Dans cette thèse, nous avons d'abord réalisé une analyse de la performance analytique des deux plus populaires systèmes de la radio cognitif (CR), à savoir les réseaux de radio cognitive (CRN) interweaved et underlay. Il a été montré que numériquement le comportement de chacun des approches CRN examinés est fortement dépendant des paramètres du système de base. En outre, nous avons étudié le problème de taux optimale de recevoir BF et la sélection de l'utilisateur, compte tenu de la liaison montante d'un multi-utilisateur, CRN sans priorité. Comme l'hypothèse d'une information d'état de canal (CSI) réglage, par lequel les chaînes concernées ne seraient que instantanément (resp. statistiquement) connu est, en grande partie, optimiste (resp. pessimiste), nous avons considéré un scénario de CSI mixte. Ensuite, le problème de taux des optimale de transmission BF pour un MISO underlay CRN, en supposant l'existence de CSI mixte, a ensuite été formulée. Se concentrer sur la communication de downlink, l'objectif de la conception du système était la maximisation de la capacité ergodique réalisable du système secondaire, soumis à une contrainte de taux moyen imposée sur la communication primaire. Poursuite de l'enquête du problème de précodage dernier avec la connaissance du canal distribute et mixte, nous avons développé un système de coordination, selon lequel, les émetteurs de coordonner sur la base de statistiques (covariance) des informations de la chaîne mondiale. La stratégie de pré-codage proposé a été montré à surperformer les approches classiques tirés de la littérature. Enfin, dans un cadre CRN priorité, nous avons proposé un algorithme d'affectation des pilotes. / In this thesis, we initially conducted an analytical performance analysis of two of the most popular cognitive radio (CR) schemes, namely the interweaved and the underlay cognitive radio network (CRN) approaches. It was numerically shown that the behavior of each of the examined CRN approaches is highly dependent on basic system parameters. Furthermore, we studied the problem of rate-optimal receive BF and user selection, considering the uplink of a multi-user, unprioritized CRN. As the assumption of a channel state information (CSI) setting, whereby the involved channels would be merely instantaneously (resp. statistically) known is, to a great extent, optimistic (resp. pessimistic), we considered a mixed (combined) CSI scenario. Then, the problem of rate-optimal transmit BF for a MISO underlay CRN, assuming the existence of mixed CSI, was thereafter formulated. Concentrating on downlink communication, the goal of the system’s design was the maximization of the secondary system’s achievable ergodic capacity, subject to an average rate constraint imposed on primary communication. Continuing the investigation of the latter precoding problem with mixed, distributed channel knowledge, we developed a coordination scheme, according to which, the transmitters coordinate on the basis of statistical (covariance) information of the global channel. The proposed precoding strategy was shown to outperform conventional approaches taken from the literature. Finally, within a prioritized CRN framework, we proposed a pilot assignment algorithm.

Avec le nombre croissant de services accessibles par l'utilisateur sur un terminal mobile, les caractéristiques multi-standards et la reconfigurabilité des chaînes radio-fréquences amènent des contraintes de conception de plus en plus importantes sur les composants RF, en particulier sur les filtres. La solution que nous proposons dans ce travail consiste à répartir la fonction de filtrage sur l'ensemble de l'émetteur RF. Ainsi, tout en gardant sa fonctionnalité première, chaque composant (filtre, duplexeur, amplificateur, antenne...) apporte une fonction de filtrage supplémentaire et/ou complémentaire qui permet, une fois intégré dans l'ensemble de la chaîne, de répondre aux gabarits imposés par les différents standards. Ce mémoire présente une première étude sur ce sujet. Il met en évidence la faisabilité du concept de filtrage réparti, avec la présentation de quelques architectures multi-fonctions : amplificateur-filtrant, diviseur de puissance filtrant, antenne filtrante...

Thèse doctorat : Électronique : Lille 1 : 2003. / N° d'ordre (Lille 1) : 3387. Résumé en français et en anglais. Bibliogr. à la suite de chaque chapitre.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Microondes et Microtechnologies : Lille 1 : 2004. / N° d'ordre (Lille 1) : 3594. Résumé en français et en anglais. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. à la suite de chaque chapitre.

