Etude de panneaux rayonnants pour des applications en radioastronomie

Ce sujet de thèse s’intéresse à l’étude et à l’optimisation d’un réseau focal d’antennes à positionner au foyer d’un radiotélescope à miroir sphérique. Ce dispositif qui sera composé d’un réseau d’éléments rayonnants connectés sur des chaînes de réception numériques, permettra d’observer simultanément plusieurs directions. La viabilité d’un tel système dépendra essentiellement de sa température de bruit, mais aussi de son diagramme de rayonnement. Ainsi, hormis les précautions qui seront prises lors de l’implantation des amplificateurs faible bruit, il faudra être vigilant sur les performances propres du réseau d’antennes qui participera à maintenir une température de bruit la plus faible possible ainsi qu’une illumination optimale du réflecteur primaire.
Le défi passe par une diminution des couplages entres les éléments rayonnants qui constitueront le panneau et à l’optimisation de l’adaptation de chaque élément sur toute la bande d’observation.

Chaque élément pourra être composé de plusieurs antennes élémentaires pour occuper une surface de 0.7 lambda x 3.5 lambda référencée sur la fréquence la plus élevée. Le travail consistera à faire un inventaire des antennes élémentaires large bande qui pourraient s’inscrire dans la maille du réseau. Ces antennes devront maintenir une impédance stable dans la bande 1 GHz à 1.75 GHz. Un petit nombre d’antennes élémentaires seront regroupées pour former des éléments rayonnants qui seront eux-mêmes regroupés pour former une « tuile ». Il faudra étudier les performances de cette tuile : les couplages à l’intérieur des tuiles et entre elles, les diagrammes de rayonnement avec leur centre de phase, l’impédance d’entrée et les pertes constitueront des critères de sélections pour les solutions étudiées. A terme, le panneau devra fonctionner sur les deux polarisations linéaires.

Dans le cadre de son travail le doctorant devra rechercher la meilleure des solutions, c’est-à-dire comparer des tuiles composées de différentes antennes élémentaires large bande, avec comme objectifs d’affaiblir au maximum les couplages entre les tuiles, de maintenir une impédance d’entrée stable sur la bande 1 à 1.75 GHz et d’optimiser les pertes.
La réponse à ces trois critères conditionnera la sensibilité du système final.

Contact:Marc Thévenot

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