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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUP

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE ABOU BEKR BELKAID- TLEMCEN FACULTE DE TECHNOLOGIE DEPARTEMENT DU GENIE ELECTRIQUE ET ELECTRONIQUE LABORATOIRE DE TELECOMMUNICATIONS MEMOIRE Pour l’obtention du DIPLOME DE MASTER EN RESEAUX ET SYSTEMES DE TELECOMMUNICATIONS Présentée par Mme MALFI Née HARIZ MANAL Thème CARACTERISATION PRATIQUE DES LIGNES DE TRANSMISSION. APPLICATION AUX CABLES COAXIAUX RG58 ET RG174. Soutenu en Juin 2013 devant le jury composé de : Mr. N. BOUKLI HACENE Prof, Université de Tlemcen Président Mr. B. BENADDA MCA, Université de Tlemcen Examinateur Mr. S.M. BAHRI MCB, Université de Tlemcen Examinateur Melle. Y.BELHADEF MAB, Université de Tlemcen Encadreur ANTENNES MINIATURES ULTRA LARGE BANDE POUR DES APPLICATIONS SANS FIL Je dédie ce modeste travail : Aux plus chères personnes à mon cœur, mes parents le symbole de tendresse et de sagesse qui ont été toujours présents dans mes mauvais et bons moments et qui n’ont pas cesse à me donner les conseils utiles durant toute ma vie. A la source de mes efforts, ma vie et mon bonheur, pour son précieux soutien, pour sa patience, et pour son sourire réconfortant mon mari. A mes partenaires de mon enfance et ma jeunesse Djalila, et à mes frère Miloud, Bilal, et Abdeljalil. A ma belle mère, mon beau père, ma belle sœur et mes beaux frères A ma grand mère, mes tantes, mes oncles. Mes chères cousines, mes cousins A mes amies Souad, Chahinez, et Hanane. A TOUTE LA PROMOTION MASTER RST 2012-2013. merciements : Avant tout, je remercie Allah le tout puissant, de m’avoir permis de mener à bien ce modeste travail. Ce travail a été effectué au Laboratoire de Télécommunications du Département de Génie Electrique et Electronique de la Faculté de Technologie de L’Université Abou Bekr Belkaid Tlemcen Je tiens à exprimer mes vifs remerciements à mon promoteur MelleBELHADEF Yamina, Maître Asistant à l’Université de Tlemcen, de m’avoir encadré le long de ce travail tout en apportant les meilleures idées, son orientation, son suivi, ses conseils et ses remarques durant toute la période de la préparation de ce mémoire; je leur présente toutes mes reconnaissances et mes gratitudes. J’adresse mes sincères remerciements à Monsieur N. BOUKLI HACENE, Professeur à l’Université de Tlemcen,pour avoir accepté de présider le jury de soutenance. Je suis très honorée que Monsieur B. BENADDA, Maître de Conférence classe A à l’Université de Tlemcen, a accepté de porter un regard critique sur ce travail, je le remercie vivement. Je tiens à exprimer ma gratitude à Monsieur S.M. BAHRI, Maître de Conférence classe B à l’Université de Tlemcen, pour l’honneur qu’il m’a fait en acceptant de faire partie du jury. Je remercie également toutes les personnes qu’ils m’ont apportés leurs aides et leurs soutiens que ce soit de prêt ou de loin. Résumé La technologie Ultra Large Bande exige des largeurs de bande de fonctionnement jusqu' à 100% plus grandes que la fréquence centrale de la bande passante. La transmission et la réception réussies d'une impulsion ultra large bande qui occupe le spectre entier de 3,1 à 10,6 GHz. L’objectif de ce mémoire est initialement la conception des antennes monopoles planaires possédant une très large bande passante avec un profil physiquement compact et planaire s'approche du modèle de rayonnement omnidirectionnel. Les antennes monopoles de formes de patchs triangulaire, elliptique et losange qui sont alimentées par un guide d’onde coplanaire ont été simulées à l’aide du logiciel CST Microwave Studio. Une étude de l’influence des différents éléments constituant l’antenne triangulaire est également faite. Les résultats de simulation obtenus sont présentés et discutés. Mots clés : L’antenne ultra large bande, Antenne monopole triangulaire, Antenne monopole elliptique, Antenne monopole losange, CST Microwave Studio, Adaptation, Résultats Radioélectriques. Abstract Ultra Wideband technology requires operating bandwidths up to 100% greater than the center frequency of the bandwidth. The successful transmission and reception of an ultra wideband impulse that occupies the entire spectrum from 3.1 to 10.6 GHz.The objective of this memory is initially the design of the planar monopole antennas having a very broad bandwidth with a physically compact profile and Planar approaches the omnidirectional radiation pattern. The monopole antennas of triangular, elliptical and diamond patchsforms which are fed by a coplanar waveguide were simulated using CST Microwave Studio software. The influence of the various elements constituting the triangular antenna is also made. The simulation results are presented and discussed. Key words: Ultra wideband antenna, Triangular monopole antenna, elliptical monopole antenna, diamond monopole antenna, CST Microwave Studio, Adaptation, Radioelectric results. ﻣﻠﺧص ﺗﺗطﻠب ﺗﻛﻧوﻟوﺟﯾﺎ اﻻﺗﺻﺎﻻت اﻟواﺳﻌﺔ اﻟﻧطﺎق، ﻣوﺟﺎت اﻟﺗﺷﻐﯾل ﺗﺻل إﻟﻰ100 أﻛﺑر ﻣن اﻻرﺗداد .اﻟﻣرﻛزي ﻟﻠﻣﺟﺎل اﻟواﺳﻊ اﻹرﺳﺎل و اﻻﺳﺗﻘﺑﺎل اﻟﻧﺎﺟﺢ ﻋن ﻧﺑض اﻻﺗﺻﺎﻻت اﻟواﺳﻌﺔ اﻟﻧطﺎق ﯾﺣﺗل طﯾف ﻛﺎﻣل ﻣن 3.1 إﻟﻰ10.6 ﺟﯾﻐﺎ ھرﺗز اﻟﮭدف ﻣن ھذه اﻟﻣذﻛرة ھو ﻓﻲ اﻟﺑداﯾﺔ ﺗﺣﻣﯾم ھواﺋﯾﺎت ﻣﺳطﺣﺔ ﻣن ﻧوع ﺗﺗﻣﯾز ﺑﻣﺟﺎﻻت واﺳﻌﺔ ﺟدا و ﻧﻣﺎذج ﻓزﯾﺎﺋﯾﺔ ذات أﺣﺟﺎم ﺻﻐﯾرة و ﻣﺳطﺣﺔ ﺗﺗﻣﯾز ﺑﺎﻟﻧﻣط اﻹﺷﻌﺎﻋﻲ اﻟﻣﺗﻌدد اﻻﺗﺟﺎھﺎت ﺛم ﻣﺣﺎﻛﺎة ﻣﺧﺗﻠف اﻟﮭواﺋﯾﺎت ﻣن ﻧوع ذات اﻻﺷﻛﺎل اﻟﻣﺛﻠﺛﺔ اﻟﺑﯾﺿﺎوﯾﺔ و ھواﺋﯾﺎت اﻟﻣﺎس اﻟﺗﻲ ﯾﻐذﯾﮭﺎ اﻟدﻟﯾل اﻟﻣوﺟﻲ ﻣﺗﺣد اﻟﻣﺳﺗوى ﺑﺣﺑﻛﺔ و ﻟﻘد درﺳﻧﺎ أﯾﺿﺎ ﺗﺄﺛﯾر ﻣﺧﺗﻠف اﻟﻌﻧﺎﺻر اﻟﺗﻲ ﺗﺷﻛل اﻟﮭواﺋﯾﺎت اﻟﻣﺛﻠﺛﺔ و ﺛم أﯾﺿﺎ ﻋرض و ﻣﻧﺎﻗﺷﺔ اﻟﻧﺗﺎﺋﺞ اﻟﻣﺗﺣﺻل ﻋﻠﯾﮭ ﺎ :ﻣﻔﺗﺎح اﻟﻛﻠﻣﺎت ھواﺋﯾﺎت واﺳﻌﺔ اﻟﻧطﺎق، ھواﺋﯾﺎت ﻣﺛﻠﺛﺔ، ھواﺋﯾﺎت ﺑﯾﺿﺎوﯾﺔ،ھواﺋﯾﺎت ،اﻟﻣﺎس، اﻟﺿﺑط ﻧﺗﺎﺋﺞ Monopole Monopole CST Microwave Studio CST Microwave Studio % Monopole Monopole Monopole Tables des matières Dédicace Remerciement Résumé Abstract ﻣﻠﺧص Tables des matières Tables des illustrations Introduction générale........................................................................................................................ 