Prir captiv rapport final

6.4.Performances des antennes

Le choix de la géométrie des antennes planaires a été réalisé afin de gagner en couverture et en qualité de transmission par rapport à l’utilisation d’une antenne filaire à diagramme de rayonnement omnidirectionnel.

6.4.1.Réseau à deux antennes monopôles losange

Ainsi, avons-nous réalisé un réseau constitué de deux antennes monopôles losange alimentées en coin (figures 6.5 et 6.6.a). Les dimensions de chaque monopôle losange ainsi que leur couplage ont été optimisés par CAO afin d'obtenir une fréquence de rayonnement égale à 2,45 GHz.

Figure 6.5 – Représentation 3D du réseau constitué de deux antennes monopôles losange

(a) (b)
Figure 6.6 – (a) Cotes du réseau constitué de deux antennes monopôles losange.

(b) Réseau associé à son alimentation double accès.
Ce réseau de deux antennes, de 12 mm de côté chacune, a été obtenu par gravure laser du multicouche ITO/Cu/ITO (figure 6.7 et voir point 4. Conception d’antennes adaptées). Bien que transparents, on peut noter la coloration des deux patchs due à la présence du film ultramince de cuivre. Cet inconvénient sera résolu par la substitution du cuivre par de l’argent (de coloration gris neutre).

L’alimentation de ces deux antennes patch via un coupleur 3dB/90° (figure 6.2.b) permettra de diriger le sens du lobe principal selon la direction z’ ou selon la direction –z’ (figure 6.8).

Figure 6.7 – réseau de deux antennes losange réalisé par gravure laser

à partir du multicouche ITO/Cu/ITO


Figures 6.8 – Simulations 3D du lobe d’émission principal du réseau d’antennes patch
Ce réseau a été caractérisé en rayonnement à 2,45 GHz dans la chambre anéchoïde à champ proche de l’IETR / INSA de Rennes. Les résultats obtenus montrent clairement le bon fonctionnement du réseau en diagramme et en gain (figure 6.9) et valide cette technologie. En effet, un gain mesuré de +1dB avec une ouverture supérieure à 180° (à -3 dB) sera suffisant pour “accrocher” le module d’émission Zigbee.


Figure 6.9 – Diagramme de rayonnement mesuré du réseau constitué de deux antennes monopôles losange dans le plan z-z'
Un test en configuration réel a été réalisé dans la dernière étape du projet CAPTIV. Deux scénarii seraient alors envisageables. Le premier nécessiterait l’utilisation de deux réseaux distincts disposés sur chacune des vitres latérales du véhicule. Ces deux réseaux, grâce à l’utilisation du coupleur, émettront ou recevront simultanément vers l’avant et vers l’arrière (figure 6.10)


Figure 6.10 – Scénario 1 : véhicule arrivant à un carrefour - représentation des lobes principaux d’émission des deux réseaux d’antennes
L’autre scénario serait d’utiliser un seul réseau d’antennes losange placé sur une des vitres latérales du véhicule et de réaliser la commutation avant  arrière du lobe principal grâce au coupleur (figure 6.11). Reste à fixer la période de cette commutation en fonction de la vitesse d’acquisition du module Zigbee. Ce dernier scénario a été expérimenté dans la dernère étape du projet CAPTIV (voir point 3.4.2).


Commutation avant du coupleur Commutation arrière du coupleur
Figure 6.11 – Scénario 2 : véhicule arrivant à un carrefour - représentation des lobes d’émission du réseau d’antennes avant et après commutation

6.4.2.Antenne monopôle losange simple

De part le gain mesuré avec le réseau à deux antennes losange, l’utilisation d’une antenne monopôle losange serait sans doute suffisante pour “accrocher” le module d’émission Zigbee. Dans ce cas, le diagramme de rayonnement de l’antenne serait omnidirectionnel et l’utilisation d’un coupleur 3dB/90° ne serait plus nécessaire.

A cette fin, une antenne losange a été réalisée par gravure laser de la monocouche d’ITO (figure 6.12 et voir point 4. Conception d’antennes adaptées). Cette antenne sera caractérisée en rayonnement dans la chambre anéchoïde à champ proche de l’IETR / INSA de Rennes. Un test en configuration réel sera aussi réalisé dans la dernière étape du projet CAPTIV.


Figure 6.12 – Antenne monopôle losange réalisée par gravure laser

d’un film d’ITO de 0,68 µm d’épaisseur

7.Résultats et interprétations des mesures

7.1.Scénarii réalisés

Différents scénarii ont été réalisés au cours des campagnes de mesures :

• 
  Dans le premier, l’émetteur (véhicule) est équipé de deux réseaux d’antennes décrits au paragraphe 3.3.2. Le récepteur (panneau de signalisation) est équipé du réseau d’antennes décrit au paragraphe 3.3.3. La vitesse du véhicule est constante et égale à 40 km/h.
  

• 
  Dans le second scénario, l’émetteur est équipé des mêmes antennes que dans le premier scénario tandis que le récepteur est équipé d’une antenne omnidirectionnelle. La vitesse du véhicule est constante et toujours de 40 km/h.
  

• 
  Le dernier scénario est identique au scénario 1 à la différence qu’une antenne ITO décrite au paragraphe 3.3.4 est utilisée comme émetteur à la place des deux réseaux d’antennes.