EP0064313B1 - Circularly polarised microwave radiating element and flat microwave antenna using an array of such elements - Google Patents

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EP0064313B1
EP0064313B1 EP19820200487 EP82200487A EP0064313B1 EP 0064313 B1 EP0064313 B1 EP 0064313B1 EP 19820200487 EP19820200487 EP 19820200487 EP 82200487 A EP82200487 A EP 82200487A EP 0064313 B1 EP0064313 B1 EP 0064313B1
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EP
European Patent Office
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dipoles
element
characterized
high
signals
Prior art date
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EP19820200487
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German (de)
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EP0064313A1 (en
Inventor
François de Ronde
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Research Suresnes
Koninklijke Philips NV
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Priority to FR8108780A priority patent/FR2505097B1/fr
Application filed by Philips Research Suresnes, Koninklijke Philips NV filed Critical Philips Research Suresnes
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    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006Particular feeding systems
    • H01Q21/0075Stripline fed arrays
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/24Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/06Details
    • H01Q9/065Microstrip dipole antennas

Description

  • La présente invention concerne un élément récepteur de signaux hyperfréquences à polarisations circulaires, réalisé en structure plane selon la technique du circuit imprimé associé à un support diélectrique, ainsi qu'une antenne plane comprenant un réseau de tels éléments. The present invention relates to a receiving element of microwave signals to circular polarizations, realized in planar structure according to the printed circuit technique associated with a dielectric support, and a planar antenna comprising an array of such elements. Il va de soi qu'étant donné le caractère de réciprocité d'une antenne, un élément de réception (ou une antenne composée d'un réseau d'éléments de réception) est capable de fonctionner en élément rayonnant (en antenne rayonnante) sans aucune modification de ses caractéristiques. It is obvious that, given the reciprocal nature of an antenna, a receiving member (or an antenna composed of a receiving element array) is capable of functioning radiator (in radiating antenna) without any change its characteristics. Cette remarque reste valable sans exception tout au long de la description qui va suivre, et le mot réception peut toujours être remplacé par le mot émission. This remark is valid without exception throughout the following description and the reception word can always be replaced by the word program.
  • La demande de brevet français FR-A-2 408 921 décrit bien une antenne comprenant d'une part des éléments rayonnants ou récepteurs de signaux hyperfréquences et d'autre part, associées à ceux-ci, des structures de terminaison de ligne de transmission hyperfréquence. The French patent application FR-A-2408921 describes a well antenna comprising a part of the radiating elements or receivers of microwave signals and on the other hand, associated thereto, of the terminating structures of microwave transmission . Mais cette structure de terminaison ne permet la réception que de signaux hyperfréquences d'un seul type de polarisation circulaire et, par ailleurs, les éléments rayonnants et récepteurs sont constitués d'un jeu de trois fentes annulaires fonctionnant de façon différente et plus complexe que les éléments prévus dans le cas présent. But this termination structure allows the reception of microwave signals of a single type of circular polarization and, moreover, the radiating and receiving elements are constituted by a set of three annular slots functioning differently and more complex than the elements provided in this case.
  • Le but de l'invention est de proposer une nouvelle structure d'élément de réception de signaux hyperfréquences, ces signaux pouvant être indifféremment à polarisation circulaire gauche ou à polarisation circulaire droite, ainsi qu'une antenne composée de tels éléments. The object of the invention is to provide a new receiving element structure of microwave signals, these signals can be either left circular polarization or left circular polarization, and an antenna composed of such elements.
  • L'invention concerne d'abord, à cet effet, un élément récepteur de signaux hyperfréquences à polarisations circulaires réalisé en structure plane selon la technique du circuit imprimé associé à un support diélectrique, ou, selon le principe de réciprocité des antennes, un élément rayonnant de tels signaux réalisé de façon similaire, ledit élément comprenant d'une part deux couches diélectriques planes superposées (12) et (13) comportant chacune sur leur face extérieure une surface électriquement conductrice (14) ou (15) qui constitue un plan dit de masse et d'autre part, dans le plan médian (10) situé entre ces couches, deux lignes triplaques distinctes (3) et (4) de transmission hyperfréquence dont les extrémités, dites premières, sont respectivement disposées suivant deux axes sensiblement perpendiculaires et radiaux, caractérisé en ce qu'il est prévu dans chacune des surfaces conductrices des évidements circulaires coaxiaux avec un diamètre voisi The invention relates first of all, for this purpose, a receiving element of microwave signals to circular polarizations made planar structure according to the printed circuit technique associated with a dielectric support, or, according to the reciprocity principle of the antennas, a radiating element such signals realized in a similar fashion, said element comprising firstly two superposed planar dielectric layers (12) and (13) each comprising on their outer side an electrically conductive surface (14) or (15) which constitutes a plane of said mass and on the other hand, in the median plane (10) located between these layers, two distinct strip lines (3) and (4) microwave transmission whose ends, said first, are respectively arranged along two substantially perpendicular and radial axes characterized in that there is provided in each of the conductive surfaces of coaxial circular recesses with a diameter voisi n de la moitié de la longueur d'onde des signaux à recevoir, ces évidements laissant apparaître les couches diélectriques (12) et (13) et étant situés en regard desdites premières extrémités de ligne pour réaliser avec celles-ci un couplage permettant la transmission des signaux hyperfréquences à recevoir, et en ce que chacune des deux autres extrémités, dites deuxièmes, des lignes triplaques (3) et (4) constitue une connexion destinée à être reliée aux circuits électroniques de réception. n of half of the signal wavelength to be received, said recesses revealing the dielectric layers (12) and (13) and being situated opposite said first line ends to realize therewith a coupling allowing the transmission receiving microwave signals, and in that each of the two other ends, said second, of the striplines (3) and (4) forms a connection adapted to be connected to electronic receiving circuits.
