CA2683048A1 - Antenne a elements rayonnants inclines - Google Patents
Antenne a elements rayonnants inclines Download PDFInfo
- Publication number
- CA2683048A1 CA2683048A1 CA002683048A CA2683048A CA2683048A1 CA 2683048 A1 CA2683048 A1 CA 2683048A1 CA 002683048 A CA002683048 A CA 002683048A CA 2683048 A CA2683048 A CA 2683048A CA 2683048 A1 CA2683048 A1 CA 2683048A1
- Authority
- CA
- Canada
- Prior art keywords
- antenna
- ground plane
- antenna according
- metal elements
- recesses
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 70
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 19
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 15
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 238000005388 cross polarization Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000037213 diet Effects 0.000 description 1
- 235000005911 diet Nutrition 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/44—Resonant antennas with a plurality of divergent straight elements, e.g. V-dipole, X-antenna; with a plurality of elements having mutually inclined substantially straight portions
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
- H01Q21/20—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a curvilinear path
- H01Q21/205—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a curvilinear path providing an omnidirectional coverage
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/24—Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction
- H01Q21/26—Turnstile or like antennas comprising arrangements of three or more elongated elements disposed radially and symmetrically in a horizontal plane about a common centre
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
- Details Of Aerials (AREA)
Abstract
L'invention concerne une antenne comprenant une pluralité d'éléments méta lliques (10, 20, 30, 40), lesdits éléments métalliques (10, 20, 30, 40) étan t en contact ponctuel (11, 21, 31, 41 ) avec un plan de masse (M) et équirép artis autour d'un axe de symétrie central (D) de l'antenne, perpendiculaire au plan de masse (M). L'antenne de l'invention est caractérisée en ce que ch aque élément métallique s'étend à partir du contact ponctuel selon un angle d'inclinaison non nul (.theta.) par rapport audit plan de masse (M) et en ce que le plan de masse (M) comprend au moins un évidement (80-83, 84- 87) de manière à ce qu'en fonctionnement, l'adaptation de l'antenne soit meilleure dans une bande de fréquence spécifiée que lorsque le plan de masse (M) est p lein.
Description
2 PCT/EP2008/054507 ANTENNE A ELEMENTS RAYONNANTS INCLINES
DOMAINE TECHNIQUE GENERAL
La présente invention est relative aux antennes multibandes à
polarisation circulaire ou linéaire et présentant une flexibilité en fréquence.
L'invention trouve notamment application dans les systèmes de positionnement par satellites tels que le GPS et Galiléo, ainsi que dans les systèmes de diffusion par satellite de contenu multimédia.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Les antennes multibandes sont, par exemple, utilisées dans des systèmes de positionnement ou de diffusion par satellites pour réduire le nombre d'antennes embarquées ou positionnées au sol.
En effet, de telles antennes permettent de combiner plusieurs bandes de fréquence dans une seule et même antenne. Elles permettent également la combinaison de plusieurs applications.
On connaît des antennes multibandes, comprenant quatre éléments rayonnants en forme de L inversé, disposés sur un support à faible constante diélectrique.
Une telle antenne est par exemple décrite dans le document WO
2005/004283.
Toutefois, la structure des antennes actuelles est limitée par la forme des éléments rayonnants et leur agencement les uns par rapport aux autres ce qui limite la réduction de l'encombrement, notamment lorsque l'on cherche à accroitre leur flexibilité en terme de fréquences de fonctionnement.
Or, la multiplicité des applications et des bandes associées fait apparaître le besoin d'antennes multibandes ayant une structure présentant un caractère flexible, de faible coût et offrant d'excellentes performances ou au moins équivalentes aux antennes dédiées à une application ou à une bande de fréquence donnée, tout en conservant un encombrement similaire voire moindre.
PRESENTATION DE L'INVENTION
Afin de pallier aux problèmes susmentionnés, l'invention propose une antenne comprenant une pluralité d'éléments métalliques, lesdits éléments métalliques étant en contact ponctuel avec un plan de masse et équirépartis autour d'un axe de symétrie central de l'antenne, perpendiculaire au plan de masse.
L'antenne de l'invention est caractérisée en ce que chaque élément métallique s'étend à partir du contact ponctuel selon un angle d'inclinaison non nul par rapport audit plan de masse et en ce que le plan de masse comprend au moins un évidement de manière à ce qu'en fonctionnement, l'adaptation de l'antenne soit meilleure dans une bande de fréquence spécifiée que lorsque le plan de masse est plein.
L'antenne de l'invention s'intègre avantageusement dans des systèmes de positionnement par satellites et/ou dans des systèmes de diffusion par satellite de contenu multimédia.
PRESENTATION DES FIGURES
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit laquelle est purement illustrative et non limitative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 illustre l'antenne de l'invention où les éléments métalliques sont des brins métalliques - la figure 2, illustre l'antenne de l'invention où les brins métalliques sont disposés sur les faces d'un substrat ;
- les figures 3a et 3b illustrent les vues de côtés de deux géométries possibles autres que rectilignes pour les éléments métalliques de l'antenne de l'invention - les figures 4a et 4b illustrent des motifs possibles pour les éléments métalliques de l'antenne de l'invention, - la figure 5 illustre l'antenne de la figure 2 avec le plan de masse prolongé par un cylindre et des filtres et des interrupteurs disposés sur les éléments métalliques
DOMAINE TECHNIQUE GENERAL
La présente invention est relative aux antennes multibandes à
polarisation circulaire ou linéaire et présentant une flexibilité en fréquence.
L'invention trouve notamment application dans les systèmes de positionnement par satellites tels que le GPS et Galiléo, ainsi que dans les systèmes de diffusion par satellite de contenu multimédia.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Les antennes multibandes sont, par exemple, utilisées dans des systèmes de positionnement ou de diffusion par satellites pour réduire le nombre d'antennes embarquées ou positionnées au sol.
En effet, de telles antennes permettent de combiner plusieurs bandes de fréquence dans une seule et même antenne. Elles permettent également la combinaison de plusieurs applications.
On connaît des antennes multibandes, comprenant quatre éléments rayonnants en forme de L inversé, disposés sur un support à faible constante diélectrique.
Une telle antenne est par exemple décrite dans le document WO
2005/004283.
Toutefois, la structure des antennes actuelles est limitée par la forme des éléments rayonnants et leur agencement les uns par rapport aux autres ce qui limite la réduction de l'encombrement, notamment lorsque l'on cherche à accroitre leur flexibilité en terme de fréquences de fonctionnement.
Or, la multiplicité des applications et des bandes associées fait apparaître le besoin d'antennes multibandes ayant une structure présentant un caractère flexible, de faible coût et offrant d'excellentes performances ou au moins équivalentes aux antennes dédiées à une application ou à une bande de fréquence donnée, tout en conservant un encombrement similaire voire moindre.
PRESENTATION DE L'INVENTION
Afin de pallier aux problèmes susmentionnés, l'invention propose une antenne comprenant une pluralité d'éléments métalliques, lesdits éléments métalliques étant en contact ponctuel avec un plan de masse et équirépartis autour d'un axe de symétrie central de l'antenne, perpendiculaire au plan de masse.
L'antenne de l'invention est caractérisée en ce que chaque élément métallique s'étend à partir du contact ponctuel selon un angle d'inclinaison non nul par rapport audit plan de masse et en ce que le plan de masse comprend au moins un évidement de manière à ce qu'en fonctionnement, l'adaptation de l'antenne soit meilleure dans une bande de fréquence spécifiée que lorsque le plan de masse est plein.
