EP0604338A1 - Space-saving broadband antenna with corresponding transceiver - Google Patents

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EP0604338A1
EP0604338A1 EP93460039A EP93460039A EP0604338A1 EP 0604338 A1 EP0604338 A1 EP 0604338A1 EP 93460039 A EP93460039 A EP 93460039A EP 93460039 A EP93460039 A EP 93460039A EP 0604338 A1 EP0604338 A1 EP 0604338A1
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end
antenna
strands
antenna according
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EP93460039A
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Patrice Brachat
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Orange SA
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France Telecom SA
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    • 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
    • H01Q9/0407Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0421Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with a shorting wall or a shorting pin at one end of the element
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12Supports; Mounting means
    • H01Q1/22Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/242Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use
    • H01Q1/243Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use with built-in antennas

Abstract

The invention relates to a space-saving broadband antenna, especially for independent portable stations used in networks for radio communication with land-based mobiles, comprising a substantially flat element (33), called horizontal element, and a short-circuit element (35) substantially perpendicular to the said horizontal element (33), called vertical element (35), the said vertical element connecting a first extremity (34) of the said horizontal element (33) to the electrical earth of a processing unit, and the said UHF signals being transported between the said processing unit and the said horizontal element (33) by a coaxial cable (311) connected to the said horizontal element (33), the said horizontal element (33) comprising: - a substantially rectangular intermediate surface (36), a first extremity of which corresponds to the said first extremity (34) of the said horizontal element (33); and - at least two strands (37, 38), substantially parallel to each other and substantially perpendicular to the said vertical element, the second extremity of the said intermediate surface (36) corresponding to a first extremity (313, 314) of each of the said strands (37, 38). <IMAGE>

Description

  • Le domaine de l'invention est celui des transmissions hertziennes. The field of the invention is that of wireless transmissions. Plus précisément, l'invention concerne les antennes d'émission et/ou de réception, notamment pour les équipements de taille réduite, tels que les appareils portables. Specifically, the invention relates to transmitting and / or receiving antennas, especially for small equipment such as mobile devices.
  • L'invention s'applique ainsi, en particulier, aux systèmes de télécommunication avec des mobiles. The invention is thus in particular to telecommunications systems with mobile. En effet, l'extension des réseaux de radiocommunication avec des mobiles terrestres impose la mise au point de stations autonomes portables possédant la double fonctionnalité d'émission et de réception de signaux hyperfréquences. Indeed, the extension of radio networks with terrestrial mobile requires the development of portable autonomous stations with dual emission functionality and reception of microwave signals. Ces stations doivent donc comprendre une antenne intégrée. These stations must therefore include an integrated antenna.
  • Les fréquences actuellement mises en oeuvre pour ces applications (de l'ordre de 2 GHz), ainsi que différentes contraintes liées à l'ergonomie et à l'esthétisme des combinés (intégration de l'antenne dans le dessins de l'appareil, facilité de stockage et d'utilisation, fragilité des antennes de grande taille,...) conduisent à l'utilisation d'antennes de dimensions très réduites. The frequencies currently implemented for these applications (around 2 GHz) and different constraints ergonomics and aesthetics combined (integration of the antenna in the drawings of the device, ease storage and use, fragility of large antennas, ...) lead to the use of very small size antennas. On connaît ainsi plusieurs types d'antennes, dont les dimensions sont inférieures à la longueur d'onde du signal hyperfréquence. Are thus known several types of antennas, whose dimensions are smaller than the microwave signal wavelength.
  • Ces antennes se présentent en général sous la forme d'un élément rayonnant implanté à l'extérieur d'un boîtier métallique, par exemple de forme parallélépipédique, constituant le blindage d'une ou plusieurs cartes électroniques assurant notamment les fonctions de modulation et de démodulation des signaux hyperfréquences, en émission et en réception respectivement. These antennas are generally in the form of a radiating element mounted on the outside of a metal housing, for example of parallelepiped shape, constituting the shielding of one or more electronic cards including ensuring the functions of modulation and demodulation microwave signals, for transmission and reception respectively.
  • L'ouvrage "Small Antennas" (Petites Antennes), par K. Fujimoto, A. Henderson, K. Hirasawa et JR James (édité par Research Studies Press Ltd et John Wiley & Sons Inc.) présente ainsi différents types de petites antennes, parmi lesquelles l'antenne dite en F inversé semble la plus efficace. The book "Small Antennas" (Small Antennas), by K. Fujimoto, A. Henderson, K. Hirasawa and JR James (edited by Research Studies Press Ltd. and John Wiley & Sons Inc.) is thus different types of small antennas, including the so-called inverted F antenna seems most effective.
  • Une telle antenne en F inversé est représentée en coupe sur la figure 1 et en perspective sur la figure 2. Elle est constituée d'un élément conducteur rectangulaire horizontal 11 et d'un élément conducteur vertical 12. L'élément vertical 12 assure une fonction de court-circuit sur l'élément horizontal 11, en reliant l'une de ses extrémités 13 à un plan de masse 14. Such inverted F antenna is shown in section in Figure 1 and in perspective in Figure 2. It consists of a horizontal rectangular conductive member 11 and a vertical conductor element 12. The vertical member 12 has a function short-circuit on the horizontal member 11, by connecting one of its ends 13 to a ground plane 14.
  • L'autre extrémité 15 de l'élément horizontal 11 est ouverte. The other end 15 of the horizontal member 11 is opened.