  • Dans un mode particulier de réalisation de l'invention, l'élément récepteur comprend également dans le même plan médian au moins deux dipôles constitués chacun d'un ruban électriquement conducteur de longueur sensiblement égale à la moitié de la longueur d'onde des signaux à recevoir et disposés suivant lesdits axes pour permettre un couplage effectif entre ces dipôles et les lignes triplaques de transmission correspondantes, une feuille isolante étant interposée entre, ces dipôles pour. In a particular embodiment of the invention, the receptor element also comprises in the same median plane at least two dipoles each consisting of a ribbon of electrically conductive length substantially equal to half the signal wavelength receive and arranged along said axes to allow an effective coupling between these dipoles and the corresponding transmission strip lines, an insulating sheet being inserted between these dipoles for. séparer électriquement l'une de l'autre au moins les portions de ces deux dipôles qui sont en regard l'une de l'autre, et cette paire de dipôles étant située en regard des évidements. electrically separate from each other at least those portions of these two dipoles which are facing each other, and this pair of dipoles being located opposite the recesses.
  • Quel que soit le mode de réalisation choisi, l'une et l'autre de ces deux structures possèdent les mêmes avantages essentiels, à savoir la possibilité de recevoir des signaux à polarisation circulaire gauche ou droite en même temps, et l'absence quasi totale de couplage entre les circuits correspondant à ces deux types de signaux reçus puisqu'au centre des dipôles, le couplage n'est que capacitif, et là où justement le champ électrique est nul ou très faible. Whatever the embodiment chosen, one or the other of these two structures have the same key benefits, namely the ability to receive signals left or right circular polarization simultaneously, and the virtual absence coupling between the circuits corresponding to these two types of signals received since at the center of the dipoles, the coupling is only capacitive, and precisely where the electric field is zero or very low.
  • L'invention concerne également une antenne à réseau d'éléments récepteurs tels que définis précédemment, et comprenant la structure symétrique suivante : The invention also relates to an array antenna receiving elements as defined above, and comprising the following symmetrical structure:
    • A) dans un plan médian, un ensemble de (mxn) paires de dipôles répartis en premiers et deuxièmes dipôles disposés respectivement suivant deux axes pratiquement perpendiculaires, les premiers dipôles d'une part, les deuxièmes dipôles d'autre part, étant parallèles les uns aux autres d'une paire de dipôles à l'autre ; A) in a median plane, a set of (m × n) first pairs of dipoles divided into and second dipoles disposed in two substantially perpendicular axes respectively, the first dipole on the one hand, the second second dipoles, being parallel to each the other of a pair of dipoles to each other;
    • B) dans le même plan médian, deux réseaux plans distincts de lignes triplaques de transmission hyperfréquence composés chacun d'une succession d'étages de combinaison des signaux reçus, les (mxn) extrémités de chacun de ces réseaux étant situées en regard d'une extrémité des (mxn) premiers dipôles pour l'un des réseaux et d'une extrémité des (mxn) deuxièmes dipôles pour l'autre réseau de façon à réaliser entre chaque réseau et les (mxn) dipôles qui lui sont associés un couplage capacitif suffisant pour permettre la transmission des signaux hyperfréquences à recevoir, et l'extrémité opposée de chacun de ces deux réseaux constituant une connexion destinée à être reliée aux circuits électroniques du dispositif de réception ; B) in the same median plane, two distinct planar arrays of microwave transmission strip lines each consisting of a succession of stages of combining the received signals, the (m x n) ends of each network being located opposite an end of the (m × n) first dipoles for one network and one end of the (m × n) second dipoles for the other network so as to provide between each network and the (m x n) dipoles associated therewith a sufficient capacitive coupling to allow transmission of the microwave signals to be received, and the opposite end of each of these two networks forming a connection intended to be connected to electronic circuits of the receiving device;
    • C) de part et d'autre de ce même plan médian, deux couches diélectriques planes comportant chacune sur leur face extérieure une surface électriquement conductrice qui constitue un plan dit de masse et, dans chacune de ces surfaces conductrices, (mxn) évidements non conducteurs laissant apparaître la couche diélectrique correspondante et situés en regard des (mxn) paires de dipôles. C) from both sides of the same median plane two planar dielectric layers each having on their outer side an electrically conductive surface which is a plane of said mass, and in each of these conducting surfaces (m x n) non-conducting recesses exposing the corresponding dielectric layer and located opposite the (m x n) dipoles pairs.