L'antenne de l'invention s'intègre avantageusement dans des systèmes de positionnement par satellites et/ou dans des systèmes de diffusion par satellite de contenu multimédia.
PRESENTATION DES FIGURES
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit laquelle est purement illustrative et non limitative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 illustre l'antenne de l'invention où les éléments métalliques sont des brins métalliques - la figure 2, illustre l'antenne de l'invention où les brins métalliques sont disposés sur les faces d'un substrat ;
- les figures 3a et 3b illustrent les vues de côtés de deux géométries possibles autres que rectilignes pour les éléments métalliques de l'antenne de l'invention - les figures 4a et 4b illustrent des motifs possibles pour les éléments métalliques de l'antenne de l'invention, - la figure 5 illustre l'antenne de la figure 2 avec le plan de masse prolongé par un cylindre et des filtres et des interrupteurs disposés sur les éléments métalliques
3 - les figures 6a et 6b illustrent respectivement le coefficient de réflexion (dB) en fonction de la fréquence (GHz) de l'antenne de la figure 5 simulé lorsque les interrupteurs placés sur chaque élément métallique sont respectivement ouverts et fermés ;
- les figures 7a, 7b et 7c illustrent le diagramme de rayonnement de l'antenne de la figure 5 simulé dans les fréquences 1,189 GHz, 1,280 GHz et 1,575 GHz respectivement ;
- les figures 8a, 8b et 8c illustrent respectivement un plan de masse plein, un plan de masse avec quatre évidements de forme rectangulaire et un plan de masse avec quatre évidements de forme circulaire ;
- les figures 9a et 9b illustrent respectivement le coefficient de réflexion (dB) en fonction de la fréquence pour l'antenne de la figure 5, une antenne avec un plan de masse plein (figure 8a) et une antenne avec un plan de masse comprenant quatre évidements de forme circulaire (figure 8c).
DESCRIPTION D'UN OU PLUSIEURS MODES DE REALISATION
ET DE MISE EN CEUVRE
Structure de l'antenne La figure 1 illustre une antenne comprenant des éléments métalliques qui, en fonctionnement, sont aptes à rayonner formant par conséquent éléments rayonnants.
La structure de l'antenne comprend de manière générale une pluralité d'éléments métalliques, 10, 20, 30, 40.
L'antenne comprend typiquement quatre éléments métalliques.
Les éléments métalliques 10, 20, 30, 40 sont répartis autour d'un axe de symétrie D central de l'antenne, perpendiculaire au plan de masse M (il est entendu ici que l'axe de symétrie passe par le centre O du plan de masse M).
Les éléments métalliques sont en contact ponctuel 11, 21, 31, 41 avec le plan de masse M.
- les figures 7a, 7b et 7c illustrent le diagramme de rayonnement de l'antenne de la figure 5 simulé dans les fréquences 1,189 GHz, 1,280 GHz et 1,575 GHz respectivement ;
- les figures 8a, 8b et 8c illustrent respectivement un plan de masse plein, un plan de masse avec quatre évidements de forme rectangulaire et un plan de masse avec quatre évidements de forme circulaire ;
- les figures 9a et 9b illustrent respectivement le coefficient de réflexion (dB) en fonction de la fréquence pour l'antenne de la figure 5, une antenne avec un plan de masse plein (figure 8a) et une antenne avec un plan de masse comprenant quatre évidements de forme circulaire (figure 8c).
DESCRIPTION D'UN OU PLUSIEURS MODES DE REALISATION
ET DE MISE EN CEUVRE
Structure de l'antenne La figure 1 illustre une antenne comprenant des éléments métalliques qui, en fonctionnement, sont aptes à rayonner formant par conséquent éléments rayonnants.
La structure de l'antenne comprend de manière générale une pluralité d'éléments métalliques, 10, 20, 30, 40.
L'antenne comprend typiquement quatre éléments métalliques.
Les éléments métalliques 10, 20, 30, 40 sont répartis autour d'un axe de symétrie D central de l'antenne, perpendiculaire au plan de masse M (il est entendu ici que l'axe de symétrie passe par le centre O du plan de masse M).
Les éléments métalliques sont en contact ponctuel 11, 21, 31, 41 avec le plan de masse M.
4 Ils s'étendent en outre du plan de masse M selon un angle d'inclinaison 0 non nul par rapport au plan de masse M.
L'angle d'inclinaison 0 des éléments métalliques avec le plan de masse M, est fonction de l'application. Il peut être par conséquent droit, aigu (inférieur à 900) ou obtus (supérieur à 90 ).
De manière avantageuse, les éléments métalliques sont équirépartis autour d'un cercle de centre, le centre O du plan de masse M.
Un tel cas est illustré sur la figure 1. Sur cette figure l'antenne comprend, quatre éléments métalliques et 90 séparent la partie 11, 21, 31, 41 de chaque élément métallique en contact ponctuel avec le plan de masse M.
De manière avantageuse, les éléments métalliques, 10, 20, 30, 40, sont identiques et leur angle d'inclinaison 0 par rapport au plan de masse M
est égal à 45 .
En outre, l'angle d'inclinaison 0 initié à chaque élément métallique est tel que les éléments métalliques sont orientés dans la même direction, ils peuvent être orientés en direction de l'axe de symétrie D de l'antenne ou bien dans une direction opposée.
Sur l'antenne de la figure 1, les éléments métalliques sont orientés en direction de l'axe de symétrie D de l'antenne perpendiculaire au plan de masse M.
Il est à noter que les éléments métalliques 10, 20, 30, 40 sont imprimés sur un substrat diélectrique, ce substrat étant en outre supporté
par une structure S pyramidale n'ayant pas de propriétés radiofréquences.
La structure pyramidale peut en outre comprendre un nombre de côtés supérieur à quatre.
Une telle structure assure la tenue mécanique de l'antenne et peut être en matériau polystyrène.
La figure 2 illustre une antenne comprenant une structure S
pyramidale sur laquelle sont disposés les éléments métalliques imprimés sur un substrat diélectrique.
La structure est de forme adaptée à l'inclinaison des éléments métalliques 10, 20, 30, 40.
Sur la figure 2, la structure S a une forme pyramidale. On utilisera de préférence une structure S de cette forme pour la réalisation de l'antenne.
L'angle d'inclinaison 0 des éléments métalliques avec le plan de masse M, est fonction de l'application. Il peut être par conséquent droit, aigu (inférieur à 900) ou obtus (supérieur à 90 ).
De manière avantageuse, les éléments métalliques sont équirépartis autour d'un cercle de centre, le centre O du plan de masse M.
Un tel cas est illustré sur la figure 1. Sur cette figure l'antenne comprend, quatre éléments métalliques et 90 séparent la partie 11, 21, 31, 41 de chaque élément métallique en contact ponctuel avec le plan de masse M.
De manière avantageuse, les éléments métalliques, 10, 20, 30, 40, sont identiques et leur angle d'inclinaison 0 par rapport au plan de masse M
est égal à 45 .
En outre, l'angle d'inclinaison 0 initié à chaque élément métallique est tel que les éléments métalliques sont orientés dans la même direction, ils peuvent être orientés en direction de l'axe de symétrie D de l'antenne ou bien dans une direction opposée.
Sur l'antenne de la figure 1, les éléments métalliques sont orientés en direction de l'axe de symétrie D de l'antenne perpendiculaire au plan de masse M.
Il est à noter que les éléments métalliques 10, 20, 30, 40 sont imprimés sur un substrat diélectrique, ce substrat étant en outre supporté
par une structure S pyramidale n'ayant pas de propriétés radiofréquences.
La structure pyramidale peut en outre comprendre un nombre de côtés supérieur à quatre.
