Les antennes
théorie, conception et applications

LES ANTENNES
Théorie, conception et applications
La course à l'innovation concernant les systèmes de
communication entraîne des études poussées dans le domaine des antennes. Dans ce contexte, les méthodes de conception, de mesures et de modélisation constituent une aide considérable.
Cet ouvrage est conçu comme un outil de travail à l'attention des ingénieurs et des techniciens confrontés à des choix concernant le type d'antennes à concevoir. Il propose successivement :
–Des bases théoriques sur le fonctionnement des antennes.
–Un classement des nombreux types d'antennes existants (antennes résonnantes, à ondes de fuite, Yagi-Uda ... ) avec leurs caractéristiques et leurs utilisations ainsi que de nombreux aspects très innovants tels que la mise en oeuvre de systèmes complexes mufti-antennes (traitement d'antenne, diversité, MIMO).
–Des éléments de conception applicables à chaque type, complétés par des principes de mesure et de simulation numérique.
L'ensemble des chapitres s'organise en partant du principe général du rayonnement des antennes pour aller vers leurs diversités. Cet ouvrage peut être lu, soit de façon théorique comme base aux calculs de rayonnement, soit de façon pratique dans le but de choisir un type d'antennes et de poursuivre jusqu'à sa conception. Il contient les éléments indispensables pour des études en recherche et développement dans le domaine des antennes.

Avant-propos XI

Introduction 1

1 • Principe de fonctionnement des antennes 5

1.1
Le rôle desantennes 5

1.2
Différents types d'antennes 5

1.3
Lerôle de la diffraction 9

1.4
Classificationdesantennesenfonctiondutypedelasource 10

2 • Principes théoriques pour l'étude des antennes 11

2.1
Équations de Maxwell 11

2.2
Potentiels électromagnétiques 21

2.3
Vecteur de Poynting 27

2.4
Théorèmes importants de l'électromagnétisme 30

3 • Calcul du rayonnement d'antennes de référence 37

3.1
Rayonnementcréépardescourants 37

3.2
Diffraction par une ouverture et principe d'équivalence 51

3.3
Rayonnement desouverturesplanes 61

3.4
Différentes zones de rayonnement 68

Bibliographie 72

4 • Caractéristiques des antennes 73

4.1
Fonction caractéristique de rayonnement 73

4.2
Diagramme de rayonnement 74

4.3
Directivité 78

4.4
Gain d'une antenne 82

4.5
Facteurd'antenne 83

4.6
Polarisation d'une onde 84

4.7
Impédanced'une antenne 92

4.8
Alimentation 94

4.9
Largeur de bande 97

4.10
Bilan de liaison 99

4.11
Température de bruit d'une antenne 100

Bibliographie 101

5 • Réseaux d'antennes 103

5.1
Les réseauxd'antennes 103

5.2
Antennes multifaisceaux 115

5.3
Synthèsede réseaux 118

5.4
Alimentation des réseaux 121

Bibliographie 125

6 • Différents domaines d'utilisation des antennes 127

6.1
Gestion du spectre radiofréquence 127

6.2
Les systèmes de communications 130

6.3
Télévision et radiodiffusion FM 162

6.4
Radar 167

6.5
Télédétection 176

6.6
Radioastronomie 194

Bibliographie 196

7 • Systèmes multi-antennes 197

7.1
Éléments de traitement d'antenne 197

7.2
Diversité 213

7.3
Systèmes MIMO 220

Bibliographie 245

8 • Antennes définies selon le phénomène physique créant
le rayonnement 249

8.1
Antennes boucles 249

8.2
Antennes à résonateurs 253

8.3
Antennes à ondes progressives 256

8.4
Antennes à ondes de surface et à ondes de fuite 260

8.5
Antennes Yagi-Uda 264

8.6
Antennes à réflecteurs 270

Bibliographie 275

9 • Antennes définies selon des caractéristiques systèmes 277

9.1
Différentes géométries d'antennes 277

9.2
Antennes définies par leur largeur de bande en fréquence 300

Bibliographie 319

10 • Mesures d'antennes 323

10.1
Introduction 323

10.2
Rappels sur les différentes zones de rayonnement 323

10.3
Diagramme de rayonnement et directivité 324

10.4
Conditions sur la mesure du diagramme de rayonnement 328

10.5
Gain 330

10.6
Polarisation 332

10.7
Impédance 333

10.8
Efficacité 335

Bibliographie 336

11 • Modélisation numérique du rayonnement des antennes 337

11.1
Introduction aux méthodes de modélisation numérique 337

11.2
Méthode intégrale associée à la méthode des moments 338

11.3
La méthode des éléments finis 350

11.4
La méthode des différences finies dans le domaine temporel (FDTD) 357

Bibliographie 366

Index 367