Thèse de doctorat--Électronique et communications--Paris--ENST, 2006. / Bibliogr. p. 171-179. Résumé en français et en anglais.

De nos jours, les communications sans fil sont devenues un moyen incontournable et universel d'échange d'un large éventail d'informations entre différents systèmes, certains d'entre eux étant en mouvement comme des drones parmi tant d'autres. Dans le contexte de cette thèse nous considérons une liaison entre un projectile et une station de base. La géométrie de la structure ainsi que les contraintes aérodynamiques d'un tir balistique impliquent l'utilisation d'antennes patchs dans la partie conique à l'avant du projectile. Ce type d'antenne est facile à intégrer à une plate-forme en tant que réseau conformé tout en respectant les contraintes d'encombrement. Ces communications doivent être fiables et discrètes dans un environnement perturbé ou hostile. Les diagrammes de rayonnement du réseau d'antennes doivent présenter des caractéristiques spécifiques, notamment dans le cas particulier d'objets volants et possédant une rotation en roulis (rotation autour de son axe) qui impliquent l'utilisation d'un réseau phasé et commuté par rapport à sa position. Une antenne qui présenterait un rayonnement fixe assurerait une liaison avec un interlocuteur, mais rayonnerait également dans d'autres directions sensibles ce qui pourraient interférer avec la communication principale. La solution qui consiste à activer et désactiver des sous-réseaux verticaux afin d'orienter le lobe principal dans la plan orthogonal à la pointe semble être en accord avec les contraintes de la structure tournante. Un réseau conique a été étudié puis 2 prototypes ont été fabriqués, dont un à l'ISL. Les sous-réseaux sont répartis de manière égale autour de la pointe de façon à pouvoir rayonner dans toutes les directions. De plus, chaque sous-réseau est composé de trois éléments ce qui permet d'orienter également le lobe principal dans le plan longitudinal de la pointe (le long de l'axe du projectile) grâce à un dépointage électronique. Un système électronique de formation de faisceaux a été développé dans le but de contrôler 12 éléments rayonnants. Le réseau d'antennes ainsi que le circuit de répartition ont été caractérisés dans un premier temps de manière indépendante afin d'optimiser les lois de phase nécessaires à dépointer le lobe à partir des pondérations mesurées. Au final, le réseau de 12 éléments associé à son système d'alimentation dédié a été mesuré dans les chambres anéchoïques de DGA-MI et de l'ISL et les mesures sont en accord avec les simulations. / Nowadays wireless communications have become a useful and universal mean to exchange a wide range of information between different systems, some of them being moving, as UAVs among others. In this context we consider here the link between a projectile and a base station. The shape of the structure and the aerodynamic constraints involve the use of patch antennas in the conical front part. This class of antenna is easy to be integrated into the platform as a conformal array, while respecting space constraint. Communications have to be reliable and discrete in disturbed or hostile environment. Antennas array radiation patterns must have some specific characteristics, in particular in the case of flying objects with spin which involves the use of a switched phased array considering its roll position. A fixed-radiation pattern antenna may presents a relevant level or gain toward the interlocutor, but also toward sensitive directions, in which may be located others systems, interfering with the current communication. The solution to switch on and off vertical sub-arrays to steer the beam in the azimuthal plane seem convenient ant fitting the requirements of rotating platform. A conical phased array was studied and two prototypes were manufactured, one at ISL. Sub-arrays are distributed around the conical shape in order to be able to radiate in each direction. Moreover, each sub-array are composed of three radiating elements allowing to steer the main antenna beam in many direction (along the projectile fuze axes). A beam forming network was developed to control the 12 radiating elements conical array. The antenna array and the feeding network were characterized independently in order to optimized the phase of each radiating element. Finally, measurements were done on the whole system in the DGA-MI and ISL anechoic chambers and are in good agreement with simulation results.