De nos jours, les antennes à réseaux transmetteurs attirent un grand intérêt pour de nombreuses applications civiles et militaires aux bandes de fréquence comprises entre 10 et 110 GHz (réseaux de communication 5G, liens point à point, radars, etc.).Le travail de thèse vise à faire des innovations dans la modélisation et la conception d'antennes à réseaux transmetteurs pour des applications en bande Ka (28-40 GHz). Il porte plus précisément sur le développement d'outils numériques pour l’analyse théorique des réseaux transmetteurs, la conception et la démonstration de plusieurs prototypes avec des fonctionnalités avancées, telles que des réseaux transmetteurs passifs (larges bandes ou à multifaisceaux) et actifs (à reconfiguration électronique).La première partie des travaux consiste en une analyse théorique des réseaux transmetteurs. Dans un premier temps, l’impact de la méthode de compensation de phase sur les performances des réseaux transmetteurs est étudié. La loi de compensation de phase de l’onde quasi-sphérique incidente sur l’ouverture du réseau transmetteur est calculée en utilisant deux méthodes nommées compensation à phase constante et compensation par ligne à retard, et nous montrons que cette dernière permet d’augmenter la bande passante du réseau transmetteur et de corriger les erreurs de dépointage du faisceau. Dans un second temps, le principe de fonctionnement des réseaux transmetteurs facettés est décrit en détail. La simulation numérique du réseau transmetteur à trois facettes est validée au travers de simulations électromagnétiques 3-D. Pour un certain angle d’inclinaison, nous montrons que la bande passante et la capacité de dépointage du réseau transmetteur sont améliorées au détriment du gain.La suite des travaux porte sur la conception et le prototypage de deux réseaux transmetteurs passifs, dont l’un à faisceau collimaté et très large bande et l’autre à quatre faisceaux fixes. Les deux réseaux transmetteurs sont basés sur une cellule élémentaire à 3bits qui assure une double fonction à savoir la compensation de phase et la conversion de la polarisation linéaire en circulaire. Le réseau passif à faisceau collimaté présente un gain mesuré de 33,8 dBi (correspondant à une efficacité d'ouverture de 51,2%) et une bande passante à -3 dB supérieure à 15,9%. La distribution de phase du réseau transmetteur à quatre faisceaux a été optimisée par un algorithme génétique afin d’avoir des faisceaux dépointés à ± 25° dans le plan horizontal et le plan vertical à la fréquence d’optimisation.La dernière partie des travaux vise la conception d’un réseau transmetteur reconfigurable à 27-31 GHz. Dans un premier temps, une cellule élémentaire active à quatre états de phase (2 bits) en polarisation linéaire a été conçue et validée expérimentalement. Elle est composée de six couches métalliques imprimées sur trois substrats. Les éléments rayonnants sont des antennes patch rectangulaires comprenant chacun deux diodes PIN pour contrôler la phase de transmission. Le principe de fonctionnement de la cellule élémentaire a été validé expérimentalement avec des pertes d’insertion minimales de 1.6-2,1 dB et une bande passante en transmission (à 3 dB) de 10-12,1% pour les quatre états de phase 0 °, 90°, 180° et 270°. Cette cellule a ensuite été utilisée pour la conception d’un réseau transmetteur reconfigurable comprenant 14 × 14 cellules unitaires et 784 diodes PIN. Un prototype a été réalisé et caractérisé, il présente un gain maximum mesuré de 19,8 dBi, correspondant à une efficacité d'ouverture de 23,5%, et une bande passante à 3 dB de 4,7 GHz (26,2-30,9 GHz). Malgré quelques éléments défaillants, ce prototype valide le principe de fonctionnement et la faisabilité de réseaux transmetteurs en bande Ka avec une quantification de phase de 2 bits et constitue une des premières réalisations de ce type dans l’état de l’art actuel. / Nowadays, transmitarray antennas are of great interest for many civil and military applications in frequency bands between 10 and 110 GHz (5G mobile networks, point-to-point communication systems, radars, etc.).This thesis aims to make major innovations in modeling and design of transmitarray antennas for Ka-band applications (28-40 GHz). It focuses on the development of numerical tools, and the design and demonstration of several prototypes with advanced functionalities, such as passive (broadband or multibeam) and active (at electronic reconfiguration) transmitarrays.The first part of the work consists of a theoretical analysis of the transmitarray antenna. In a first step, the impact of the phase compensation method on the performance of the transmitarray is studied. The phase compensation law of the quasi-spherical wave incident on the array aperture is calculated using two methods called constant phase compensation and true-time delay (TTD) compensation. The numerical results show that TTD compensation allows an increase of the transmitarrays bandwidth and a reduction of the beam squint as compared to constant phase-shift compensation. In a second step, the operating principle of facetted transmitarrays is described in detail. The numerical simulation of a 3-facet transmitarray is validated through 3-D electromagnetic simulations. For a certain facet angle, the bandwidth and the beam scanning capability of the TA are improved at the expense of the gain.The next step of the work concerns the design and prototyping of two passive transmitarray antennas, one with a collimated and a large bandwidth, and the other with four fixed beams. The two transmitarrays are based on a 3-bit unit-cell providing two functions, namely the phase compensation and the polarization conversion from linear to circular. The passive beam-collimated transmitarray exhibits a measured gain of 33.8 dBi (corresponding to an aperture efficiency of 51.2%) and a 3-dB gain-bandwidth larger than 15.9%. The quad-beam transmitarray phase distribution has been optimized by a genetic algorithm code coupled with an analytical tool. The array is designed to radiate four beams at ±25° in the horizontal and vertical planes at the optimization frequency.The last part of the work aims to the design of a 27-31 GHz reconfigurable transmitarray antenna. Initially, an active unit-cell with four phase states (2 bits) in linear polarization was designed and validated experimentally. It consists of six metal layers printed on three substrates. The radiating elements are rectangular patch antennas, each of them including two PIN diodes to control the transmission phase. The operating principle of the unit-cell has been experimentally validated with a minimum insertion loss of 1.6-2.1 dB and a 3-dB transmission bandwidth of 10-12.1% for the four phase states. 0°, 90°, 180° and 270°.Then, this unit-cell was used for the design of a reconfigurable transmitarray antenna comprising 14 × 14 unit cells and 784 PIN diodes. A prototype was realized and characterized, it presents a measured maximum gain of 19.8 dBi, corresponding to an aperture efficiency of 23.5%, and a 3-dB bandwidth of 4.7 GHz (26.2% at 30.9 GHz). Despite some faulty elements, this prototype validates the operating principle and the feasibility of Ka-band transmitarray antennas with a 2-bit phase quantization. It is one of the first demonstration of such an antenna in the current state of the art.

