EP0456579A1 - Antenne orientable plane, fonctionnant en micro-ondes - Google Patents

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EP0456579A1
EP0456579A1 EP91401207A EP91401207A EP0456579A1 EP 0456579 A1 EP0456579 A1 EP 0456579A1 EP 91401207 A EP91401207 A EP 91401207A EP 91401207 A EP91401207 A EP 91401207A EP 0456579 A1 EP0456579 A1 EP 0456579A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sheet
phase
antenna
network
elements
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP91401207A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Claude Lehureau
Erich Spitz
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.)
Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thomson CSF SA filed Critical Thomson CSF SA
Publication of EP0456579A1 publication Critical patent/EP0456579A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/18—Phase-shifters
    • H01P1/184—Strip line phase-shifters
    • 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
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/062—Two dimensional planar arrays using dipole aerials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • H01Q3/34—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means

Definitions

  • the present invention relates to a microwave reception or emission antenna, improved by means making it possible to orient the beam relative to the plane of the antenna.
  • the displacement of the means used ensures a semi-fixed adjustment of this antenna, in contrast to electronically scanned antennas in which the orientation of the beam is obtained by means of electronic circuits.
  • the orientable antenna according to the invention can be an antenna of the general public type, therefore economical, of a planar model fixed on or incorporated against the wall of a building: the orientation of the beam is necessary to be able to orient the antenna, electrically but not mechanically by its rotation, towards a transmitter or a television satellite for example.
  • the antenna In this case of video reception, the antenna must work in a range close to 10 GHz, and have low losses, less than 1.5 dB.
  • a microwave antenna must be very high, which requires that large sections of the microwave beam be received or transmitted. This is not possible with axial systems, like horns or Yagi rake antennas, or "fishbone" in English.
  • a known solution consists in associating with a focusing reflector, for example a parabolic, a low gain device such as a horn.
  • a focusing reflector for example a parabolic
  • a low gain device such as a horn.
  • the orientation of the transmitted or received beam requires either the orientation of the focusing reflector or the displacement of the horn relative to the axis of the reflector.
  • the invention proposes a less expensive solution allowing semi-fixed adjustment of the orientation of the beam.
  • semi-fixed it should be understood that an antenna oriented in one direction remains thus adjusted as long as there is no need to modify this direction, but that this is possible. For example, set it to a first TV satellite, then later to a second TV satellite.
  • the beam emitted or received by an antenna in an equiphase planar array comprising a network of dipoles in a plane parallel to a ground plane, can be oriented by displacement, in a plane comprised between that of the dipole network. and the ground plane, of at least one sheet of dielectric material having zones of inhomogeneity which bring a phase shift on the elements of the circuit which connect the input of the antenna to the dipoles.
  • the invention relates to a plane orientable antenna, operating in the microwave, comprising, deposited on an insulating support, a network with a tree structure formed by a plurality of radiating dipoles connected by conductive lines of equal length, this antenna being characterized in that the space situated between the array and its ground plane comprises at least one dielectric sheet comprising phase-shifting elements, placed directly above the conductive lines, said phase-shifting elements bringing a phase shift on the strands of lines connecting the input of the antenna to the dipoles.
  • FIG. 1 represents, seen in plan, a planar equiphase network gathering elements with low gain of a plane microwave antenna, of high total gain. It has symmetry by contribution to its input (or output) symbolized by a transistor 1.
  • a plurality of radiating dipoles 2 are grouped in a network, and connected together by a circuit of conductive lines of equal length, with a tree structure. This means that a conductive line 3, of length L, divides into two conductive lines 4, each of length L / 2, which themselves divide into four conductive lines 5, each of length L / 4 and and so on.
  • each line is interspersed with reactive elements 6 of half-wave length ⁇ / 2 making it possible to tune each node to the characteristic impedance of the line.
  • these lines are orthogonal to each other, and are grouped into two series: the lines that we should call longitudinal, such as 3 and 5, and the lines that we should call transverse , such as 4.
  • this planar equiphase network is in the form of a metallization, of copper for example, deposited on a thin support sheet, such as a film polypropylene or other suitable polymer.
