Les réseaux réflecteurs imprimés connaissent un fort développement depuis la fin des années 80. Ce type d'antenne offre la possibilité de former des diagrammes de rayonnement complexes avec une relative simplicité, un faible coût de réalisation, de faibles pertes et un volume réduit. Cependant, il souffre encore de quelques défauts : - La non régularité de la géométrie de la cellule sur la surface du réseau, dans le cas d'une antenne passive, peut engendrer des dégradations sur le diagramme de rayonnement, surtout à la transition entre deux géométries extrêmes, lorsqu'un nouveau cycle de phase commence. - Le nombre relativement élevé de composants utilisés pour contrôler la phase de l'onde réfléchie, dans le cas d'une antenne reconfigurable, augmente le coût de fabrication de l'antenne et complexifie le circuit de commande des éléments reconfigurables. - La limitation en bande passante, qui a longtemps cantonné ce type d'antenne à des applications bande étroite, est principalement liée au comportement de la cellule unitaire constitutive du réseau. Dans cette thèse, nous nous intéressons donc à la conception de nouvelles topologies de cellules déphaseuses, passives et surtout reconfigurables, qui permettent, tout en conservant une relative simplicité de réalisation, d'offrir une large bande passante. De plus, le contrôle de la phase, dans le cas des cellules reconfigurables, doit être réalisé avec un nombre réduit de composants afin de respecter la contrainte de faible coût de fabrication.

Les réseaux réflecteurs imprimés connaissent un fort développement depuis la fin des années 80. Ce type d’antenne offre la possibilité de former des diagrammes de rayonnement complexes avec une relative simplicité, un faible coût de réalisation, de faibles pertes et un volume réduit. Cependant, il souffre encore de quelques défauts : - La non régularité de la géométrie de la cellule sur la surface du réseau, dans le cas d’une antenne passive, peut engendrer des dégradations sur le diagramme de rayonnement, surtout à la transition entre deux géométries extrêmes, lorsqu’un nouveau cycle de phase commence. - Le nombre relativement élevé de composants utilisés pour contrôler la phase de l’onde réfléchie, dans le cas d’une antenne reconfigurable, augmente le coût de fabrication de l’antenne et complexifie le circuit de commande des éléments reconfigurables. - La limitation en bande passante, qui a longtemps cantonné ce type d’antenne à des applications bande étroite, est principalement liée au comportement de la cellule unitaire constitutive du réseau. Dans cette thèse, nous nous intéressons donc à la conception de nouvelles topologies de cellules déphaseuses, passives et surtout reconfigurables, qui permettent, tout en conservant une relative simplicité de réalisation, d’offrir une large bande passante. De plus, le contrôle de la phase, dans le cas des cellules reconfigurables, doit être réalisé avec un nombre réduit de composants afin de respecter la contrainte de faible coût de fabrication. / Microstrip printed reflectarrays experience strong development since the late 80s. This type of antenna has the potential to form complex radiation patterns with relative simplicity, low cost, low losses and low profile. However, it still has some shortcomings: - The non-regularity of the geometry of the cell on the surface of the array, in the case of passive antenna, may cause degradation on the radiation pattern, especially at the transition between two extreme geometries, when a new phase cycle begins. - The high number of components used to control the phase of the reflected wave, in the case of reconfigurable antenna, increases the manufacturing cost of the antenna and complicates the control circuit of the reconfigurable elements. - The limited bandwidth has long confined this type of antenna to narrowband applications and is mainly due to the intrinsic bandwidth of the unit cell. In this thesis, we therefore focus on the design of new, passive and reconfigurable, phase-shifting cells that can provide a wide bandwidth while maintaining a simple implementation. In addition, the control of the phase, in the case of reconfigurable cells, must be made with a reduced number of components in order to comply the constraint of low manufacturing cost.

