Étude et conception d'un système radar courte portée et d'antennes reconfigurables en bande millimétrique PDF Download
Are you looking for read ebook online? Search for your book and save it on your Kindle device, PC, phones or tablets. Download Étude et conception d'un système radar courte portée et d'antennes reconfigurables en bande millimétrique PDF full book. Access full book title Étude et conception d'un système radar courte portée et d'antennes reconfigurables en bande millimétrique by Mathieu Caillet. Download full books in PDF and EPUB format.
Book Description
Les travaux présentés dans cette thèse sont une contribution à l'étude des systèmes radar de très courte portée d'une part, et aux antennes reconfigurables en diagramme de rayonnement d'autre part. Ces travaux ont été menés en partie au cours d'une collaboration avec un partenaire industriel. Le cadre de cette collaboration a concerné l'étude d'un capteur basé sur les micro-ondes pour la détection de cibles fixes placées dans une certaine gamme de distances, relativement proche du capteur. Les objectifs du travail de thèse sont multiples : 1) définir une architecture radar ayant une complexité réduite permettant la détection de cible(s) fixe(s) pour une portée relativement faible, et examiner les fonctions élémentaires nécessaires à la mise en place d'un module radar ; 2) analyser la propagation en présence de cible(s) proche(s) d'un radar ; 3) étudier des antennes à diagrammes de rayonnement reconfigurables pour les applications automobiles à 24 et 79 GHz.
Book Description
Les travaux présentés dans cette thèse sont une contribution à l'étude des systèmes radar de très courte portée d'une part, et aux antennes reconfigurables en diagramme de rayonnement d'autre part. Ces travaux ont été menés en partie au cours d'une collaboration avec un partenaire industriel. Le cadre de cette collaboration a concerné l'étude d'un capteur basé sur les micro-ondes pour la détection de cibles fixes placées dans une certaine gamme de distances, relativement proche du capteur. Les objectifs du travail de thèse sont multiples : 1) définir une architecture radar ayant une complexité réduite permettant la détection de cible(s) fixe(s) pour une portée relativement faible, et examiner les fonctions élémentaires nécessaires à la mise en place d'un module radar ; 2) analyser la propagation en présence de cible(s) proche(s) d'un radar ; 3) étudier des antennes à diagrammes de rayonnement reconfigurables pour les applications automobiles à 24 et 79 GHz.
Book Description
Ce mémoire porte sur la conception d’une antenne à réflecteur pour radar de détection d’obstacles fonctionnant à 94 GHz, appliquée à la détection des câbles électriques, implanté sur un hélicoptère. Cette antenne doit satisfaire différents critères : fort gain, ouverture à 3 dB étroite, faible encombrement et faible coût. Une solution consiste à proposer un réflecteur illuminé par une antenne non-directive. Dans un premier temps, le travail a porté sur la recherche de l’antenne comme source primaire, alimentée par le guide d’ondes WR-10. Cette source primaire doit satisfaire à la fois de bonnes caractéristiques radioélectriques (faible coefficient de réflexion, diagramme de rayonnement identique ou quasi identique dans les plans E et H, et faible masquage) et la fiabilité de fabrication. Dans un deuxième temps, le travail se focalise sur la conception d’un réflecteur plan imprimé qui allie une simplicité de fabrication et des performances en rayonnement correspondant au cahier des charges. La clé d’un tel réflecteur réside dans la capacité à trouver des cellules élémentaires constitutives de celui-ci qui permettent d’obtenir une plage de phase réfléchie la plus large possible tout en étant peu sensible aux tolérances de fabrication. Pour ce faire, nous utilisons un substrat épais et des éléments de forme circulaire, annulaire ou imbriquées. La plage de phase ainsi obtenue est supérieure à 360°. La correction du retard de phase est effectuée en zones de Fresnel. Le réflecteur combine 8 zones en son centre et 4 à la périphérie. Afin de réduire l’encombrement de ce système, nous proposons une autre solution basée sur l’association d’une grille polarisant et d’un réflecteur principal qui tourne la polarisation de 90°. Ce dernier est obtenu par une petite modification de la cellule de base du réflecteur qui est constituée d’un patch en C convenablement orienté. Enfin, une campagne de mesure a été effectuée pour valider la conception des réflecteurs proposés. Les réflecteurs préliminaires des réflecteurs ont montré de bonnes performances radioélectriques ainsi que la satisfaction du cahier des charges. Le réflecteur simple à zones de Fresnel possède un rendement d’ouverture de l’ordre de 34 % pour un diamètre de 130 mm et une distance focale de 70 mm. Bien que l’efficacité du réflecteur double de même diamètre mais de distance focale de 35 mm soit un peu inférieure au réflecteur initial, sa compacité ainsi que sa solidité en font un très bon candidat pour l’antenne du radar.
