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

Chapitre 1- Généralités sur la synthèse des réseaux réflecteurs

Une antenne RA reconfigurable (ou active) offre la possibilité de contrôler la loi de phase appliquée sur la surface réfléchissante et dès lors, un même réseau peut générer toute forme et direction de rayonnement. Ce contrôle est assuré par des composants « actifs » (sens reconfigurable) introduits dans l'élément rayonnant d'où le nom attribué à la cellule déphaseuse : « cellule déphaseuse active ». Parmi les composants actifs les plus utilisés on peut citer :

· Les commutateurs à diodes PIN et les commutateurs à MEMS¹ qui assurent une variation discrète de la phase ; un nombre de bits équivalent est alors associé à la cellule.

· Les capacités variables dites varactor² pour lesquelles la variation de la phase est continue.

Dans le cas d'une antenne réseau réflecteur passive, chacune des cellules unitaires constitutives du réseau est dimensionnée de manière à introduire une phase bien définie dans le but de garantir un diagramme de rayonnement respectant un certain gabarit. La loi de phase introduite et la loi de phase rayonnée sont par conséquent figées et le diagramme de rayonnement obtenu n'est pas modifiable. La phase introduite par la cellule est contrôlée par l'intermédiaire d'un ou plusieurs de ses paramètre(s) géométrique(s). Différents types de géométries de cellule et plusieurs techniques permettant d'élargir les performances de la cellule en termes de bande passante et d'encombrement existent.

L'une des premières solutions proposées en technologie imprimée consistait à utiliser un patch carré de taille fixe. Le contrôle de la phase de l'onde réfléchie se fait par l'intermédiaire d'une ligne à retard (stub) de longueur variable rattaché au patch (cf. Figure 1. 9).

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

Afin de surmonter le problème de transfert d'énergie lié au stub et la limitation de la bande passante de la structure précédente, D. M. Pozar proposa dans [14] une cellule à base de patch de taille variable. La modification de la taille du patch (cf. Figure 1. 10) permet de modifier la fréquence de résonnance de la cellule et donc la phase de l'onde réfléchie. Ce type de structure atteint cependant difficilement une gamme de phase de 360° et ceci au prix d'une résonnance souvent abrupte³. Le même principe a été développé en utilisant différentes géométries telles que des dipôles, des anneaux et des fentes.

Figure 1. 10: Cellule patchs à dimensions variables

Dans le but d'améliorer la gamme de phases assurée par la cellule déphaseuse et la bande passante, des solutions à base de résonateurs multiples en technologie multicouche ont été proposées par J. A. Encinar [15] (cf. Figure 1. 11). Des patchs de tailles différentes sont

¹ MEMS : MicroElectromechanical Systems (microsystèmes électromécaniques).

² Varactor ou diode varicap est une diode à capacité variable.

³ Dont la pente est presque verticale.

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