surface combinée Source ponctuelle
• Comparaison Antenne à BIE classique / SSR combinée
I. Rappels sur la SSR combinée
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6METABIP – IETR – 9/07/07
Sommaire
I. Rappel– Principe d’élargissement de la bande par surface combinée
II. Excitation par antenne Patch simple– Fcavité = Fpatch = 2.45 GHz– Fcavité = 2.45 GHz, Fpatch = 2.55 GHz
III. Positions relatives de l’antenne Patch par rapport à la surface combinée– Influence sur l’impédance– Influence sur le diagramme de rayonnement– Influence sur le gain et la directivité
IV. Configuration optimale de la position– Cavité à surface combinée: variation du digramme avec la fréquence– Cavité à surface simple: variation du digramme avec la fréquence– Comparaison et conclusion
V. Retour sur la méthode d’optimisation
VI. Conclusions et Perspectives
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7METABIP – IETR – 9/07/07
II. Excitation par antenne Patch simple
Validation avec une source réelle (patch)
ROGERS RT : h=3,175 mm r = 2,33
Patch seul (à F0 = 2,45 GHz) Lpatch = 36,5 mm
BP30 MHz
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Patch & SSR simple (à F0 = 2,45 GHz ):
Patch & SSR combinée
(à F0 = 2,45 GHz )
Redimensionner un patch à 2,55 GHz
a=13mm – Pt=40 mm
a1=21,6mm – Pt1=40 mm
a2=5,6mm – Pt2=40 mm
BP25 MHz
BP30 MHz
II. Excitation par antenne Patch simple
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9METABIP – IETR – 9/07/07
Patch seul à F0 = 2,55 GHz Lpatch = 36 mm
BP76 MHz
II. Excitation par antenne Patch simple
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10METABIP – IETR – 9/07/07
Résonance du patch seulRésonance du
patch seul
BP40 MHz
BP55 MHz
Patch & SSR simple (à F0 = 2,45 GHz ):
Patch & SSR combinée
(à F0 = 2,45 GHz )
II. Excitation par antenne Patch simple
-> Même réflectivité à 2.45 GHz
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11METABIP – IETR – 9/07/07
Sommaire
I. Rappel– Principe d’élargissement de la bande par surface combinée
II. Excitation par antenne Patch simple– Fcavité = Fpatch = 2.45 GHz– Fcavité = 2.45 GHz, Fpatch = 2.55 GHz
III. Positions relatives de l’antenne Patch par rapport à la surface combinée– Influence sur l’impédance– Influence sur le diagramme de rayonnement– Influence sur le gain et la directivité
IV. Configuration optimale de la position– Cavité à surface combinée: variation du digramme avec la fréquence– Cavité à surface simple: variation du digramme avec la fréquence– Comparaison et conclusion
V. Retour sur la méthode d’optimisation
VI. Conclusions et Perspectives
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12METABIP – IETR – 9/07/07
Etude sur la Variété de la configuration
4 Configurations
Modèle 1 Modèle 2
Modèle 3 Modèle 4
III. Positions relatives de l’antenne Patch par rapport à la surface combinée
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13METABIP – IETR – 9/07/07
Effets sur L’impédance
Modèle 1Modèle 2Modèle 3Modèle 4
III. Positions relatives de l’antenne Patch par rapport à la surface combinée
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14METABIP – IETR – 9/07/07
Polarisation principale à 2,45 GHz
Plan E
Effets sur le diagrammes de rayonnement
Polarisation croisée à 2,45 GHz
Modèle 1 Modèle 2 Modèle 3 Modèle 4
III. Positions relatives de l’antenne Patch par rapport à la surface combinée
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15METABIP – IETR – 9/07/07
Plan H
Polarisation croisée à 2,45 GHz
Modèle 1 Modèle 2 Modèle 3 Modèle 4
Effets sur le diagrammes de rayonnement
Polarisation principale à 2,45 GHz
III. Positions relatives de l’antenne Patch par rapport à la surface combinée