Book Description
Ce mémoire présente la conception et la réalisation d'un démonstrateur radar Ultra Large Bande (ULB) impulsionnel optoélectronique. Les applications visées sont la détection de cibles diverses (humains, véhicules, armes, mines,...) dissimulées dans différents milieux (végétation, sol, bâtiments) à courte et moyenne portée. Cette étude menée en collaboration avec la Délégation Générale pour l'Armement (DGA) aboutit à la mise en oeuvre du banc nommé RUGBI (Radar Ultra Grande Bande Instantanée). L’objectif de ce projet est de repousser les limites actuelles de portée, de résolution et d’acquisition des radars Ultra Large Bande (ULB) purement électroniques. En effet, l’utilisation de photoconducteurs éclairés par un faisceau laser ultrarapide, permet de générer des impulsions électromagnétiques courtes à fort niveau de tension sans gigue, autorisant ainsi le concept multisources. La conception du radar fait appel à un état de l'art des matériels hyperfréquences (générateurs, numériseurs, antennes,...) susceptibles de répondre aux besoins du système. Des choix ou de nouvelles conceptions sont réalisés. L'assemblage du système complet, son positionnement dans le local de test, la réalisation du réseau d'antenne ULB sont détaillés. Des programmes de pilotage des bancs sont réalisés sous le logiciel Labview. Enfin des expérimentations permettent de caractériser et de valider le fonctionnement de ce radar. Le rayonnement et le fonctionnement en mode radar sont étudiés.
Book Description
Les progrès significatifs des technologies microélectroniques sur silicium ouvrent la porte à l’intégration à très bas coût de systèmes millimétriques sur puce. Les radars automobiles à 77-81GHz sont concernes pour cette évolution. Le principal challenge repose sur la recherche d’intégration des éléments rayonnants sur la même puce du circuit radar. Nos travaux de recherche sont orientés vers l'étude de l'élément antennaire intégré sur silicium pour répondre aux contraintes de tels systèmes radar (Gain >13dBi pour le radar à courte portée et gain >20dBi pour le radar à longue portée). Un certain nombre d’outils ont été mis en œuvre (outils et modèles de simulation, banc de mesure « Antenne On Chip »). Nous avons pu souligner les performances relativement médiocres des antennes sur silicium à basse résistivité (Gain
Book Description
Les travaux présentés dans cette thèse sont une contribution à l'étude d'antennes reconfigurables à base de MEMS en intégration hétérogène 3D pour les systèmes de communication millimétriques. Ces travaux de thèse s'inscrivent dans le cadre d'un projet ANR nommé SIPCOM (Intégration hétérogène 3D (System-In-Package) pour objets communicants en gamme millimétrique), qui concerne l'intégration hétérogène d'un microsystème intelligent communicant à 60GHz. Au cours de ce manuscrit, nous proposons la réalisation d'antennes sur membrane selon 3 technologies. Dans un premier temps, une nouvelle technologie simple et bas coût basée sur un empilement de FR4 et de Pyralux ainsi qu'un nouveau concept d'antenne patch sur membrane alimentée par un guide d'onde intégré via une fente de couplage sont présentés. Dans un second temps, ce nouveau concept d'antenne a été adapté afin de pouvoir l'intégrer au module SiP réalisé en technologie Silicium / BCB. Enfin, la troisième technologie basée sur des substrats de quartz permet de démontrer la faisabilité d'une antenne à balayage électronique pour laquelle chaque excitateur est intégré dans le design d'un déphaseur à base de MEMS permettant de s'affranchir des interconnexions par bonding entre le déphaseur et la partie antennaire.