  • a thin support sheet such as a film polypropylene or other suitable polymer.
  • the thin support is stretched at a certain distance from a metallic ground plane in order to use air as a dielectric in the formation of the dipole / dielectric / ground plane microstrip lines.
  • the ratio between the thin support / ground plane spacing and the line width defines the characteristic impedance of the line.
  • This sheet 9 has irregularities calculated in its structure, which bring a phase shift on each strand of the circuit connecting the input 1 of the antenna to the dipoles 2.
  • the irregularities of the sheet 9 in modifying the dielectric located between the network and the ground plane, provide a phase shift continuous excitation of the dipoles 2 which deflects the axis of the main lobe of the antenna, respectively in a transverse or longitudinal direction.
  • this sheet 9 provides a longitudinal linear phase shift (L), obtained by its transverse displacement (T). It comprises a plurality of phase-shifting elements such as 13 and 14, all of which are aligned with the lines of the circuit that we have agreed to call longitudinal, such as 3 and 5. These elements 13 and 14 are distributed symmetrically on two line branches, starting from the common node. For example, on the two branches 3 and 3 ′ of the antenna input, there are four phase-shifting elements 13 between the nodes 10 and 11, and four phase-shifting elements 14 between the nodes 10 and 12. But furthermore, the elements phase shifters 13 and 14 are arranged symmetrically with respect to an axis parallel to the line whose phase they modify: the elements 13 are upside down with respect to the elements 14.
  • the phase shifting elements 13 and 14, molded at the same time as the sheet 9, have a volume whose trace on the sheet 9 is a trapezoid, and whose section perpendicular to this sheet is a corner , or triangle.
  • the trapezium has a short side of length ⁇ / 2, a large side of length between ⁇ / 2 + 20% and ⁇ , and a length (or height of the trapezoid) of the order of ⁇ .
  • the maximum thickness of an element 13 or 14 is of the order of ⁇ / 10.
  • the phase shifting elements 13 and 14 are plumb with the longitudinal branches 3-5 of the circuit: by moving the sheet 9, the thickness of dielectric presented by the phase shifting elements varies, increasing for example for an element 13 and decreasing for an element 14, or vice versa: the variation in speed of the wave as a function of the thickness of the element imposes this form of trapezoid.
  • the width of an element always remains equal to half a wave, which reduces the stray reflections introduced by the element.
  • the head-to-tail arrangement of the phase shifting elements 13 and 14, with respect to a node 10, on the branches 3 and 3 ′, means that a transverse displacement of the sheet 9 results in a phase shift for the branch 3 and a phase shift in the opposite direction for branch 3 ′.
  • the dielectric sheet (s) 9 and 15 are made of ceramic or of polymer materials having a high dielectric constant and a low absorption, such as polypropylene or polytetrafluoroethylene. They are advantageously molded.
  • phase shifting means exposed so far provide a linear phase shift, by acting on the branches of the circuit between the input 1 of the antenna and the dipoles 2. It is also possible to provide a phase shift by circular polarization of the wave, acting on the dipoles.
  • a dipole can take the form illustrated in FIG. 5: a metallization 16, preferably square, is excited at two points 17 and 18 located on two adjacent sides of the square, therefore at 90 °. If these two excitation points are 90 ° out of phase, the wave generated is circular.
  • an additional phase shift is generated by the interposition, between the circuit on the sheet 7 and the ground plane 8, of a third phase shifting sheet 21 supporting, for each radiative element at least one quarter wave phase shifter 19 and a half-wave phase-shifter 20, as shown in FIG. 6.
  • These phase-shifters are, like the elements of the phase shift 13 and 14, formed by irregularities in the thickness of the third phase-shifting sheet 21, which is also formed in ceramic, polypropylene or other dielectric material.
  • the adjustment of the circular polarization is obtained by the relative displacement of the third sheet with respect to the circuit of radiative elements 16, so that the phase shifters 19 and 20 act on the lines which excite the dipole 16 at 17 and 18.
