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Theses Year : 2021

Ultra-wideband antenna systems for in-band full-duplex applications

Systèmes d'antennes ultra-large-bande pour applications in-band full-duplex

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Abstract

In-band full-duplex technology aims to mitigate the scarcity of spectral resources by allowing two radios to communicate simultaneously in the same frequency band. The main challenge for full-duplex radios is to cancel the self-interference signals, which couple from the transmitter of one radio to its own receiver, by implementing various self-interference cancellation circuitry at the antenna, analog, and digital stages of the radio front-end. Conventional self-interference cancellation techniques were dedicated for narrowband systems and little work has been conducted to extend their performance for wideband operation. Thus, in this work, we focus on studying the wideband potential of the available cancellation techniques and implementing wideband full-duplex systems based on those techniques. The implemented systems are based on the near-field cancellation technique which uses four antennas and two baluns. The systems' merits vary from extremely wide bandwidth to higher mechanical solidity and dual-polarization, but they all can maintain a decent amount of cancellation.
La technologie in-band full-duplex a pour objectif d’augmenter l'efficacité spectrale des liaisons sans-fils en permettant à deux systèmes de communiquer simultanément dans la même bande de fréquence. Dans cette configuration in-band full-duplex, le principal défi consiste à annuler ou réduire les signaux d’auto-interférence, qui se couplent de l'émetteur vers son propre récepteur. Divers circuits d'annulation d'auto-interférence peuvent alors être mis en oeuvre : au niveau de l’antenne, de l'étage analogique et/ou numérique. Les techniques classiques d'annulation d'auto-interférence sont majoritairement dédiées aux systèmes à bande étroite et peu de travaux ont été menés pour étendre leurs performances à un fonctionnement en large-bande et encore moins en ultra-large-bande. Dans ce travail, nous nous focalisons sur l'étude des techniques d'annulation compatibles avec un fonctionnement ultra-large-bande et sur leurs mises en oeuvre. Les systèmes antennaires proposés sont basés sur une technique d'annulation en champ proche qui utilise quatre antennes et deux baluns. Les avantages des systèmes développés sont multiples, ils proposent tous une bande passante extrêmement large tout en maintenant un niveau d'annulation d'auto-interférence au moins supérieur à 55-60 dB sur cette bande avec des configurations permettant soit d'en augmenter la solidité mécanique, soit d'obtenir une double polarisation ou encore avec une alimentation innovante des antennes.
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Origin : Version validated by the jury (STAR)

Dates and versions

tel-03772878 , version 1 (08-09-2022)

Identifiers

  • HAL Id : tel-03772878 , version 1

Cite

Hadi Hijazi. Ultra-wideband antenna systems for in-band full-duplex applications. Electronics. ENSTA Bretagne - École nationale supérieure de techniques avancées Bretagne; Université de Bretagne Occidentale, 2021. English. ⟨NNT : 2021ENTA0011⟩. ⟨tel-03772878⟩
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