DOCTEUR DE L’INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE (FRANCE) ET DE DOCTEUR
DE L’ECOLE NATIONALE D’INGENIEURS DE TUNIS DE L’UNIVERSITE TUNIS EL-MANAR (TUNISIE)
Ecole doctorale GEET - Génie Electrique, Electronique, Télécommunication du microsystème au système &
Ecole doctorale STI - Sciences et Techniques de l'Ingénieur de l’ENIT
Spécialité : Micro-ondes, Electromagnétiques et Optoélectronique / Communications
Analyse et Conception des Antennes Fractales
Applications aux Télécommunications Large Bande
Soutenue publiquement le 18 Juillet 2007 devant le jury composé de :
Pr. Habib ZANGAR Président (FST-Tunis)
Pr. Jean Louis MIANE Rapporteur (ENSCPB-Bordeaux) Pr. Abdelaziz SAMET Rapporteur (INSAT-Tunis)
Pr. Jacques DAVID Directeur de thèse (ENSEEIHT-Toulouse)
Pr. Ammar BOUALLEGUE Directeur de thèse (ENIT-Tunis)
M.C. HDR. Fethi CHOUBANI CoDirecteur de thèse (SUP’COM-Ariana)
Dr. Ing.R. Tan-Hoa VUONG Membre (ENSEEIHT-Toulouse)
par
Hafedh Ben IBRAHIM GAHA
Ingénieur de l’ENSI (Informatique)
Ingénieur de l’ESPTT (Télécommunication) Mastère de SUP’COM (TIC-Télécommunication)
RésuméRésuméRésumé RésuméRésumé du livre
Il s‟agit d‟étudier les antennes de forme fractale et d‟apporter une ou plusieurs originalités pour leur analyse et leur conception. Ces antennes pourraient être utiles aux constructeurs de systèmes multistandards, afin de concevoir des antennes multi-bandes qui seraient utilisables dans des chaînes de transmission de systèmes de télécommunication du type de troisième et de quatrième génération. Plusieurs techniques d‟analyse numérique pour résoudre les équations différentielles qui décrivent les phénomènes de propagation des ondes électromagnétiques ont été développées : la méthode de moment MoM, la méthode des éléments finis FEM, la méthode par changement d‟échelle etc. Dans la première partie de cette thèse, nous avons étudié l‟état de l‟art des antennes, en explicitant davantage la méthode des moments MoM appliquée sur les cas d‟antennes filaires et ensuite planaires ou imprimées. La seconde partie est consacrée à présenter des éléments fractals, tant au niveau production artificielle que naturelle. Ensuite, nous montrons les possibilités d‟appliquer l‟aspect fractal dans la conception des antennes. Les formes génériques de base qui ont été déjà étudiées dans la première partie nous ont permis d‟automatiser les différents modules du programme que nous avons développé. Ensuite, nous mettons en évidence la caractérisation de la forme fractale qu‟elle soit 2D ou 3D par un grand nombre de discontinuités et d‟une longueur infinie bien qu‟elle soit finie en local. Cette propriété nous a permis de proposer une signature possible par la structure et par la forme du conducteur rayonnant. Cette signature n‟est rien d‟autre qu‟une distribution qui décrit l‟étendue de la forme fractale sur le maillage rectangulaire choisi. En introduisant cette distribution dans les calculs des intégrales où figurent les dyadiques de Green, nous avons pu montrer que même s‟il s‟agit d‟antennes de forme préfractale naturelle, nous avons toujours observé une concordance satisfaisante entre les mesures et les simulations. L‟originalité de notre travail, est l‟introduction d‟un coefficient de pondération des cellules rectangulaires résultantes. Nous avons constaté qu‟il y a une corrélation significative entre la plante en tant que forme et les fréquences de résonance des antennes bowtie de même forme. Selon les bandes de fréquences désirées, l‟optimisation et l‟ajustement de telles antennes se font d‟une part, par la modification des folioles ou des sous structures de la forme de la plante ; Et d‟autre part, en manipulant la dimension spatiale et les caractéristiques préfractales de ces formes naturelles. Enfin, nous décrivons une méthode de caractérisation des antennes fractales naturelles de formes complexes. Plusieurs prototypes ont été réalisés pour valider notre procédé. Parmi ces derniers, nombreuses antennes préfractales naturelles ont montré leur efficacité dans les applications multi-bande (GSM, ISM, Wifi, WLAN et WPAN (802.xx)).
Mots clefs : fractal, antenne, conception, large-bande, multi-bande, préfractal naturel, méthode des moments.