Aujourd'hui, les nouveaux appareils électroniques de télécommunications tendent toujours à plus d'innovations, plus de services et le tout dans de faibles dimensions. Face à un nombre de standards toujours croissant, les nouvelles antennes associées doivent être capables de couvrir plusieurs bandes de fréquences avec des caractéristiques de rayonnement variées, en un minimum d'encombrement. Cette thèse a permis la conception de plusieurs antennes combinées à polarisations multiples pour les applications spatiales. À partir d'un état de l'art d'antennes de géométries variées et devant la complexité de disposer de plusieurs types de polarisations au sein d'un même élément, l'étude a été divisée en deux parties. La première présente en particulier une antenne quadribande fonctionnant en polarisation linéaire pour les standards Bluetooth et WLAN. Sa géométrie consiste en un élément de fine épaisseur, replié en forme de U, entouré d'une cavité cylindrique. La seconde partie propose plusieurs antennes bibandes en polarisation circulaire, basées sur le principe d'éléments imprimés carrés à coins coupés: une antenne monocouche pour les standards GPS-SDARS et une antenne bicouche dédiée aux deux bandes de fréquences GPS existantes. Au final, en combinant ces différents éléments rayonnants, on obtient des antennes multistandards regroupant les deux types de polarisations, linéaire et circulaire.

La nécessité de différencier les molécules biologiques selon leur chiralité est d'un intérêt majeur dans l'industrie pharmaceutique. Un nanotube de carbone chiral placé dans une configuration de résonateur diélectrique gigahertz permet de détecter sélectivement et de façon réversible les énantiomères (gauche et droit) d'acides aminés adsorbés sur le résonateur, via la variation de sa fréquence. la sensibilité du capteur est optimisée quand l'angle chiral du nanotube avoisine 15°. pour améliorer les performances de sélectivité chirale du capteur et de conserver sa réversibilité d'adsorption, une hélice peptidique insérée à l'intérieur du nanotube permet de supprimer le contact direct entre le peptide et la molécule sondée. L'hélice peptidique polaire induit sur le nanotube un champ dipolaire chiral, qui exalte les effets non linéaires de polarisation à la surface du tube et augmente la sélectivité. En fonctions des propriétés électriques de l'hélice et du tube , la sélectivité chirale du capteur fonctionnalisé est augmenté de 50 à 10% par rapport au capteur initial. La chiralité des nanotubes de carbone joue un rôle prépondérant dans la stabilisation des nanotubes doubles parois (DWNTs), notamment si les deux parois sont de la même chiralité. Les modes de vibration du tube sont alors grandement modifiés. Par une étude d'un grand nombre de (DWNTs), des lois simples connectant le rayon, l'angle chiral, la longueur des tubes ont été obtenues pour décrire la discrimination chirale en énergie et l'influence de la chiralité sur les modes de vibration Raman de DWNTs.L'extension de ce travail sera d'utiliser les DWNTs comme détecteurs de structures chirales de plus grande dimension. / Sorting biological molecules according to their chirality appears a challenge for the parmaceutical industries. Chiral carbon nanotubes formed by rolling up grapheme sheet(s) in a helical arrangement are used in a gigahertz resonator configuration to selectively and reversely detect the right and left handed enantiomers of amino acids. The chiral selectivity is probed through the modification of the resonance frequency of the nanotube, the variations depending on the polarization of the tube and the molecule. The sensitivity of the resonator is optimized when the chiral angle is around 15°. To improve the chiral recognition of molecules by the nanotube and to keep reversibility, the inclusion of peptidic helices inside a single walled nanotube (SWNT) avoids a direct interaction between the peptide and the tube. The polar nature of the helix is responsible for the occurrence of a chiral electric field, which polarizes the tube. Depending on the chiral electric properties of the helix and the nanotube, the sensitivity of the resonator is enhanced from 50 to 100 %. Chirality of carbon nanotubes plays a major influence in the structure stabilization of double-walled nanotubes (DWNTs). The role of chirality in the formation of the inner and outer walls of the DWNTs depending on the radius, chiral angle, length of the tubes has been studied. From an analysis of a large sampling of DWNTs, simple rules connecting RT, θ and LT have been found. The Raman vibrational modes of the DWNT provide information on the chiral arrangement of the two walls. With a larger diameter than the SWNTs, the DWNTs used in resonator configuration could be efficient probes of larger chiral species.

