Antenne Ultra Miniature Adaptative pour Applications IoT

Aujourd'hui, les besoins des futurs nœuds communicants pour l’Internet des Objets très basse consommation exigent un effort de miniaturisation de l’antenne. En fonctionnant sur des bandes de fréquences inférieures à 1 GHz pour une meilleure propagation, la longueur d’onde devient largement supérieure à la taille du capteur. Cependant, la théorie sur la miniaturisation des antennes prédit que l’efficacité de rayonnement d’une antenne miniaturisée peut être conserver si sa bande passante est également réduite. De ce fait, la technique d’agilité fréquentielle est une des stratégies de conception qui permet de maintenir les performances de l’antenne miniaturisée sur une sous bande qui peut être pilotée sur une excursion en fréquence plus large. Cette technique est évaluée dans ce travail pour une antenne F inversée afin de repousser les limites liées à la miniaturisation des antennes.Le premier objectif de cette thèse est de développer un modèle analytique prédisant l’impédance et l’efficacité de rayonnement de l’antenne IFA sans avoir recours à des simulateurs électromagnétiques. Ce modèle vise à mieux comprendre et interpréter les phénomènes de pertes dans les antennes miniatures tout en constituant un outil d’aide à la conception optimisée d’antenne miniature. La deuxième partie vise à tester le modèle pour évaluer son adéquation avec les limitations physiques apportées par l’introduction de techniques de miniaturisation. L’optimisation du chargement de l’antenne est étudiée avec le modèle développé. Les dimensions électriques de l’antenne chargée se réduisent à λ/9 × λ/22 à 863 MHz. Des prototypes d’antenne imprimée miniature sont réalisés pour vérifier expérimentalement les résultats du modèle et des simulations. Une troisième partie aborde la capacité de reconfiguration en fréquence avec l’étude et la mise au point d’une antenne compacte active couvrant la bande 868 MHz puis LTE 800. L’antenne est adaptée à -10 dB sur toute la bande avec une bande instantanée relative de 0.25 % et une efficacité totale maximale de 52 %. Différents critères de performance sont discutés au regard de la miniaturisation et de l’agilité fréquentielle de l’antenne.