  • Le signal hyperfréquence est véhiculé par un coaxial d'excitation 16, qui est connecté à l'élément horizontal 11 en un emplacement 17. Le choix de cet emplacement 17 entre l'extrémité court-circuitée 13 et l'extrémité ouverte 15 de l'élément horizontal 11 détermine l'impédance de l'antenne ainsi obtenue. The microwave signal is carried by a coaxial exciter 16, which is connected to the horizontal member 11 at a location 17. The choice of this location 17 between the short-circuited end 13 and the open end 15 of the horizontal member 11 determines the impedance of the antenna thus obtained.
  • Si λ est la longueur d'onde du signal hyperfréquence transmis, l'encombrement de ce type d'antenne est en général : If λ is the wavelength of the microwave signal transmitted, the size of this type of antenna is generally:
    • L = λ/4 ; L = λ / 4;
    • l = λ/8 ; l = λ / 8;
    • h = λ/25. h = λ / 25.
  • Ainsi, pour des fréquences de l'ordre de 2 GHz, ces dimensions sont de l'ordre de quelques centimètres. Thus, for frequencies of about 2 GHz, these dimensions are of the order of a few centimeters. L'antenne obtenue est donc d'encombrement très réduit. The antenna thus obtained is very compact. Par ailleurs, le diagramme de rayonnement de cette antenne est sensiblement omnidirectionnel, ce qui est essentiel pour des dispositifs portables (cette caractéristique est en général vérifiée par toutes les antennes de faible encombrement). Furthermore, this antenna pattern is substantially omnidirectional, which is essential for portable devices (this feature is usually checked with all compact antennas).
  • En revanche, cette antenne présente des caractéristiques très dispersives en fréquence, et donc, en conséquence, une bande passante très faible, et par exemple de l'ordre de 2 à 3 %. However, this antenna has very dispersive frequency characteristics, and thus, consequently, a very low bandwidth, for example of the order of 2 to 3%. Cela est dû au fait que cette structure d'antenne se comporte sensiblement comme un résonateur λ/4. This is due to the fact that this antenna structure behaves substantially as a λ / 4 resonator.
  • La bande passante d'une antenne est ici définie comme la bande de fréquence sur laquelle le Rapport d'Onde Stationnaire (ROS) est inférieur à 2. Ce dernier paramètre représente l'aptitude de l'antenne à transmettre la puissance active qui lui est fournie, ce qui est le plus critique pour les antennes de taille réduite. The bandwidth of an antenna is defined here as the frequency band on which the Standing Wave Ratio (VSWR) is less than 2. This parameter represents the ability of the antenna to transmit the active power which it is provided, which is the most critical for antennas small.
  • Cette grandeur est directement liée à l'impédance d'entrée de l'antenne, qui doit être adaptée à l'impédance de la ligne de transmission véhiculant le signal hyperfréquence à émettre et/ou à recevoir. This quantity is directly related to the antenna input impedance to be matched to the impedance of the transmission line carrying the microwave signal to be transmitted and / or received. Pour un fonctionnement optimal de l'antenne, il est nécessaire que cette impédance reste sensiblement constante (c'est-à-dire que le ROS reste inférieur à 2) sur un grande bande de fréquence. For optimum operation of the antenna, it is necessary that the impedance remains substantially constant (that is to say, the ROS remains less than 2) on a high frequency band. Une bande passante de 2 à 3 % telle qu'obtenue à l'aide d'une antenne en F inversée est généralement insuffisante. A bandwidth of 2 to 3% as obtained using an inverted F antenna is generally insufficient.
  • L'invention a notamment pour objectif de pallier cet inconvénient de la technique antérieure. The invention particularly aims to overcome this drawback of the prior art.
  • Plus précisément, un objectif de l'invention est de fournir une antenne d'encombrement réduit présentant une large passante. More specifically, an object of the invention is to provide a compact antenna having a wide bandwidth. Ainsi, l'invention a notamment pour objectif de fournir une telle antenne, dont la bande passante est au moins de l'ordre de 8 à 10 %. Thus, the invention in particular aims to provide such an antenna, the bandwidth of which is at least of the order of 8 to 10%.
  • Un autre objectif de l'invention est de fournir une telle antenne, qui soit d'un coût de revient réduit. Another object of the invention is to provide such an antenna, which is a reduced cost. En d'autres termes, l'invention a pour objectif de fournir une telle antenne qui soit aisée à réaliser, et qui n'utilise pas de matériau coûteux. In other words, the invention aims to provide such an antenna that is easy to perform and which does not use expensive material.
  • L'invention a encore pour objectif de fournir une telle antenne, qui puisse fonctionner sur une grande plage d'impédances d'entrée, et en particulier pour des impédances d'entrée comprises entre 10 et 200 Ohms. The invention further aims to provide such an antenna that can operate over a large range of input impedances, and in particular for the input impedance between 10 and 200 Ohms.
  • L'invention a également pour objectif de fournir une telle antenne, dont la fréquence d'accord peut être réglée de façon précise. The invention also aims to provide such an antenna, the tuning frequency can be adjusted precisely. En particulier, un objectif de l'invention est de fournir une telle antenne, dont la fréquence d'accord peut être modifiée en permanence et rapidement, par exemple pour permettre un fonctionnement en alternat. In particular, an object of the invention is to provide such an antenna, the tuning frequency can be varied continuously and rapidly, for example to allow operation in alternation.
  • Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints selon l'invention à l'aide d'une antenne d'émission et/ou de réception de signaux hyperfréquences, comprenant un élément sensiblement plan, dit élément horizontal, et un élément de court-circuit sensiblement perpendiculaire audit élément horizontal, dit élément vertical, ledit élément vertical connectant une première extrémité dudit élément horizontal à la masse électrique d'une unité de traitement, These objects, and others which will become apparent hereinafter are achieved according to the invention using a transmitting antenna and / or reception of microwave signals, comprising a substantially planar member, said horizontal member, and a short-circuit element essentially perpendicular to said horizontal member, said vertical member, said vertical element connecting a first end of said horizontal element to the electrical earth of a processing unit,
    lesdits signaux hyperfréquences étant véhiculés entre ladite unité de traitement et ledit élément horizontal par un câble coaxial connecté audit élément horizontal, said microwave signals being conveyed between said processing unit and said horizontal element by a coaxial cable connected to said horizontal element,
    ledit élément horizontal comprenant : said horizontal member comprising:
    • une surface intermédiaire sensiblement rectangulaire, dont une première extrémité correspond à ladite première extrémité dudit élément horizontal ; an essentially rectangular intermediate surface, a first end corresponding to said first end of said horizontal member; et and
    • au moins deux brins sensiblement parallèles entre eux et sensiblement perpendiculaires audit élément vertical, la seconde extrémité de ladite surface intermédiaire correspondant à une première extrémité de chacun desdits brins. at least two substantially parallel strands to each other and substantially perpendicular to said vertical element, the second end of said intermediate surface corresponding to a first end of each of said strands.
  • De cette façon, le volume utile de l'antenne est augmenté, par rapport à l'antenne connue en F inversée. In this way, the useful volume of the antenna is increased, compared to the known inverted F antenna. Il en résulte une augmentation de la bande passante. The result is an increase in bandwidth. En revanche, l'encombrement global de l'antenne n'est pas modifié. However, the antenna of the overall size is not changed.
  • Par ailleurs, une telle antenne présente un diagramme de rayonnement du type omnidirectionnel, ce qui est essentiel, du fait qu'elle est notamment destinée à équiper des appareils portables, pouvant donc prendre toutes les positions. Moreover, such an antenna has an omnidirectional radiation pattern of the type, which is essential, because it is especially designed to equip portable devices, so being able to take any position. Les termes "horizontal" et "vertical" sont donc utilisés uniquement pour simplifier la compréhension de l'invention, et ne doivent pas être interprétés strictement. The terms "horizontal" and "vertical" are therefore used only to simplify the understanding of the invention, and should not be interpreted strictly. Dans la pratique, les notions d'horizontalité et de verticalité seront souvent définies par rapport à un plan de masse sur lequel l'antenne sera fixée. In practice, the notions of horizontality and verticality are often defined in relation to a ground plane on which the antenna is fixed.
  • La présence d'une surface intermédiaire, ou base, entre l'élément vertical et les brins présente de nombreux avantages. The presence of an intermediate surface, or base, between the vertical member and the strands has many advantages. En particulier, elle permet de réaliser des antennes adaptables à plusieurs fréquences, et d'optimiser l'adaptation globale de l'antenne. In particular, it allows for adaptive antenna at several frequencies, and to optimize the overall matching of the antenna. Il est à noter que le dispositif de l'invention forme une antenne unique (un seul élément vertical de court-circuit et un seul élément intermédiaire), et non une combinaison de deux éléments d'antenne distincts. It should be noted that the form of the invention a single antenna device (one vertical member of a short circuit and a single intermediate element) and not a combination of two separate antenna elements.
  • Dans cette antenne, au moins un premier des brins est un élément rayonnant, et au moins un deuxième constitue un brin d'adaptation, ramené en parallèle avec l'impédance de de rayonnement du premier brin. In this antenna, at least one first strand is a radiating element, and at least one second strand is an adapter, brought in parallel with the radiation impedance of the first strand. Le deuxième brin se comporte donc comme un circuit d'adaptation incorporé. The second strand thus acts as a matching circuit embedded.
  • Une telle antenne peut comprendre deux brins parallèles. Such an antenna may comprise two parallel strands. Le principe de l'invention peut également être généralisé à plus de deux brins. The principle of the invention can also be generalized to more than two strands.
  • De façon avantageuse, lesdits brins de l'antenne sont de forme sensiblement rectangulaire, et présentent une largeur sensiblement identique mais des longueurs différentes. Advantageously, said antenna strands are of substantially rectangular shape, and have a substantially identical width but different lengths. D'autres caractéristiques géométriques peuvent également être retenues, en fonction des caractéristiques souhaitées pour l'antenne. Other geometric features can also be selected, depending on the desired characteristics of the antenna.
  • Selon un premier mode de réalisation avantageux de l'invention, chacun desdits brins est ouvert à son extrémité la plus éloignée de ladite première extrémité dudit élément horizontal. According to a first advantageous embodiment of the invention, each of said strands is open at its end remote from said first end of said horizontal member.
  • Dans ce cas, chacun desdits brins est un élément résonant. In this case, each of said strands is a resonant element.
  • Si deux brins présentent des longueurs légèrement différentes, leurs fréquences de résonance sont différentes, mais voisines. If both strands have slightly different lengths, their resonant frequencies are different, but related. Le couplage des deux brins permet alors d'obtenir, pour l'impédance, une boucle de résonance, et donc, en conséquence, une bande passante importante, par exemple de l'ordre de 10 %. The coupling of the two strands then provides for the impedance, a resonant loop, and thus, accordingly, a large bandwidth, for example of the order of 10%.
  • Selon un second mode de réalisation préférentiel, l'extrémité la plus éloignée de ladite première extrémité dudit élément horizontal d'au moins un desdits brins est connectée à la masse électrique de ladite unité de traitement, par l'intermédiaire d'un élément de court-circuit supplémentaire. According to a second preferred embodiment, the distal end of said first end of said horizontal element of at least one of said strands is connected to the electrical ground of said processing unit, via a short element additional -Circuit.