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16METABIP – IETR – 9/07/07
DIRECTIVITE GAIN
III. Positions relatives de l’antenne Patch par rapport à la surface combinée
Modèle 1 Modèle 2 Modèle 3 Modèle 4
Modèle 3 le plus favorable
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17METABIP – IETR – 9/07/07
Sommaire
I. Rappel– Principe d’élargissement de la bande par surface combinée
II. Excitation par antenne Patch simple– Fcavité = Fpatch = 2.45 GHz– Fcavité = 2.45 GHz, Fpatch = 2.55 GHz
III. Positions relatives de l’antenne Patch par rapport à la surface combinée– Influence sur l’impédance– Influence sur le diagramme de rayonnement– Influence sur le gain et la directivité
IV. Configuration optimale de la position– Cavité à surface combinée: variation du digramme avec la fréquence– Cavité à surface simple: variation du digramme avec la fréquence– Comparaison et conclusion
V. Retour sur la méthode d’optimisation
VI. Conclusions et Perspectives
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18METABIP – IETR – 9/07/07
Diagrammes de rayonnement
Patch & SSR combinée
F = 2,3 GHz
IV. Configuration optimale de la position
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19METABIP – IETR – 9/07/07
Patch & SSR combinée
F = 2,3 GHz
F = 2,35 GHz
IV. Configuration optimale de la position
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20METABIP – IETR – 9/07/07
Patch & SSR combinée
F = 2,3 GHz
F = 2,35 GHz
F = 2,4 GHz
IV. Configuration optimale de la position
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21METABIP – IETR – 9/07/07
Patch & SSR combinée
F = 2,3 GHz
F = 2,35 GHz
F = 2,4 GHz
F = 2,45 GHz
IV. Configuration optimale de la position
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22METABIP – IETR – 9/07/07
Patch & SSR combinée
F = 2,3 GHz
F = 2,35 GHz
F = 2,4 GHz
F = 2,45 GHz
F = 2,5 GHz
IV. Configuration optimale de la position
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23METABIP – IETR – 9/07/07
Patch & SSR combinée
F = 2,3 GHz
F = 2,35 GHz
F = 2,4 GHz
F = 2,45 GHz
F = 2,5 GHz
F = 2,55 GHz
IV. Configuration optimale de la position
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24METABIP – IETR – 9/07/07
Patch & simple SSR
F = 2,3 GHz
IV. Configuration optimale de la position
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25METABIP – IETR – 9/07/07
Patch & simple SSR
F = 2,3 GHz
F = 2,35 GHz
IV. Configuration optimale de la position
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26METABIP – IETR – 9/07/07
Patch & simple SSR
F = 2,3 GHz
F = 2,35 GHz
F = 2,4 GHz
IV. Configuration optimale de la position
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27METABIP – IETR – 9/07/07
Patch & simple SSR
F = 2,3 GHz
F = 2,35 GHz
F = 2,4 GHz
F = 2,45 GHz
IV. Configuration optimale de la position
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28METABIP – IETR – 9/07/07
Patch & simple SSR
F = 2,3 GHz
F = 2,35 GHz
F = 2,4 GHz
F = 2,45 GHz
F = 2,5 GHz
IV. Configuration optimale de la position
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29METABIP – IETR – 9/07/07
Patch & simple SSR
F = 2,3 GHz
F = 2,35 GHz
F = 2,4 GHz
F = 2,45 GHz
F = 2,5 GHz
F = 2,55 GHz
IV. Configuration optimale de la position
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30METABIP – IETR – 9/07/07
Résonance du patch seulRésonance du
patch seul
BP40 MHz
BP55 MHz
Patch & SSR simple (à F0 = 2,45 GHz ):
Patch & SSR combinée
(à F0 = 2,45 GHz )
IV. Configuration optimale de la position
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31METABIP – IETR – 9/07/07
Patch & simple SSR
F = 2,3 GHz F = 2,35 GHz F = 2,4 GHz
F = 2,45 GHz F = 2,5 GHz
Patch & SSR combinée
IV. Configuration optimale de la position
