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Samuel BESSE : Étude Théorique de Radars Géologiques ­ Analyses de sols, d'antennes et interprétation des signaux 67
L'antenne papillon fait partie des antennes définies par des angles. Elle est très employée
dans le domaine des radars GPR à la fois en pratique et en simulations. Le radar GPR RAMAC qu'a
acquis l'équipe en 2003 a été livré avec des antennes de ce type. De surcroît, une antenne papillon
est peu onéreuse puisque sa fabrication s'effectue en général avec une technologie de circuit
imprimé associée à une alimentation par sonde coaxiale.
L'angle d'ouverture θ est généralement de l'ordre de 50°. La fréquence basse de
fonctionnement dépend de la longueur l d'un brin tandis que la fréquence haute dépend de la qualité
de la connexion entre l'antenne et son alimentation ainsi que de l'espace δ entre les deux brins. Les
simulations FDTD figure 53 donnent les niveaux d'impédance d'entrée de l'antenne Za auxquelles on
peut s'attendre pour différents angles d'ouvertures. On peut en déduire que kl doit être supérieur à 2
pour garantir un fonctionnement en dehors de la zone capacitive de l'antenne. Bien que la figure 53
donne des résultats pour le vide, il faut noter que l'impédance d'entrée d'une antenne plongée dans
un milieu d'indice n peut s'exprimer en fonction de l'impédance d'entrée de cette même antenne
lorsqu'elle est dans le vide. L'équation (30) a été vérifiée par des simulations FDTD, η et η0
expriment respectivement l'impédance du milieu et l'impédance du vide.
Z a milieu k 0
n
=
⋅Z a vide k 0
0 Figure 52 : Grandeurs caractéristiques d'une
antenne papillon.
Figure 53 : Impédance d'entrée d'une antenne
papillon située dans le vide pour différentes
ouvertures θ (k=vecteur d'onde, δ=l/50)
Le champ transitoire émis par l'antenne papillon conventionnelle décrite ci­dessus n'est pas
optimal en raison des réflexions internes parfois appelées "ringing". Afin d'augmenter davantage la
largeur de bande et diminuer ainsi la durée du signal transitoire, on peut utiliser des résistances
parfois combinées à des capacités localisées [45]. Des matériaux absorbants (par exemple des
ferrites) placés sur l'une des faces de l'antenne jouent le rôle de résistances réparties alors que les
capacités sont introduites en creusant des stries à la surface de l'antenne ou en y collant des bandes
(30)