  • Le brin court-circuité à ses deux extrémités (ou stub court-circuit) joue le rôle de circuit d'adaptation. The strand shorted at both ends (or short circuit stub) acts as a matching circuit. A nouveau, la combinaison des brins de l'antenne permet d'obtenir une boucle de résonance, qui conduit à une bande passante de l'ordre de 10 % par exemple. Again, the combination of the antenna strands provides a resonant loop, leading to a bandwidth of the order of 10% for example.
  • Si l'antenne comprend deux brins, le brin court-circuité à ses deux extrémités peut être, suivant les besoins et les caractéristiques voulues, le brin le plus long ou le brin le plus court. If the antenna comprises two strands, the strand shorted at both ends can be, as required and the desired characteristics, the longer strand or the shortest strand. Eventuellement, les deux brins peuvent être de la même longueur. Eventually, the two strands can be of the same length.
  • Si l'antenne comprend plus de deux brins, il est possible de combiner les avantages du premier et du second modes de réalisation. If the antenna includes more than two strands, it is possible to combine the advantages of the first and second embodiments. Un ou plusieurs brins peuvent alors être court-circuités à leurs deux extrémités. One or more strands may then be short-circuited at both ends.
  • Selon un troisième mode de réalisation avantageux de l'invention, l'extrémité la plus éloignée de ladite première extrémité dudit élément horizontal d'au moins un desdits brins est reliée à la masse électrique de ladite unité de traitement, par l'intermédiaire d'une capacité. According to a third advantageous embodiment of the invention, the distal end of said first end of said horizontal element of at least one of said strands is connected to the electrical ground of said processing unit by means of a capacity.
  • Ce mode de fonctionnement correspond à une position intermédiaire entre le premier mode de réalisation (circuit ouvert) et le second mode de réalisation (court-circuit). This mode of operation corresponds to an intermediate position between the first embodiment (open circuit) and the second embodiment (short circuit).
  • De façon préférentielle, tous les brins de l'antenne sont reliés à la masse électrique de ladite unité de traitement, par l'intermédiaire d'une capacité. Preferably, all of the antenna strands are connected to the electrical ground of said processing unit via a capacitor. La mise au point de l'antenne est ainsi facilitée. The design point of the antenna is facilitated.
  • Avantageusement, au moins une de ces capacités est une capacité ajustable (ou varactor). Advantageously, at least one of these capacitors is an adjustable capacitor (or varactor).
  • Cela permet notamment, sous le contrôle de l'unité de traitement, de faire varier les capacités entre deux valeurs distinctes, une première valeur correspondant au fonctionnement de l'antenne à une fréquence d'émission de signaux hyperfréquences et une seconde valeur correspondant au fonctionnement de l'antenne à une fréquence de réception de signaux hyperfréquences. This allows in particular, under the control of the processing unit, to vary the capacity between two distinct values, a first value corresponding to operation of the antenna to a microwave signal transmission frequency and a second value corresponding to operation of the antenna to a receiving microwave signal frequency.
  • Ainsi, la même antenne physique peut fonctionner en alternat dans une bande d'émission et dans une bande de réception, par exemple pour fonctionner en half-duplex. Thus, the same physical antenna can operate in alternation in a transmission band and a reception band, for example to operate in half-duplex. On fait de cette façon l'économie de l'implantation d'une seconde antenne. Is made in this way the economy of the installation of a second antenna. Cette technique peut bien sûr être généralisée à plus de deux bandes de fréquence. This technique can of course be generalized to more than two frequency bands.
  • Avantageusement, le câble coaxial véhiculant les signaux hyperfréquences présente une impédance sensiblement comprise entre 10 Ohms à 200 Ohms. Advantageously, the coaxial cable carrying the microwave signal has a substantially impedance of 10 ohms to 200 ohms. En d'autres termes, l'impédance d'entrée de l'antenne peut être choisie entre 10 et 200 Ohms. In other words, the antenna input impedance can be selected between 10 and 200 Ohms. Classiquement, cette impédance peut être égale à 50 Ohms. Conventionally, this impedance may be 50 ohms.
  • De façon préférentielle, si λ est la longueur d'onde desdits signaux hyperfréquences, les dimensions essentielles de l'antenne de l'invention sont : Preferably, if λ is the wavelength of said microwave signals, the essential dimensions of the antenna of the invention are:
    • largeur de ladite première extrémité dudit élément horizontal: de l'ordre de λ/8 ; width of said first end of said horizontal member: of the order of λ / 8;
    • longueur maximale dudit élément horizontal, correspondant à la distance entre ladite première extrémité dudit élément horizontal et l'extrémité la plus éloignée de ladite première extrémité dudit élément horizontal du brin le plus long : de l'ordre de λ/4 ; maximum length of said horizontal element, corresponding to the distance between said first end of said horizontal member and the furthest end of said first end of said horizontal element of the longest blade: of the order of λ / 4;
    • hauteur dudit élément vertical, correspondant à la distance entre ladite première extrémité dudit élément horizontal et ladite masse électrique : de l'ordre de λ/25 ; height of the said vertical element, corresponding to the distance between said first end of said horizontal member and said electrical ground: on the order of λ / 25;
    • largeur d'au moins un desdits brins : de l'ordre de λ/20. width of at least one of said strands: of the order of λ / 20.
  • De façon préférentielle, cette longueur d'onde λ desdits signaux hyperfréquences est comprise entre 100 et 200 mm. Preferably, the wavelength λ of the said ultrahigh frequency signals is between 100 and 200 mm. Dans ce cas, les dimensions de l'antenne sont très réduites, de l'ordre de quelques centimètres. In this case, the antenna dimensions are very small, on the order of a few centimeters.
