Οι ηλεκτρικά μικρές κεραίες χαρακτηρίζονται από εμπεδήσεις με μεγάλες αντιδράσεις και μικρή αντίσταση ακτινοβολίας. Αυτές οι αντιδράσεις λειτουργούν ως αποθήκη της ενέργειας που δίνεται στην κεραία μην επιτρέποντας της να ακτινοβολεί. Η προσαρμογή αυτών των εμπεδήσεων σε μια συγκεκριμένη τιμή αντίστασης (πχ 50 Ω) είναι πραγματική πρόκληση. Σε αυτή την εργασία θα εξετάσουμε τη δυνατότητα χρησιμοποίησης ενεργών κυκλωμάτων αρνητικής αντίστασης ώστε να «ακυρώσουμε» σε μια μεγάλη περιοχή συχνοτήτων τη χωρητική- επαγωγική συμπεριφορά μιας κεραίας, καθιστώντας έτσι το έργο της προσαρμογής πιο εύκολο. Στο πρώτο κεφάλαιο εξετάζουμε εισαγωγικές έννοιες των κεραιών και της προσαρμογής. Στο δεύτερο ασχολούμαστε θεωρητικά με κυκλώματα που παράγουν στην είσοδο τους μια αρνητική εμπέδηση. Στο τρίτο και στο τέταρτο κεφάλαιο εφαρμόζουμε την παραπάνω λογική σε ένα μονόπολο και μια patch κεραία αντίστοιχα. / Electrically small antennas present impedances characterized by large reactance and small radiation resistance. These reactances act to store much of the energy input to the antenna instead of allowing it to radiate. Matching these impedances to a 50-Ohm source is a real challenge. In this project we will consider the use of active negative resistance circuits in order to cancel out over o broadband the capacitive-inductive behavior of an antenna, making the task of matching easier. In the first chapter we consider introductory concepts of antennas and matching. In the second chapter we theoretically deal with circuits that produce a negative impedance at their input. In the third and fourth chapter we apply the previous concepts to a monopole and a patch antenna respectively.

No description available.

Pour faire cohabiter les nombreuses technologies radios, les terminaux mobiles nécessitent une miniaturisation de plus en plus poussée des antennes. Toutefois, les performances d'antennes ont des limites fondamentales liées à leurs dimensions physiques. La littérature met en évidence que les réseaux superdirectifs permettent de dépasser la limite de Harrington sur la directivité et que des antennes adaptées par des circuits non-Foster peuvent dépasser la limite de Bode-Fano sur la bande passante. Les contributions essentielles de ce travail de thèse consistent en la conception deréseaux d'antennes superdirectifs et d'antennes adaptées par des circuits non-Foster comme solutions possibles pour l'amélioration des performances des Antennes Electriquement Petites (AEP). Dans une première partie, un convertisseur d'impédance négative est réalisé pour obtenir des condensateurs de valeurs négatives de façon à adapter des antennes miniatures sur une large bande de fréquence. Dans la deuxième partie de ces travaux, les limites théoriques des réseaux d'antennes superdirectifs sont évaluées et une approche simple et pratique permettant la conception de ces réseaux à partir d'éléments parasites est proposée. L'intégration des AEP superdirectives sur des cartes de circuit imprimé est étudiée et les difficultés de mesure de ce type d'antenne sont évaluées. A partir de ces résultats, une nouvelle stratégie pour réaliser des réseaux compactes 3D ou planaires à polarisation linéaire ou circulaire en utilisant des éléments superdirectifs est présentée. / For supporting different wireless technologies, mobile terminals require significant miniaturization of antennas. However, antennas performance has some fundamental limits related to their physical dimensions. The available theory shows that superdirective arrays can exceed Harrington’s limit on antenna directivity and non-Foter matched antennas can surpass Bode-Fano limit on antenna bandwidth. Therefore, this work focuses on the design of superdirective antenna arrays and non-Foster matched antennas as possible solutions for improving the performance of Electrically Small Antennas (ESAs). In the first part: a Negative Impedance Converter (NIC) is designed to have a very small negative capacitor. The circuit is evaluated in terms of gain, stability and linearity. Then, the circuit is used to match several small antennas in the UHF band. In the second part: the theoretical limits of superdirective antenna arrays are studied. A simple and practical approach to design parasitic antenna arrays is proposed. The integration of superdirective ESAs in Printed Circuit Boards (PCBs) is studied and the difficulties of measuring this type of antennasare evaluated. A new strategy for the design of 3D or planar compact arrays, with linear or circular-polarization, using superdirective elements is presented.

В работе представлены результатыисследования метода, который позволяет увеличить полосу частот электрически малой антенны с помощью “нефостеровской цепи”на основе операционного усилителя. Были получены графики, которые позволяют оценить входное реактивное сопротивление и полосу частот электрически малой антенны с представленным методом расширения полосы частот. / The paper presents the results of a study of the method, which makes it possible to increase the frequency band of an electrically small antenna by means of a "Non-foster circuit"with operational amplifier. The graphs were obtain, which allow estimating the input reactance and the bandwidth of an electrically small antenna with the method of bandwidth extension represented.

В работе представлены результатыисследования метода, который позволяет увеличить полосу частот электрически малой антенны с помощью “нефостеровской цепи”.Также были представлены классические методы расширения полосы частот антенны с помощью индуктивности и колебательного контура, чтобы сравнить их эффективность с исследуемым методом. Были получены графики, которые позволяют оценить входное реактивное сопротивление и полосу частот электрически малой антенны со всеми представленными методами расширения полосы частот. / The paper presents the results of a study of the method, which makes it possible to increase the frequency band of an electrically small antenna by means of a "Non-foster circuit". Also, classical methods for extending the frequency band of the antenna with the help of inductance and a vibrational circuit were presented to compare their effectiveness with the method being studied.

Frequency reference oscillator is a critical component of modern radio transceivers. Currently, most reference oscillators are based on low-frequency quartz crystals that are inherently bulky and incompatible with standard micro-fabrication processes. Moreover, their frequency limitation (<200MHz) requires large up-conversion ratio in multigigahertz frequency synthesizers, which in turn, degrades the phase-noise. Recent advances in MEMS technology have made realization of high-frequency on-chip low phase-noise MEMS oscillators possible. Although significant research has been directed toward replacing quartz crystal oscillators with integrated micromechanical oscillators, their phase-noise performance is not well modeled. In addition, little attention has been paid to developing electronic frequency tuning techniques to compensate for temperature/process variation and improve the absolute frequency accuracy. The objective of this dissertation was to realize high-frequency temperature-compensated high-frequency (>100MHz) micromechanical oscillators and study their phase-noise performance. To this end, low-power low-noise CMOS transimpedance amplifiers (TIA) that employ novel gain and bandwidth enhancement techniques are interfaced with high frequency (>100MHz) micromechanical resonators. The oscillation frequency is varied by a tuning network that uses frequency tuning enhancement techniques to increase the tuning range with minimal effect on the phase-noise performance. Taking advantage of extended frequency tuning range, and on-chip temperature-compensation circuitry is embedded with the sustaining circuitry to electronically temperature-compensate the oscillator. Finally, detailed study of the phase-noise in micromechanical oscillators is performed and analytical phase-noise models are derived.