Article

1 - DÉFINITIONS ET TERMES

2 - TECHNIQUES DE MINIATURISATION

3 - ANTENNES POUR TÉLÉPHONE MOBILES

4 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : E3284 v2

Antennes de dimensions réduites

Auteur(s) : Ala SHARAIHA

Date de publication : 10 sept. 2023

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RÉSUMÉ

La conception d’antennes à dimensions réduites résulte souvent d’un compromis entre bande passante, efficacité et taille électrique, conformes à des limites physiques. Il faut alors définir des paramètres caractérisant leurs performances et leurs limites en termes de taille, bande passante, coefficient de qualité de rayonnement et gain. Il en va de même pour leurs limites fondamentales. Cet article expose les principales techniques imaginées pour réduire la taille des antennes filaires ou planaires, avec différents niveaux de complexité et d’ingéniosité. Une présentation d’exemples d’antennes pour téléphones mobiles et le rôle du PCB dans les performances globales des antennes concluent l’article.

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ABSTRACT

Small Antennas

The design of small antennas is a challenging task to achieve a trade-off between bandwidth, efficiency and electrical size, all of which conform to physical limits. It is then necessary to define parameters characterizing their performances as well as fundamental limitations in terms of size, bandwidth, quality factor and gain. It is also necessary to expose the main techniques imagined to reduce the size of wire or planar antennas, with different levels of complexity and ingenuity. To conclude, examples of cell phone antennas and the impact of the PCB in the overall performance of the antennas will be presented.

Auteur(s)

  • Ala SHARAIHA : Professeur des Universités à l’Université de Rennes - Institut d’Électronique et des Technologies du numérique, - IETR-UMR CNRS 6164, Rennes, France

INTRODUCTION

La fonction d’une antenne est d’émettre et de capter de l’énergie sous la forme d’ondes électromagnétiques. La taille d’une antenne se mesure en fonction de la longueur d’onde associée à la fréquence de transmission. Pour qu’une antenne donne son efficacité maximale et que l’énergie transférée soit la plus importante, sa longueur doit être arithmétiquement liée à la fréquence de l’onde. Cependant, même ainsi conçue, plus l’antenne est courte, moins elle est efficace. Il s’agit là de l’un des points bloquants dans la conception d’antennes miniatures qui se résume à trouver un compromis entre l’obtention d’une bonne efficacité et d’une large bande passante tout en restant miniature.

Dans cet article, nous passons en revue ce sujet d’actualité, sans être exhaustif. Le lecteur découvrira dans un premier temps la définition des paramètres clés caractérisant les performances des antennes miniatures, ainsi que leurs limites en termes de taille, bande passante, coefficient de qualité de rayonnement et gain. La contribution de plusieurs auteurs aux limites fondamentales des petites antennes est également résumée. Dans un second temps, nous nous intéressons aux nombreuses techniques de miniaturisation imaginées pour réduire la taille des antennes existantes, avec des niveaux variables de complexité et d’ingéniosité. En particulier, nous examinons certaines techniques proposées au fil des années pour miniaturiser les antennes dipôles et les antennes planaires « patch ». Pour finir, nous présentons quelques exemples d’antennes pour téléphones mobiles et le rôle que le PCB (circuit imprimé) joue dans les performances globales des antennes.

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KEYWORDS

antenna miniaturization   |   small antenna   |   bandwidth   |   fundamental limits

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-e3284


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - WHEELER (H.A.) -   Fundamental Limitations of Small Antennas.  -  Proceedings of IRE, vol. 35, p. 1479-1484 (1947).

  • (2) - DAVIS (W.A.), YANG (T.), CASWELL (E.D.), STUTZMAN (W.L.) -   Fundamental limits on antenna size : a new limit.  -  IET Microwave Antennas & Propagation, vol. 5, issue 11, p. 1297-1302 (2011).

  • (3) - SIEVENPIPER (D.), DAWSON (D.), JACOB (M.), KANAR (T.), KIM (S.), LONG (J.), QUARFOTH (R.) -   Experimental Validation of Performance Limits and Design Guidelines for Small Antennas.  -  IEEE, AP Transaction, vol. 60, issues 1, p. 8-19 (2012).

  • (4) - BALANIS (C.A.) -   Antenna Theory : Analysis and Design.  -  Third edition, John Wiley Sons, Inc., Hoboken, New Jersey (2005).

  • (5) - YAGHJIAN (A.D.), BEST (S.R.) -   Impedance, bandwidth, and Q of antennas.  -  Antennas and Propagation, IEEE Transactions on, vol. 53, n° 4, p. 1298-1324 (2005).

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