Chapitre 3 : Conception et simulation des antennes
1. Introduction
Nous proposons de réaliser deux antennes
émettrices de type `patchs', une opérante dans la bande de
fréquence [935-960] MHz ainsi qu'une antenne opérante dans la
bande [1805-1880] MHz pour les utiliser dans le brouilleur. Cette étape
contient les calculs théoriques nécessaires, la
modélisation électrique et électromagnétique sous
ADS, les résultats des simulations (niveau d'adaptation, visualisation
du courant, diagramme du rayonnement...) et l'analyse et
l'interprétation des résultats.
2. Description de la structure rayonnante
La structure rayonnante est composée de l'antenne
`patch' et de la ligne d'alimentation qui assure l'adaptation entre la source
et l'aérien. Les matériaux constituants la bande de dimensions
(W et L) et le plan de masse sont
supposés parfaitement conducteurs et d'épaisseur
négligeable.
Le substrat utilisé est l'EPOXY dont les
caractéristiques sont (er = 4.32 et
tanS = 0.018). Ce substrat est très répandu sur
le marché en plusieurs dimensions et à faible coût, et
souvent utilisé dans la réalisation des antennes `patchs'.
3. Détermination des dimensions des
`patchs'
Soit :
v' F : La fréquence de fonctionnement, dans notre cas
c'est la fréquence centrale.
v' C : Célérité de la lumière C =
3e8 m/s.
v' EQff : Permittivité
effective du substrat.
v' ëg : Longueur d'onde guidée.
v' h : hauteur de substrat qui est égale à 1.53
mm.
La largeur W pour un `patch' de forme rectangulaire est
donnée par la formule approximative suivante [6] :
w =
C
(3.1)
2fJ
LW"1
2
La propagation des ondes dans une ligne microbande s'effectue
à la fois dans le milieu diélectrique et dans l'air. Du point de
vue modélisation, les deux milieux sont remplacés par un milieu
effectif caractérisé par une constante diélectrique
exprimée par [6] :
-1
Eeff =
|
Er+l + Er~l
& &
|
[2+12" []
|
2 (3.2)
|
|
Le `patch' est électriquement étendu d'une valeur
AL de chaque coté tel que [6] :
(Ereff+O.3)(' h +O.264)
?` = 0.412h (Ereff_O.258)(' h ";.lj
(3.3)
La longueur du `patch' est déterminée comme suit
[6] :
3.1. Dimensionnement de la ligne d'alimentation quart
d'onde
Pour concevoir la ligne quart d'onde à placer entre la
source et l'antenne, nous devons déterminer la résistance
d'entrée au bord du `patch' R. Pour cela, nous avons
appliqué une procédure indiquée dans [7].
2
1
R = Avec K = q; fW
1 st pour W« 2t.o (3.5)
2K
Pour l'antenne conçue dans ce projet, nous avons
introduit une ligne quart d'onde. Une telle ligne peut servir d'adaptateur
puisqu'elle permet d'effectuer une transformation d'impédance. Elle
possède une impédance caractéristique zc
égale à :
zc = ze~R av'ec ze
= 50 ~ (3.6)
| 