Une telle structure assure la tenue mécanique de l'antenne et peut être en matériau polystyrène.
La figure 2 illustre une antenne comprenant une structure S
pyramidale sur laquelle sont disposés les éléments métalliques imprimés sur un substrat diélectrique.
La structure est de forme adaptée à l'inclinaison des éléments métalliques 10, 20, 30, 40.
Sur la figure 2, la structure S a une forme pyramidale. On utilisera de préférence une structure S de cette forme pour la réalisation de l'antenne.
5 Sur chacune des faces de la structure S, les éléments métalliques sont disposés.
Eléments métalliques Les éléments métalliques peuvent prendre différentes formes.
Les figures 3a, 3b illustrent respectivement un élément métallique en forme de brin en arc de cercle et un élément métallique en forme de brin brisé.
Outre l'utilisation de brins, on peut envisager des motifs géométriques plus complexes.
Les figures 4a et 4b illustrent des motifs à géométrie fractale obtenus après plusieurs itérations d'une forme triangulaire.
La forme, le motif, la longueur et l'inclinaison des éléments métalliques sont des paramètres qui ont une influence sur la largeur de bande et sur le diagramme de rayonnement de l'antenne.
Plan de masse Le plan de masse M présente des dimensions qui vont conditionner les performances de l'antenne en termes de rayonnement.
Le plan de masse M est typiquement circulaire. L'épaisseur et le rayon du plan de masse M sont dimensionnés de manière à limiter les réflexions sur ses bords.
En outre, le plan de masse M peut comprendre un évidement 50 ménagé en son centre pour améliorer l'adaptation de l'antenne, ceci est illustré sur la figure 1. L'évidement est de forme circulaire, carrée ou octogonale.
De plus, dans cette configuration, afin de limiter le rayonnement arrière engendré par l'évidement ménagé dans le plan de masse, on peut le prolonger par un cylindre, une pyramide ou un cône, ces deux dernières formes pouvant au besoin être tronquées.
Eléments métalliques Les éléments métalliques peuvent prendre différentes formes.
Les figures 3a, 3b illustrent respectivement un élément métallique en forme de brin en arc de cercle et un élément métallique en forme de brin brisé.
Outre l'utilisation de brins, on peut envisager des motifs géométriques plus complexes.
Les figures 4a et 4b illustrent des motifs à géométrie fractale obtenus après plusieurs itérations d'une forme triangulaire.
La forme, le motif, la longueur et l'inclinaison des éléments métalliques sont des paramètres qui ont une influence sur la largeur de bande et sur le diagramme de rayonnement de l'antenne.
Plan de masse Le plan de masse M présente des dimensions qui vont conditionner les performances de l'antenne en termes de rayonnement.
Le plan de masse M est typiquement circulaire. L'épaisseur et le rayon du plan de masse M sont dimensionnés de manière à limiter les réflexions sur ses bords.
En outre, le plan de masse M peut comprendre un évidement 50 ménagé en son centre pour améliorer l'adaptation de l'antenne, ceci est illustré sur la figure 1. L'évidement est de forme circulaire, carrée ou octogonale.
De plus, dans cette configuration, afin de limiter le rayonnement arrière engendré par l'évidement ménagé dans le plan de masse, on peut le prolonger par un cylindre, une pyramide ou un cône, ces deux dernières formes pouvant au besoin être tronquées.
6 La figure 5 illustre une antenne comprenant un cylindre 60 ou guide d'onde droit, prolongeant le plan de masse. Les dimensions du cylindre sont adaptées à l'évidement 50.
Un tel cylindre agit comme un guide d'onde fonctionnant sous sa fréquence de coupure ce qui permet de limiter le rayonnement arrière de l'antenne.
Comme déjà mentionné, le plan de masse M peut être prolongé par une pyramide (guide d'onde pyramidal) ou un cône (guide d'onde conique), cette forme étant au besoin tronquée en fonction des contraintes d'encombrement et des performances en rayonnement arrière.
L'emploi de ces formes permet de fermer le plan de masse M, et donc de réduire le rayonnement arrière tout en conservant l'amélioration de l'adaptation de l'antenne liée à l'évidement.
Le prolongement du plan de masse M par un cône, une pyramide ou un cylindre contribue à l'amélioration des performances de l'antenne et constitue également un moyen de réglage supplémentaire de l'antenne.
Afin d'être correctement positionné au niveau du plan de masse M, la forme de la section du guide (droit, pyramidal ou conique) est identique à
l'évidement ménagé dans le plan de masse M.
En fonction de l'application ciblée, il est possible de ne pas utiliser de forme prolongeant le plan de masse M afin de réduire l'encombrement de l'antenne.
Dans ce cas, le plan de masse M peut comprendre plusieurs évidements.
Une telle configuration permet de contrôler le rayonnement arrière tout en ayant une adaptation meilleure que dans le cas où le plan de masse M est plein (sur la figure 8a est représentée une antenne avec un plan de masse M plein).
Le plan de masse M doit comprendre un nombre d'évidements égal au nombre d'éléments métalliques, c'est-à-dire quatre évidements.
On a représenté sur les figures 8b et 8c un plan de masse M
comprenant quatre évidements 80-83, 84-87.
Un tel cylindre agit comme un guide d'onde fonctionnant sous sa fréquence de coupure ce qui permet de limiter le rayonnement arrière de l'antenne.
Comme déjà mentionné, le plan de masse M peut être prolongé par une pyramide (guide d'onde pyramidal) ou un cône (guide d'onde conique), cette forme étant au besoin tronquée en fonction des contraintes d'encombrement et des performances en rayonnement arrière.
L'emploi de ces formes permet de fermer le plan de masse M, et donc de réduire le rayonnement arrière tout en conservant l'amélioration de l'adaptation de l'antenne liée à l'évidement.
Le prolongement du plan de masse M par un cône, une pyramide ou un cylindre contribue à l'amélioration des performances de l'antenne et constitue également un moyen de réglage supplémentaire de l'antenne.
Afin d'être correctement positionné au niveau du plan de masse M, la forme de la section du guide (droit, pyramidal ou conique) est identique à
l'évidement ménagé dans le plan de masse M.
En fonction de l'application ciblée, il est possible de ne pas utiliser de forme prolongeant le plan de masse M afin de réduire l'encombrement de l'antenne.
Dans ce cas, le plan de masse M peut comprendre plusieurs évidements.
Une telle configuration permet de contrôler le rayonnement arrière tout en ayant une adaptation meilleure que dans le cas où le plan de masse M est plein (sur la figure 8a est représentée une antenne avec un plan de masse M plein).
Le plan de masse M doit comprendre un nombre d'évidements égal au nombre d'éléments métalliques, c'est-à-dire quatre évidements.
On a représenté sur les figures 8b et 8c un plan de masse M
comprenant quatre évidements 80-83, 84-87.
7 Sur la figure 8b les évidements 80-83 sont de forme rectangulaire. La forme rectangulaire est telle que le contact ponctuel de chaque élément métallique avec le plan de masse M définit le milieu d'un des côtés de chaque partie supérieure de la forme rectangulaire.
Sur la figure 8c les évidements 84-87 sont de forme circulaire, chacune adjacente à un contact ponctuel. De plus, pour chaque évidement, la tangente T à la partie supérieure de l'évidement de forme circulaire passe par le contact ponctuel correspondant.
Dans la configuration avec plusieurs évidements, ces derniers sont équirépartis de la même manière que les éléments métalliques (les éléments rayonnants de l'antenne).
De manière générale pour passer d'un évidement à un autre une rotation de 90 est nécessaire.