  • Dans un mode de réalisation préférentiel de l'invention, l'antenne est implantée sur un boîtier contenant ladite unité de traitement, ladite masse électrique correspondant au blindage électromagnétique dudit boîtier. In a preferred embodiment of the invention, the antenna is located on a housing containing said processing unit, said electrical earth corresponding to the electromagnetic shield of said housing.
  • Avantageusement, ledit élément vertical et ledit élément horizontal sont formés dans une même bande d'un matériau conducteur. Advantageously, said vertical element and said horizontal element are formed in the same strip of a conducting material. Ainsi, la fabrication de l'ensemble est particulièrement simple. Thus, the manufacture of all is particularly simple.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante de plusieurs modes de réalisation préférentiels de l'invention, donnés à titre d'exemples illustratifs et non limitatifs, et des dessins annexés, dans lesquels : Other features and advantages of the invention will appear on reading the following description of several preferred embodiments of the invention, given by way of illustrative and non-limiting examples and the accompanying drawings, in which:
    • les figures 1 et 2 représentent une antenne de l'art antérieur à l'invention dite en F inversé, respectivement en coupe et en perspective. Figures 1 and 2 show an antenna of the prior art to the invention so-called inverted F, in section and in perspective respectively. Ces figures ont déjà été discutées en préambule de la présente description ; These figures have been discussed in the preamble of the present description;
    • la figure 3 présente un premier mode de réalisation d'une antenne selon l'invention, comprenant deux brins résonants ouverts à l'une de leurs extrémités ; 3 shows a first embodiment of an antenna according to the invention, comprising two resonant strands open at one of their ends;
    • les figures 4 à 6 sont trois diagrammes de Smith présentant respectivement la réponse en fréquence correspondant au premier brin de l'antenne de la figure 3, au second brin et à la combinaison des deux brins ; Figures 4 to 6 are three Smith diagrams respectively showing the frequency response corresponding to the first strand of the antenna of FIG 3, the second strand and the combination of the two strands;
    • la figure 7 illustre un second mode de réalisation d'une antenne selon l'invention, comprenant un brin résonant et un brin court-circuité à ses deux extrémités ; 7 illustrates a second embodiment of an antenna according to the invention, comprising a resonant strand and a strand shorted at both ends;
    • les figures 8 et 10 sont trois diagrammes de Smith présentant respectivement les courbes d'impédance correspondant au premier brin de l'antenne de la figure 7, au second brin et à la combinaison des deux brins ; Figures 8 and 10 are three Smith diagrams respectively showing the impedance curves corresponding to the first strand of the antenna of Figure 7, the second strand and the combination of the two strands;
    • la figure 11 présente un troisième mode de réalisation d'une antenne selon l'invention, dont l'impédance des deux brins est ajustable ; 11 shows a third embodiment of an antenna according to the invention, the impedance of the two strands is adjustable;
    • la figure 12 est une vue de dessus à l'échelle d'un mode de réalisation d'une antenne selon l'invention, dans le cas d'une fréquence de fonctionnement de 2,5 GHz ; Figure 12 is a top view on the scale of one embodiment of an antenna according to the invention, in the case of a 2.5 GHz operating frequency;
    • les figures 13 et 14 présentent respectivement la courbe d'adaptation et la courbe d'impédance correspondant à l'antenne de la figure 12. Figures 13 and 14 show respectively the matching curve and the impedance curve corresponding to the antenna of Figure 12.
  • L'invention concerne donc une antenne de taille réduite à grande bande passante. The invention thus relates antenna size reduced bandwidth. Cette antenne est notamment destinée à équiper des appareils portables, et par exemple des émetteurs/récepteurs de réseaux de radio-communication avec des mobiles terrestres. This antenna is especially designed to equip portable devices, for example transmitters / radio receivers communication networks with terrestrial mobile.
  • D'une façon générale, l'antenne de l'invention comprend un élément horizontal (par rapport à un plan de masse), connecté à l'une de ses extrémités à la masse par un court-circuit vertical. In general, the antenna of the invention comprises a horizontal member (with respect to a ground plane), connected at one of its ends to ground by a vertical short circuit. La caractéristique principale de l'invention est de réaliser, par exemple par découpage, au moins deux brins d'antenne sensiblement parallèles dans l'élément horizontal. The main feature of the invention is to achieve, for example by cutting, at least two antenna strands substantially parallel to the horizontal member. Les caractéristiques géométriques et de connexion de ces brins sont choisies de façon à obtenir pour l'antenne des caractéristiques souhaitées, telles qu'une bande passante importante. The geometric characteristics and connection of these strands are chosen so as to obtain for the desired antenna characteristics, such as bandwidth.
  • Par la suite, on décrit en détail trois modes de réalisation préférentiels de l'invention, comprenant deux brins d'antenne. Thereafter, describes in detail three preferred embodiments of the invention, comprising two antenna strands. Il est clair toutefois que l'antenne selon l'invention peut comprendre plus de deux brins, par simple généralisation des exemples décrits. It is clear however that the antenna according to the invention may comprise more than two strands, by simple generalization of the examples described.
  • La figure 3 illustre donc un premier mode de réalisation de l'invention. Figure 3 therefore shows a first embodiment of the invention. Sur cette figure, l'antenne 31 (hachurée) est implantée sur un boîtier 32, susceptible de contenir des cartes électroniques (notamment pour la démodulation et/ou la modulation des signaux hyperfréquences reçus et/ou émis par l'antenne). In this figure, the antenna 31 (hatched) is located on a casing 32 capable of containing the electronic cards (including demodulation and / or modulation of the microwave signals received and / or transmitted by the antenna). Les dimensions et la forme de ce boîtier 32 sont bien sûr purement indicatives. The dimensions and shape of the housing 32 are of course purely indicative. Dans l'exemple représenté, la base b du boîtier fait 60 mm, et sa hauteur h1 fait 150 mm. In the example shown, the base b of the housing is 60 mm, and its height h1 is 150 mm.
