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Description

N° d’ordre : 3948 ANNÉE 2009

THÈSE / UNIVERSITÉ DE RENNES 1
sous le sceau de l’Université Européenne de Bretagne
pour le grade de
DOCTEUR DE L’UNIVERSITÉ DE RENNES 1
Mention : Electronique
Ecole doctorale MATISSE
présentée par
Mohamed Abdallah
préparée à l’unité de recherche (6164, IETR)
Institut d’Electronique et de télécommunications de Rennes
UFR « Structure et Propriétés da la matière »


Soutenance de thèse prévue à Rennes Contribution à
le 29 septembre 2009
devant le jury composé de : l’étude d’antennes
Jean-Marc LOPEZ miniatures Ingénieur CNES à Toulouse / examinateur
Smail TEDJINI
accordables sur une Professeur à l’université de Valence / rapporteur
Robert STARAJ
large bande pour Professeur à l’université de Sophia-Antipolis (Nice) /
rapporteur
terminaux mobiles Yann TOUTAIN
Ingénieur SATIMO à Brest / examinateur
en bande UHF Mohamed Himdi
Professeur à l’université de Rennes 1 / directeur de
thèse
Gilles Le Ray
Maître de conférence à l’université de Rennes 1 / co-
encadrant de thèse

Résumé

Les objectifs de ce travail concernent la conception et le développement d’antennes miniatures, passives ou
actives, fonctionnant sur une large bande de fréquence pour des applications mobiles. Ce travail est valorisé dans
deux projets : Mobim@ges et Tocha. Après un état de l’art sur les antennes miniatures en bande UHF, nous
avons opté pour des antennes imprimées multifilaires et plus spécifiquement pour des ...

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Langue Français

Exrait

N° d’ordre : 3948
ANNÉE 2009
THÈSE / UNIVERSITÉ DE RENNES 1
sous le sceau de l’Université Européenne de Bretagne
pour le grade de
DOCTEUR DE L’UNIVERSITÉ DE RENNES 1
Mention : Electronique
Ecole doctorale MATISSE
présentée par
Mohamed Abdallah
préparée à l’unité de recherche (6164, IETR)
Institut d’Electronique et de télécommunications de Rennes
UFR « Structure et Propriétés da la matière »
Contribution à
l’étude d’antennes
miniatures
accordables sur une
large bande pour
terminaux mobiles
en bande UHF
Soutenance de thèse prévue à Rennes
le 29 septembre 2009
devant le jury composé de :
Jean-Marc LOPEZ
Ingénieur CNES à Toulouse /
examinateur
Smail TEDJINI
Professeur à l’université de Valence /
rapporteur
Robert STARAJ
Professeur à l’université de Sophia-Antipolis (Nice) /
rapporteur
Yann TOUTAIN
Ingénieur SATIMO à Brest /
examinateur
Mohamed Himdi
Professeur à l’université de Rennes 1 /
directeur de
thèse
Gilles Le Ray
Maître de conférence à l’université de Rennes 1 /
co-
encadrant de thèse
Résumé
Les objectifs de ce travail concernent la conception et le développement d’antennes miniatures, passives ou
actives, fonctionnant sur une large bande de fréquence pour des applications mobiles. Ce travail est valorisé dans
deux projets : Mobim@ges et Tocha. Après un état de l’art sur les antennes miniatures en bande UHF, nous
avons opté pour des antennes imprimées multifilaires et plus spécifiquement pour des antennes monopoles demi-
boucles alimentées par couplage électromagnétique. Nous présentons une étude du fonctionnement de l’antenne
boucle avec ce mode d’excitation qui amène une amélioration sensible de la bande passante de la nouvelle
antenne (appelée MCLA) et laisse envisager l’association de composants actifs.
L’emplacement réservé à l’antenne dans les terminaux mobiles étant restreint, plusieurs techniques de
réduction de taille de l’antenne (association avec une ou plusieurs inductances ou avec un substrat à haute
permittivité, changement de largeur sur les brins de l’antenne) sont présentées. Toutes ces techniques ont été
combinées pour réduire au maximum les dimensions de l’antenne. La courbure du monopole et une modification
du comportement de l’antenne lorsque celle-ci est chargée par une inductance très élevée ont permis de rendre le
rayonnement quasi unidirectionnel au dessus du plan de masse.
Enfin, puisque la miniaturisation de la MCLA tend à réduire sa bande passante, ce travail décrit plusieurs
antennes MCLA accordables en fréquence grâce à des diodes varactor. Cette technique autorise alors l’utilisation
de ce type d’antenne sur de très large bande de fréquences (de l’ordre de 40% autour de 580 MHz dans notre
cas).
Mots clés : Antennes large bande, antennes miniatures, rayonnement quasi unidirectionnel, couplage
électromagnétique, antennes demi-boucle, antennes accordables en fréquence, diodes varactor.
Abstract
The objectives of this work concern the conception and the development of miniature, passive or active
antennas, working on a wide frequency band for mobile applications. This work has been included in two
projects: Mobim@ges and Tocha. After a state of the art on the miniature antennas in the UHF band, we decided
to use wire printed antennas and more specifically half-loop antennas fed by electromagnetic coupling. We
present a study of the antenna loop with this kind of feeding which brings a significant improvement of the
bandwidth of the new antenna (called MCLA) and lets envisage the association of active components.
Regarding the small volume for an antenna expected in mobile terminals application, several techniques of
size reduction of the antenna are presented (using inductances or high permittivity substrate, step in width). All
these techniques were combined to reduce the dimensions of the antenna. The curvature of the monopole and a
behaviour modification of the antenna when this one is loaded with a very high inductance bring an
unidirectional radiation above the ground plane.
Finally, because the miniaturization of the MCLA tends to reduce its bandwidth, this work describes several
frequency-tuneable MCLA thanks to varactor diodes. This technique authorizes the use of this kind of antenna
on very wide frequency band (40 % around 580 MHz in our case).
Keywords:
miniature
antennas,
quasi
unidirectional
radiation
pattern,
electromagnetic
coupling,
half-loop antenna, broadband antenna, frequency-tuneable antenna, varactor diodes.
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