Les évidements de forme rectangulaires sont inscrits à l'intérieur d'un carré de centre O, le centre du plan de masse M, la distance du centre O
aux contacts ponctuels définissant les médiatrices du carré.
Les évidements de forme circulaire sont quant eux inscrits à
l'intérieur du cercle inscrit au carré évoqué ci-dessus.
Les évidements peuvent en outre être de forme rectangulaire, octogonale.
En outre, les quatre évidements du plan de masse M peuvent être prolongés par des guides d'ondes droits, pyramidaux ou coniques, éventuellement tronqués. Ces guides d'ondes sont agencés au niveau des évidements et sont tels que la forme de leurs sections au niveau du contact avec le plan de masse M est identique aux évidements ménagés dans celui-ci.
Alimentation de l'antenne L'antenne est alimentée au moyen d'excitations 12, 22, 32, 42 situées au niveau du contact 11, 21, 31, 41 de chaque élément métallique 10, 20, 30, 40 avec le plan de masse M.
Pour des raisons de réalisation, de manière préférée, on utilise des lignes de transmission 13, 23, 33, 43 dans le prolongement de chaque
Sur la figure 8c les évidements 84-87 sont de forme circulaire, chacune adjacente à un contact ponctuel. De plus, pour chaque évidement, la tangente T à la partie supérieure de l'évidement de forme circulaire passe par le contact ponctuel correspondant.
Dans la configuration avec plusieurs évidements, ces derniers sont équirépartis de la même manière que les éléments métalliques (les éléments rayonnants de l'antenne).
De manière générale pour passer d'un évidement à un autre une rotation de 90 est nécessaire.
Les évidements de forme rectangulaires sont inscrits à l'intérieur d'un carré de centre O, le centre du plan de masse M, la distance du centre O
aux contacts ponctuels définissant les médiatrices du carré.
Les évidements de forme circulaire sont quant eux inscrits à
l'intérieur du cercle inscrit au carré évoqué ci-dessus.
Les évidements peuvent en outre être de forme rectangulaire, octogonale.
En outre, les quatre évidements du plan de masse M peuvent être prolongés par des guides d'ondes droits, pyramidaux ou coniques, éventuellement tronqués. Ces guides d'ondes sont agencés au niveau des évidements et sont tels que la forme de leurs sections au niveau du contact avec le plan de masse M est identique aux évidements ménagés dans celui-ci.
Alimentation de l'antenne L'antenne est alimentée au moyen d'excitations 12, 22, 32, 42 situées au niveau du contact 11, 21, 31, 41 de chaque élément métallique 10, 20, 30, 40 avec le plan de masse M.
Pour des raisons de réalisation, de manière préférée, on utilise des lignes de transmission 13, 23, 33, 43 dans le prolongement de chaque
8 élément métallique. Les points d'excitations sont connectés aux extrémités de ces lignes de transmission par le dessous du plan de masse M que l'on aura percé en conséquence.
L'emploi de ces lignes de transmission et leur dimensionnement est fonction de l'évidement pratiqué dans le plan de masse M.
Les lignes de transmission sont par exemple des lignes microrubans d'impédance caractéristique égale à 50 S2 formées dans le même matériau que le substrat S sur lequel sont imprimés les éléments métalliques.
L'antenne présentée est à polarisation circulaire ou linéaire.
La polarisation linéaire est obtenue lorsque deux éléments métalliques sont alimentés, dans ce cas ils sont alimentés avec des tensions d'amplitudes identiques en opposition de phase.
La polarisation circulaire est quant à elle obtenue lorsque quatre éléments métalliques sont alimentés, dans ce cas là ils sont alimentés avec des tensions d'amplitudes identiques en quadrature de phase.
Caractère flexible et/ou multibande de l'antenne L'antenne présente en outre un caractère flexible et/ou multibande.
Tel que connu en soi c'est la géométrie des éléments rayonnants qui conditionne les fréquences de fonctionnement d'une antenne.
L'aspect multibande est obtenu au moyen de filtres coupe bande , F1, F2, F3, F4 (non représenté) typiquement constitués de circuit comprenant une inductance L et un condensateur C montés en parallèle.
Ces filtres sont placés sur chacun des éléments métalliques.
Le caractère flexible en termes de fréquence de fonctionnement de l'antenne est obtenu au moyen d'interrupteurs, 11, 12, 13, 14 (non représenté) montés sur chacun des éléments métalliques.
En pratique, les interrupteurs selon leur position ouverte ou fermée permettent de régler la longueur et/ou la géométrie des éléments métalliques.
De manière plus précise, en termes de performances, ils permettent de déplacer les fréquences de fonctionnement de l'antenne vers de plus basses fréquences notamment lorsqu'ils sont commutés en position fermée.
L'emploi de ces lignes de transmission et leur dimensionnement est fonction de l'évidement pratiqué dans le plan de masse M.
Les lignes de transmission sont par exemple des lignes microrubans d'impédance caractéristique égale à 50 S2 formées dans le même matériau que le substrat S sur lequel sont imprimés les éléments métalliques.
L'antenne présentée est à polarisation circulaire ou linéaire.
La polarisation linéaire est obtenue lorsque deux éléments métalliques sont alimentés, dans ce cas ils sont alimentés avec des tensions d'amplitudes identiques en opposition de phase.
La polarisation circulaire est quant à elle obtenue lorsque quatre éléments métalliques sont alimentés, dans ce cas là ils sont alimentés avec des tensions d'amplitudes identiques en quadrature de phase.
Caractère flexible et/ou multibande de l'antenne L'antenne présente en outre un caractère flexible et/ou multibande.
Tel que connu en soi c'est la géométrie des éléments rayonnants qui conditionne les fréquences de fonctionnement d'une antenne.
L'aspect multibande est obtenu au moyen de filtres coupe bande , F1, F2, F3, F4 (non représenté) typiquement constitués de circuit comprenant une inductance L et un condensateur C montés en parallèle.
Ces filtres sont placés sur chacun des éléments métalliques.
Le caractère flexible en termes de fréquence de fonctionnement de l'antenne est obtenu au moyen d'interrupteurs, 11, 12, 13, 14 (non représenté) montés sur chacun des éléments métalliques.
En pratique, les interrupteurs selon leur position ouverte ou fermée permettent de régler la longueur et/ou la géométrie des éléments métalliques.
De manière plus précise, en termes de performances, ils permettent de déplacer les fréquences de fonctionnement de l'antenne vers de plus basses fréquences notamment lorsqu'ils sont commutés en position fermée.
9 Il est à noter que sur chacun des éléments métalliques les filtres et les interrupteurs sont positionnés de manière identique sur chacun des éléments métalliques afin de conserver la symétrie de la structure rayonnante.
Prototype Afin de valider la structure d'antenne qui vient d'être décrite, plusieurs prototypes ont été réalisés et testés afin de vérifier qu'ils satisfont aux contraintes d'adaptation et de rayonnement dans les bandes de fréquence de fonctionnement visées.
Les prototypes réalisés comprennent quatre éléments rayonnants.
Le prototype réalisé est en particulier celui illustré par la figure 5.
Sur cette figure, l'antenne comprend quatre brins métalliques rayonnants de largeur égale à 1 mm imprimés sur un substrat diélectrique disposé sur un support en matériau polystyrène en forme de pyramide.
Le substrat diélectrique présente dans ce cas une permittivité
diélectrique égale à 2,08 et d'épaisseur typiquement égale à 0,762 mm.
Les éléments métalliques sont prolongés par des lignes microrubans de largeur égale à 2,39 mm sur lesquels on va connecter les excitations associées à chaque élément métallique.