  • Une antenne en structure dite stripline ou triplaque est déjà décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 4 170 013, déposé le 28 juillet 1978 et délivré le 2 octobre 1979 au nom des Etats-Unis d'Amérique représentés par le Secrétaire à la Marine, mais ne peut en aucun cas s'appliquer, contrairement au mode de réalisation d'antenne qui vient d'être proposé, à la réception de signaux hyperfréquences susceptibles d'être à polarisation circulaire gauche ou droite en même temps. An antenna in said stripline or triplate structure is already described in the patent of America US n ° 4,170,013, filed on 28 July 1978 and issued October 2, 1979 on behalf of the United States of America as represented by the Secretary of the Navy, but can in any case be applied, unlike the embodiment of antenna that has been proposed, upon reception of microwave signals which may be left circular polarization or right at the same time. Par ailleurs, la structure des éléments récepteurs de l'antenne décrite dans ce brevet est celle d'éléments à dipôles magnétiques, et non électriques. Furthermore, the structure of the antenna receiving elements described in this patent is that of magnetic dipole elements, and non-electric.
  • D'autres particularités et avantages des éléments et antennes réalisés conformément à l'invention apparaîtront plus précisément dans la description qui suit et dans les dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et dans lesquels : Other features and advantages of the elements and antennas made in accordance with the invention will more specifically in the following description and the accompanying drawings, given as non-limiting examples and in which:
    • la figure 1a est une vue de dessus d'un élément de réception conforme à l'invention et la figure 1 une coupe suivant l'axe bb de la figure la ; 1a is a top view of a receiving member according to the invention and Figure 1 a section along the axis BB of Figure la;
    • la figure 2 montre deux dipôles dans lesquels ont été prévus des évidements non conducteurs 20 autour du point d'intersection des axes de disposition des dipôles ; 2 shows two dipoles in which have been provided nonconductive recesses 20 around the point of intersection of the axes of the dipoles available;
    • la figure 3a est une vue de dessus d'une antenne plane comprenant un réseau d'éléments récepteurs conformes à l'invention et la figure 3b une coupe suivant l'axe bb de la figure 3a ; Figure 3a is a top view of a planar antenna comprising an array of receiving elements in accordance with the invention and Figure 3b a section along the axis bb of Figure 3a; et and
    • la figure 4 montre une variante de réalisation de l'élément de réception selon l'invention. Figure 4 shows an alternative embodiment of the receiving element of the invention.
  • L'élément récepteur représenté sur les figures 1a et 1b est réalisé selon la technique du circuit imprimé associé à un support diélectrique et comprend la structure plane symétrique suivante. The receiver shown in Figures 1a and 1b element is designed according to the printed circuit technique associated with a dielectric support and comprises the following symmetrical planar structure. Dans un premier plan 10, dit médian et qui constitue un plan de symétrie pour la structure décrite, sont prévus deux dipôles complètement distincts 1 et 2, constitués chacun d'un ruban électriquement conducteur dont la longueur est sensiblement égale à la moitié de la longueur d'onde des signaux hyperfréquences devant être reçus. In a first plane 10, said median and constitutes a symmetry plane for the described structure, there are two completely separate dipoles 1 and 2, each made of an electrically conductive strip having a length substantially equal to half the length wave microwave signals to be received. Ces dipôles 1 et 2 sont ici disposés en croix électriquement symétrique, suivant deux axes perpendiculaires, et séparés par une mince feuille isolante 11 (les dimensions de cette feuille peuvent, si on le veut, être limitées à celles nécessaires pour isoler l'une de l'autre les portions des dipôles qui sont effectivement en regard l'une de l'autre). These dipoles 1 and 2 are here arranged in electrically symmetrical cross, along two perpendicular axes, and separated by a thin insulating sheet 11 (the dimensions of the sheet may, if desired, be limited to that necessary to isolate one of the other portions of the dipoles that are actually facing each other).