  • FIG. 7 represents an exploded view of a swiveling antenna fragment, which combines the various improvements described under the invention.
  • the support sheets are spaced therefrom in order to reveal the components of each of them.
  • Sheets 9 and 15 can be merged into a single sheet. All these sheets are of course stretched on rigid frames, not shown, which allow among other things to adjust them in position to orient the antenna.
  • the adjustment means are part of the skill of the art: they are either mechanical means for manual adjustment, or electrical means for adjustment subject to the gain of the antenna.
  • the orientable antenna according to the invention finds its application in the field of reception or emission of microwave waves, in particular for telecommunications.

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

L'invention concerne une antenne plane micro-ondes, dont le lobe principal est orientable par des moyens mécaniques. Une antenne micro-ondes est formée par un réseau de dipôles rayonnants (2,16) formés en un circuit (3,4,17,18) déposé sur un substrat (7), et par un plan de masse (8). Pour orienter cette antenne, au moins une feuille (9) diélectrique est introduite entre le réseau et le plan de masse. Cette feuille comporte des éléments déphasants (13,14,19,20), moulés dans la feuille (9). Le déplacement de la feuille (9) par rapport au réseau (2,16) entra ne un déphasage des dipôles, et une orientation du lobe de l'antenne. Application aux antennes de télécommunications micro-ondes.

Description

  • La présente invention concerne une antenne de réception ou d'émission de micro-ondes, perfectionnée par des moyens permettant d'orienter le faisceau par rapport au plan de l'antenne. Le déplacement des moyens mis en oeuvre assure un réglage semi-fixe de cette antenne, par opposition aux antennes à balayage électronique dans lesquelles l'orientation du faisceau est obtenu au moyen de circuits électroniques.
  • A titre d'exemple non limitatif, l'antenne orientable selon l'invention peut être une antenne de type grand public, donc économique, d'un modèle plan fixé sur ou incorporé contre le mur d'un bâtiment : l'orientation du faisceau est nécessaire pour pouvoir orienter l'antenne, électriquement mais non pas mécaniquement par sa rotation, vers un émetteur ou un satellite de télévision par exemple. Dans ce cas de réception vidéo, l'antenne doit travailler dans une gamme voisine de 10 GHz, et avoir des pertes faibles, inférieures à 1,5 dB.
  • Il est connu que le gain d'une antenne micro-ondes doit être très élevé, ce qui nécessite que des sections importantes du faisceau micro-ondes soient reçues ou émises. Ceci n'est pas possible avec des systèmes axiaux, du genre cornets ou antennes rateaux Yagi, ou "fishbone" en anglais. Pour obtenir un dispositif de surface importante, une solution connue consiste à associer à un réflecteur focalisant, parabolique par exemple, un dispositif à faible gain tel qu'un cornet. Mais l'orientation du faisceau émis ou reçu nécessite soit l'orientation du réflecteur focalisant, soit le déplacement du cornet par rapport à l'axe du réflecteur.
  • On peut également associer en réseau planaire équiphase des éléments à faible gain, c'est à dire une pluralité de dipôles, constitués par un réseau de bandes métalliques, en cuivre par exemple, tel que représenté en figure 1 qui sera détaillée ultérieurement. On sait commander en phase ce type de réseau par des éléments actifs tels que des circuits magnétiques ou des diodes de commutation. Il s'agit là d'une solution efficace mais coûteuse.
  • L'invention propose une solution moins onéreuse permettant un réglage semi-fixe de l'orientation du faisceau. Par semi-fixe, il faut entendre qu'une antenne orientée dans une direction reste ainsi réglée tant qu'il n'y a pas nécessité de modifier cette direction, mais que cela est possible. Par exemple, la régler sur un premier satellite TV, puis ultérieurement sur un second satellite TV.
  • Selon l'invention, le faisceau émis ou reçu par une antenne en réseau planaire équiphase, comprenant un réseau de dipôles dans un plan parallèle à un plan de masse, peut être orienté par le déplacement, dans un plan compris entre celui du réseau de dipôle et le plan de masse, d'au moins une feuille de matériau diélectrique présentant des zones d'inhomogénéïté qui apportent un déphasage sur les éléments du circuit qui relient l'entrée de l'antenne aux dipôles.
