| Dual-linearly polarized quasi-optical antennas in parallel-plate waveguide for beyond- 5G wireless communication (Antennes quasi-optiques à double polarisation en PPW pour les communications sans fil au-delà de la 5G) | ||
Nguyen, Thi Kim Ngan - (2025-07-03) / Université de Rennes Dual-linearly polarized quasi-optical antennas in parallel-plate waveguide for beyond- 5G wireless communication Langue : Anglais Directeur de thèse: González-Ovejero , David; Sauleau, Ronan Laboratoire : IETR Ecole Doctorale : MATISSE Thématique : Sciences de l'ingénieur | ||
Mots-clés : Formateur de faisceaux, guide d’ondes à plaques parallèles, gain élevé, Nanoantennes, 6G (téléphonie mobile), Dispositifs à ondes millimétriques, Guides d'ondes optiques Résumé : Cette thèse présente des architectures avancées d'antennes quasi-optiques pour les futures applications 5G+/6G fonctionnant dans la gamme de fréquences 30–300 GHz. En exploitant l’excitation bimode (modes qTEM et qTE1) dans des guides d’ondes à plaques parallèles (PPW) surmodés, ce travail surmonte les limitations de polarisation des systèmes PPW conventionnels, permettant la réalisation d’antennes quasi-optiques à double polarisation dans des configurations à une ou deux couches. Une antenne quasi-optique PPW entièrement métallique, à une seule couche, intégrant un double réflecteur décalé, a été conçue, fabriquée et validée. Le prototype présente un profil compact, une large bande passante et un gain élevé en polarisation linéaire double. Les mesures expérimentales sont en excellent accord avec les simulations, atteignant un gain supérieur à 25,6 dBi sur toute la bande W (75–110 GHz), avec des lobes secondaires inférieurs à –20 dB. En outre, une nouvelle antenne pillbox à double polarisation linéaire, fonctionnant en bande Ka, a été développée à l’aide d’une technique hybride CNC-PCB. Cette configuration permet une excitation bimode efficace grâce au transfert d’énergie entre les couches inférieure et supérieure du PPW via des régions de couplage distinctes. Les performances de l’antenne, validées par des simulations électromagnétiques complètes, montrent une bande passante d’impédance de 20 % et 11 %, ainsi que des gains en direction normale de 28 dBi et 26.5 dBi pour les modes qTEM et qTE1, respectivement. Ces conceptions offrent des solutions compactes et performantes pour des antennes à double polarisation aux fréquences millimétriques, répondant aux exigences des futurs réseaux 5G+/6G à haute capacité. Résumé (anglais) : This thesis presents advanced quasi-optical antenna architectures for future 5G+/6G applications operating in the 30–300 GHz range. By leveraging dual-mode excitation (qTEM and qTE1 modes) in overmoded parallel-plate waveguides (PPWs), the work addresses the polarization limitations of conventional PPW systems, enabling dual-polarized quasi-optical antennas in both single-layer and double-layer configurations. A single-layer fully-metallic PPW quasi-optical antenna with an integrated offset dual-reflector is designed, fabricated and validated. The prototype demonstrates a compact profile, broad bandwidth, and high gain for dual-linear polarization. Measurements confirm excellent agreement with simulations, achieving over 25.6 dBi gain across the full W-band (75–110 GHz), with sidelobe levels below –20 dB. In addition, a novel Ka-band dual-linearly polarized pillbox antenna, developed using a hybrid CNC-PCB technique is introduced. This configuration enables efficient dual-mode operation by transferring energy between the lower and upper PPW layers through separate coupling regions. The antenna’s performance, validated through full-wave simulations under dual-mode excitation, demonstrates an impedance bandwidth of 20% and 11%, and peak broadside gains of 28 dBi and 26.5 dBi for the qTEM and qTE1 modes, respectively. Together, these designs offer compact, high-performance solutions for dual-polarized antennas at millimeter-wave frequencies, supporting the needs of future high-capacity 5G+/6G networks. Identifiant : rennes1-ori-wf-1-21183 | ||
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