On assiste actuellement à un développement très important des radiocommunications en milieux urbains et à l'intérieur des édifices notamment avec la généralisation des réseaux WLAN et l'augmentation du nombre de terminaux mobiles capables de se connecter à ces réseaux. Ces communications sont altérées par la présence de trajets multiples à l'origine d'évanouissements de puissance du signal au niveau du récepteur. La diversité d'antennes qui consiste à recevoir et à recombiner des signaux décorrélés reçus par un système d'antennes présentant de la diversité (diversité spatiale, de polarisation ou de diagramme) constitue un moyen efficace pour améliorer le lien radio dans ces environnements sujets aux multi trajets. Dans un contexte SIMO (Single Input Multiple Output), nous avons donc travaillé sur différents systèmes d'antennes présentant de la diversité et potentiellement intégrables dans des objets communicants mobiles. Afin de comparer leurs performances, nous avons développé et implémenté une méthodologie d'évaluation théorique de la diversité en introduisant des nouvelles notions comme le gain de diversité référencé. Cette méthodologie permet de choisir objectivement le système d'antennes le plus adapté pour une application donnée comme le montre plusieurs cas étudiés au travers d'exemples concrets. En complément des outils théoriques définis, nous avons travaillé sur la mise au point d'un banc de test permettant de quantifier l'amélioration du lien radio en termes de taux d'erreur binaire apporté par un système à diversité d'antennes. Cette méthode d'évaluation expérimentale se différencie de l'état de l'art en proposant un système basé sur l'utilisation de signaux radios modulés correspondant à des standards existants. Les résultats d'une première campagne de mesures et le protocole expérimental sont détaillés dans ce document.