  • Ce boîtier 32 est blindé, et constitue la masse à laquelle est connectée l'antenne 31. This housing 32 is shielded, and is the mass to which is connected the antenna 31.
  • L'antenne 31 comprend un élément horizontal 33, dont l'une des extrémités 34 est connectée à la masse (blindage du boîtier 32) par un élément vertical de court-circuit 35. The antenna 31 includes a horizontal member 33, whose one end 34 is connected to ground (shield housing 32) by a vertical element 35 of short-circuit.
  • L'élément horizontal 33 peut se décomposer (fictivement, puisqu'il est en pratique réalisé d'une seule pièce) en trois parties : The horizontal member 33 can be broken down (notionally, as it is in practice formed in one piece) into three parts:
    • une partie intermédiaire 36, ou base, qui est connectée à l'élément vertical 35 et qui est sensiblement de la même largeur que cet élément vertical ; an intermediate portion 36, or base, which is connected to the vertical member 35 and which is substantially of the same width as the vertical member;
    • un premier brin 37 s'étendant dans le prolongement de la base 36, le bord extérieur de ce brin 37 correspondant à un premier bord de la base 36 ; a first strand 37 extending in the extension of the base 36, the outer edge of this blade 37 corresponding to a first edge of the base 36;
    • un second brin 38, parallèle au premier brin 37, dont le bord extérieur correspond au prolongement du second bord de la base 36. a second strand 38, parallel to the first strand 37, whose outer edge corresponds to the extension of the second edge of the base 36.
  • Par la suite, on désignera par première extrémité d'un brin l'extrémité connectée à la base 36, et par seconde extrémité d'un brin l'extrémité opposée, c'est-à-dire, en d'autres termes, l'extrémité la plus éloignée de la première extrémité 34 de l'élément horizontal 33. Eventuellement, la base 36 peut être supprimée, les brins 37 et 38 étant alors directement connectés à l'élément vertical 35. Thereafter, by the first end will be designated a strand end connected to the base 36, and second end of one strand the opposite end, that is to say, in other words, the farthest end of the first end 34 of the horizontal member 33. Optionally, the base 36 can be suppressed, the strands 37 and 38 then being directly connected to the vertical member 35.
  • Dans la pratique, l'élément horizontal 33 est obtenu par découpage dans une surface rectangulaire d'un espace 39 entre les deux brins 37 et 38, jusqu'à la base 36. In practice, the horizontal member 33 is obtained by cutting in a rectangular area of ​​a space 39 between the two strands 37 and 38 to the base 36.
  • Un second découpage d'une surface 310 est ensuite effectuée sur le brin le plus court 38, pour adapter sa longueur. A second cutting surface 310 is then performed on the shortest strand 38, to adjust its length.
  • Par ailleurs, l'élément vertical 35 et l'élément horizontal 33 peuvent être formés dans le même matériau, l'angle de l'extrémité 34 étant réalisé par exemple par pliage. Moreover, the vertical member 35 and horizontal member 33 may be formed of the same material, the angle of the end 34 being made for example by bending.
  • Avantageusement, la partie verticale 35 peut se prolonger le long du boîtier 32, et être fixée à ce boîtier par tout moyen de fixation adéquat (non représenté). Advantageously, the vertical part 35 may extend along the 32 housing and be secured to the housing by any suitable fastening means (not shown).
  • Les signaux hyperfréquences sont véhiculés par un coaxial d'excitation 311, qui relie la carte électronique contenue dans le boîtier 32 et l'élément horizontal 33. L'emplacement de la connexion 312 entre l'élément vertical 35 et les secondes extrémités 313 et 314 des deux brins 37 et 38 définit l'impédance de l'antenne. The microwave signals are conveyed by a coaxial excitation 311, which connects the electronic circuit board contained within the housing 32 and the horizontal member 33. The connection 312 between the location of the vertical member 35 and the second ends 313 and 314 the two strands 37 and 38 define the impedance of the antenna. Cette connexion 312 peut être sur la base 36 ou sur l'un des brins 37 ou 38. Selon sa position, l'impédance peut par exemple varier entre 10 et 200 Ohms. This connection 312 may be on the base 36 or on one of the strands 37 or 38. According to its position, the impedance may vary, for example between 10 and 200 Ohms.
  • Préférentiellement, pour une longueur d'onde de fonctionnement λ (de l'ordre de quelques cm), les dimensions de l'antenne sont sensiblement : Preferably, for an operating wavelength λ (in the order of a few cm), the dimensions of the antenna are substantially:
    • longueur du plus long brin 37 : 11 = λ/4 ; length of the longest strand 37: 11 = λ / 4;
    • longueur du second brin 38 : 12 légèrement inférieure à λ/4 (par exemple : 9λ/40) ; length of the second strand 38: 12 slightly less than λ / 4 (eg 9λ / 40);
    • hauteur de l'élément vertical 35 : h = λ/24 ; height of the vertical member 35: h = λ / 24;
    • largeur de la base 36 et de l'élément vertical 35 :1 = λ/8 ; width of the base 36 and the vertical element 35: 1 = λ / 8;
    • longueur de la base 36 : s = λ/30 ; the base length 36: s = λ / 30;
    • distance entre la connexion 312 et l'élément vertical 35 : d = λ/24; distance between the connection 312 and the vertical element 35: d = λ / 24;
    • largeur des brins 37 et 38 : w1 = w2 = λ/20. width of the strands 37 and 38: w1 = w2 = λ / 20.