Comme déjà discuté l'antenne permet selon l'alimentation d'avoir une polarisation linéaire ou circulaire.
La polarisation linéaire est obtenue en alimentant deux éléments métalliques opposés.
La polarisation circulaire est obtenue en alimentant les quatre éléments métalliques.
La flexibilité en fréquence est obtenue au moyen d'interrupteurs disposés le long des éléments métalliques.
L'aspect multibande est obtenu au moyen de filtres coupe bande disposés le long des éléments métalliques.
Le prototype réalisé ici est bi-bande et vise les trois bandes suivantes (bi-bande à un instant donné et possibilité de commuter au moyen des interrupteurs pour atteindre la troisième bande).
Les bandes sont les suivantes : bande 1 : E5a/L5 et E5b, bande 2 E6, bande 3: L1 étendue.
La bande 3 est toujours présente et selon la position ouverte ou fermée des interrupteurs, on va pouvoir ou avoir la bande 1 et la bande 3 ou 5 la bande 2 et la bande 3.
Les fréquences des bandes visées par l'antenne sont, à titre illustratif et non limitatif, celles du système GPS (en anglais, Global Positioning System ) et du système Galiléo.
Les fréquences du système GPS sont les suivantes.
Prototype Afin de valider la structure d'antenne qui vient d'être décrite, plusieurs prototypes ont été réalisés et testés afin de vérifier qu'ils satisfont aux contraintes d'adaptation et de rayonnement dans les bandes de fréquence de fonctionnement visées.
Les prototypes réalisés comprennent quatre éléments rayonnants.
Le prototype réalisé est en particulier celui illustré par la figure 5.
Sur cette figure, l'antenne comprend quatre brins métalliques rayonnants de largeur égale à 1 mm imprimés sur un substrat diélectrique disposé sur un support en matériau polystyrène en forme de pyramide.
Le substrat diélectrique présente dans ce cas une permittivité
diélectrique égale à 2,08 et d'épaisseur typiquement égale à 0,762 mm.
Les éléments métalliques sont prolongés par des lignes microrubans de largeur égale à 2,39 mm sur lesquels on va connecter les excitations associées à chaque élément métallique.
Comme déjà discuté l'antenne permet selon l'alimentation d'avoir une polarisation linéaire ou circulaire.
La polarisation linéaire est obtenue en alimentant deux éléments métalliques opposés.
La polarisation circulaire est obtenue en alimentant les quatre éléments métalliques.
La flexibilité en fréquence est obtenue au moyen d'interrupteurs disposés le long des éléments métalliques.
L'aspect multibande est obtenu au moyen de filtres coupe bande disposés le long des éléments métalliques.
Le prototype réalisé ici est bi-bande et vise les trois bandes suivantes (bi-bande à un instant donné et possibilité de commuter au moyen des interrupteurs pour atteindre la troisième bande).
Les bandes sont les suivantes : bande 1 : E5a/L5 et E5b, bande 2 E6, bande 3: L1 étendue.
La bande 3 est toujours présente et selon la position ouverte ou fermée des interrupteurs, on va pouvoir ou avoir la bande 1 et la bande 3 ou 5 la bande 2 et la bande 3.
Les fréquences des bandes visées par l'antenne sont, à titre illustratif et non limitatif, celles du système GPS (en anglais, Global Positioning System ) et du système Galiléo.
Les fréquences du système GPS sont les suivantes.
10 Bande L1 : 1,563-1,587 GHZ (applications civiles), bande L2 : 1,215-1,237 GHz (applications militaires principalement), bande L5 : 1,164-1,197 GHz (en vue de la modernisation du système GPS actuel).
Les fréquences du système Galiléo sont les suivantes.
Bande E5a : 1,164-1,197 GHz, bande E5b : 1,197-1,214 GHz, bande E5 étendue : 1,142-1,252 GHz (pour des applications nécessitant une forte précision), bande E6 : 1,260-1,300 GHz, bande L1 étendue (cf. système GPS) : 1,559-1,591 GHz.
Les figures 6a et 6b illustrent le coefficient de réflexion (dB) en fonction de la fréquence de fonctionnement (GHz) lorsque les interrupteurs sont en position ouvert (cf. figure 6a) et en positon fermée (cf. figure 6b).
Un tel paramètre permet de tester les performances de l'antenne en adaptation.
Sur ces figures, la courbe 60 est obtenue par des simulations effectuées sur le prototype, la courbe 61 est la courbe cible que l'on souhaite atteindre et la courbe 62 correspond aux spécifications nominales d'adaptation dans les bandes visées.
Il est à remarquer sur ces figures que l'antenne est bi-bande de par l'utilisation des filtres.
En effet, comme prévu la bande 3(L1 étendue) est toujours présente. Les bandes 1 et 2 sont respectivement atteintes selon la position ouverte ou fermée des interrupteurs.
Les fréquences du système Galiléo sont les suivantes.
Bande E5a : 1,164-1,197 GHz, bande E5b : 1,197-1,214 GHz, bande E5 étendue : 1,142-1,252 GHz (pour des applications nécessitant une forte précision), bande E6 : 1,260-1,300 GHz, bande L1 étendue (cf. système GPS) : 1,559-1,591 GHz.
Les figures 6a et 6b illustrent le coefficient de réflexion (dB) en fonction de la fréquence de fonctionnement (GHz) lorsque les interrupteurs sont en position ouvert (cf. figure 6a) et en positon fermée (cf. figure 6b).
Un tel paramètre permet de tester les performances de l'antenne en adaptation.
Sur ces figures, la courbe 60 est obtenue par des simulations effectuées sur le prototype, la courbe 61 est la courbe cible que l'on souhaite atteindre et la courbe 62 correspond aux spécifications nominales d'adaptation dans les bandes visées.
Il est à remarquer sur ces figures que l'antenne est bi-bande de par l'utilisation des filtres.
En effet, comme prévu la bande 3(L1 étendue) est toujours présente. Les bandes 1 et 2 sont respectivement atteintes selon la position ouverte ou fermée des interrupteurs.
11 Toujours en se référant aux figures 6a et 6b on constate que l'adaptation pour chacune des bandes visées satisfait aux spécifications nominales requises.
Une telle adaptation permet une émission de près de 90% de l'énergie transmise à l'antenne.
Par ailleurs, les bandes retenues permettent en fonction de l'état de l'interrupteur d'utiliser indifféremment cette même antenne pour des applications de sécurité civile (aviation, etc.) ou des services commerciaux de navigation par satellite.
Le choix entre flexibilité et multibande est guidé par l'application et surtout la proximité des bandes de fréquence à couvrir. La nature des filtres employés impose une séparation minimum entre deux bandes de fréquence successives.
Lorsque ces dernières sont relativement proches, il est préférable d'opter pour un interrupteur si les performances des éléments rayonnants sont telles qu'elles ne permettent pas de couvrir simultanément les deux bandes de fréquence en question. Ce dernier point peut guider le choix du motif des éléments rayonnants.
Les figures 7a, 7b et 7c illustrent le diagramme de rayonnement de l'antenne de la figure 5 simulé dans les fréquences 1,189 GHz, 1,280 GHz et 1,575 GHz respectivement.
L'antenne présentée a une polarisation circulaire, les éléments rayonnants sont alimentés en quadrature de phase.
Sur ces figures la courbe 70 est le diagramme de rayonnement en polarisation circulaire gauche, la courbe 71 est le diagramme de rayonnement en polarisation circulaire droite et la courbe 72 est un gabarit représentant les valeurs minimales requises en polarisation principale.