Book Description
Ce mémoire présente la conception d’une antenne Ultra Large Bande pour le régime impulsionnel (bande passante 300MHz- 3GHz) ainsi que la conception d’un Radar de type réseau d’antennes permettant un dépointage du faisceau dans le domaine temporel. Cette étude menée en collaboration avec la DGA (Délégation Général pour l’Armement) a pour objectif de réaliser un prototype d’un Radar de taille réduite par rapport aux fréquences travail. L’étude s’attarde sur les techniques de miniaturisation des antennes et plus particulièrement celles appliquées aux antennes à ondes progressives. Une fois l’antenne élémentaire conçue, une deuxième phase d’étude porte sur l’optimisation du réseau de ces antennes élémentaires. L’étude se termine par les tests et mesures du Radar réalisé, le Radar est alimenté à l’aide d’un générateur à base de photocommutateurs réalisés par l’équipe photonique du laboratoire XLIM. Les performances sont alors comparées aux résultats de simulation du rayonnement de ce type de Radar.
Author: Loi͏̈c Le Garrec Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 200
Book Description
L'objectif principal de cette thèse consiste à associer des structures rayonnantes avec des micro-systèmes de type MEMS (MicroElectroMechanical System) afin de contrôler un où plusieurs des paramètres caractéristiques d'une antenne. Cette étude, pour ce qui concerne les MEMS, a été faite en collaboration avec l'IEMN (Institut d'Electronique, de Micro et de Nanotechnologie) et le LAAS (Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes). Le travail a comporté plusieurs aspects : Une partie théorique utilisant la méthode des lignes de transmission à pertes qui a permis de modéliser une antenne pastille alimentée par une fente coplanaire. La réalisation de deux antennes actives intégrant des diodes l'une pouvant modifier sa fréquence de résonance, et l'autre dépointer. Les antennes MEMS sont au nombre de trois. Deux intègrent des commutateurs MEMS, on peut ainsi contrôler la fréquence ou la directivité. La troisième inclut des actionneurs SDA et peut ainsi modifier sa polarisation.
Author: Philippe Delmote Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 229
Book Description
La première partie de cette thèse porte sur l'étude, le dessin et la réalisation d'antennes ultra large bande (ULB). Ces dernières, appelées « Libellule », sont dédiées à des applications métrologie impulsionnelle et RADAR dans le domaine temporel. Les deux aériens réalisés équipent le dispositif PULSAR destiné à la détection de mines enfouies. Une seconde étude a été menée dans le but de créer un démonstrateur RADAR optoélectronique. L'objectif est de synchroniser parfaitement quatre antennes d'émission afin de réaliser la sommation des champs rayonnés dans l'axe. Quatre antennes, dérivées de la géométrie « Libellule » ont été conçues et réalisées dans le cadre de cette étude. La dernière partie de ce manuscrit aborde le thème des communications ULB. Deux antennes dédiées à un fonctionnement dans la bande 3.1 - 10.6 GHz sont présentées ; cette dernière étude a abouti à la réalisation d'un prototype qui a été testé et validé.