  • Dans d'autres modes de réalisation, les brins peuvent avoir des largeurs différentes, des extrémités de formes diverses,... In other embodiments, the strands may have different widths, the ends of various shapes, ...
  • Dans le mode de réalisation de la figure 3, les deux brins 37 et 38 ont leur deuxièmes extrémités 313 et 314 ouvertes. In the embodiment of Figure 3, the two strands 37 and 38 have their second ends 313 and 314 open. Dans ce cas, le brin 37 de longueur λ/4, résonne à la fréquence de travail f r (correspondant à la longueur d'onde λ). In this case, the strand 37 of length λ / 4, resonates at the working frequency f r (corresponding to the wavelength λ). Le deuxième brin 38 est également un élément résonant, mais à une fréquence f' r , différente mais proche de f r . The second strand 38 is also a resonant element, but at a frequency f r, different but close to f r. Il se comporte comme un véritable circuit d'adaptation incorporé, placé en parallèle avec la base et le circuit ouvert. It behaves as a true adaptation circuit incorporated, placed in parallel with the base and the open circuit. En d'autres termes, il est ramené en parallèle avec l'impédance de rayonnement de l'autre brin, qui constitue l'élément rayonnant principal. In other words, it is brought in parallel with the radiation impedance of the other strand, which is the main radiating element.
  • Ce premier mode de réalisation repose donc sur l'introduction de fréquences de résonance multiples dans l'antenne. This first embodiment is thus based on the introduction of multiple resonance frequencies in the antenna. Bien sûr, plus de deux brins peuvent être utilisés. Of course, more than two strands may be used.
  • La longueur de ces brins (et donc leur fréquence de résonance) est choisie de façon à obtenir, pour l'impédance de l'antenne, une boucle de résonance, et donc d'élargir la largeur de bande correspondante. The length of these wires (and therefore their resonance frequency) is selected so as to obtain, for the impedance of the antenna, a resonant loop, and therefore to expand the width of corresponding band. Ceci est notamment illustré par les figures 4 et 6. This is particularly illustrated in Figures 4 and 6.
  • La figure 4 présente le diagramme de Smith portant la courbe d'impédance 41 du brin 37 (résonant à f r ). Figure 4 shows the Smith chart on the impedance curve 41 of the strand 37 (resonating at f r). La bande passante correspondant à ce brin 37 seul, c'est-à-dire la bande de fréquence sur laquelle le ROS est inférieur à 2, est définie par les fréquences f₁ et f₂ correspondant aux intersections de la courbe d'impédance 41 avec le disque hachuré 42 définissant la zone où le ROS est inférieur à 2. Bandwidth corresponding to that strand 37 alone, that is to say the frequency band in which the VSWR is less than 2, is defined by the frequencies f₁ and f₂ corresponding to the intersections of the impedance curve with the 41 hatched disk 42 defining the area where the VSWR is less than 2.
  • Cette largeur de bande s'écrit (f₂ - f₁)/ f r , et vaut classiquement entre 2 et 4 %. This bandwidth is written (f₂ - f₁) / f r, and is typically between 2 and 4%. Ainsi qu'on l'a déjà mentionné, une telle largeur de bande est insuffisante dans de nombreuses applications. As already mentioned, such a bandwidth is insufficient for many applications.
  • L'élément 38 se comporte de façon analogue, mais à la fréquence f' r . The member 38 behaves similarly, but at the frequency f r. Sa courbe d'impédance 51 est illustrée en figure 5. La bande passante correspondante (f₄ - f₃) / f' r vaut également environ 2 à 4 %. Its impedance curve 51 is illustrated in Figure 5. The corresponding bandwidth (f₄ - f₃) / f 'r is also about 2-4%. Toutefois, la bande de fréquence [f₃, f₄] est sensiblement décalée par rapport à la bande de fréquence [f₁, f₂]. However, the frequency band [f₃, f₄] is substantially offset with respect to the frequency band [f₁, f₂].
  • Le couplage des deux brins rayonnants permet d'obtenir une boucle de résonance, si les fréquences f r et f' r sont bien choisies, ainsi que cela est illustré en figure 6. La courbe d'impédance 61 correspondant à la combinaison des brins 37 et 38 présente une boucle de résonance 62, centré sur f₀. The coupling of the two radiating strands provides a resonant loop, if the frequencies f r and f r are chosen, as is illustrated in figure 6. The impedance curve 61 corresponding to the combination of the strands 37 38 and has a resonant loop 62, centered on fo. Cette boucle 62 reste dans le disque 63 définissant la zone dans laquelle le ROS est inférieur à 2. This loop 62 remains in the disk 63 defining the area in which the VSWR is less than 2.
  • On obtient ainsi une bande passante très élargie (f₁ - f₄) / f₀, valant par exemple 10 %. This gives a very broad bandwidth (f₁ - f₄) / f₀, equal for example to 10%.
  • La figure 7 présente un second mode de réalisation de l'invention, dans lequel l'un des brins d'antenne est court-circuité à ses deux extrémités. Figure 7 shows a second embodiment of the invention, wherein one of the antenna strands is shorted at both ends. La structure générale de cette antenne est similaire à celle de la figure 3, en ce qui concerne la forme des éléments horizontal 33 et vertical 35. Elle n'est donc pas décrite à nouveau. The general structure of this antenna is similar to that of Figure 3, as regards the shape of the horizontal elements 33 and vertical 35. It is thus not described again.