Il est à remarquer sur les figures 7a, 7b et 7c que les diagrammes de rayonnement obtenus sont de nature quasi hémisphérique, permettant la réception d'un maximum de signaux issus des satellites en visibilité.
Ce type de diagramme de rayonnement est caractéristique des antennes réceptrices pour des applications de navigation par satellites.
Une telle adaptation permet une émission de près de 90% de l'énergie transmise à l'antenne.
Par ailleurs, les bandes retenues permettent en fonction de l'état de l'interrupteur d'utiliser indifféremment cette même antenne pour des applications de sécurité civile (aviation, etc.) ou des services commerciaux de navigation par satellite.
Le choix entre flexibilité et multibande est guidé par l'application et surtout la proximité des bandes de fréquence à couvrir. La nature des filtres employés impose une séparation minimum entre deux bandes de fréquence successives.
Lorsque ces dernières sont relativement proches, il est préférable d'opter pour un interrupteur si les performances des éléments rayonnants sont telles qu'elles ne permettent pas de couvrir simultanément les deux bandes de fréquence en question. Ce dernier point peut guider le choix du motif des éléments rayonnants.
Les figures 7a, 7b et 7c illustrent le diagramme de rayonnement de l'antenne de la figure 5 simulé dans les fréquences 1,189 GHz, 1,280 GHz et 1,575 GHz respectivement.
L'antenne présentée a une polarisation circulaire, les éléments rayonnants sont alimentés en quadrature de phase.
Sur ces figures la courbe 70 est le diagramme de rayonnement en polarisation circulaire gauche, la courbe 71 est le diagramme de rayonnement en polarisation circulaire droite et la courbe 72 est un gabarit représentant les valeurs minimales requises en polarisation principale.
Il est à remarquer sur les figures 7a, 7b et 7c que les diagrammes de rayonnement obtenus sont de nature quasi hémisphérique, permettant la réception d'un maximum de signaux issus des satellites en visibilité.
Ce type de diagramme de rayonnement est caractéristique des antennes réceptrices pour des applications de navigation par satellites.
12 La polarisation croisée obtenue en simulation est inférieure à -10 dB
dans le demi-espace d'intérêt, assurant ainsi une pureté de polarisation nécessaire au bon fonctionnement de l'antenne.
Les figures 9a et 9b illustrent les performances comparées d'une antenne avec un plan de masse comprenant un évidement ménagé en son centre prolongé par un cylindre, d'une antenne avec un plan de masse plein, d'une antenne avec un plan de masse comprenant quatre évidements.
Ces deux dernières solutions peuvent être envisagées pour offrir un encombrement réduit en hauteur de l'antenne si l'application le nécessite.
La figure 9a illustre le coefficient de réflexion (dB) en fonction de la fréquence de fonctionnement (GHz).
Sur cette figure, les courbes 60, 90 et 91 illustrent le coefficient de réflexion pour respectivement l'antenne avec un plan de masse comprenant un évidement ménagé en son centre prolongé par un cylindre, pour l'antenne avec un plan de masse comprenant quatre évidements, pour l'antenne avec un plan de masse plein et la courbe 62 représente les spécifications attendues.
Il ressort de cette figure que l'antenne avec un plan de masse comprenant quatre évidements, courbe 91 est une solution intermédiaire entre une solution avec un plan de masse plein, courbe 90 et la solution la meilleure à savoir une antenne avec un plan de masse comprenant un évidement ménagé en son centre.
Pour une même longueur d'éléments rayonnants, les différents modes de réalisation du plan de masse offrent des fréquences de résonance différentes.
Ainsi, les éléments rayonnants ont été optimisés en adaptation pour le plan de masse comprenant un évidement ménagé en son centre et prolongé par un cylindre, courbe 60.
Les mêmes éléments rayonnants disposés sur un plan de masse plein présentent un décalage en fréquence vers le haut d'environ 14 %, courbe 90, ce qui sous-entend que la correction de ce décalage en
dans le demi-espace d'intérêt, assurant ainsi une pureté de polarisation nécessaire au bon fonctionnement de l'antenne.
Les figures 9a et 9b illustrent les performances comparées d'une antenne avec un plan de masse comprenant un évidement ménagé en son centre prolongé par un cylindre, d'une antenne avec un plan de masse plein, d'une antenne avec un plan de masse comprenant quatre évidements.
Ces deux dernières solutions peuvent être envisagées pour offrir un encombrement réduit en hauteur de l'antenne si l'application le nécessite.
La figure 9a illustre le coefficient de réflexion (dB) en fonction de la fréquence de fonctionnement (GHz).
Sur cette figure, les courbes 60, 90 et 91 illustrent le coefficient de réflexion pour respectivement l'antenne avec un plan de masse comprenant un évidement ménagé en son centre prolongé par un cylindre, pour l'antenne avec un plan de masse comprenant quatre évidements, pour l'antenne avec un plan de masse plein et la courbe 62 représente les spécifications attendues.
Il ressort de cette figure que l'antenne avec un plan de masse comprenant quatre évidements, courbe 91 est une solution intermédiaire entre une solution avec un plan de masse plein, courbe 90 et la solution la meilleure à savoir une antenne avec un plan de masse comprenant un évidement ménagé en son centre.
Pour une même longueur d'éléments rayonnants, les différents modes de réalisation du plan de masse offrent des fréquences de résonance différentes.
Ainsi, les éléments rayonnants ont été optimisés en adaptation pour le plan de masse comprenant un évidement ménagé en son centre et prolongé par un cylindre, courbe 60.
Les mêmes éléments rayonnants disposés sur un plan de masse plein présentent un décalage en fréquence vers le haut d'environ 14 %, courbe 90, ce qui sous-entend que la correction de ce décalage en
13 fréquence nécessite un allongement des éléments rayonnants du même ordre.
Les mêmes éléments rayonnants disposés sur un plan de masse comprenant quatre évidements présentent un décalage en fréquence vers le haut de 8 %, courbe 91, ce qui sous-entend un allongement des éléments rayonnants moins important de près de moitié comparé à la solution avec un plan de masse plein.
De plus, la figure 9b illustre le diagramme de rayonnement (dBi) en fonction de l'angle thêta (degrés).
Sur cette figure, les courbes 93, 94 et 71 représentent la polarisation circulaire gauche pour respectivement l'antenne avec un plan de masse comprenant un évidement ménagé en son centre prolongé par un cylindre, pour l'antenne avec un plan de masse comprenant quatre évidements, pour l'antenne avec un plan de masse plein.
Toujours sur cette figure, les courbes 97, 96 et 70 représentent la polarisation croisée pour respectivement l'antenne avec un plan de masse comprenant un évidement ménagé en son centre prolongé par un cylindre, pour l'antenne avec un plan de masse comprenant quatre évidements, pour l'antenne avec un plan de masse plein et la courbe 72 représente les spécifications attendues pour la polarisation principale.
En termes de polarisation circulaire gauche, les performances des antennes sont équivalentes.
En termes de polarisation croisée les performances de l'antenne avec un plan de masse comprenant un évidement au centre prolongé par un cylindre sont les meilleures dans le demi-espace d'intérêt (angle thêta compris entre -90 et +90 ). Par contre cette solution présente un rayonnement arrière (angle thêta proche de 180 ) plus important que les solutions à plan de masse plein ou à quatre évidements.
Ce dernier paramètre peut s'avérer important si l'application visée nécessite de réduire les interactions électromagnétiques avec la structure porteuse.
Les mêmes éléments rayonnants disposés sur un plan de masse comprenant quatre évidements présentent un décalage en fréquence vers le haut de 8 %, courbe 91, ce qui sous-entend un allongement des éléments rayonnants moins important de près de moitié comparé à la solution avec un plan de masse plein.