  • De façon plus précise, l'invention concerne une antenne orientable plane, fonctionnant en micro-ondes, comportant, déposé sur un support isolant, un réseau à structure arborescente formé par une pluralité de dipôles rayonants reliés par des lignes conductrices de longueurs égales, cette antenne étant caractérisée en ce que l'espace situé entre le réseau et son plan de masse comprend au moins une feuille diélectrique comportant des éléments déphasants, placés à l'aplomb des lignes conductrices, lesdits éléments déphasants apportant un déphasage sur les brins de lignes reliant l'entrée de l'antenne aux dipôles.
  • L'invention sera mieux comprise par la description plus complète qui suit d'un exemple de réalisation, en liaison avec les figures jointes en annexe, qui représentent :
    • figure 1 : réseau planaire équiphase de dipôles d'une antenne micro-ondes, connu,
    • figure 2 : vue en coupe de 3/4 d'un fragment d'antenne, selon l'invention,
    • figure 3 : plan d'un intercalaire diélectrique d'une antenne modifiée selon l'invention,
    • figure 4 :vue de 3/4 agrandie de quelques éléments apportant un gradient de diélectrique
    • figure 5 : vue en plan d'un dipôle selon l'art connu
    • figure 6 : vue en plan du dipôle précédent, modifié selon l'invention
    • figure 7 : vue éclatée d'un fragment d'antenne modifiée selon l'invention.
  • La figure 1 représente, vu en plan, un réseau planaire équiphase regroupant des éléments à faible gain d'une antenne micro-onde plane, de gain total élevé. Elle présente une symétrie par apport à son entrée (ou sortie) symbolisée par un transistor 1. Une pluralité de dipôles rayonnants 2 sont groupés en un réseau, et reliés entre eux par un circuit de lignes conductrices de longueurs égales, à structure arborescente. Il faut entendre par là qu'une ligne conductrice 3, de longueur L, se divise en deux lignes conductrices 4, chacune de longueur L/2, qui elles-mêmes se divisent en quatre lignes conductrices 5, chacune de longueur L/4 et ainsi de suite. De plus, chaque ligne est entrecoupée d'éléments réactifs 6 de longueur demi-onde λ/2 permettant d'accorder chaque noeud à l'impédance caractéristique de la ligne.
  • D'un point de vue pratique, ces lignes sont orthogonales entre elles, et se regroupent en deux séries : les lignes qu'on conviendra d'appeler longitudinales, telles que 3 et 5, et les lignes qu'on conviendra d'appeler transversale, telles que 4.
  • Dans une forme de réalisation, ce réseau planaire equiphase se présente sous forme d'une métallisation, de cuivre par exemple, déposée sur une feuille support mince, telle qu'un film de polypropylène ou autre polymère adéquat. Pour des applications dans lesquelles le prix est déterminant, le support mince est tendu à une certaine distance d'un plan de masse métallique afin d'utiliser l'air comme diélectrique dans la formation des lignes microbandes dipôles /diélectrique/plan de masse. Le rapport entre l'espacement support mince/plan de masse et la largeur de la ligne définit l'impédance caractéristique de la ligne.
  • Le plan de masse a un double rôle :
    • il assure la propagation du signal le long du circuit,
    • il réfléchit l'onde émise par le dipôle, ce qui améliore de 6 dB le gain de l'antenne. A cette fin, l'électrode de masse est avantageusement réalisée en relief soit par emboutissage d'une feuille métallique, soit par métallisation d'un substrat non-plan. Le relief de l'électrode de masse est soit en tranchées, tel que représenté en figure 2, soit en fraction de cylindres : l'important est que ce relief focalise l'onde émise pour la réfléchir vers le dipôle.
