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| Wide scan antenna array with grating lobe suppression (CDD doctoral en réseau d'antennes à balayage large avec suppression des lobes de réseau (H/F)) Monochristou, Christos - (2024-12-17) / Université de Rennes Wide scan antenna array with grating lobe suppression
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Langue : Anglais Directeur(s) de thèse: Ettorre, Mauro; Sauleau, Ronan Discipline : Électronique Laboratoire : IETR Ecole Doctorale : MATISSE Classification : Sciences de l'ingénieur Mots-clés : analyse de dispersion, limites en bande passante, méthodes électromagnétiques semi-analytiques, modèles de circuits équivalents, réseaux de fentes connectées, réseaux phasés, réseaux lacunaires
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Résumé : Les antennes modernes des stations de base pour les réseaux 5G doivent fonctionner sur les bandes K et Ka et couvrir de grands angles de balayage, jusqu’à 70 degrés, et ceci à faible coût. Les réseaux phasés répondant à ces exigences avec un minimum d’éléments actifs constituent une solution attractive. Dans cette thèse, nous proposons une méthodologie complète pour concevoir de nouveaux réseaux de fentes connectées lacunaires, ainsi que des architectures permettent de supprimer les lobes de réseau, tout en répondant aux besoins précités. Notre approche de synthèse consiste en la combinaison d’une procédure itérative convexe avec un solveur efficace basé sur la méthode des moments, tous deux développés en interne. Ainsi, la structure du réseau et le couplage mutuel sont pris en compte lors du processus de synthèse, aboutissant à des conceptions réalistes et optimales. De plus, nous avons développé un outil numérique pour la conception efficace des cellules unitaires des réseaux de fentes connectées. Enfin, les limites de performance inexplorées jusqu’à présent de la cellule unitaire à fentes connectées sont systématiquement étudiées, tandis qu’un cadre de conception pour les réseaux connectés lacunaires est formulé pour la première fois. Abstract : With the rollout of 5G dense networks, the modern base station antennas have to operate over the K- and Ka-bands and cover large scanning angles, up to 70 degrees, in a low-cost system. This creates a need for phased arrays with minimum active elements and uncompromised performance. In this thesis, we propose a comprehensive methodology to design novel thinned connected slot arrays, as well as architectures with grating-lobe suppression capabilities, covering the specifications for 5G base station antennas. Our synthesis approach consists of the combination of the convex iterative procedure with an efficient Method of Moments solver, both developed in-house. Consequently, the array structure and the mutual coupling are accounted for during the synthesis process, resulting in realistic and optimal designs. In addition, we implement a numerical tool for the efficient design of connected slot unit cells, that allows us to tailor to our requirements a novel highly performing architecture. Finally, the so far unexplored performance limits of the connected slot unit cell are systematically studied, while a framework for designing thinned connected arrays is formulated, for the first time. | |||