De plus, la figure 9b illustre le diagramme de rayonnement (dBi) en fonction de l'angle thêta (degrés).
Sur cette figure, les courbes 93, 94 et 71 représentent la polarisation circulaire gauche pour respectivement l'antenne avec un plan de masse comprenant un évidement ménagé en son centre prolongé par un cylindre, pour l'antenne avec un plan de masse comprenant quatre évidements, pour l'antenne avec un plan de masse plein.
Toujours sur cette figure, les courbes 97, 96 et 70 représentent la polarisation croisée pour respectivement l'antenne avec un plan de masse comprenant un évidement ménagé en son centre prolongé par un cylindre, pour l'antenne avec un plan de masse comprenant quatre évidements, pour l'antenne avec un plan de masse plein et la courbe 72 représente les spécifications attendues pour la polarisation principale.
En termes de polarisation circulaire gauche, les performances des antennes sont équivalentes.
En termes de polarisation croisée les performances de l'antenne avec un plan de masse comprenant un évidement au centre prolongé par un cylindre sont les meilleures dans le demi-espace d'intérêt (angle thêta compris entre -90 et +90 ). Par contre cette solution présente un rayonnement arrière (angle thêta proche de 180 ) plus important que les solutions à plan de masse plein ou à quatre évidements.
Ce dernier paramètre peut s'avérer important si l'application visée nécessite de réduire les interactions électromagnétiques avec la structure porteuse.
14 Les performances de l'antenne avec un plan de masse plein sont similaires aux performances avec un plan de masse comprenant quatre évidements, à la fois dans le demi espace d'intérêt et en rayonnement arrière.
Ainsi l'antenne avec un plan de masse comprenant quatre évidements permet de s'affranchir de l'utilisation d'un cylindre afin d'améliorer le niveau du rayonnement arrière. Ceci permet également un gain sur la hauteur totale de l'antenne tout en conservant des performances acceptables en termes d'adaptation et de polarisation croisée.
Bien entendu, si l'application visée le permet, on préfèrera utiliser l'antenne avec un plan de masse comprenant un évidement en son centre prolongé par un cylindre car elle présente une meilleure adaptation.
L'antenne ainsi décrite permet par sa structure d'avoir de nombreuses possibilités quant aux différents réglages possibles (inclinaison, géométrie des éléments métalliques et du plan de masse, filtres et/ou interrupteurs sur les éléments métallique) de l'antenne contribuant à une multiplicité des applications visées.
Par ailleurs les différents degrés de liberté quant à l'inclinaison et la géométrie des éléments métalliques permettent d'optimiser l'encombrement d'une telle antenne et d'adapter le diagramme de rayonnement de l'antenne aux applications visées.
Ainsi l'antenne avec un plan de masse comprenant quatre évidements permet de s'affranchir de l'utilisation d'un cylindre afin d'améliorer le niveau du rayonnement arrière. Ceci permet également un gain sur la hauteur totale de l'antenne tout en conservant des performances acceptables en termes d'adaptation et de polarisation croisée.
Bien entendu, si l'application visée le permet, on préfèrera utiliser l'antenne avec un plan de masse comprenant un évidement en son centre prolongé par un cylindre car elle présente une meilleure adaptation.
L'antenne ainsi décrite permet par sa structure d'avoir de nombreuses possibilités quant aux différents réglages possibles (inclinaison, géométrie des éléments métalliques et du plan de masse, filtres et/ou interrupteurs sur les éléments métallique) de l'antenne contribuant à une multiplicité des applications visées.
Par ailleurs les différents degrés de liberté quant à l'inclinaison et la géométrie des éléments métalliques permettent d'optimiser l'encombrement d'une telle antenne et d'adapter le diagramme de rayonnement de l'antenne aux applications visées.
Claims (25)
1. Antenne comprenant une pluralité d'éléments métalliques (10, 20, 30, 40), lesdits éléments métalliques (10, 20, 30, 40) étant en contact ponctuel (11, 21, 31, 41) avec un plan de masse (M) et équirépartis autour d'un axe de symétrie central (D) de l'antenne, perpendiculaire au plan de masse (M), caractérisée en ce que chaque élément métallique s'étend à partir du contact ponctuel selon un angle d'inclinaison non nul (0) par rapport audit plan de masse (M) et en ce que le plan de masse (M) comprend au moins un évidement (80-83, 84-87) de manière à ce qu'en fonctionnement, l'adaptation de l'antenne soit meilleure dans une bande de fréquence spécifiée que lorsque le plan de masse (M) est plein.
2. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que le plan de masse (M) comprend un évidement (50) ménagé en son centre.
3. Antenne selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l'évidement est adjacent à chaque contact ponctuel et est de forme comprise dans la liste suivante : circulaire, carrée, octogonale.
4. Antenne selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le plan de masse (M) est prolongé par un guide d'onde droit (60), pyramidal ou conique, éventuellement tronqué, agencé au niveau de l'évidement ménagé dans le plan de masse (M) et tel que la forme de la section du guide au niveau du contact avec le plan de masse (M) est identique à l'évidement ménagé dans celui-ci.
5. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que le plan de masse (M) comprend quatre évidements (80-83, 84-87).
6. Antenne selon la revendication 5, caractérisée en ce que les évidements (84-87) sont chacun adjacent à un contact ponctuel et dont la forme est comprise dans la liste suivante : circulaire, carrée, rectangulaire, octogonale.
7. Antenne selon la revendication précédente, caractérisée en ce que les quatre évidements du plan de masse (M) sont prolongés par des guides d'onde droits, pyramidaux ou coniques, éventuellement tronqués, agencés au niveau des évidements ménagés dans le plan de masse (M) et tels que la forme de leurs sections au niveau du contact avec le plan de masse (M) est identique aux évidements ménagés dans celui-ci.
8. Antenne selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que les évidements sont équirépartis sur le plan de masse.
9. Antenne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les éléments métalliques (10, 20, 30, 40) sont identiques.
10. Antenne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les éléments métalliques (10, 20, 30, 40) sont des brins métalliques.
11. Antenne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les éléments métalliques (10, 20, 30, 40) sont des brins métalliques brisés.
12. Antenne selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que les éléments métalliques sont de forme triangulaire.
13. Antenne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les éléments métalliques forment une structure pyramidale.
14. Antenne selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que les éléments métalliques sont des arcs de cercle.
15. Antenne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les éléments métalliques (10, 20, 30, 40) sont orientés en direction de l'axe de symétrie (D) de l'antenne autour duquel ils sont répartis.
16. Antenne selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l'angle d'inclinaison (.THETA.) des éléments métalliques (10, 20, 30, 40) par rapport au plan de masse (M) est égal à 45°.
17. Antenne selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisée en ce que les éléments métalliques (10, 20, 30, 40) sont orientés en direction opposée à l'axe de symétrie (D) de l'antenne autour duquel ils sont répartis.
18. Antenne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les éléments métalliques (10, 20, 30, 40) sont alimentés au niveau des contacts ponctuels (11, 21, 31, 41) avec le plan de masse (M).
19. Antenne selon la revendication précédente, caractérisée en ce que les éléments métalliques sont supportés par une structure (S) pyramidale n'ayant pas de propriétés radiofréquences.
20. Antenne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le plan de masse (M) est de forme circulaire.
21. Antenne selon l'une des revendications précedentes, caractérisée en ce qu'elle comprend des filtres disposés sur chaque élément métallique (10, 20, 30, 40).
22. Antenne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend des interrupteurs disposés sur chaque élément métallique (10, 20, 30, 40).