13 Chapitre I : la technologie Ultra Large Bande I.1. Introduction................................................................................................................................. 16 I.2. bref historique de la technologie ULB......................................................................................... 16 I.3. Comparaison système ULB / système à bande étroite…………….................................................. 17 I.4. Définition de l’ULB....................................................................................................................... 18 I.5. Caractéristiques principale d’ULB ............................................................................................... 20 I.5.1. La capacité d’un canal de transmission......................................................................... 20 I.5.2. Les modulations ............................................................................................................ 20 I.5.3 : faible densité spectrale de puissance............................................................................ 20 I.6.Les avantage de l’ULB ............................................................................................................. 21 I.7. Les applications de l’ULB ....................................................................................................... 22 I.7.1. Applications d'aide à la conduite.................................................................................. 22 I.7.2. Application liée aux radars........................................................................................... 23 I.7.3. Application de type « See Through Wall» ................................................................... 24 I.7.4. système de communication sans fil............................................................................. 25 I.8. Conclusion ............................................................................................................................... 25 Chapitre II : Antennes Ultra Large Bande II.1.Introduction .............................................................................................................................. 27 II.2.Antennes indépendantes de la fréquence............................................................................ 27 II.2.1. Les antennes spirales ....................................................................................................... 27 II.2.1.1. Antenne à spirale logarithmique .............................................................................. 28 II.2.1.2. Antenne spirale conique .......................................................................................... 30 II.2.1.3. Antenne à spirale d'Archimède ................................................................................ 31 II.2.2. Les antennes log-periodique........................................................................................... 32 II.2.2.1. L’antenne log-periodique circulaire......................................................................... 33 II.2.2.2. L’antenne log-périodique trapézoïdale ................................................................... 34 II.2.2.3. L’antenne dipôle log-périodique.............................................................................. 35 II.3. Antenne directive .................................................................................................................... 36 II.3.1. L’antenne cornet ............................................................................................................ 36 II.3.2. Antenne à transition progressive (Vivaldi)............................................................................. 37 II.4. Antennes omnidirectionnelles ............................................................................................... 38 II.4.1. Antenne biconique.......................................................................................................... 38 II.4.2. Antenne discône ............................................................................................................ 39 II.4.3. Dipôles/ monopoles planaire ultra large bande....................................................................... 40 II.4.3.1. Antenne papillon (Bow Tee) ....................................................................................... 40 II.4.3.2.Antenne circulaire planaire........................................................................................... 41 II.5. Récapitulatif des caractéristiques des antennes........................................................................ 42 II.6. conclusion .................................................................................................................................. 44 Chapitre III : conception des antenne miniatures de type monopole planaire III.1. Introduction............................................................................................................................... 