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Theses Year : 2020

Study of Impedance Matching in Antenna Arrays

Etude de l'adaptation d'impédance dans le réseau d'antennes

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Abstract

Impedance mismatching in antenna arrays is an important issue especially when a huge number of antenna elements are placed side by side. This mismatch is generally blamed to exist because of mutual coupling between antenna elements. The phenomenon of mutual coupling, however, may result due to surface waves, near field radiation or far field radiation. The phenomenon of mismatch, nevertheless, reveals itself strongly when the whole array is set to radiate even in presence of less significant coupling. In this thesis, we focus our work to the effect of total radiation due to far field radiation only. It says that by arraying the antennas the input impedance of each element of the antenna array changes as compared to that of the single element which is not arrayed. In other words, the value of the input impedance of individual antenna elements changes versus antenna number and position. This work further proposes an important aspect of the evaluation of active S-parameters in antenna arrays. It has been shown that the active S-parameters obtained by using the passive scattering matrix do not correspond to the actual values obtained during a simultaneous excitation of all the elements. Finally, this study has taken a step further towards two novel decoupling methods in order to validate the theory of total radiation and evaluation of active S-parameters. Theoretical results are complemented with 3D simulations and measurements.
La désadaptation d'impédance dans les réseaux d'antennes est un problème important, en particulier lorsqu'un grand nombre d'éléments rayonnants sont placés côte à côte. Cette désadaptation est généralement due au couplage mutuel entre les éléments d'antenne. Le phénomène de couplage mutuel peut cependant provenir des ondes de surface, du rayonnement de champ proche ou du rayonnement de champ lointain. Le phénomène de désadaptation se révèle néanmoins important lorsque l'ensemble du réseau est réglé pour rayonner même temps même si le couplage est faible. Dans cette thèse, nous concentrons nos travaux sur l'effet du rayonnement total en champ lointain. En mettant les antennes en réseau, l'impédance d'entrée de chaque élément du réseau d'antennes change par rapport à celle de l'élément unique lorsqu’il n’est pas en réseau. En d'autres termes, la valeur de l'impédance d'entrée des éléments rayonnants individuels change en fonction du nombre d’éléments et de la position de l'antenne. Ce travail propose en outre un aspect important de l'évaluation des paramètres S actifs dans les réseaux d'antennes. Il a été montré que les paramètres S actifs obtenus en utilisant la matrice de distribution passive ne correspondent pas aux valeurs réelles obtenues lors d'une excitation simultanée de tous les éléments. Enfin, cette étude a fait un pas de plus vers deux nouvelles méthodes de découplage afin de valider la théorie du rayonnement total et l'évaluation des paramètres S actifs. Les résultats théoriques sont complétés par des simulations 3D et des mesures.
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Cite

Irfan Ali Tunio. Study of Impedance Matching in Antenna Arrays. Electronics. UNIVERSITE DE NANTES, 2020. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-03096564⟩
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