Author: Ghayath El Haj Shhade Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 284
Book Description
L'augmentation des exigences en matière de sécurité dans l'automobile impose des scénarii routiers complexes et variés impliquant des performances de détection élevées des radars automobiles d'assistance, associées à des contraintes de compacité et de faible coût. Ainsi, le système antennaire doit être le plus agile possible pour satisfaire les attentes des générations futures en termes de champs de vision, précision en angle, vitesse, distance etc... Le travail de cette thèse porte sur la conception d'antennes reconfigurables pour les radars automobiles à 77 GHz et leurs applications à la sécurité active. Après identification des futurs besoins, nous avons effectué une étude bibliographique précise et critique des solutions antennaires possibles ; nous sommes ainsi parvenus à établir une matrice de choix prenant en compte de nombreux critères (performances, coûts, maturité technologique...). Notre choix s'est finalement arrêté sur les antennes à ondes de fuite. Plusieurs solutions ont été étudiées et une solution originale a été identifiée. Cette dernière a été pré-dimensionnée d'abord en 2D et ensuite simulée en 3D pour aboutir à une conception précise. Une solution permettant le balayage du faisceau à fréquence fixe a également été proposée. L'influence de l'environnement proche de l'antenne a enfin été étudiée et les résultats numériques ont été validés expérimentalement à 77 GHz par la fabrication d'un prototype.
Book Description
Le travail de recherche présenté dans ce mémoire de thèse s'inscrit dans le cadre d'un projet de développement d'un outil radar pour la cartographie de la teneur en eau des sols agricoles et se consacre plus particulièrement à la conception de deux prototypes d'antennes radar large bande. Deux prototypes d'antennes ont ainsi été conçus de manière numérique sur la base d'un code de simulation électromagnétique en trois dimensions basé sur la méthode des différences finies dans le domaine temporel (FDTD) pour la résolution des équations de Maxwell. Les prototypes ont été conçus avec comme ligne directrice un encombrement minimum (format A4) et une largeur de bande maximum sur la gamme 100 MHz - 1 GHz (dans l'air). Afin d'étudier apriori le comportement de ces prototypes en présence de sols, une étude numérique a été réalisée en représentant les sols par des demi-espaces infinis. Cette étude numérique se base sur l'évolution du coefficient de réflexion des prototypes dans le domaine fréquentiel (s11). Pour s'approcher au mieux des conditions de terrain, l'effet d'un contact non idéal entre l'antenne et le sol (représentée par une élévation de l'antenne) ainsi que celui de la rugosité du sol (représenté par des surfaces en tôle ondulée et en boîtes d'oeufs) ont été investigués. Sur la base de cette étude numérique, deux prototypes d'antennes (une antenne de type bow-tie et une de type dipôle elliptique) ont été fabriqués et testés en laboratoire et sur le terrain. Les premiers tests en laboratoire ont permis : (i) de vérifier la bonne cohérence entre mesure de s11 en milieu contrôlé et simulation FDTD précise de l'antenne (i.e. prenant en compte tous ses éléments constitutifs), (ii) une calibration en champ lointain et en champ proche de l'antenne permettant l'utilisation d'un modèle analytique pour simuler le s11 de l'antenne en présence d'un sol, (iii) une première estimation de la permittivité diélectrique d'un sol simple (sable) par les deux types de modélisation (FDTD et analytique). Enfin, les prototypes d'antennes ont été testés sur le terrain afin de vérifier leur comportement lors de mesures in situ. Ces tests montrent un fort impact (bruit) des câbles coaxiaux utilisés lors des mesures (notamment à haute fréquence), ainsi qu'une bonne sensibilité du dispositif aux contrastes de permittivité diélectrique.
Author: Mathieu Caillet
Author: Mathieu Caillet
Author: Binh Duong Nguyen
Author: Jean-Christophe Diot
Author: Yenny Constanza Pinto Ballesteros
Author: Tristan Sarrazin
Author: Adrien Godard
Author: Loi͏̈c Le Garrec
Author: Philippe Delmote
Author: Ghayath El Haj Shhade
Author: Quentin Vitale