Contributions au contrôle du faisceau d'antenne réflecteur en utilisant les surfaces sélectives en fréquences et les réseaux réflecteurs

Les satellites utilisent généralement des antennes construites à base de réflecteurs paraboliques. Pour couvrir une seule zone de la Terre, on utilise deux antennes de taille différente pour les bandes de transmission et de réception. Le contrôle des faisceaux de l'antenne réflecteur nous permettra de combiner les deux antennes tout en maintenant la même largeur de faisceau dans chaque bande. Ce contrôle de faisceaux pourra se faire en utilisant des surfaces sélectives en fréquences (SSF) ou des réseaux réflecteurs (RR). Dans le but de pouvoir utiliser des SSF pour couvrir l'ouverture de l'antenne parabolique, nous avons montré les étapes de la conception d'une SSF bi-bandes multi-couches (à 20 GHz et 30 GHz). Une modification de la géométrie des ouvertures de la cellule est proposée pour diminuer la taille de la cellule en modifiant l'impédance de l'élément. Ainsi, nous avons éloigné les lobes discordants à des fréquences hors des bandes d'intérêt et évité des distorsions dans la bande de fréquences de 30 GHz. Par la suite, nous avons opté pour une SSF en deux couches identiques pour garantir une stabilité de la bande passante en fonction de l'angle d'incidence. Nous avons remarqué des variations brusques des coefficients de transmissions de la SSF à environ 23 GHz. Ces fluctuations sont dues à une excitation d'ondes de surfaces par des modes d'ordres supérieurs. Dans cette étude nous avons supposé que la SSF est de taille infinie. Ce type d'étude nous permet de tenir compte de l'excitation de ces ondes de surfaces. Par ailleurs, l'excitation de ces ondes de surface guidées par le réseau (OSGR) d'éléments ne peut se manifester que lorsque nous étudions une SSF de taille finie. La diffraction des OSGR aux extrémités de la SSF peut modifier le diagramme de rayonnement de l'antenne. Ainsi, nous avons présenté et étudié une méthode numérique pour analyser les SSF de tailles finies en tenant compte des OSGR. D'un autre côté, nous avons présenté les étapes de la conception d'un réseau réflecteur (RR) bi-bandes dont le but est de réfléchir le signal d'une bande de fréquences (dans ce cas 10 GHz) vers la direction spéculaire et de réfléchir le signal de l'autre bande de fréquences (dans ce cas 15 GHz) vers une direction non-spéculaire. Les mesures montrent qu'à 10 GHz le signal est réfléchi vers la direction spéculaire et qu'à 15 GHz le faisceau principal est dirigé vers la direction désirée. Cependant, à 15 GHz, une partie du signal est réfléchie vers la direction spéculaire. Ainsi, nous avons présenté une étude approfondie de ce phénomène de la réflexion dans la direction spéculaire par un RR conçu pour réfléchir vers une direction non-spéculaire. En se basant sur l'hypothèse que ce phénomène est dû à une erreur périodique des phases des éléments du RR, nous avons montré que quand nous ajoutons une erreur périodique linéaire aux phases désirées des éléments, nous obtenons un bon accord entre notre modèle et la simulation par HFSS. Ainsi, ce modèle simple nous a permis d'estimer les directions des lobes indésirables dues à cette erreur. En plus, une étude de l'amplitude de cette réflexion spéculaire en fonction de la couverture du RR par les patchs métalliques est présentée.