Antennes miniatures basses fréquences, reconfigurables pour le LTE
Institution:
Université Côte d'AzurDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
This thesis focuses on the study, design and optimization of miniature multiband and frequency reconfigurable antennas for IoT and mobile applications in LTE and 5G frequency bands. Ground planes of dimensions 120*60 mm² were used. First the design of a dual-band PIFA antenna operating in the ISM 868 MHz and 915 MHz bands is carried out. Then, we proposed the design and optimization of a two-port multi-antenna system, operating on the low frequency LTE band (from 700 MHz to 900 MHz) and covering at the same time the LTE 2600 band and part of the 5G middle band. This antenna system consists of two PIFAs antennas associated with parasitic elements that used to expand their bandwidths in certain frequency bands. One of the antennas operates on three frequency bands and it is frequency tunable on the low band. The other antenna operates only on two frequency bands, the LTE 2600 band (from 2500 MHz to 2700 MHZ) and 5G middle band (from 3.4 GHz to 3.8 GHz). The frequency agility of the reconfigurable antenna is achieved by using a varactor diode which is directly biased on antenna feeding port. Finally, thanks to the study of the characteristic modes of the ground plane, the positions of the MIMO system antennas are chosen so that they are naturally isolated without the use of conventional decoupling methods. The final system covers the LTE [700 - 900 MHz] band, reconfigurable in frequency, the LTE 2600 band and part of the 5G middle band. The measurements showed good port isolation (|S21| -20 dB) in the two bands where the system operates in MIMO mode. The efficiencies measured in the reconfigurable band are not very high, however, they remain correct for the intended application.
Abstract FR:
Cette thèse porte sur l’étude, la conception et l’optimisation d’antennes miniatures, multi-bandes et agiles en fréquence, destinées à des applications IoT et mobiles dans les bandes LTE et 5G sub-6 GHz. Ces antennes sont réalisées sur des plans de masse de dimensions 120x60 mm². D’abord la conception d’une antenne PIFA bi-bande, couvrant les bandes ISM 868 MHz et 915 MHz est effectuée. Ensuite, nous avons proposé la conception et l’optimisation d’un système multi-antennaires multistandards à deux accès, fonctionnant sur les fréquences basses de la bande LTE (700 à 900 MHz) et couvrant en même temps la bande LTE 2600 et une partie de la bande 5G [3,4 - 3,8 GHz]. Ce système antennaire est constitué de deux antennes PIFAs associées à des éléments parasites également de type PIFA, permettant l’élargissement de leurs bandes passantes dans certaines bandes de fréquences. L’une des antennes fonctionne sur trois bandes de fréquences, elle est agile en fréquence sur sa bande basse. L’autre antenne opère quant à elle sur deux bandes fréquences (la bande LTE 2600 et la bande 5G 3600). L’agilité en fréquence de l’antenne reconfigurable est obtenue au moyen d’une diode varactor polarisée directement sur le port d’alimentation de l’antenne à l’aide d’un circuit LC parallèle, connecté sur sa ligne d’alimentation. Enfin, grâce à l’étude des modes caractéristiques du plan de masse, les positions des différentes antennes du système MIMO sont choisies de manière à ce qu’elles soient naturellement isolées sans l’emploi des méthodes de découplage classiques. Le système final couvre la bande LTE [700 - 900 MHz], reconfigurable en fréquence, la bande LTE 2600 et une partie de la bande 5G [3,4 - 3,8 GHz]. Les mesures ont montré une bonne isolation des antennes (|S21| -20 dB) dans les deux bandes où le système fonctionne en mode MIMO. Les efficacités mesurées dans la bande reconfigurable ne sont pas très élevées, cependant, elles restent correctes pour l’application visée.