  • L'invention propose d'introduire dans l'espace existant entre le support du circuit équiphase et le plan de masse une feuille d'un matériau diélectrique, tel que représenté en figure 2. Sur cette figure, pour la simplifier, on a seulement représenté :
    • un fragment du film support 7, sur lequel est déposé le circuit équiphase dont on voit un dipôle 2, des lignes 4 et 5 et un élément réactif 6,
    • un fragment du plan de masse 8
    • et entre les deux, un fragment de matériau diélectrique 9, au moins une feuille.
  • Cette feuille 9 présente des irrégularités calculées dans sa structure, qui apportent un déphasage sur chaque brin du circuit reliant l'entrée 1 de l'antenne aux dipôles 2. Par déplacement dans les directions longitudinale et transversale, les irrégularités de la feuille 9, en modifiant le diélectrique situé entre le réseau et le plan de masse, assurent un déphasage continu de l'excitation des dipôles 2 qui défléchit l'axe du lobe principal de l'antenne, respectivement dans une direction transversale ou longitudinale.
  • La position et la forme des irrégularités de la feuille de déphasage sont représentées en figures 3 et 4. Sur la figure 3, pour mieux localiser les éléments déphasants, le plan du circuit de l'antenne proprement dite, lignes et dipôles de 1 à 6, est superposé, en traits fins.
  • Telle que représentée sur la figure 3, cette feuille 9 apporte un déphasage linéaire longitudinal (L), obtenu par son déplacement transversal (T). Elle comporte une pluralité d'éléments déphasants tels que 13 et 14, qui, tous sont alignés sur les lignes du circuit qu'on a convenu d'appeler longitudinales, telles que 3 et 5. Ces éléments 13 et 14 sont répartis de façon symétrique sur deux branches de ligne, à partir du noeud commun. Par exemple, sur les deux branches 3 et 3′ d'entrée d'antenne, il y a quatre éléments déphasants 13 entre les noeuds 10 et 11, et quatre éléments déphasants 14 entre les noeuds 10 et 12. Mais de plus, les éléments déphasants 13 et 14 sont disposés de façon symétrique par rapport à un axe parallèle à la ligne dont ils modifient la phase : les éléments 13 sont tête bêche par rapport aux éléments 14.
  • En effet, comme montré en figure 4, les éléments déphasants 13 et 14, moulés en même temps que la feuille 9, ont un volume dont la trace sur la feuille 9 est un trapèze, et dont la coupe perpendiculaire à cette feuille est un coin, ou triangle. Le trapèze a un petit côté de longueur λ/2, un grand côté de longueur comprise entre λ/2 + 20 % et λ , et une longueur (ou hauteur du trapèze) de l'ordre de λ. L'épaisseur maximale d'un élément 13 ou 14 est de l'ordre de λ/10.
  • Les éléments déphasants 13 et 14 sont à l'aplomb des branches longitudinales 3-5 du circuit : en déplaçant la feuille 9, l'épaisseur de diélectrique présentée par les éléments déphasants varie, en augmentant par exemple pour un élément 13 et en diminuant pour un élément 14, ou réciproquement : la variation de vitesse de l'onde en fonction de l'épaisseur de l'élément impose cette forme de trapèze. Ainsi, la largeur d'un élément reste toujours égale à une demi-onde, ce qui réduit les réflexions parasites introduites par l'élément.
  • La disposition tête-bêche des éléments déphasants 13 et 14, par rapport à un noeud 10, sur les branches 3 et 3′, fait qu'un déplacement transversal de la feuille 9 entraîne un déphasage pour la branche 3 et un déphasage de sens opposé pour la branche 3′.
  • Sur la figure 3 ne sont représentés que des éléments déphasants 13 et 14 dont l'action porte sur les branches longitudinales du circuit. Pour agir sur les branches transversales telles que 4 et 4′, il y a deux possibilités :
    • ajouter sur la même feuille 9 une seconde pluralité d'éléments déphasants identiques, mais orientés à angle droit de telle façon qu'ils soient à l'aplomb des lignes transversales 4 et 4′. Dans ce cas, l'orientation du lobe principal de l'antenne est obtenu par le déplacement transversal et longitudinal de l'unique feuille 9
    • intercaler une seconde feuille diélectrique 15, comportant des éléments déphasants disposés à l'aplomb des lignes transversales 4 et 4′. Dans ce cas, l'orientation du lobe principal de l'antenne est obtenu, respectivement, par le déplacement transversal de la feuille 9 et par le déplacement longitudinal de la feuille 15.
