Dually-Polarized Microwave Components Based on Polarization-Selective Coupling for Green Wireless Systems

Avec le développement rapide et continu de technologies et de réseaux sans fil de nouvelle génération tels que la 5G et avec les ressources limitées d'énergie et de spectre disponibles pour soutenir ces développements sans fil rapides, l'exploration des bandes millimétriques sous-utilisées devient incontournable. Il devient de plus en plus crucial de se concentrer sur la réduction de la consommation d'énergie dans les futurs systèmes sans fil. Le moyen le plus efficace de réception d'énergie d'onde électromagnétique est de capturer complètement les deux composantes orthogonales de son vecteur de champ de propagation en relation avec la diversité de polarisation. De plus, l'utilisation d'ondes bi-polarisées permet l'amélioration d'une capacité de transmission via la réception simultanée de deux canaux orthogonaux. Cette thèse montre comment proposer et exploiter le concept très original de la diversité de polarisation sur la bande de fréquences mmW qui a été assignée aux applications sans fil. Auparavant, la diversité de polarisation était mise en oeuvre dans des profils non planaires, ce qui compliquait son intégration avec l'application de carte de circuit imprimé (PCB). Par conséquent, la motivation principale de cette thèse est de mettre en oeuvre la diversité de polarisation dans les profils planaires aux bandes de fréquence récemment assignées autour de 28 GHz et 38 GHz pour être intégrée dans la cinquième génération (5G) de communication sans fil. Ceci est fait en développant la théorie du fonctionnement et de la procédure de conception des composants MMW à double polarisation. La nouveauté présentée dans ce travail de thèse réside dans le développement d'un principe de fonctionnement permettant de concevoir et de mettre en évidence une classe de composants mmW bi-polarisés, à savoir les coupleurs 3dB, les coupleurs 0dB et les déphaseurs. Cela permet le développement de réseaux de formation de faisceau bi-polarisés tels que la matrice de Butler et les systèmes de télédétection à polarisation, basés sur une jonction à six ports à double polarisation. Une procédure de conception analytique complète est présentée avec des vérifications à travers des simulations pleine onde et des mesures de prototypes. La diversité de polarisation a été un facteur essentiel dans la performance et l'amélioration de la capacité de divers systèmes sans fil, y compris les réseaux cellulaires. Par conséquent, la conception et le développement de structures d'alimentation d'antenne bi-polarisées dans la bande mmW sont indispensables.