2)Modèle par cavité [5]
Le mécanisme de rayonnement d?une antenne patch
rectangulaire dans le model de cavité se comprend aisément
à partir de sa forme géométrique. Lorsque vous excitez la
ligne d?alimentation avec une source RF, une onde
électromagnétique va se propager sur cette ligne puis va
rencontrer l?élément rayonnant (de largeur plus grande que la
ligne, donc plus apte à rayonner..). Une distribution de charge va
s?établir à l?interface Substrat / Plan de masse, sur et sous
l?élément rayonnant.
Figure 8 : Distribution de charge et densité de courant
sur une antenne microstrip.
Cette figure montre la distribution dans le cas particulier
où l?antenne rayonne le plus efficacement c?est à dire
lorsqu?elle devient résonante (la longueur de l?élément
rayonnant est un multiple de la demi-longueur d?onde guidée). Le cas
présenté correspond au mode fondamental de l?antenne.
Avec ft ff
~( )
~ ~( ) ~
Figure 9 : Distribution de la composante verticale du champ
électrique dans le mode fondamental TM10 de l?antenne.
Ces distributions de charge et les densités de courants
associés induisent une distribution de champ électrique
représentée à la figure 6 dans le mode fondamental.
Figure 10 : Distribution de la composante horizontale du champ
électrique dans le mode fondamental de l?antenne.
Si nous nous intéressons maintenant à la
distribution des
charges, nous pourrions montrer par l?étude des
composantes tangentielles du champ magnétique que le patch rectangulaire
peut se modéliser comme une cavité avec 4 murs
magnétiques (bords de la cavité) et 2 murs électriques
(formés par les métallisations et dans l?approximation que la
composante normale du champ électrique est constante).
Avec les conditions aux limites adéquates, on
détermine assez facilement les fréquences de résonances de
l?antenne patch rectangulaire :
)
~( (
~ ~ ) )
v ~~ ~~
a) Largeur W du patch
La largeur du patch a un effet mineur sur les
fréquences de résonance et sur le diagramme de rayonnement de
l?antenne. Par contre, elle joue un rôle pour l?impédance
d?entrée de l?antenne et la bande passante à ses
résonances :
n
)
Pour permettre un bon rendement de l?antenne, une largeur W
pratique est :
)
f
où le terme f01 représente la fréquence
fondamentale de l?antenne.
En contrepartie, le diagramme de rayonnement se dégrade
(apparition de plusieurs lobes secondaires).
b) Longueur L du patch
La longueur du patch détermine les fréquences de
résonance de l?antenne. Il ne faut surtout pas oublier de retrancher la
longueur ?L correspond aux extensions des champs .
9)
f v
| 
