Contributions à l'étude d'antennes miniatures accordables sur une large bande pour terminaux mobiles en bande UHF
Institution:
Rennes 1Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
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.
Abstract FR:
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 demiboucles 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).