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Synthèse de cellules unitaires de réseaux réflecteurs basée sur des techniques de synthèse de filtres


par Fatou Gomis DIENG
Université Gaston Berger - Master 2 d'Ingénierie en Electronique et Télécommunications  2019
  

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Extinction Rebellion

Annexes

Annexe1 : Résultats de la synthèse passe-bande obtenus avec l'ondulation maximale ou la moyenne des deux ondulations.

A1.1 Résultats obtenus avec la solution 1 pour une phase à ??0, ?11(f0) = 20° et

(a)

(c)

??11(f0) = -30°/GHz

66

Annexes

A1.2 Résultats obtenus avec la solution 2 pour une phase à ??0, ?11(f0) = -20° et

??11(f0) = -30°/GHz

(b)

(a)

Figure A1. 2: Résultats de la synthèse avec la solution 2 pour ??????(????) = -????° et ???????(????) = -????°/?????? (a) ondulation

maximale. (b) ondulation moyenne

67

Annexes

Annexe 2 : Résultats de la synthèse passe-bande solution 1 phases négatives et solution 2 phases positives

A2.1 Résultats obtenus avec la solution 1 pour une phase à ??0, ?11(f0) = 0° ???? - 40° et

??11(f0) = -30°/GHz

(a)

(b)

Figure A2. 1: Résultats de la synthèse solution 1 (a) ??????(????) = ??°. (b) ??????(????) = -????° ???????? ???????(????) = -????°/??????

68

Annexes

A2.2 Résultats obtenus avec la solution 2 pour une phase à ??0, ?11(f0) = 0° ???? 40° et

??11(f0) = -30°/GHz

(a)

(c)

Figure A2. 2: Résultats de la synthèse solution 2 (a) ??????(????) = ??°. (b) ??????(????) = ????° ???????? ???????(????) = -????°/??????

69

Annexes

(b)

(a)

Annexe 3 : Résultats de la synthèse passe-bande h = A/4 à ???????? = 15??????.

70

Annexes

(c)

Figure A3. 1: Résultats de la synthèse passe-bande ??????(????) = ????°. (a) ???????(????) = -????°/??????. (b) ???????(????) =

-????°/??????. (c) ???????(????) = -????°/??????.

???11(?? - ??0) (°/GHz)

??11(??0) (°)

???????? (°)

???????? (°)

-30

20

1,059

3,723

-45

20

5,876

19,114

-60

20

14,793

42,061

Tableau A3. 1: Erreurs moyenne et maximale h à 15GHz avec ?????? (?? ??) = ????° pour chaque dispersion

Liste des figures Corps du rapport

Figure 1. 1: : Schéma de principe d'une antenne à réseau réflecteur avec une source primaire (a)

centrée. (b) décentrée 9

Figure 1. 2: Schéma du RA déployable avec une grande ouverture rayonnante 10

Figure 1. 3 : Rayonnement dans l'axe du réseau (a) et rayonnement avec dépointage (b) d'une

antenne à réseau réflecteur 11
Figure 1. 4: Vues satellitaires de deux diagrammes de rayonnements à lobes formés pour assurer une

couverture donnée 11

Figure 1. 5: Réponse en phase (a) et réponse fréquentiellle (b) d'une cellule déphaseuse 12

Figure 1. 6: Réponse fréquentielle et dispersion associée 12

Figure 1. 7: Bande passante d'une cellule déphaseuse. 13

Figure 1. 8: Première antenne réseau réflecteur à base de guides d'ondes métalliques 13

Figure 1. 9: Cellule patch microruban avec ligne à retard 14

Figure 1. 10: Cellule patchs à dimensions variables 14

Figure 1. 11: Cellule à deux couches à base de patchs de tailles différentes 15

Figure 1. 12: Cellule à une seule couche basée sur l'association de deux résonateurs 15

Figure 1. 13: Augmentation de la taille de la fente annulaire (a) entraine un décalage de la fréquence

de résonance vers les basses fréquences (b) 16
Figure 1. 14: Différentes configuration de cellules à une ou deux fentes (a) et réponses en phase

associées (b) 17

Figure 1. 15: Evolution cyclique de la cellule Phoenix 17

Figure 1. 16: Six géométries différentes réparties dans deux familles. 17

Figure 1. 17: Circuits équivalents associés aux six géométries de la cellule Phoenix 18

Figure 1. 18: Méthodologie générale de la synthèse d'un réseau réflecteur 18

Figure 1. 19: Utilisation d'un ANN pour la génération de la base de données 20

Figure 1. 20 : Modélisation de la cellule Phoenix d'ordre 2 par CE (a)Capacitive. (b) inductive 21

Figure 1. 21: Schéma électrique équivalent des cellules Phoenix d'ordre 2. (a) capacitive.

(b)inductive. 21

Figure 2. 1: Dipôle équivalent d'une cellule unitaire Phoenix monocouche de réseau réflecteur. 23

Figure 2. 2: Quadripôle équivalent constitué de deux cellules unitaires montées tête-bêche 23

Figure 2. 3: Quadripôle équivalent 23

Figure 2. 4: loi de phase 24

Figure 2. 5: Caractéristiques du gabarit en transmission. (a) Zéros de transmission. (b) pôle à f0 25

Figure 2. 6: Evolution du gabarit pour une variation positive de 0_11 (f_0) à dispersion constante 25

Figure 2. 7: Evolution du gabarit pour une variation négative de 0_11 (f_0) à dispersion constante 26

Figure 2. 8: Evolution du gabarit pour une variation de la dispersion pour 0_11 ((f_0) =0° 27

Figure 2. 9:Motif d'une cellule inductive de type Phoenix d'ordre 2 : la fente annulaire 27

Figure 2. 10: Quadripôle équivalent du motif inductif Phoenix d'ordre 2 28

Figure 2. 11: Prototype d'un filtre passe-bande d'ordre n=3 28

Figure 2. 12 : Exemples de lois de phase à synthétiser dans la bande d'intérêt [10,5- 14, 5] GHz. (a)

4)11(f0) = 20°. (b) 4)11(f0) = -20°. 29
Figure 2. 13: Gabarits en transmission associés aux lois sur la phase en réflexion de la Figure 2. 12. .