Cette thèse est une contribution au développement d’émetteurs-récepteurs monolithiques en bande millimétrique pour réseau de capteurs sans fils. Le déploiement des réseaux de capteurs sans fils autonomes de courte portée s’oriente vers l’intelligence ambiante, modifiant la façon dont nous interagissant avec notre environnement. L’internet des objets se démocratise rapidement, avec une augmentation sans précédent des objets connectés. Ces noeuds, de plus en plus nombreux, doivent être le plus discrets et autonomes, tout en ayant des caractéristiques et performances toujours meilleures. La densification des réseaux de nœuds autonomes amplifie de surcroit les problématiques d’interférences et de multi-trajets. Le développement de capteurs en bandes millimétriques doit permettre de réduire la taille des noeuds. Notamment en réduisant les dimensions de la partie antennaire qui constitue généralement le facteur limitant l’intégration d’un système. Cette intégration sera accompagnée de solutions permettant la réduction de la consommation des capteurs. Ainsi, nous avons conçu des antennes, basées sur le principe de rayonnement des lignes à fentes progressives permettant de réduire les contraintes habituelles de conception des antennes. Les antennes sont réalisables sur des substrats de permittivité élevée et de taille réduite, et directement intégrables en technologie MMIC. Nous avons également effectuée une caractérisation expérimentale d’amplificateurs et une étude poussée de la stabilité des circuits amplificateurs en bande G. Notamment en utilisation la méthode NDF. Ceci nous a permis de concevoir un amplificateur faible bruit dont les grilles peuvent être commandées par des impulsions courte permettant la conception d’un système émetteur/récepteur très faible consommation adapté à une utilisation au sein de réseaux de capteurs autonomes sans-fils. / This thesis is a contribution to the development of transceivers for monolithic millimeter-wave wireless sensors networks. The deployment of short-range and autonomous wireless sensors networks tends towards ambient intelligence, changing the way we interact with our environment. The Internet of Things is democratizing rapidly with an unprecedented increase of connected objects. These nodes must and should become more discrete and independent, while still improving their features and performance. Moreover, the increase in nodes number constituting those networks amplifies well-known issues as interferences and indoor multipath problems. The development of sensors using millimeter-wave communications (D-band and G-band) should allow smaller nodes by reducing the antennas dimensions since the antenna is usually the technological lock in system integration. This integration will be accompanied by solutions for reducing node’s consumption. Thus, we have designed antennas, based on slot-line to reduce the usual constraints of antenna design. The antennas are well on substrates of high permittivity and small dimensions, with MMIC compatible technology. The experimental results are well consistent with the 3D electromagnetic simulation. We have also performed an experimental characterization of amplifiers and extensive study of amplifier’s stability in G-band. This study was performed using NDF method. This has allowed us to design a low noise amplifier that can be controlled by short pulses in order to realize a very low power tranceiver suitable for autonomous wireless networks-sensors.

Thèse de doctorant : sciences. Génie électrique : Ecully, Ecole centrale de Lyon : 2006. Thèse de doctorant : sciences. Génie électrique : Universidade Federal de Santa Catarina : 2006. / 131 réf.

Thèse de doctorant : Sciences. Génie électrique : Ecully, Ecole centrale de Lyon : 2006. Thèse de doctorant : Sciences. Génie électrique : Universidade Federal de Santa Catarina : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. 131 réf.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Micro-ondes, électromagnétisme et optoélectronique : Toulouse, INPT : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 29 réf.

Th.--Paris--ENST, 1988. / Bibliogr. p. 167-182.

Th. doct.--Signal et images--Paris--ENST, 1992. / Notes bibliogr.

Th. doct.--Signal et images--Paris--ENST, 1994. / Bibliogr. p. 107-119. Résumé en français et en anglais.

Les travaux présentés dans ce mémoire se placent dans le contexte des réseaux sans fil sans infrastructure (Ad Hoc) impliquant l’utilisation d’antennes sectorielles simples dans le canal radio à 60 GHz. L’antenne est constituée de plusieurs antennes simples, chacune destinée à un secteur particulier et susceptible d’être commutée mécaniquement pour activer un seul secteur. Il est ainsi possible de choisir le secteur d’émission ou de réception des données. Ce type d’antenne souffre néanmoins d’un problème lié à cette commutation mécanique : elle ne peut pas se faire instantanément. À chaque changement de secteur, une petite quantité de temps est perdue, ce qui diminue l’efficacité de l’ensemble. Ce problème est d’autant plus important lorsque le temps de commutation avoisine le temps d’émission d’un paquet : plus de la moitié de la bande passante peut être gâchée. Les solutions de l’état de l’art permettant de supporter les antennes sectorielles ne prennent généralement pas en compte ce temps de commutation et ne sont donc pas adaptées au problème. La thèse défendue est qu’en prenant en compte ce temps de commutation, il est possible de produire une pile protocolaire performante et adaptée à ce type d’antennes. Nous proposons donc une nouvelle pile protocolaire optimisée comprenant les deux couches basses du modèle OSI. Elle reste donc interopérable avec les systèmes actuels. / The work presented in this paper are placed in the context of wireless networks without infrastructure (Ad Hoc) involving the use of sector antennas in a 60 GHz radio channel. The antenna consists of several simple antennas; each intended for a particular sector and may be mechanically switched to activate a single sector. It is thus possible to choose the area of transmitting or receiving data. This type of antenna nevertheless suffers from a problem with this mechanical switching: it cannot be done instantly. At each change of sector, a small amount of time is lost, which reduces the efficiency. This problem is particularly important when the switching time is around the time needed to send a packet: more than half of the bandwidth can be wasted. The state of the art solutions for supporting sector antennas generally do not take into account this switching time and therefore are not adapted to this problem. The thesis is that by taking into account the switching time, it is possible to produce an efficient and adapted protocol stack to this type of antennas. We therefore propose a new optimized protocol stack including the two lower layers of the OSI model. It then remains interoperable with other systems.