AbstractAbstractAbstract AbstractAbstract Abstract
It concerns the study of the state of the art of antennae, especially, those of fractal shape. This work tries to bring one or several original solutions for antennae analysis and design. These radiators are helpful to constructors interested in multistandards, in order to be able to design antennae in multi - usable bands for third and fourth generation of telecommunication systems. On the basis of differential equations that describe propagation phenomena, several numerical techniques and analysis are in perpetual competition ; such as the moments‟ method MoM, Finite Element Method FEM and the scale change method etc. First, we have presented a study on antennae by clarifying advantages of the method of moments MoM applied on dipoles and microstrips. Then, we have studied the fractals by focusing on their natural and artificial production. After that, we have showed how it is plausible to grant this aspect of fractal in the idea of antennae having this special shape. Note that generic basis shapes that have been already studied in the first part of this work, have a considerable contribution to the automation of the different useful modules and programs. Also, we have studied fractals and we deduced that fractal radiators (2D or 3D) are notably characterized by a great number of discontinuities and an infinite length nevertheless they are locally finite. This characteristic has helped us to propose an obvious signature linked to the structure and its appearance corresponding to the associated radiator. This signature is actually the mathematical distribution describing belongness of the rectangular meshed structure with the considered fractal shape. By introducing this distribution in the dyadic‟s Green functions computing, we have revealed that even if it concerns antennae of prefractal natural shape, we have observed a satisfactory agreement between measurements and simulations of the electromagnetic field. Moreover, we have presented the different theoretical constraints and practices for such feat. So, originality is that we introduced a weight coefficient for each rectangular mesh cell. We have remarked a significant correlation between the leaf shape and the resonant frequencies of corresponding bowtie antennae. For tuning such antennae, we have suggested modifying the number and the position of the different subleaves. Changing their geometrical dimension and their prefractal characteristics contributes to the optimization of such natural prefractal antennae. Finally, we have described our method to characterize natural prefractal antennae with complex appearance. Many prototypes were designed then realized to validate our method. Among these prototypes, natural prefractal radiators have shown their multiband behavior in GSM, ISM, WiFi, WLAN and WPAN (802.xx).
Key words : fractal, antenna, design, Wide-band, multiband, natural, prefractal, moments method.
___________________________________
Thèse en télécommunication
en cotutelle
ENIT& INP-ENSEEIHT
TUNIS-TUNISIE & TOULOUSE-FRANCE
« Analyse et Conception
des Antennes Fractales
Application aux Télécommunications
Large Bande »
Enseignant Vacataire
Fonction Publique 2000 _ Enseignant détaché
• Mastère 2002
Technologie de l’information _ CP_UMTS_WCDMA
Deux communications : JS2003 & SETIT2004
Privé 1990_IG_Commodore
Fonction Publique 1991-1993
• Ingénieur en télécommunication 1995 _ RGT
Hafedh GAHA né le 15-05-1966 à Tunis
Bac 1983-Math-Science
• Ingénieur technicien en Informatique 1989_OASI
_____________________
Curriculum Vitae (en français)
A)Identité, Etudes, vie professionnelle, outils, Méthodologies et langues maîtrisés
B)Liste des diplômes et des formations
____________________________________________
A)Maître assistant (IsetCom)
Enseignant universitaire chercheur à l’unité de recherche 6’tel à l’école Supérieure de Communication de Tunis SUPCOM
Dr. Hafedh GAHA
Doctorat en télécommunication, (ENSEEIHT-ENIT)
N° d’ordre : 2505, Cotutelle N° 3068 du 27 Avril 2004, INPT-ENSEEIHT de Toulouse &
UTM-ENI de Tunis,
DOCTEUR DE L’INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE
(FRANCE) ET DOCTEUR DE L’ECOLE NATIONALE D’INGENIEURS DE TUNIS DE
L’UNIVERSITE TUNIS EL-MANAR (TUNISIE)
Ecole doctorale GEET - Génie Electrique, Electronique, Télécommunication du microsystème au système &
Ecole doctorale STI - Sciences et Techniques de l'Ingénieur de l’ENIT
Spécialité : Micro-ondes, Electromagnétiques et Optoélectronique / Communications
Analyse et Conception des Antennes Fractales, Applications aux Télécommunications Large Bande
Soutenue publiquement le 18 Juillet 2007 devant le jury composé de :
Pr. Habib ZANGAR Président (FST-Tunis)
Pr. Jean Louis MIANE Rapporteur (ENSCPB-Bordeaux)
Pr. Abdelaziz SAMET Rapporteur (INSAT-Tunis)
Pr. Jacques DAVID Directeur de thèse (ENSEEIHT-Toulouse)
Pr. Ammar BOUALLEGUE Directeur de thèse (ENIT-Tunis)
M.C. HDR. Fethi CHOUBANI CoDirecteur de thèse (SUP’COM-Ariana)
Dr. Ing.R. Tan-Hoa VUONG Membre (ENSEEIHT-Toulouse)
http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000461/
cet URL vous permettra de consulter ma thèse.
