Low-Profile Antennas for Aircraft Communication Systems

Dans les aéronefs, les antennes sont utilisées pour les communications ainsi que pour différents systèmes de navigation allant de 30 MHz à 4 GHz et plus. Le positionnement des antennes sur l'aéronef est crucial pour les systèmes avioniques. Les antennes de type « lame » (blade antennas) sont généralement utilisées dans l'aéronef pour divers systèmes de communication. L'antenne lame est essentiellement un monopole qui fait généralement autour d'un quart à un huitième de longueur d'onde et est encapsulée dans un radôme. À basse fréquence, la taille de la lame devient suffisamment grande pour introduire du bruit, augmenter la traînée aérodynamique de l'antenne et causer des dommages suite à une collision avec des équipements au sol lors de l'entretien et le service de l'aéronef. Par conséquent, et afin d'améliorer l'aérodynamisme des avions commerciaux efficaces, il devient nécessaire de disposer d'antennes conformes, à hauteur réduite et multifonctionnelles. Dans les avions commerciaux performants, l'aluminium est graduellement remplacé par un matériau composite à base de fibres de carbone. Ce matériau a l'avantage d'offrir une résistance meilleure que celle de l'aluminium pour un poids équivalent et aussi de réduire les coûts d'enretien et de réparation. Dans cette thèse, quatre différents concepts d'antenne sont suggérés afin de réduire la hauteur d'une antenne, comparée aux antennes disponibles sur le marché pour des bandes de communications à Très Hautes Fréquences (VHF Comms 118-137 MHz), du système d'alerte de trafic et d'évitement de collision (TCAS 1.03-1.09 GHz) et du système d'équipement de mesure de distance (DME 0.96-1.22 GHz). Deux des concepts proposés sont basés sur le l'antenne en T avec des broches de court-circuit et des tronçons parasites pour rendre l'antenne à profil bas. Les deux autres concepts utilisent le chargement d'un monopole avec un matériau magnéto-diélectrique (MMD) et le chargement d'une antenne planaire avec un conducteur magnétique artificiel (CMA) pour rendre l'antenne à profil bas. Le premier design consiste en une antenne bi-bande couvrant à la fois les bandes Comms TCAS et VHF. Une antenne VHF d'un dixième à l'échelle physique a été étudiée précédemment dans notre groupe de recherche, se basant sur le concept de monopole en T avec broches de court-circuit et tronçons parasites.