Le travail présenté dans ce mémoire de HDR porte sur le développement d'antennes millimétriques en bande W. Ces dernières succientent un regain d'intérêt suite à l'émergence des applications civiles en gamme millimétrique, notemment dans le domaine des radar. Concevoir de telles antennes, de type reflectarray, implique non seulement le développement d'outils de simulation/modélisation spécifiques mais aussi la mise en place de dispositifs de mesures adaptés. Le manuscrit s'articule autour de axes de recherche: - le premier chapitre présente les principaux résultats obtenus dans le cadre des antennes millimétriques pour radar embarqués, - le second chapitre décrit les études relatives aux réseaux réflecteurs et lentilles diélectriques, - le troisième chapitre est consacré à la métrologie des antennes avec la mise en place du système de mesure en bande millimétrique et l'étude d'une base compacte, - le quatrième et dernier chapitre est la synthèse des travaux menés entre 1996 et 2001 sur les structures planaires pour l'insertion de fonctions actives.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Micro-ondes, électromagnétiques et optoélectronique / communications : Toulouse, INPT : 2007. Reproduction de : Thèse de doctorat : Micro-ondes, électromagnétiques et optoélectronique / communications : Tunis, ENIT : 2007. / Thèse soutenue en co-tutelle. Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 71 réf.

Th. 3e cycle--Électronique--Lille 1, 1980. N°: 858.

La demande toujours croissante de connectivité et de débit de données requiert une rupture dans la conception des futurs réseaux de communication et systèmes radio. Plusieurs applications émergentes en bande millimétrique, notamment les réseaux mobiles de cinquième génération (5G) et les communications satellites, exigent des antennes large bande qui assurent une grande couverture angulaire, tout en étant à la fois compactes, facilement intégrables et à bas coût.Cette thèse propose des systèmes antennaires multifaisceaux large bande et à très grande couverture angulaire, appelés «Continuous Transverse Stub Antenna» (CTS), pour réaliser un bon compromis de l’ensemble de ces objectifs. L’architecture de l’antenne comprend un réseau de fentes longues excitées par un réseau d’alimentation en chandelier, basé sur des guides d’onde à plans parallèles. Cette structure est excitée par un formateur de faisceaux quasi-optique co-intégré. La première partie du manuscrit présent des nouveaux modèles numériques qui facilitent la conception de chaque sous-système de l’antenne et permettent l’analyse des performances globales, soit en termes d’adaptation, soit en termes de diagrammes de rayonnement. Ces outils sont exploités pour la conception d’antenne et pour étudier les limites en balayage. La thèse se poursuit en présentant de nouvelles solutions technologiques et de nouveaux design pour intégrer les antennes CTS dans des modules multicouches planaires et à faible profil. La conception et la caractérisation de deux antennes intégrées en technologie LTCC pour des points d’accès 5G à 60 GHz sont discutées. L’une des deux est à faisceau fixe, l’autre est à balayage électronique, avec une couverture de ±40°, de faibles lobes secondaires et un niveau élevé de recoupement des faisceaux. Enfin, nous proposons l’association de radomes polarisants planaires à faible profil aux antennes CTS, pour réaliser des systèmes rayonnants en polarisation circulaire. Une méthodologie systématique pour la conception de polarisateurs à très large bande est présentée, ainsi qu’un design couvrant entièrement la bande Ka pour des applications satellites. / The ever-growing demand for fast and seamless connectivity shows the need of new wireless standards and technologies. Novel broadband, wide-angle scanning antennas achieving an optimal trade-off among size, gain, efficiency and costs are crucial to the development of emerging applications at millimeter waves, such as fifth-generation (5G) mobile networks and satellite communications. In this thesis, multibeam parallel-fed continuous transverse stub (CTS) array antennas are proposed as possible candidates for future mm-wave communications and are developed to tackle these requirements. The antenna architecture comprises an array of long slots, a corporate feed network based on parallel plate waveguides (PPWs) and an integrated quasi-optical beamformer. First, novel numerical models for the analysis of each subsystem and of the overall antenna, are presented, which enable an efficient and modular design of CTS antennas. These tools are exploited to derive design guidelines and assess the scanning performance. Then, novel design and technological solutions for the integration of CTS antennas in flat, low-profile multilayer modules are discussed. The design and characterization of two prototypes in LTCC technology, for 60-GHz mobile access points are presented: a fixed beam array and a switched-beam antenna with a field of view of ±40°, low SLLs and high beam overlap. Finally, planar linear-to-circular polarization converters are proposed to realize circularly polarized CTS antenna systems. A procedure to achieve an ultra-wideband, low-loss polarization conversion is outlined and a design for Ka-band satellite application is presented.