  • Ce même plan médian 10 contient aussi deux lignes triplaques 3 et 4, destinées à assurer la transmission des signaux reçus par les dipôles vers un dispositif de réception non représenté. The same median plane 10 also contains two triplate lines 3 and 4, to ensure the transmission of signals received by the dipole to an unillustrated holding device. Ces deux lignes 3 et 4 doivent être indépendantes et n'ont aucune liaison électrique entre elles. These two lines 3 and 4 must be independent and have no electrical connection between them. Une première extrémité 3a de la ligne 3 est située en regard d'une extrémité du dipôle 1 et alignée avec lui, de façon à réaliser avec ce dipôle un couplage capacitif et, de même, une première extrémité 4a de la ligne 4 est située en regard d'une extrémité du dipôle 2 et alignée avec lui, pour réaliser également un couplage capacitif. A first end 3a of the line 3 is located opposite an end of the dipole 1 and aligned therewith, so as to achieve with this dipole and a capacitive coupling, and a first end 4a of the line 4 is located in facing an end of the dipole 2 and aligned with it, to also achieve a capacitive coupling. Les deuxièmes extrémités 3b et 4b de la ligne 3 et de la ligne 4 sont équipées de connecteurs 5 et 6 respectivement et constituent chacune une connexion destinée à être reliée aux circuits électroniques de réception, non représentés. The second ends 3b and 4b of line 3 and line 4 are provided with connectors 5 and 6 respectively and are each a connection intended to be connected to electronic receiving circuits, not shown.
  • Pour compléter cette structure, l'élément récepteur comprend enfin, de part et d'autre du plan médian 10, deux couches diétectriques pia- nes 12 et 13 comportant chacune sur leur face extérieure une surface électriquement conductrice, 14 et 15 respectivement, qui constitue un plan de masse. To complete the structure, finally receiving element comprises, on either side of the median plane 10, two layers diétectriques pia- nes 12 and 13 each having on their outer side an electrically conductive surface, 14 and 15 respectively, which is a ground plane. Dans ces surfaces conductrices sont ménagés des évidements non conducteurs 7 et 8 respectivement, l'évidement 7 dans la surface 14 laissant apparaître la couche diélectrique 12 et l'évidement 8 dans la couche 15 laissant apparaître la couche diélectrique 13. Les évidements 7 et 8 sont circulaires, avec un diamètre légèrement supérieur à la longueur de chaque dipôle, et sont situés en regard des dipôles de telle façon que ceux-ci soient entièrement contenus dans le contour cylindrique que ces évidements délimitent. These conductive surfaces are formed recesses nonconductive 7 and 8 respectively, the recess 7 in the surface 14 exposing the dielectric layer 12 and the recess 8 in the layer 15 exposing the dielectric layer 13. The recesses 7 and 8 are circular, with a diameter slightly greater than the length of each dipole, and are located opposite the dipoles in such a way that they are fully contained within the cylindrical contour that delimit these recesses.
  • L'élément ainsi proposé est intéressant à plusieurs égards : (a) les couplages lignes-dipôles et espace-dipôles peuvent être forts simultanément, grâce à la présence des plans de masse empêchant le rayonnement parasite des lignes triplaques de transmission et à celle des évidements autorisant la réception exclusivement en regard des dipôles ; The element thus provided is interesting in several respects: (a) the lines dipole couplings and space-dipoles can be strong simultaneously, thanks to the presence of the ground planes to prevent the interference radiation of the stripline transmission lines and that of the recesses authorizing the reception exclusively opposite the dipoles; (b) la réception est celle de signaux de polarisation circulaire aussi bien gauche que droite, puisque la structure proposée n'élimine aucune des deux possibilités, la séparation des uns ou des autres ne s'effectuant qu'ultérieurement ; (B) receiving the signal is circularly polarized left as well as right, since the proposed structure eliminates none of the two possibilities, the separation of one or the other not being performed subsequently; (c) la coexistence de ces deux possibilités de réception de signaux de polarisations circulaires différentes s'accompagne d'une bonne isolation électrique entre les circuits correspondants, grâce à la séparation complète des deux dipôles 1 et 2 (à l'opposé de ce qui est décrit dans le brevet N° 4 054 874 déjà cité). (C) the coexistence of these two possibilities receiving different circular polarizations of signals is accompanied by a good electrical insulation between the corresponding circuits, thanks to the complete separation of two dipoles 1 and 2 (the opposite of what is described in US patent No. 4,054,874 cited above).
  • L'élément peut être équipé d'une surface métallique réflectrice 16, disposée d'un côté de l'élément (voir la figure 1b) et parallèlement au plan médian 10 de celui-ci. The element may be equipped with a metal reflecting surface 16 disposed on one side of the element (see Figure 1b) and parallel to the median plane 10 thereof. Cette disposition classique (voir par exemple la figure 2 de la demande de brevet français N° FR-A-2 408 921 renforce le rendement de réception, les ondes reçues qui atteignent ladite surface 16 étant renvoyées vers les dipôles. Ce renforcement est optimal si la distance entre cette surface 16 et le plan médian 10 est égale ou sensiblement égale au quart de la longueur d'onde associée à la fréquence des signaux utiles à recevoir (par égale, on entend électriquement équivalente compte tenu des milieux traversés ; entre la surface 16 et le plan 10, il y a en effet une couche d'air et une couche diélectrique, la couche 13). This conventional arrangement (see for example the French figure 2 of the patent application No. FR-A-2,408,921 enhances the receiving performance, the received waves which reach said surface 16 being returned to the dipoles. This strengthening is optimal if the distance between this surface 16 and the midplane 10 is equal or substantially equal to a quarter of the wavelength associated with the frequency of the useful signals to receive (equal electrically equivalent means taking into account the crossed circles; between the surface 16 and the plane 10, there is indeed an air layer and a dielectric layer, the layer 13).