  • La ou les feuilles diélectriques 9 et 15 sont constituées de céramique ou de matériaux polymères présentant une constante diélectrique élevée et une absorbtion faible, tels que le polypropylène ou le polytétrafluoroéthylène. Elles sont avantageusement moulées.
  • Les moyens de déphasage exposés jusqu'ici apportent un déphasage linéaire, en agissant sur les branches du circuit compris entre l'entrée 1 de l'antenne et les dipôles 2. Il est également possible d'apporter un déphasage par polarisation circulaire de l'onde, en agissant sur les dipôles.
  • Il est connu qu'un dipôle peut se présenter sous la forme illustrée en figure 5 : une métallisation 16, de préférence carrée, est excitée en deux points 17 et 18 situés sur deux côtés adjacents du carré, donc à 90°. Si ces deux points d'excitations sont déphasés de 90°, l'onde générée est circulaire.
  • Selon l'invention, un déphasage supplémentaire est généré par l'interposition, entre le circuit sur la feuille 7 et le plan de masse 8, d'une troisième feuille déphasante 21 supportant, pour chaque élément radiatif au moins un déphaseur quart d'onde 19 et un déphaseur demi-onde 20, tel que représenté en figure 6. Ces déphaseurs sont, comme les éléments du déphasage 13 et 14, constitués par des irrégularités dans l'épaisseur de la troisième feuille déphasante 21, qui est elle aussi formée en céramique, polypropylène ou autre matériau diélectrique. Le réglage de la polarisation circulaire est obtenu par le déplacement relatif de la troisième feuille par rapport au circuit d'éléments radiatifs 16, de sorte que les déphaseurs 19 et 20 agissent sur les lignes qui excitent en 17 et 18 le dipôle 16.
  • Dans le cas où les dipôles linéaires 2 sont remplacés par les éléments radiatifs 16, il est alors possible d'ajouter à la polarisation linéaire une polarisation circulaire.
  • La figure 7 représente une vue éclatée d'un fragment d'antenne orientable, qui cumule les différents perfectionnements décrits au titre de l'invention. Les feuilles supports en sont espacées dans le but de laisser voir les composants de chacune d'entre elles.
  • Cette antenne orientable comprend au moins :
    • une feuille 7 qui supporte le circuit de dipôles 2 ou d'éléments radiatifs 16
    • et un plan de masse 8.
  • Entre ces deux plans sont intercalés au moins une parmi les trois feuilles suivantes :
    • feuille 9 qui supporte des éléments déphasants 13 et 14, déplacée transversalement mais apportant une polarisation linéaire longitudinale,
    • feuille 15 qui supporte des éléments déphasants 13′ et 14′, déplacée longitudinalement mais apportant une polarisation linéaire transversale,
    • feuille 21 qui supporte des éléments déphasants 19 et 20, qui apporte une polarisation circulaire.
  • Les feuilles 9 et 15 peuvent être confondues en une seule feuille. Toutes ces feuilles sont bien entendu tendues sur des cadres rigides, non représentés, qui permettent entre autres de les régler en position pour orienter l'antenne. Les moyens de réglage font partie du domaine de l'homme de l'art : ce sont soit des moyens mécaniques pour réglage manuel, soit des moyens électriques pour réglage asservi au gain de l'antenne.
  • L'antenne orientable selon l'invention trouve son application dans le domaine de la réception ou de l'émission d'ondes hyperfréquences, notamment pour les télécommunications.

Claims (10)

1 - Antenne orientable plane, fonctionnant en micro-ondes, comportant, déposé sur un support isolant (7), un réseau à structure arborescente formé par une pluralité de dipôles rayonnants (2,16) reliés par des lignes conductrices (3,4,5) de longueurs égales, cette antenne étant caractérisée en ce que l'espace situé entre le réseau et son plan de masse (8) comprend au moins une feuille diélectrique (9) comportant des éléments déphasants (13,14), placés à l'aplomb des lignes conductrices (3,4,5), lesdits éléments déphasants (13,14) apportant un déphasage sur les brins de lignes (3,4,5) reliant l'entrée de l'antenne aux dipôles.