La nécessité de différencier les molécules biologiques selon leur chiralité est d'un intérêt majeur dans l'industrie pharmaceutique. Un nanotube de carbone chiral placé dans une configuration de résonateur diélectrique gigahertz permet de détecter sélectivement et de façon réversible les énantiomères (gauche et droit) d'acides aminés adsorbés sur le résonateur, via la variation de sa fréquence. la sensibilité du capteur est optimisée quand l'angle chiral du nanotube avoisine 15°. pour améliorer les performances de sélectivité chirale du capteur et de conserver sa réversibilité d'adsorption, une hélice peptidique insérée à l'intérieur du nanotube permet de supprimer le contact direct entre le peptide et la molécule sondée. L'hélice peptidique polaire induit sur le nanotube un champ dipolaire chiral, qui exalte les effets non linéaires de polarisation à la surface du tube et augmente la sélectivité. En fonctions des propriétés électriques de l'hélice et du tube , la sélectivité chirale du capteur fonctionnalisé est augmenté de 50 à 10% par rapport au capteur initial. La chiralité des nanotubes de carbone joue un rôle prépondérant dans la stabilisation des nanotubes doubles parois (DWNTs), notamment si les deux parois sont de la même chiralité. Les modes de vibration du tube sont alors grandement modifiés. Par une étude d'un grand nombre de (DWNTs), des lois simples connectant le rayon, l'angle chiral, la longueur des tubes ont été obtenues pour décrire la discrimination chirale en énergie et l'influence de la chiralité sur les modes de vibration Raman de DWNTs.L'extension de ce travail sera d'utiliser les DWNTs comme détecteurs de structures chirales de plus grande dimension.

L'intérêt pour les antennes multi-bandes ne fait que croître, en particulier dans le but de réduire le nombre d'antennes bord et sol en associant plusieurs applications sur une même antenne. La plupart des antennes multi-bandes publiées dans la littérature présentent des fréquences de fonctionnement corrélées et par conséquent les rapports entre ces fréquences ne sont pas indépendants et aisément contrôlables. De plus, aux différentes fréquences de fonctionnement, les diagrammes de rayonnement de ces antennes sont souvent peu semblables et difficilement modifiables. Dans ce contexte, une nouvelle topologie d'antennes multi-bandes possédant des rapports de fréquences de résonance indépendants et aisément ajustables est proposée. Le dimensionnement simple des éléments rayonnants de cette antenne lui confère l'avantage d'être flexible, c'est à dire qu'elle peut être facilement modifiée pour satisfaire d'autres applications ou bandes de fréquences. L'antenne est constituée de quatre éléments rayonnants identiques imprimés sur les quatre faces d'une pyramide. Le fonctionnement multi-bande (ou reconfigurable) de l'antenne est obtenu à l'aide de trappes (ou d'interrupteurs radiofréquences (RF)). Le chargement original de l'antenne pyramidale par un guide d'onde sous coupure a permis la réduction voire le contrôle du rayonnement arrière. L'antenne rayonne une polarisation circulaire ou linéaire en fonction des différentes amplitudes et phases qui alimentent les quatre éléments. Une architecture originale de circuit d'alimentation permettant d'alimenter l'antenne pyramidale multi-bande pour l'obtention d'une diversité de polarisation circulaire (droite / gauche) est également décrite. Enfin, des applications en radionavigation et en télémesure de l'antenne pyramidale multi-bande incluant des simulations électromagnétiques et des mesures ont permis la validation du concept proposé.