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32METABIP – IETR – 9/07/07
Sommaire
I. Rappel– Principe d’élargissement de la bande par surface combinée
II. Excitation par antenne Patch simple– Fcavité = Fpatch = 2.45 GHz– Fcavité = 2.45 GHz, Fpatch = 2.55 GHz
III. Positions relatives de l’antenne Patch par rapport à la surface combinée– Influence sur l’impédance– Influence sur le diagramme de rayonnement– Influence sur le gain et la directivité
IV. Configuration optimale de la position– Cavité à surface combinée: variation du digramme avec la fréquence– Cavité à surface simple: variation du digramme avec la fréquence– Comparaison et conclusion
V. Retour sur la méthode d’optimisation
VI. Conclusions et Perspectives
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33METABIP – IETR – 9/07/07
Condition de résonance (mode de fonctionnement de la cavité) :
+ φRcomb=2kD
Méthode d’optimisation mise en œuvre : Algo génétique
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36METABIP – IETR – 9/07/07
Patch & SSR combinée
(à F0 = 2,45 GHz )
V. Retour sur la méthode d’optimisation
F = 2,3 GHz F = 2,35 GHz F = 2,4 GHz F = 2,45 GHz F = 2,5 GHz
Patch & SSR simple (à F0 = 2,45 GHz )
INSTITUT D’ÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES
37METABIP – IETR – 9/07/07
Sommaire
I. Rappel– Principe d’élargissement de la bande par surface combinée
II. Excitation par antenne Patch simple– Fcavité = Fpatch = 2.45 GHz– Fcavité = 2.45 GHz, Fpatch = 2.55 GHz
III. Positions relatives de l’antenne Patch par rapport à la surface combinée– Influence sur l’impédance– Influence sur le diagramme de rayonnement– Influence sur le gain et la directivité
IV. Configuration optimale de la position– Cavité à surface combinée: variation du digramme avec la fréquence– Cavité à surface simple: variation du digramme avec la fréquence– Comparaison et conclusion
V. Retour sur la méthode d’optimisation
VI. Conclusions et Perspectives
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38METABIP – IETR – 9/07/07
4°- Développement d’un algorithme d’optimisation (algo génétique) avec 2 fonctions de coût différentes
3°- Comparaison : Patch + SSR combinée est plus large bande en diagramme et
directivitémais pas forcément en impédance !
2°- Quatre configurations d’excitation sont examinées : cas optimal, modèle 3
1°- Excitation de la cavité par source réelle (patch) au lieu de source idéale
1°- Augmenter la BP globale : Z, Diagramme, Directivité, Gain
2°- Prédiction de la modification d’impédance et de la fréquence de travail de la source primaire après son insertion dans la cavité
Conclusions
Perspectives
VI. Conclusions et Perspectives
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39METABIP – IETR – 9/07/07
1°- 4 Configurations
excitées par patch :
Configuration optimale: Modèle 3
Conclusions
VI. Conclusions et Perspectives
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40METABIP – IETR – 9/07/07
Patch & simple SSR Patch & SSR combinée
2°- Patch + SSR combinée est plus large bande en diagramme et directivité
Mais pas forcément en impédance (excitation par source réelle) !
BP40 MHz
BP55 MHz
VI. Conclusions et Perspectives
INSTITUT D’ÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES
41METABIP – IETR – 9/07/07
Patch & SSR combinée
(à F0 = 2,45 GHz )
V. Retour sur la méthode d’optimisation
F = 2,3 GHz F = 2,35 GHz F = 2,4 GHz F = 2,45 GHz F = 2,5 GHz
INSTITUT D’ÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES
42METABIP – IETR – 9/07/07
Patch & SSR simple (à F0 = 2,45 GHz ):
V. Retour sur la méthode d’optimisation
F = 2,3 GHz F = 2,35 GHz F = 2,4 GHz F = 2,45 GHz F = 2,5 GHz
INSTITUT D’ÉLECTRONIQUE ET DE TÉLÉCOMMUNICATIONS DE RENNES