2 - Antenne orientable selon la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments déphasants (13,14) ont, en plan, une forme de trapèze dont les bases sont parallèles aux lignes conductrices (3,4,5) de manière à ce que leur longueur en regard de la ligne soit toujours λ/2 et, en coupe, une forme de triangle, la partie épaisse de l'élément déphasant étant du côté de la petite base du trapèze, et en ce qu'ils sont réalisés par moulage dans le même matériau diélectrique que la feuille (9) qui les supporte.
3 - Antenne orientable selon la revendication 2, caractérisée en ce que dans la structure arborescente du réseau, les éléments déphasants (13,14) sont disposés de façon symétrique sur les deux brins de ligne (3 et 3′) issus d'un noeud (10), les éléments (13) d'un premier brin de ligne (3′) étant de plus montés tête-bêche par rapport aux éléments (14) d'un second brin de ligne (3).
4 - Antenne orientable selon la revendication 1, caractérisée en ce que, les lignes (3,4,5) étant orientées les unes (3,5) selon une première direction dite longitudinale (L) et les autres (4) selon une direction dite transversale (T), les éléments déphasants (13,14) apportent une polarisation linéaire de même direction que celle de la ligne sur laquelle ils agissent.
5 - Antenne orientable selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comprend, entre le support (7) du réseau et le plan de masse (8), une première feuille (9) munie d'éléments déphasants (13,14) qui apportent un déphasage sur les lignes (3,5) orientées selon une première direction, et une seconde feuille (15) munie d'éléments déphasants (13′,14′) qui apportent un déphasage sur les lignes (4) orientées selon une seconde direction.
6 - Antenne orientable selon la revendication 1, caractérisée en ce que, le réseau étant formé d'éléments rayonnants (16) carrés excités sur deux côtés adjacents du carré, une polarisation circulaire est apportée au moyen d'une troisième feuille diélectrique (21), introduite entre le support (7) du réseau et son plan de masse (8), ladite feuille (21) comportant pour chaque élément rayonnant (16) au moins un déphaseur quart d'onde (19) et un déphaseur demi-onde (20), les déphaseurs (19, 20) agissant sur les lignes (17, 18) d'excitation de chaque élément rayonnant (16).
7 - Antenne orientable selon la revendication 6, caractérisée en ce que les déphaseurs (19,20) sont constitués par une couche d'épaisseur homogène, et en ce qu'ils sont réalisés par moulage dans le même matériau diélectrique que la feuille (21) qui les supporte.
8 - Antenne orientable selon la revendication 7, caractérisée en ce que les feuilles diélectriques (9,15,21), les éléments déphasants (13,14) et les déphaseurs (19,20) sont réalisés en céramique ou en polymère tel que le polypropylène.
9 - Procédé d'orientation du lobe principal d'une antenne orientable selon la revendication 1, caractérisé en qu'un déplacement transversal des éléments déphasants (13,14) par rapport à une ligne (3,4) entraîne un déphasage longitudinal entre les brins de cette ligne (3,3′,4,4′) qui défléchit l'axe du lobe principal de l'antenne .
10 - Procédé d'orientation du lobe principal d'une antenne orientable selon la revendication 6, caractérisé en ce que le lobe est orienté par déplacement d'au moins une feuille de diélectrique (9,15,21) dans un plan parallèle au plan du support (7) du réseau :
- le déplacement transversal d'une première feuille (9) entraîne une polarisation linéaire longitudinale de l'onde
- le déplacement longitudinal d'une deuxième feuille (15) entraîne une polarisation linéaire transversale de l'onde
- le déplacement longitudinal et transversal d'une troisième feuille (21) munie au moins de déphaseurs quart d'onde (19) entraîne une polarisation circulaire de l'onde.
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