New Circular Polarization Selective Surface Concepts Based on The Pierrot Cell Using Printed Circuit Technology

RESUMÉ Ce mémoire porte sur la recherche d'une méthode alternative permettant de construire une surface sélective en polarisation circulaire (circular polarization selective surface, ou CPSS) basée sur la cellule de Pierrot en utilisant la technologie des circuits imprimés. Cette technique de fabrication utilise un substrat mince plié, ce qui permet la mise en œuvre des cellules de Pierrot sur une couche de métal définie par des techniques de circuits imprimés de précision, sans avoir besoin de trous d'interconnexion métallisés. Différentes topologies des CPSS sont analysées afin de rendre le CPSS plus efficace en termes de bande passante et de l'indépendance de l'angle d'arrivée de l'onde incidente. Des prototypes de CPSS réfléchissants pour la polarisation circulaire gauche et transparents pour la polarisation circulaire droite sont conçus pour illustrer les avantages de l'approche proposée. Le premier prototype est un CPSS composé de cellules simples de Pierrot optimisées pour avoir de bons coefficients de réflexion et de transmission. Ce prototype a été construit et ensuite caractérisé par un banc de test en fonctionnement dans la bande K. Les coefficients de transmission des ondes planes en incidence normale et de polarisations circulaires droite et gauche sont -0.48 dB et -24 dB respectivement. La bande passante obtenue pour un coefficient de transmission de la polarisation circulaire gauche inférieure à -3 dB était de 17.6%. Ces résultats sont en bon accord avec les résultats de simulations obtenus avec HFSS. Une deuxième variante considérée est une cellule de Pierrot avec une charge série ajoutée sur le segment du milieu. Grâce à cette cellule, il est possible d'égaliser les fréquences pour lesquelles il y a un meilleur fonctionnement pour les polarisations circulaires droite et gauche. Cette cellule a permis d'obtenir une amélioration pour le rapport copolarisation à polarisation croisée pour les ondes RHCP de 10 dB à 20 GHz. La charge supplémentaire n'affecte pas la performance de la polarisation circulaire gauche comme prévu. La troisième variante est une cellule de Pierrot à 90 degrés. Cette cellule est conçue afin de permettre d'imprimer sur le même substrat deux types de cellules fonctionnant à des fréquences différentes, et ainsi permettre d'élargir la bande de fonctionnement des CPSS.