Study and design of reconfigurable antennas using plasma medium

241 Pages·2017·7.92 MB·English

Study and design of reconfigurable antennas using
plasma medium
Mohd Taufik Jusoh Tajudin
To cite this version:
Mohd Taufik Jusoh Tajudin. Study and design of reconfigurable antennas using plasma medium.
Electronics. Université Rennes 1, 2014. English. ￿NNT: 2014REN1S019￿. ￿tel-01060295￿
HAL Id: tel-01060295
https://theses.hal.science/tel-01060295
Submitted on 3 Sep 2014
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ANNÉE 2014
THÈSE / UNIVERSITÉ DE RENNES 1
sous le sceau de l’Université Européenne de Bretagne
pour le grade de
DOCTEUR DE L’UNIVERSITÉ DE RENNES 1
Mention : Traitement du Signal et Télécommunications
Ecole doctorale MATISSE
présentée par
Mohd Taufik JUSOH TAJUDIN
préparée à l’unité de recherche I.E.T.R – UMR 6164
Institut d’Electronique et de Télécommunications de Rennes
Université de Rennes 1

Thèse soutenue à Rennes
le 04 avril 2014
Study and Design of
devant le jury composé de :
Mme. Paola RUSSO
Reconfigurable
Professeur, Università Politecnica delle Marche,
Ancona, Italy / rapporteur
Antennas Using
M. Olivier PASCAL
Professeur, Université de Toulouse, Toulouse, France /
Plasma Medium
rapporteur
M. Christian PERSON
Professeur, Institut Telecom/Télécom Bretagne, Rennes,
France / examinateur
M. Philippe POULIGUEN
HDR, Ingénieur DGA-MI, Bruz, France / examinateur
M. Olivier LAFOND
Maitre de Conférences HDR, IETR, Université de Rennes 1,
Rennes, France / co-directeur de thèse
M. Franck COLOMBEL
Maitre de Conférences HDR, IETR, Université de Rennes 1,
Rennes, France / co-directeur de thèse
M. Mohamed HIMDI
Professeur, IETR, Université de Rennes 1, Rennes, France /
directeur de thèse

Acknowlegement

Bismillahirahmanirahim,

First of all I would like to render my entire appreciation to my respected supervisors,
Prof. Mohamed Himdi, Assc. Prof. Olivier Lafond and Assc. Prof. Franck Colombel for
their guidance, help and insight motivation throughout two and half years working with
them at IETR. Their continuous support had helped me to excel in finishing my research
work. All of you have been my role models and inspiration.
It is pleasure to acknowledge my gratitude to the reviewers, Prof. Paola Russo and Prof.
Olivier Pascal for accepting my thesis work. Not to forget for the others juries, Prof.
Christian Person and Eng. Philippe Pouliguen. The comments and suggestions before
and during my defense are very useful to improve my work in the future endeavors.
I also would like to mention my thousand thank to Mr. Laurent Cronier and Mr.
Christophe Guiton for helping me to come out with excellent antenna prototypes. The
sweet memories when we were working together to complete my prototype will always
remain in my heart. Thanks a ton to Mr. Jerome Sol and Dr. Laurent Le Coq for their
excellent works in antenna measurements. The suggestions and ideas from both of you
are much appreciated.
To my office mates, Dr. Lilia Manach’, Jonathan Bor and Carole Leduc, thank you for
your friendship, supports and help throughout my days at IETR. The sweet memories
that we had shared are safely embedded in my heart and it will not be erased over time.
Additional thank to Dr. Hamza who had introduced me to this excellent group. Not to
forget to Dr. Ngoc Tinh Nguyen for being my silent advisor.
Utmost, I would like to address my grateful feeling to my parents (Mr. Jusoh Tajudin
and Mdm. Che Tom), parents’ in-law (Dr. Jalal and Mdm. Yuha) for their belief in me
and their prayers. To my siblings, the support and the prayers will never be paid by me.
Words unable to describe how thankful I am to my wife Dr. Fariha Hanim for her
unconditional support through the thick and thin and also to my beloved sons, Abdullah
Aqil and Fawwaz Zaki. ‘Mama, thanks for being there when I needed you. Abi will not
be able to attain this Phd without your existence by my side.’
Last but not least, I would like to pay my tribute to Ministry of Education of Malaysia

and National Defense University of Malaysia for providing me the scholarship.

........specially dedicated to my beloved wife, Dr Fariha Hanim, our gifted sons, Abdullah
Aqil, Fawwaz Zaki and to my honorable family

RESUME EN FRANÇAIS
Résumé en français

Table des matières

1.0 Introduction ...................................................................................................................... i
2.0 Modélisation du plasma .................................................................................................... i
3.0 Réflecteur d’antenne reconfigurable .............................................................................. iv
a. Antenne à réflecteur circulaire ........................................................................................ iv
b. Antenne à réflecteur triangulaire...................................................................................... v
4.0 Antenna plasma .............................................................................................................. vi
5.0 Surface Equivalente Radar des antennes plasma reconfigurables ................................viii
6.0 Conclusion ...................................................................................................................... ix

RESUME EN FRANÇAIS
1.0 Introduction

Le plasma est le 4ème état de la matière qui est naturellement disponible. Le plasma
diffère des métamatériaux qui ont une permittivité et une perméabilité négative. En
effet, le plasma conserve une perméabilité positive alors que sa perméabilité est
négative. C’est la principale caractéristique du plasma qui présente un intérêt pour la
conception des antennes. De manière générale, le plasma se comporte comme un
matériau conducteur et cette caractéristique peut disparaître lorsque le plasma n’est plus
excité. Ce caractère reconfigurable du plasma est utilisé dans ces travaux pour la
conception d’antennes. La caractéristique conducteur/non-conducteur du plasma est
contrôlée électriquement et le plasma est utilisé soit comme un élément rayonnant, soit
comme un réflecteur ou bien comme un absorbant. Dans certains cas, le plasma peut
alors remplacer avantageusement des matériaux métalliques.
La notion de plasma a été introduite en physique au début des années 20. Dans un
premier temps, le plasma a été utilisé comme un élément rayonnant pour transmettre des
signaux électromagnétiques. En 1919, le concept d’antenne plasma a été breveté par J.
Hettinger. Les développements significatifs des plasmas ont démarré dans les années 60
lorsque ces derniers ont été introduits dans des systèmes de communication.

2.0 Modélisation du plasma

L’une des principales tâches de ces travaux concerne la caractérisation du plasma. Si
la fréquence plasma et la fréquence de collision peuvent être estimées alors différentes
zones de fonctionnement des antennes plasmas peuvent être identifiées. Dans ces
travaux, le modèle du plasma a été défini en ce basant sur des mesures. La première
mesure permet de déterminer la fréquence du plasma et la deuxième permet d’évaluer la
fréquence de collision.
Pour déterminer ces caractéristiques, nous avons utilisé le dispositif suivant : Nous
avons placé entre deux cornets suffisamment éloignés l’un de l’autre, d’une part un mur
de plasma réalisé à l’aide de tubes néon et d’autre part une feuille de métal. On note que
la feuille de métal est soit pleine, soit munie de fentes représentant l’espacement présent
entre deux tubes néon adjacents (figure 1).

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