1) Identité :
Prénom : HAFEDH
Nom : GAHA
Date et lieu de naissance : 15 Mai 1966 à Tunis
Nationalité : Tunisienne
Adresse domicile : 20 Rue Chedly Kallala 1002 TUNIS
Code postal: 01002
@Email Hafedh.Gaha@edu.isetcom.tn
Etat Civil : Marié, 3 enfants
N°CNRPS : 53582392
Carte d'identité nationale : 04152869
Adresse professionnelle :
ISETCOM ; POLE TECHNOLOGIQUE ElGhazala, l'Ariana 2088
Téléphone Bureau : +21671857788 & +21671857000 poste1039
Fax professionnel : +21671857555-
Tél Mobile : +21698542549 : +21671857788
*/*
2) Les études :
a. Doctorat en télécommunication, (ENSEEIHT-ENIT)
N° d’ordre : 2505, Cotutelle N° 3068 du 27 Avril 2004, INPT-ENSEEIHT de Toulouse & UTM-ENI de Tunis,
DOCTEUR DE L’INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE
(FRANCE) ET DOCTEUR DE L’ECOLE NATIONALE D’INGENIEURS DE TUNIS DE
L’UNIVERSITE TUNIS EL-MANAR (TUNISIE)
Ecole doctorale GEET - Génie Electrique, Electronique, Télécommunication du microsystème au système &
Ecole doctorale STI - Sciences et Techniques de l'Ingénieur de l’ENIT
Spécialité : Micro-ondes, Electromagnétiques et Optoélectronique / Communications / Analyse et Conception des Antennes Fractales, Applications aux Télécommunications Large Bande
b. Diplômé du Mastère en télécommunication (DEA-Option Technologie de l'information en télécoms.) mention Très Bien, Juillet2002- De la SUP’COM : Ecole Supérieure de communications de Tunis- Sujet traité : Techniques adaptatives pour le Contrôle de puissance dans le système UMTS.
c. Ingénieur diplômé en télécommunication Juillet 1995-
De l'ESPTT : Ecole Supérieure des Postes et des
Télécommunications de Tunis- Sujet traité : Le réseau de gestion des télécommunications.
d. Ingénieur Technicien en informatique- Juillet 1989-
De l'ENSI : Ecole Nationale des Sciences de l'Informatique-
Sujet traité : Outils d'aide à l'acquisition des systèmes informatiques.
e. Bachelier en Math Sciences Juin 1983- Lycée Mixte de Ksour Essaf – Gouvernorat Mahdia- Tunisie-
3) Vie professionnelle :
a- 08/1989-11/1990 : Ingénieur Informaticien à COMMODORE Tunisie (Informatique et Gestion) ; Technico-commercial, Gestion des réseaux, Formation, Mise en place des solutions, …
b- 11/1990-09/1993 : Ingénieur Informaticien en fonction publique (Ministère de l’intérieur), Administrateur des gros systèmes, Développement transactionnel, responsable sur la centralisation de
quelques applications nationales,…
c- 09/1993-07/1995 : Etudes en télécommunications à l'ESPTT
d- 08/1995-08/2000 : Ingénieur principal en télécommunications en fonction publique (Ministère de l’intérieur) ; Gestion des projets, Etudes préalables des projets, Chef de projet de quelques projets
nationaux, Développement de logiciels dans divers domaines.
e- 09/2000-11/2002 : Inscriptions au DEA en télécommunication
f- 09/2000-07/2004 : // Ingénieur principal chercheur détaché pour l’enseignement à l'ISETCOM (Institut Supérieur des études Technologiques en Communication de Tunis) –
g- 07/2004-02/2007 : Assistant d’enseignement supérieur à l'ISETCOM (Institut Supérieur des études Technologiques en Communication de Tunis) –
h- 07/2008-> : Maître assistant d’enseignement supérieur à l'ISETCOM (Institut Supérieur des études Technologiques en Communication de Tunis) –
i- Les activités principales sont :
0. Conception d’un cours à l’UVT : Méthodologie d’analyse et de conception niveau Mastère. MP2L (& tuteur)
1. Enseignement,
2. Encadrement,
3. Participation à l’unité pédagogique de l’ISET’COM (LMD et réforme des programmes)
4. Participation aux groupes de recherche au sein du département de télécommunications de l'institut ISETCOM et de l’unité de recherche 6’Tel (innov'com) au SUPCOM,
5. Participation aux jurys des PFE à l’ISET’COM,
6. Participation aux comités de dépouillement techniques des offres (Informatique & Télécommunication) de l’ISET’COM,
7. Trésorier de l’équipe sportive (Sport & Travail) de l’ISET’COM (depuis 01-2005-2007).
8- Membre fondateur de l'ADRI 2012---- Association pour le Développement de la Recherche et de l'Innovation https://www.facebook.com/groups/147497501984044/ Trésorier 2ans puis secrétaire général 2 ans.
j- Les matières enseignées (Cours et Travaux pratiques) :
1. Application à l'informatique (niveaux : 1, 2 et 3)
2. Les bases de données appliquées aux systèmes de télécommunications,
3. L'architecture des ordinateurs,
4. Pratiques de progiciels,
5. Algorithmiques et programmation C…
6. Antennes et dispositifs hyperfréquences
7. Méthodologies de pilotage de projets (ex. Méthodologie d'analyse et de conception)
Encadrement des projets de fin d'études (techniciens, ingénieurs, mastères de recherche, mastères spécialisés en télécommunication PFE et Projet 2121) et des miniprojets (préparation au PFE). Les détails de quelques (sujets, résumés…) peuvent être accessibles aux URL suivantes : http://HafedhGaha.fr.gd
4) Outils maîtrisés :
CICS, VTAM, MS Windows, certifié RED HAT7.2-LINUX,