46 III.2. Etude d’un monopole triangulaire alimenté par CPW.............................................................. 46 III.3. Etude paramétrique de l’antenne monopôle triangulaire........................................................ 49 III.3.1. Largeur du plan de masse latérale L............................................................................. 49 III.3.2. épaisseur e de plan de masse latérale ........................................................................... 50 III.3.3. Longueur de guide d’onde coplanaire l....................................................................... 50 III.3.4. Largeur de conducteur centrale W ............................................................................... 51 III.3.5. Largeur G des fentes..................................................................................................... 52 III.4. Dimension d’un monopole triangle optimise............................................................................ 52 III.5. Etude d’un monopole triangulaire a ouverture ........................................................................ 54 III.6. Etude d’un monopole triangulaire à fentes et plan de masse replié........................................ 56 III. 7. Etude d’un monopole elliptique alimentée par CPW............................................................... 59 III.8. Etude d’un monopole losange alimenté par CPW .................................................................... 62 III.9. Conclusion ................................................................................................................................. 65 Conclusion générale.......................................................................................................................... 67 Bibliographie...................................................................................................................................... 69 Table des illustrations Chapitre I Figure Figure I. 1: Comparaison en temporel et fréquentiel d'un signal à bande étroite et d'un signal ULB.............. 17 Figure I. 2 : Comparaison entre la DSP d’un signal à bande étroite et d’un signal ULB.................................... 18 Figure I.3: Masques spectraux définis par la FCC. ............................................................................................ 19 Figure I.4 : Différentes applications de l’ULB.................................................................................................... 22 Figure I.5 : Détection de véhicules à une intersection. ................................................................................... 23 Chapitre II Figure Figure II.1 : Antenne spirale logarithmique .................................................................................................... 28 Figure II.2 : Antenne spirale conique ........................................................................................................... 30 Figure II.3 : l'antenne spirale d’Archimède ................................................................................................... 32 Figure II.4 : Antenne log-périodique circulaire. ............................................................................................. 33 Figure II.5 : Antenne log-périodique trapézoïdale............................................................................................ 34 Figure II.6 : Réalisation de l’antenne dipôle log-périodique ............................................................................ 35 Figure II.7 : Antenne cornet ULB. .................................................................................................................. 36 Figure II.8 : Différente type d’antenne TSA. .................................................................................................. 37 Figure II.9: Antenne Vivaldi antipodale. ........................................................................................................... 38 Figure II.10 : Antenne biconique finie .......................................................................................................... 39 Figure II.11 : Antenne discône. ..................................................................................................................... 39 Figure II.12 : Antenne papillon ....................................................................................................................... 40 Figure II.13 : Quelques géométries d’antennes planaires. ................................................................................ 41 Tableaux Tableau II.1: Récapitulatif des caractéristiques des antennesULB. .................................................................. 43 Chapitre III Figure Figure III.1: Antenne monopole triangulaire et sa structure dans le rédacteur de CST ................................... 47 Figure III.2. (a) : Coefficient de réflexion. ......................................................................................................... 47 (b) : Lieux d’impédance d’entrée.................................................................................................. 47 Figure III. 2. (c) : Diagramme de rayonnement en 2D....................................................................................... 48 Table des illustrations (d) : Diagramme de rayonnement en 3D. .................................................................................... 48 Figure III. 3 : Influence de uploads/Litterature/ memoire-m2.pdf