Conception et réalisation d'un réseau d'antenne 8x16 éléments et de composants tridimensionnels à ondes millimétriques à base d'interconnexions verticales sur guides intégrés au substrat

Les systèmes d'imagerie passives à ondes millimétriques nécessitent des antennes de taille compacte et à faible coût, présentant un gain élevé, de faibles pertes et une grande efficacité. Afin de réaliser une antenne satisfaisant ces exigences, une structure d'alimentation tridimensionnelle compacte, associée à 8x16 antennes éléments à rayonnement longitudinal à fort gain, est présentée dans ce mémoire. L'ensemble de contributions réalisées dans le cadre de ce travail sera décrit comme suit. Premièrement, pour être capable de construire ce réseau diviseur/combineur de puissance non planaire exclusivement avec la technologie du guide d'ondes intégré au substrat (GIS) sans l'utilisation de transitions en microruban, en fentes ou en guide d'ondes métallique pour passer du plan-H au plan-E, un coin plan-E uniquement basé sur la technologie (GIS) est étudié, analysé et démontré pour la première fois. Cette interconnexion GIS verticale, qui peut être fabriquée avec des circuits imprimés ou d'autres procédés similaires, amène des avantages attractifs en termes de coûts, de flexibilité et d'intégrabilité. Deux circuits prototypes avec des bras verticaux tournés respectivement de 0 et 45 degrés sont fabriqués. La version standard montre des pertes d'insertion de 0,5 dB dans la bande de 30 à 40 GHz, tandis que celle pivotée présente 0,7 dB de pertes sur la même plage de fréquences. Avec ce coude, une jonction–T plan-E est étudiée et conçue. Les résultats mesurés montrent 10 dB de pertes par réflexion sur 19% de largeur bande autour de 35 GHz avec moins de ± 4 degrés de déséquilibre de phase. Un diviseur T-magique large bande optimisé est démontré et fabriqué. Les résultats simulés et mesurés montrent une puissance répartie uniformément et un très bon isolement avec de faibles pertes par réflexion. En associant deux antennes avec deux coudes aux bras verticaux pivotés de 45 degrés et dupliqués en miroir, un système de double polarisation est obtenu, montrant une isolation de plus 20 dB de 32 à 40 GHz. Deuxièmement, une antenne à fente corrugée Fermi à rayonnement longitudinal alimentée en GIS avec un faisceau étroit et une large bande est fabriquée. Le gain réalisé en mesures est d'environ 18,4 dBi. Une fente évasée en air créée au centre de l'antenne, lorsque cette dernière est utilisée dans un réseau, vise à réduire le couplage entre deux éléments adjacents.