Agile radiating matrix with elaborated metamaterial pixels. Concepts, manufacturing prototypes and caracterization

Abstract

Ce mémoire est consacré à l’étude et au développement d’un nouveau système antennaire agile en rayonnement appelé MARPEM (Matrice Agile Rayonnante à Pixels Elaborés en Métamatériaux). Ce système est formé d’une matrice planaire formée par un agencement jointif de pixels électromagnétiques. Le concept du pixel est inspiré de l’antenne à Bande Interdite Electromagnétique et entouré par une enceinte murale. Ces pixels sont alimentés par des circuits de formation de faisceaux.Des études théoriques approfondies ont montré des performances électromagnétiques de MARPEM concernant le faible couplage mutuel, les forts pointages électroniques et l’élimination de lobes de réseau. Trois prototypes ont été étudiés et réalisés afin de valider expérimentalement les performances de MARPEM et de répondre aux exigences de différentes applications.This PhD thesis is dedicated to the study and the development of a novel agile antenna system called ‘Agile Radiating Matrix with Metamaterials Pixels’. This system is formed by a planar matrix which is composed by an association of jointed electromagnetic pixels. The pixel design is inspired from the electromagnetic band gap antenna and it is surrounded by metallic walls. These pixels are fed by means of several beam forming networks.The intensive theoretical study made on the matrix antenna, showed several electromagnetic performances concerning the low mutual coupling, the great beam steering for high scanning angles and the elimination of grating lobes. Three manufactured prototypes are presented in order to experimentally validate the matrix performances and to respond to some application requirements