  • Les caractéristiques suivantes peuvent également être adoptées, selon les nécessités : The following features can also be adopted, as required:
    • a) si les rubans qui constituent les dipôles ont des longueurs différentes, chaque dipôle peut recevoir des signaux dont les fréquences sont, de façon correspondante, différentes. a) if the ribbons constituting the dipoles have different lengths, each dipole can receive signals whose frequencies are correspondingly different.
    • b) si l'on donne aux extrémités des rubans une largeur supérieure à celle de leur zone centrale, chaque dipôle peut soit assurer la réception de signaux de même fréquence mais avec des dimensions un peu réduites par rapport au cas où la largeur de chaque dipôle reste constante, soit, à dimensions maintenues égales, assurer la réception de signaux de fréquence inférieure. b) if it gives the ends of the ribbons a width greater than that of their central zone, each dipole can either ensure the reception of the same frequency signals but with slightly smaller dimensions compared to the case where the width of each dipole remains constant, or, maintained equal dimensions, ensure the reception of lower frequency signals.
    • c) enfin on peut améliorer encore l'absence quasi totale de couplage entre les dipôles, (1) soit en les disposant l'un par rapport à l'autre de telle sorte que l'intersection des deux axes perpendiculaires suivant lesquels ils sont placés coïncide, pour chacun des dipôles, avec son minimum électrique, (2) soit même en ménageant (voir la figure 2) un petit évidement non conducteur 20 dans la surface de chaque dipôle autour du point correspondant à l'intersection de ces deux axes (en réduisant le couplage résiduel éventuel entre les dipôles, les évidements permettent de rendre encore plus mince la feuille isolante 11 dont une trop grande épaisseur pourrait perturber la symétrie de la structure de l'élément récepteur et diminuer les avantages de celle-ci), (3) soit en combinant ces deux dispositions. c) finally still can improve the substantial absence of coupling between the dipoles (1) by arranging them relative to each other such that the intersection of two perpendicular axes according to which they are placed coincides for each dipole with its electrical minimum, (2) or even by providing (see figure 2) a small recess 20 in the non-conductive surface of each dipole around the point corresponding to the intersection of these two axes ( reducing any residual coupling between the dipoles, the recesses make it possible to make more thin insulating sheet 11 having a too large thickness may disturb the symmetry of the structure of the receiver and reduce the benefits thereof), ( 3) or by combining the two provisions.
  • L'élément qui vient d'être décrit peut, conformément à l'invention, être utilisé pour la réalisation d'une antenne plane hyperfréquence composée de tout un réseau de tels éléments, selon la même technique du circuit imprimé associé à un support diélectrique, avec la structure décrite ci-dessous en référence aux figures 3a et 3b. The element that has just been described may, in accordance with the invention, be used for the realization of a planar microwave antenna comprised of a network of such elements, according to the same printed circuit technique associated with a dielectric support, with the structure described below with reference to figures 3a and 3b.
  • Dans un premier plan médian 100 est prévu tout un ensemble de (mxn) paires de dipôles 1 mn et 2 m . In a first median plane 100 is provided an array of (m x n) pairs of dipoles 1 min and 2 m. n (référencés de la même manière que les dipôles 1 et 2 de l'élément considéré isolément, mais avec les indices m, n pour les caractériser chacun, m et n étant, dans l'exemple ici considéré, égaux à 25, mais pouvant naturellement prendre d'autres valeurs). n (referenced in the same way as the dipoles 1 and 2 of the element considered in isolation, but with the indices m, n for each characterize, m and n being, in the example considered here, equal to 25, but may naturally have other values). Dans chaque paire, les dipôles 1 m . In each pair, the dipoles 1 m. n et 2 m . n and 2 m. n sont, comme précédemment, disposés en croix électriquement symétrique, suivant deux axes perpendiculaires, mais en étant complètement distincts, avec une isolation électrique assurée là encore par une feuille isolante (soit une feuille unique de même surface que l'antenne complète, soit des morceaux de feuille isolante prévus seulement dans la zone des dipôles, ces morceaux pouvant eux-mêmes, éventuellement, être limités aux dimensions juste . suffisantes pour que les portions de dipôles qui sont en regard l'une de l'autre soient effectivement isolées l'une par rapport à l'autre). n are as before, arranged crosswise electrically symmetric along two perpendicular axes, but is completely separate, with electrical insulation provided again by an insulating sheet (either a single sheet of the same area as the complete antenna, either insulating sheet pieces provided only in the region of the dipoles, these pieces, which may optionally be limited to right. sufficient size to enable the portions of dipoles which are facing each other are effectively isolated the with respect to the other).
