Avec le développement de l’internet des objets et l’augmentation des applications sans fil, les antennes sont de plus en plus présentes au quotidien. Cependant, l’implantation de ces antennes est un challenge tant d’un point de vue technologique (intégration des antennes dans les dispositifs), que psychologique (acceptabilité des antennes par le grand public). Dans ce contexte, le développement d’antennes optiquement transparentes permet non seulement leur implantation sur de nouvelles surfaces (vitrages d’immeubles, écrans de smartphones ...), mais promeut aussi leur acceptabilité par le grand public grâce à leur faible impact visuel. Ce travail présente la conception, la fabrication et la caractérisation d’antennes actives optiquement transparentes. Le matériau transparent et conducteur utilisé est un maillage métallique à pas micrométrique développé spécifiquement, alliant conductivité électrique et transparence optique élevées. Dans ce cadre, un premier prototype d’antenne transparente et miniature en bande FM utilisant un transistor MESFET de dimensions sub-millimétriques a été réalisé. Des antennes agiles en fréquence en bande X (~10 GHz) couplées, soit à une diode varicap localisée (agilité ~10%), soit à un matériau ferroélectrique (agilité ~2%), ont été développées et étudiées. Une antenne passive transparente a été conçue en bande V (~60 GHz). Enfin, une transition optique (1540 nm) / hyperfréquence (1,4 GHz) a été réalisée et caractérisée, basée sur la transmission optique d’un faisceau laser au travers du matériau constitutif de l’antenne. Pour l’ensemble des prototypes réalisés, une transparence optique supérieure à 80% dans le domaine du visible associée à une résistance par carré inférieure à 0,1 ohm/sq ont été utilisées. / Within the development of the Internet of Things (IoT) and the increase of the wireless communications, antennas are even more present on everyday life. However, antenna implementation is a real challenge, from a technological point of view (antenna integration into the devices) and from a psychological point of view (acceptability by the general public). Within this framework, the development of optically transparent antennas on new surfaces (glass windows, smartphone screens . . . ) is of great interest to improve the network coverage and to assist the general public in acceptability thanks to the low visual impact of such printed antennas. The present work deals with the design, the fabrication and the characterization of optically transparent and active antennas. The transparent and conducting material used is a micrometric mesh metal film specifically developed, associating high electrical conductivity and high optical transparency. A first optically transparent and miniature FM antenna based on a MESFET transistor with micrometric size has been designed and fabricated. Frequency agile antennas operating in X-band (~10 GHz), based on a beam-lead varactor (agility ~10%) and on a ferroelectric material agility ~2%), have been developed and characterized. An optically transparent and passive antenna has been studied in V-band (~60 GHz). At last, optics (1540 nm) / microwave (1.4 GHz) transition has been performed based on the transmission of a laser beam through the transparent antenna. For all prototypes, an optical transparency level higher than 80% coupled with a sheet resistance value lower than 0.1 ohm/sq have been used.

Avec l'apparition de nouveaux standards, les nouveaux systèmes de télécommunication doivent être en mesure de faire cohabiter différentes normes sur une même antenne, de diminuer les interférences avec d’autres utilisateurs, d'améliorer le débit des transmissions, d'éviter les phénomènes d'évanouissements, d'assurer une meilleure efficacité dans la réception du signal... Afin de s'adapter avec un tel environnement évolutif et variable avec un minimum d'encombrement et de complexité, les antennes agiles en fréquence, en diagrammes de rayonnement et en polarisation ont été déployées. Le développement des composants actifs tels que les diodes PIN, les diodes varicaps et les MEMS, utilisés pour produire l'agilité, a facilité l'évolution rapide de ces antennes.Les travaux menées dans le cadre de cette thèse s'inscrivent dans ce contexte. Nous nous sommes intéressé à l'étude et la conception de nouvelles topologies d'antennes agiles.Nous avons essayé tout d'abord de définir le concept d'antenne agile et d'identifier les différentes techniques de reconfigurabilité avant de proposer une classification des antennes agiles en fonction de la fonctionnalité proposée, à savoir l'agilité en fréquence, en diagrammes de rayonnement et en polarisation.Les travaux présentés dans ce mémoire sont principalement axés sur l'étude de chacune de ces fonctionnalités. En effet, plusieurs topologies d'antennes ont été étudiées et expérimentalement caractérisés:- Une antenne carré multi bande avec fente fractale capable de commuter entre quinze bandes de fréquences de 0.5 à 6 GHz.- Une antenne elliptique ULB à rejet de bandes reconfigurable fonctionnant de 0.76 à 6 GHz.- Une antenne dipôle constitué de deux boucles circulaires identiques capables de piloter son diagramme de rayonnement dans trois directions différentes à 1.54 GHz.- Un dipôle avec réflecteurs et directeurs fonctionnant en trois modes, capable de rediriger son diagramme de rayonnement dans une direction privilégiée tout en modifiant l’angle d’ouverture du faisceau rayonné.- Une antenne à double boucles rectangulaires capable de commuter entre une polarisation linéaire à 1.54 GHz ou à 1.63 GHz, une polarisation circulaire droite et une polarisation circulaire gauche.Le choix de la technique de reconfigurabilité est les dicté par besoins de l’application visée. / With the emergence of new standards, new telecommunication systems must be able to cohabit different standards on the same antenna, to reduce interference with other users, improve the flow of communications, avoid the detrimental fading loss, ensure greater efficiency in the signal reception ... In order to adapt with such evolving and changing environment with minimal congestion and complexity, antennas with agile frequency, radiation patterns and polarization properties have been deployed. The development of active components such as PIN diodes, varactors diodes and MEMS switches used to produce agility, facilitated the rapid development of these antennas.Works carried out during this thesis fit into this context. We are interested in the study and design of new topologies of agile antennas.We tried at first to define the concept of agile antenna and identify the different techniques of agility before proposing a classification of agile antennas based on the proposed feature, namely agility in frequency, radiation patterns and polarization.Works presented in this thesis are mainly focused on the study of each of these features. Indeed, several topologies have been studied and experimentally characterized:- A square multiband antenna with fractal slot able to switch between fifteen frequency bands from 0.5 to 6 GHz.- An elliptical UWB antenna with reconfigurable rejection bands operating from 0.76 to 6 GHz.- A dipole antenna consists of two identical circular loops able to tilt its radiation pattern in three different directions at 1.54 GHz.- A dipole with reflectors and directors, working in three modes, able to steer its radiation pattern in a different direction while changing the opening angle of the radiated beam.- Rectangular bi-loop single-feed antenna able to toggle either between Linear Polarization (LP) and Circular Polarization (CP) or between two CP (Right Hand (RHCP) and Left Hand Circular Polarization (LHCP).The choice of used agility technique is dictated by needs of the targeted application.