(a) 4)11(f0) = 20°. (b) 4)11(f0) = -20°. 30

72

Liste des figures

Figure 2. 14: Prototype du filtre passe-bas normalisé d'ordre n=3 31

Figure 2. 15: Filtre passe-bas dénormalisé 32

Figure 2. 16: Filtre passe-bas avec inverseurs d'admittances idéaux 32

Figure 2. 17: Opération de transformation d'un filtre passe-bas en un filtre passe-bande 32

Figure 2. 18: Filtre passe-bande avec inverseurs d'admittance idéaux 33

Figure 2. 19 : Circuit équivalent d'un inverseur d'admittance constituée d'une structure en pi avec des

inductances 33
Figure 2. 20: Filtre passe-bande d'ordre 3 constitué de résonateurs parallèles et de deux structures en

pi avec des selfs 34
Figure 2. 21: Filtre passe-bande constitué de 3 résonateurs parallèles séparés par deux inductances34 Figure 2. 22: Circuit équivalent d'un inverseur d'admittance constituée d'une structure en pi avec des

capacités 34
Figure 2. 23: Filtre passe-bande d'ordre 3 constitué de résonateurs parallèles et de deux structures en

pi avec des capacités 35

Figure 2. 24: Filtre passe-bande constitué de 3 résonateurs parallèles séparés par deux capacités 35

Figure 2. 25: Equivalence entre la structure en T centrale et la ligne (2h, Zc) 35

Figure 2. 26: Résultats de la synthèse passe-bande solution 1. (a) ???????? ?? = ??°. (b) ?????? ?? ?? = ????° 39 Figure 2. 27: Résultats de la synthèse passe-bande solution 1. (a) ???????? ?? = ??????°. (b) ???????? ?? =

??????° 40
Figure 2. 28: Erreur moyenne solution 1 lorsque ?????? ?? ?? ?????????? ???? ??° à ??????° ???????? ???????????=-

30°/GHz 41
Figure 2. 29: Résultats de la synthèse passe-bande solution 1. (a) ??????? ?? ??=-30°/GHz. (b)

??????? ?? ??=-45°/GHz. (c) ???????????=-60°/GHz 43
Figure 2. 30: Résultats de la synthèse passe-bande solution 2. (a) ???????? ?? = ??°. (b) ?????? ?? ?? = -????°

45
Figure 2. 31: Résultats de la synthèse passe-bande solution 1. (a) ???????? ?? = -??????°. (b) ?????? ?? ?? =

-??????° 46
Figure 2. 32: Erreur moyenne solution 2 lorsque ?????? ?? ?? ?????????? ???? ??° à - ??????° ???????? ???????????=-

30°/GHz 47
Figure 2. 33: Résultats de la synthèse passe-bande solution 2. (a) ???????????= -30°/GHz. (b)

??????? ?? ??=-45°/GHz. (c) ???????????=-60°/GHz 49

Figure 2. 34: Bilan sur les performances de la procédure de synthèse de type passe-bande 50

Figure 3. 1: Motif capacitif d'une cellule Phoenix d'ordre 2 51

Figure 3. 2: Quadripôle équivalent 51

Figure 3. 3: Prototype de filtre coupe-bande 52

Figure 3. 4: Lois de phase à synthétiser dans la bande d'intérêt [10,5- 14, 5] GHz. (a) ?11(f0) = 160°.

(b) ?11(f0) = -160° 52
Figure 3. 5: Gabarits en transmission associés aux lois sur la phase en réflexion (a) ?11(f0) = 160°.

(b) ?11(f0) = -160°. 53

Figure 3. 6: Opération de transformation d'un filtre passe-bas en un filtre coupe-bande. 54

Figure 3. 7: Filtre coupe-bande avec inverseurs d'admittances 54

Figure 3. 8: Filtre coupe-bande d'ordre 3 constitué de résonateurs séries et de deux structures en pi

avec des selfs 55
Figure 3. 9: Filtre coupe-bande d'ordre 3 constitué de résonateurs séries et de deux structures en pi

avec capas 55

Liste des figures

73

Figure 3. 10: Quadripôle équivalent obtenue avec la solution 1 56

Figure 3. 11: Quadripôle équivalent obtenu avec la solution 2 56

Figure 3. 12: Résultats de la synthèse coupe-bande solution 2. (a) 0_11 (f0 )=100°. (b) 0_11 (f0

)=120° 59

Figure 3. 13: Erreur moyenne Solution 2 coupe-bande 011f 0 > 0° 60

Figure 3. 14: : Résultats de la synthèse coupe-bande solution 2. (a) 0_11 (f0 )=-100°. (b) 0_11 (f0 )=-

120° 61

Figure 3. 15: Erreur moyenne Solution 2 coupe-bande 0_11 (f_0 )<0° 62

Figure 3. 16: Bilan sur les performances de la procédure de synthèse de type coupe-bande 63

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"Il ne faut pas de tout pour faire un monde. Il faut du bonheur et rien d'autre"   Paul Eluard