  • Les 2-(mxn) dipôles (1 m . n ), (2 m . n ) sont constitués chacun d'un ruban conducteur dont la longueur électrique est sensiblement égale à la moitié de la longueur d'onde des signaux hyperfréquences à recevoir. 2- (mxn) dipoles (1 m. N), (2 m. N) are each constituted by a strip conductor whose electrical length is substantially equal to half the wavelength of the microwave signals to be received. Pour simplifier la description de leur disposition, les dipôles sont regroupés en (mxn) premiers dipôles 1 mn et en (mxn) deuxièmes dipôles 2 m . To simplify the description of their disposition, the dipoles are grouped into (m × n) first dipoles 1 min and (m × n) second dipoles 2 m. n . n. tous les premiers dipôles d'une part étant parallèles les uns aux autres d'une paire de dipôles à l'autre, tous les deuxiè--mes dipôles d'autre part étant également parallèles les uns aux autres d'une paire de dipôles à l'autre. every first dipoles of a part being parallel to each other of a pair of dipoles to each other, all Sec ond - my other hand dipoles being also parallel to each other of a pair of dipoles the other.
  • Le plan médian 100 contient, en plus des (mxn) paires de dipôles, l'association de deux réseaux de lignes triplaques de transmission hyperfréquence, non représentés pour simplifier les figures. The median plane 100 contains, in addition to the (m × n) pairs of dipoles, the combination of two arrays of striplines microwave transmission, not shown to simplify the figures. Ces réseaux sont, comme les lignes 3 et 4, électriquement indépendants l'un de l'autre, destinés à assurer la transmission des signaux reçus par les dipôles vers le dispositif de réception (non représenté), et composés à cet effet chacun d'une succession d'étages de combinaison des signaux reçus. These networks, as rows 3 and 4, electrically independent of each other, intended to ensure the transmission of signals received by the dipole to the receiving device (not shown), and compounds for this purpose each of a succession of stages of combination of received signals. De tels réseaux sont connus dans de nombreuses réalisations (voir, à titre d'exemple non limitatif, le réseau représenté sur la figure 1 de la demande de brevet français N° 2 050 408). Such networks are known in many achievements (see, by way of non-limiting example, the network shown in Figure 1 of French Patent Application No. 2,050,408). Les (mxn) premières extrémités d'un des réseaux sont situées en regard d'une extrémité des (mxn) dipôles 1 mn (la même pour tous ces dipôles) et alignées chacune avec l'extrémité de dipôle correspondante, de façon à réaliser avec les dipôles concernés un couplage capacitif ; The (mxn) first ends of one of the networks are located opposite one end of the (mxn) dipoles 1 min (the same for all these dipoles) and each aligned with the end of corresponding dipole, in order to achieve with the dipoles involved a capacitive coupling; de même, les (mxn) premières extrémités de l'autre réseau sont situées en regard d'une extrémité des (mxn) dipôles 2 m . similarly, the (m × n) first ends of the other network are located opposite one end of the (mxn) dipoles 2 m. n et alignées avec elles respectivement, pour réaliser également un couplage capacitif des dipôles aux réseaux. n and aligned with them, respectively, to also achieve a capacitive coupling of the dipoles to the networks. L'extrémité opposée, ou deuxième extrémité, du premier réseau est le point de convergence de toutes les lignes de transmission composant ce réseau ; The opposite end or second end, the first network is the focal point of all component network transmission lines; elle est équipée d'un premier connecteur et constitue une connexion destinée à être reliée aux circuits électroniques du dispositif de réception ; it is equipped with a first connector and a connection is intended to be connected to electronic circuits of the receiving device; il en est de même pour la deuxième extrémité du deuxième réseau, équipée d'un deuxième connecteur. it is the same for the second end of the second network, equipped with a second connector.
