Prir captiv rapport final

3.3.Antennes utilisées

3.3.1.Résultats de mesure précédents

La première campagne de mesures, où l’on disposait de deux récepteurs (l’un du côté gauche et l’autre du côté droit de la route), a permis de mettre en évidence certaines caractéristiques du canal de propagation.

En effet, nous avons remarqué que d’une façon générale, les évanouissements sur les deux récepteurs n’étaient pas corrélés (Fig. 3.6).

La courbe en verte représente la puissance reçue au niveau du récepteur situé du côté droit de la route et la courbe bleue la puissance reçue au niveau du récepteur du côté gauche.

Figure 3.6 : Mise en évidence de la non corrélation des évanouissements
En effet, lorsqu’un évanouissement apparaissait sur l’un des récepteurs (sans doute dû au masquage du trajet direct par un véhicule) pouvant conduire à une coupure de la liaison radio, il était rare que l’autre récepteur en soit affecté, ou alors dans une moindre mesure.
Afin d’éviter ces coupures, il nous est apparu intéressant d’exploiter cette non corrélation entre les évanouissements des signaux reçus.

Plus précisément, l’idée est d’utiliser une diversité d’antennes. Il s’agit de remplacer une antenne unique par un ensemble de deux antennes, suffisamment éloignées entre elles pour assurer une faible corrélation entre les évanouissements des signaux transmis par les deux antennes.

Aux vues des résultats de la première campagne de mesures présentée brièvement ci-dessus, il a été décidé de concevoir, en étroite collaboration avec l’équipe ‘Antennes et Hyperfréquences’ de l’IETR/Université de Rennes 1, un prototype d’antenne qui exploiterait la diversité d’antenne évoquée dans le paragraphe précédent.

3.3.2.Réseaux d’antennes patch pour le véhicule

La configuration choisie pour le véhicule consiste à disposer de deux réseaux d’antennes antennes identiques sur le pare-brise, espacés de 95 cm (=7,76 o) de façon à exploiter la diversité d’antennes (Fig. 3.7). Les deux réseaux seront alimentés par le synthétiseur de fréquence à travers un diviseur de Wilkinson. Les signaux transmis aux deux réseaux d’antennes seront donc identiques, ce qui revient à avoir deux canaux de transmission SISO transportant la même information.

Une antenne omnidirectionnelle n’étant pas très appropriée ici (il est inutile d’émettre sur les côtés de la route par exemple), les réseaux d’antennes à réaliser devront avoir le diagramme de rayonnement décrit sur la figure ci-dessous.


Figure 3.7 : Ouverture verticale et horizontale de l’ensemble des deux réseaux d'antennes pour le véhicule
La réalisation de ces réseaux d’antennes a été prise en charge par l’équipe ‘Antennes et Hyperfréquences’ de l’IETR/Université de Rennes 1 qui nous a fourni les caractéristiques suivantes concernant un réseau de deux antennes patch :

• 
  ouverture à -3 dB de 80° dans le plan horizontal (plan XZ)
  
• 
  ouverture à -3 dB de 45° dans le plan vertical (plan YZ)
  
• 
  Gain = 8,4 dB
  
• 
  Impédance d’entrée = 50 Ω
  
• 
  Taille : 110x150 mm²
  

Figure 3.8 : Réseau de deux antennes patch pour le véhicule

Le véhicule émetteur sera donc équipé de ces deux réseaux d’antennes patch qui seront fixés sur le pare-brise à l’aide de ventouses offrant trois degrés de liberté.

On peut préciser ici que les ventouses permettent de compenser l’inclinaison et la courbure du pare-brise, chose qu’il faudra prendre en compte lors de la réalisation des antennes finales.



Figure 3.9 : Emplacement des antennes sur le véhicule

3.3.3.Réseaux d’antennes patch pour les panneaux

Comme pour les réseaux d’antennes du véhicule émetteur, le réseau d’antennes destiné aux panneaux de signalisation doit concentrer son faisceau de la façon décrite sur la figure ci-dessous.

Figure 3.10 : Ouverture verticale et horizontale du réseau d’antennes pour les panneaux de signalisation
La réalisation de ce réseau d’antennes a également été prise en charge par le groupe ‘Antennes et Hyperfréquences’ de l’IETR/Université de Rennes 1. Ses caractéristiques sont les suivantes :

• 
  dépointage à 16° (vers la gauche) dans le plan XZ
  
• 
  ouverture à -3 dB de 19° dans le plan XZ.
  
• 
  ouverture à -3 dB de 50° dans le plan YZ.
  
• 
  dépointage à 15° (vers le bas) dans le plan YZ.
  
• 
  gain = 9,8 dB
  
• 
  impédance d'entrée : 50 .
  
• 
  taille : 250x120 mm
  

Figure 3.11 : Réseau d’antennes patch pour le panneau de signalisation

Le réseau d’antennes décrit ci-dessus sera donc destiné à être apposé sur les panneaux de signalisation. Cependant, dans le cadre de nos mesures, le réseau d’antennes est fixé sur un mât d’une hauteur d’environ 2 m afin de ne pas modifier les infrastructures routières.

Figure 3.12 : Support pour le réseau d'antennes des panneaux de signalisation
Les réseaux d’antennes réalisés pour le véhicule et les panneaux de signalisation ne sont que des prototypes pour permettant de vérifier l’apport de l’utilisation de la diversité d’antennes.

En effet, il n’est pas concevable de devoir équiper les véhicules utilisateurs du système CAPTIV avec des ventouses sur le pare-brise pour fixer les antennes.

De plus, si ces antennes étaient directement fixées sur le pare-brise, celles-ci seraient soumises aux intempéries, mais risqueraient surtout de gêner la visibilité du conducteur.

C’est pourquoi le groupe ‘Antennes et Hyperfréquences’ de l’IETR/Université de Rennes 1 s’est intéressé à la réalisation d’antennes transparentes à partir du matériau ITO (Indium Tin Oxide) déposé en couche mince.

3.3.4.Antenne transparente (matériau ITO)

La réalisation d’une antenne transparente a une grande importance dans le cadre du projet CAPTIV. En effet, cela permettrait d’intégrer directement les antennes dans le pare-brise du véhicule, sans pour autant altérer la visibilité du conducteur.

Dans cette optique, des mesures ont été réalisées avec un réseau d’antennes transparentes réalisé à l’IETR/Université de Rennes 1.

Figure 3.13 : Réseau de 2 antennes losanges transparentes
La figure ci-dessus présente le premier prototype de réseau d’antennes transparentes réalisé. Il est destiné à être placé dans la vitre latérale du passager du véhicule.




Figure 3.14 : Diagramme de rayonnement du réseau d'antennes transparentes
Comme nous pouvons le voir sur la figure 3.14, le réseau d’antennes transparentes permet d’obtenir 2 lobes : un vers l’avant du véhicule qui permet d’échanger des informations avec un carrefour à venir, et un autre lobe vers l’arrière du véhicule qui permet de relayer une information aux autres véhicules se trouvant derrière.
Ce réseau d’antennes losanges transparentes n’étant qu’un prototype, il présente un gain de 1 dB à 2,45 GHz, ce qui est bien inférieur aux 8,4 dB du réseau d’antennes patch présenté précédemment.