23. Utilisation d'une antenne selon l'une des revendications précédentes dans un système de positionnement par satellites.
24. Utilisation d'une antenne selon l'une des revendications 1 à
22 dans un système de diffusion par satellites de contenu multimédia.
22 dans un système de diffusion par satellites de contenu multimédia.
25. Utilisation d'une antenne selon l'une des revendications 1 à
22 dans un système selon les revendications 23 et 24 prises en combinaison.
22 dans un système selon les revendications 23 et 24 prises en combinaison.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0754447A FR2915025B1 (fr) | 2007-04-13 | 2007-04-13 | Antenne a elements rayonnants inclines |
| FR0754447 | 2007-04-13 | ||
| PCT/EP2008/054507 WO2008125662A1 (fr) | 2007-04-13 | 2008-04-14 | Antenne a éléments rayonnants inclines |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA2683048A1 true CA2683048A1 (fr) | 2008-10-23 |
| CA2683048C CA2683048C (fr) | 2016-06-07 |
Family
ID=38721745
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA2683048A Expired - Fee Related CA2683048C (fr) | 2007-04-13 | 2008-04-14 | Antenne a elements rayonnants inclines |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8289223B2 (fr) |
| EP (1) | EP2147479B1 (fr) |
| CA (1) | CA2683048C (fr) |
| FR (1) | FR2915025B1 (fr) |
| WO (1) | WO2008125662A1 (fr) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8786509B2 (en) * | 2010-03-16 | 2014-07-22 | Raytheon Company | Multi polarization conformal channel monopole antenna |
| CN201655979U (zh) * | 2010-04-02 | 2010-11-24 | 旭丽电子(广州)有限公司 | 复合式多输入多输出天线模块及其系统 |
| US10608348B2 (en) * | 2012-03-31 | 2020-03-31 | SeeScan, Inc. | Dual antenna systems with variable polarization |
| CN102760976B (zh) * | 2012-05-23 | 2014-08-20 | 深圳市华一通信技术有限公司 | 双极化天线辐射单元及双极化天线 |
| US10490908B2 (en) * | 2013-03-15 | 2019-11-26 | SeeScan, Inc. | Dual antenna systems with variable polarization |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4878062A (en) * | 1988-07-28 | 1989-10-31 | Dayton-Granger, Inc. | Global position satellite antenna |
| US5065166A (en) * | 1989-04-14 | 1991-11-12 | Sinclair Radio Laboratories Limited | Anti cancellation antenna |
| US5173715A (en) * | 1989-12-04 | 1992-12-22 | Trimble Navigation | Antenna with curved dipole elements |
| US5521610A (en) * | 1993-09-17 | 1996-05-28 | Trimble Navigation Limited | Curved dipole antenna with center-post amplifier |
| ATE292329T1 (de) * | 1999-09-20 | 2005-04-15 | Fractus Sa | Mehrebenenantenne |
| US6856287B2 (en) | 2003-04-17 | 2005-02-15 | The Mitre Corporation | Triple band GPS trap-loaded inverted L antenna array |
| US6819291B1 (en) * | 2003-06-02 | 2004-11-16 | Raymond J. Lackey | Reduced-size GPS antennas for anti-jam adaptive processing |
| US7248223B2 (en) * | 2005-12-05 | 2007-07-24 | Elta Systems Ltd | Fractal monopole antenna |
| US7298333B2 (en) * | 2005-12-08 | 2007-11-20 | Elta Systems Ltd. | Patch antenna element and application thereof in a phased array antenna |
-
2007
- 2007-04-13 FR FR0754447A patent/FR2915025B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2008
- 2008-04-14 CA CA2683048A patent/CA2683048C/fr not_active Expired - Fee Related
- 2008-04-14 WO PCT/EP2008/054507 patent/WO2008125662A1/fr active Application Filing
- 2008-04-14 US US12/595,702 patent/US8289223B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2008-04-14 EP EP08736205.9A patent/EP2147479B1/fr not_active Not-in-force
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20100060543A1 (en) | 2010-03-11 |
| FR2915025A1 (fr) | 2008-10-17 |
| EP2147479B1 (fr) | 2015-10-14 |
| WO2008125662A1 (fr) | 2008-10-23 |
| US8289223B2 (en) | 2012-10-16 |
| EP2147479A1 (fr) | 2010-01-27 |
| CA2683048C (fr) | 2016-06-07 |
| FR2915025B1 (fr) | 2014-02-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2692018B1 (fr) | Structures antennaires associant des métamatériaux | |
| EP2622685B1 (fr) | Reflecteur d'antenne large bande pour une antenne filaire plane a polarisation circulaire et procede de realisation du reflecteur d'antenne | |
| CA1295732C (fr) | Antenne multifrequence, utilisable notamment dans le domaine des telecommunications spatiales | |
| EP1690317B1 (fr) | Antenne en reseau multi-bande a double polarisation | |
| EP2710676B1 (fr) | Element rayonnant pour antenne reseau active constituee de tuiles elementaires | |
| FR2959611A1 (fr) | Element rayonnant compact a cavites resonantes. | |
| CA2683048C (fr) | Antenne a elements rayonnants inclines | |
| EP3469657B1 (fr) | Antenne filaire large bande a motifs resistifs avec resistance variable | |
| FR3070224A1 (fr) | Antenne plaquee presentant deux modes de rayonnement differents a deux frequences de travail distinctes, dispositif utilisant une telle antenne | |
| EP1979987B1 (fr) | Antenne a polarisation circulaire ou lineaire | |
| CA2685708A1 (fr) | Antenne a partage de sources et procede d'elaboration d'une antenne a partage de sources pour l'elaboration de multi-faisceaux | |
| FR2863111A1 (fr) | Antenne en reseau multi-bande a double polarisation | |
| EP1751820A1 (fr) | Antenne planaire à plots conducteurs à partir du plan de masse et/ou d'au moins un élément rayonnant, et procédé de fabrication correspondant | |
| FR2911725A1 (fr) | Antenne ou element d'antenne ultra-large bande. | |
| EP2643886B1 (fr) | Antenne planaire a bande passante elargie | |
| EP3235058A1 (fr) | Antenne fil-plaque ayant un toit capacitif incorporant une fente entre la sonde d'alimentation et le fil de court-circuit | |
| EP0098192A1 (fr) | Dispositif de multiplexage pour grouper deux bandes de fréquences | |
| CA2800952C (fr) | Antenne compacte large bande a tres faible epaisseur et a double polarisations lineaires orthogonales operant dans les bandes v/uhf | |
| EP2817850B1 (fr) | Dispositif à bande interdite électromagnétique, utilisation dans un dispositif antennaire et procédé de détermination des paramètres du dispositif antennaire | |
| CA2808511C (fr) | Antenne plane pour terminal fonctionnant en double polarisation circulaire, terminal aeroporte et systeme de telecommunication par satellite comportant au moins une telle antenne | |
| EP3692598B1 (fr) | Antenne à substrat ferromagnétique dispersif partiellement saturé | |
| WO2010106073A1 (fr) | Antenne a double ailettes | |
| FR2980647A1 (fr) | Antenne ultra-large bande | |
| FR2981514A1 (fr) | Systeme antennaire a une ou plusieurs spirale(s) et reconfigurable | |
| WO2013124323A1 (fr) | Antenne bande basse apte à être positionnée sur une antenne réseau bande haute de manière à former un système antennaire bi-bande de fréquence. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EEER | Examination request | ||
| MKLA | Lapsed |
Effective date: 20220301 |
|
| MKLA | Lapsed |
Effective date: 20200831 |