  • Pour compléter ladite structure, l'antenne comprend enfin, de part et d'autre du plan médian 100, deux couches diélectriques planes 112 et 113 comportant chacune sur leur face extérieure une surface électriquement conductrice, 114 et 115 respectivement, qui constitue un plan de masse. To supplement the said structure, the antenna finally comprises, on either side of the midplane 100, two planar dielectric layers 112 and 113 each having on their outer side an electrically conductive surface, 114 and 115 respectively, which constitute a plan of mass. Ces surfaces conductrices 114 et 115 comprennent chacune un ensemble de (mxn) évidements non conducteurs laissant apparaître la couche diélectrique 112 ou 113 correspondante. These conductive surfaces 114 and 115 each comprise a set of (mxn) leaving non-conductive recesses appear the dielectric layer 112 or 113 correspondingly. Ces évidements 107 m,n et 108 mn sont circulaires, avec un diamètre légèrement supérieur à la longueur des dipôles et sont situés en regard de ceux-ci, de telle façon que chaque paire de dipôles soit entièrement contenue dans le contour cylindrique délimité par les évidements correspondants. These recesses 107 m, n and 108 min are circular, with a diameter slightly greater than the length of the dipoles and are situated opposite thereof, so that each pair of dipoles is completely contained within the cylindrical contour defined by the corresponding recesses.
  • L'antenne ainsi proposée présente les mêmes avantages que l'élément unique décrit précédemment (qualité des couplages utiles, absence quasi totale de couplages nuisibles, possibilité de réception simultanée de signaux à polarisation circulaire gauche ou droite, variantes dans les caractéristiques des dipôles, etc...) The antenna thus proposed has the same advantages as the single element described previously (quality useful coupling, almost total absence of harmful couplings, for simultaneous reception of signals on the left or right circular polarization, variations in the characteristics of dipoles, etc. ...)
  • Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits et représentés, à partir desquels d'autres variantes peuvent encore être proposées sans pour cela sortir du cadre de l'invention. Of course, the present invention is not limited to the embodiments which have been described and shown, from which other variations can still be proposed without departing from the scope of the invention.
  • En particulier, l'élément et l'antenne tels que décrits comprennent des dipôles, mais une réalisation sans dipôles (toutes choses presque égales par ailleurs) peut être proposée, avec les mêmes avantages essentiels rappelés ci-dessus. In particular, the element and the antenna as described include dipole, but a realization without dipoles (almost all things being equal) can be offered with the same essential benefits referred to above. Dans ce cas, les dimensions des évidements sont telles que ceux-ci deviennent des diaphragmes résonnants pour la fréquence des signaux à recevoir, l'intensité du couplage diaphragmes- lignes triplaques étant alors liée à l'importance de la pénétration de l'extrémité de ces lignes dans le contour cylindrique limité par les évidements. In this case, recesses of dimensions such that they become resonant diaphragms to the frequency of signals to be received, the intensity of coupling diaphragmes- striplines then being related to the extent of penetration of the end of these lines in the cylindrical contour limited by the recesses.
  • D'autre part, lorsque les dipôles sont prévus, leur inclinaison reste semblable d'une paire à l'autre, mais peut être choisie de diverses façons, une des orientations les plus intéressantes étant celle où les dipôles sont inclinés à 45 degrés, ce qui permet une mise en place symétrique des premier et deuxième réseaux de lignes triplaques. On the other hand, when the dipoles are provided, their inclination remains similar from one pair to another, but can be chosen in various ways, one of the most interesting directions being one where the dipoles are inclined at 45 degrees, allowing a symmetrical implementation of first and second arrays of striplines.
  • Si l'élément ou l'antenne selon l'invention est équipé d'une surface réflectrice métallique telle que 16 (voir l'élément de la figure 1b), cette surface peut, notamment pour éviter tout couplage entre éléments récepteurs voisins, être limitée par (mxn) parois métalliques latérales de diamètre légèrement supérieur à celui des évidements. If the element or the antenna according to the invention is equipped with a metallic reflecting surface such as 16 (see the element of Figure 1b), this surface can, in particular to avoid any coupling between adjacent receiving elements, be limited by (mxn) lateral metal walls of slightly greater diameter than the recesses. Ces parois sont perpendiculaires à la surface réflectrice qui constitue maintenant une paroi de fond et placées sur le plan de masse de la couche diélectrique correspondante (voir la figure 4 où un élément est représenté équipé d'une telle paroi 17). These walls are perpendicular to the reflective surface which now constitutes a bottom wall and placed on the ground plane of the corresponding dielectric layer (see Figure 4 where one item is shown equipped with such a wall 17). L'élément ou l'antenne peut aussi être équipé, notamment pour éviter tout rayonnement horizontal d'un élément récepteur à l'autre, d'une couronne métallique 18 de diamètre identique à celui de la paroi 17 et placée sur le plan de masse de l'autre couche diélectrique. The element or the antenna can also be equipped, in particular to prevent any horizontal beam of a receiver element to the other, a metal ring 18 of diameter identical to that of the wall 17 and placed on the ground plane of the other dielectric layer.
  • Quel que soit le mode de réalisation retenu, l'élément et l'antenne qui ont été décrits précédemment trouvent une application essentielle dans le domaine de la télévision transmise par satellites, pour l'équipement des systèmes de réception de ces signaux de télévision. Whatever the embodiment used, the element and the antenna have been described above are a critical application in the field of television transmitted by satellite, for the equipment receiving the television signal systems.

Claims (9)

1. A receiving element for circularly polarised high-frequency signals realised in a planar structure in accordance with the printed circuit technology on a dielectric support, or, in accordance with the reciprocity principle of the antennas, an element radiating such signals realised in a similar fashion, said element comprising two superposed planar dielectric layers (12) and (13), each layer having on its outer surface an electrically conducting surface (14) or (15) forming a plane which is commonly referred to as a ground plane, and also having, in the median plane (10) between the two layers, two distinct strip-lines (3) and (4) for high-frequency transmission, whose first ends are respectively disposed along two substantially perpendicular and radial axes, characterized in that in each conducting surface coaxial circular cavities are provided having a diameter approximately half the wavelength of the signals to be received, these cavities exposing the dielectric layers (12) and (13) and being situated opposite said first line ends for forming therewith a coupling allowing the transmission of the high-frequency signals to be received, and. in that each of the two other ends, called the second ends of the strip lines (3) and (4) form a connection intended to be connected to electronic receiving circuits.
2. An element as claimed in Claim 1, characterized in that it also comprises in the same median plane (10) at least two dipoles (1) and (2) each in the form of an electrically conducting strip having a length which is substantially equal to half the wavelength of the signals to be received and provided along said axes to allow an effective coupling between these dipoles and the corresponding transmission strip-lines (3) and (4), an insulating sheet (11) being inserted between these dipoles for electrically separating from each other at least those portions of these two dipoles which are facing each other, this pair of dipoles being located opposite the cavities.
3. An element as claimed in Claim 2, characterized in that the strips forming the dipoles (1) and (2) have different, but not much different, lengths.
4. An element as claimed in one of the Claims 2 and 3, characterized in that the strips forming the dipoles (1) and (2) are wider at their ends than in their central region.
5. An element as claimed in one of Claims 2 to 4, characterized in that in top view the intersection of the two axes along which the dipoles (1) and (2) are arranged coincides for each dipole with its electrical minimum.
6. An element as claimed in anyone of the Claims 2 to 5, characterized in that a small non-conducting cavity (20) is provided in the surface of each dipole (1) or (2), around the point corresponding to the intersection of the two axes along which these dipoles are arranged.
7. A planar high-frequency antenna formed from a network of receiving elements in accordance with Claim 1, characterized in that the antenna comprises the following symmetrical structure :
(A) two superposed planar dielectric layers (112) and (113), each having on its exterior surface an electrically conducting surface (114) or (115) which constitute a plane which is commonly referred to as a ground plane, and, in each of these conducting surfaces (m x n) non-conducting cavities (107m,n), (108m.n) exposing the corresponding dielectric layer and being situated pair-wise with respect to each other ;
(B) in the median plane (100) between the two layers (112) and (113), two distinct planar networks of high-frequency strip-lines each formed by a sequence of combining stages of the received signals, the (m x n) ends of each network being located opposite the 2.(m x n) cavities to realise therewith a coupling allowing the transmission of the high-frequency signals to be received, and the opposite end of each of these two networks forming a connection intended to be connected to electronic circuits of the receiving apparatus.
8. A planar high-frequency antenna formed by networks of receiving elements, each element as claimed in anyone of the Claims 2 to 6, characterized in that the antenna comprises the following symmetrical structure :
(A) in a median plane (100) an assembly of (m x n) pairs of dipoles divided into first and second dipoles (1 m,n) and (2m,") arranged respectively along two substantially perpendicular axes, the first dipoles (1m.n) on the one hand and the second dipoles (2m.n) on the other hand being in parallel with each other in pairs of dipoles ;
(B) in the same median plane (100), two distinct planar networks of high-frequency transmission strip-lines, each formed by a sequence of combining stages for the received signal, the (m x n) ends of each network being located opposite an end of the (m x n) first dipoles (1 m.n) for one of the networks and opposite an end of the (m x n) second dipoles (2m.n) for the other network, so as to realise an adequate capacitive coupling between each network and the (m x n) dipoles associated therewith to enable the transmission of the high-frequency signals to be received, and the opposite end of each of these two networks forming a connection intended to be connected to the electronic circuits of the receiving apparatus ;
(C) on both sides of the same median plane (100) two planar dielectric layers (112) and (113) each having on the exterior surface an electrically conducting surface (114) or (115) which forms a plane which is commonly referred to as a ground plane and, in each of these conducting surfaces (m x n) non-conducting cavities (7m,n) or (8m.n) exposing the corresponding dielectric layer and being situated opposite the (m x n) pairs of dipoles.
9. An antenna as claimed in one of the Claims 7 and 8, characterized in that it comprises (m x n) metal collars (18) having a contour identical to the contours of the non-conducting cavities (7m,n) located on the corresponding sides, these collars being supported by the ground plane and being perpendicular thereto.
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