  • La différence fondamentale avec le premier mode de réalisation est que le brin 72 n'est plus ouvert à sa seconde extrémité 313, mais court-circuité par un élément vertical de court-circuit 71 reliant cette extrémité 313 au blindage du boîtier 32. The fundamental difference with the first embodiment is that the strand 72 is more open at its second end 313, but short-circuited by a short-circuit member 71 connecting the vertical end 313 of the shield case 32.
  • Ce brin 72 ne joue donc plus le rôle d'élément résonant, mais le rôle d'un "stub" (ou tronçon) court-circuit, qui joue le rôle de circuit d'adaptation, permettant d'élargir la bande sur laquelle l'impédance d'entrée globale de l'antenne reste voisine de l'impédance du coaxial d'excitation. The strand 72 thus plays the role of more resonant element, but the role of a "stub" (or section) Short-circuit, which acts as a matching circuit for broadening the band on which the overall input impedance of the antenna remains close to the impedance of the coaxial excitation. Eventuellement, plusieurs stubs peuvent être réalisés. Possibly, several stubs can be made. De même, si l'antenne comprend au moins trois brins, les modes de réalisation des figures 3 et 7 peuvent être combinés. Similarly, if the antenna comprises at least three strands, the embodiments of Figures 3 and 7 may be combined.
  • La figure 8 présente le diagramme de Smith portant la courbe d'impédance 81 correspondant au brin résonant 38. La bande passante correspondante (f₂-f₁) / f₀ est toujours de l'ordre de 2 à 4 %. Figure 8 shows the Smith chart on the impedance curve 81 corresponding to the resonant strand 38. The corresponding bandwidth (f₂-f₁) / f₀ is always of the order of 2 to 4%.
  • Le diagramme de Smith de la figure 9 présente quant à lui l'impédance 91 du "stub" court-circuit 72. Cette courbe 91 est sensiblement symétrique à la courbe 81 de la figure 8. The Smith chart of Figure 9 shows in turn the impedance 91 of the "stub" short circuit 72. This curve 91 is substantially symmetrical to the curve 81 of Figure 8.
  • La combinaison des deux brins 37 et 38 permet d'obtenir la courbe d'impédance 101 de la figure 10. Cette courbe 101 présente une boucle de résonance 102 qui reste dans le disque 103 de ROS inférieur à 2. En conséquence, la bande passante résultante (f₄ - f₃) / f₀ est à nouveau élargie, et par exemple de l'ordre de 10 %. The combination of the two strands 37 and 38 allows to obtain the impedance curve 101 of Figure 10. This curve 101 has a resonant loop 102, which remains in the disc 103 of SWR of less than 2. Accordingly, bandwidth resultant (f₄ - f₃) / f₀ is enlarged again, and for example of the order of 10%.
  • Il est donc à noter que, du point de vue de la largeur de bande, on obtient des résultats similaires avec les deux premiers modes de réalisation décrits. It is therefore noted that, from the viewpoint of bandwidth, obtained similar results with the first two embodiments described.
  • La figure 11 présente un troisième mode de réalisation de l'invention. Figure 11 shows a third embodiment of the invention. Il s'agit en fait d'une généralisation de l'antenne des figures 3 et 7, dans lesquelles les secondes extrémités des brins ne sont ni ouvertes, ni court-circuitées, mais reliées à la masse à l'aide de capacités. This is in fact a generalization of the antenna of Figures 3 and 7, wherein the second ends of the strands are neither open nor short-circuited, but connected to ground with the capacity.
  • Ainsi, l'antenne 111 comprend un premier brin 112, relié à la masse 113 par une capacité 114, et un second brin 115 relié à la masse par une capacité 116. Ces capacités 114 et 116 permettent de faire varier la longueur équivalente des brins (qui n'est donc plus figée à λ/4). Thus, the antenna 111 includes a first strand 112, connected to ground 113 via a capacitor 114, and a second strand 115 connected to ground by a capacitor 116. The capacity 114 and 116 serve to vary the equivalent length of the strands (which is no longer fixed at λ / 4). Cela permet un réglage fin de la fréquence d'accord. This allows an end of the tuning frequency setting.
  • Dans ce mode de réalisation, les brins d'antenne peuvent avoir la même longueur physique, la longueur équivalente étant modifiée par les capacités. In this embodiment, the antenna strands may have the same physical length, the equivalent length is changed by the capacity. Il est à noter, par ailleurs, qu'il n'est pas obligatoire que tous les brins soient associés à une capacité. It should be noted, moreover, that it is not mandatory that all strands are associated with capacity. Certains d'entre eux peuvent être ouverts ou court-circuités. Some of them may be open or shorted.
  • Préférentiellement, au moins certaines des capacités 114 et 116 sont ajustables (ce sont par exemple des varactors, ou plusieurs capacités en parallèle susceptibles d'être sélectionnées indépendamment), et contrôlées (118) par un circuit électronique de commande 117 placé dans le boîtier 32. Il est ainsi possible de faire varier à tout instant et quasi instantanément la bande passante de l'antenne 111. Cela permet de faire fonctionner la même antenne physique dans plusieurs bandes de fréquence, sélectivement. Preferably, at least some of the capacities 114 and 116 are adjustable (these are for example varactors or more capacitors in parallel may be selected independently), and controlled (118) by an electronic control circuit 117 disposed in the housing 32 . It is thus possible to vary at any time and almost instantly the bandwidth of the antenna 111. This allows to operate the same physical antenna in several frequency bands, selectively.
  • Par exemple, cette antenne 111 permet un fonctionnement en alternat dans une bande d'émission (correspondant à une fréquence d'émission) et dans une bande de réception (correspondant à une fréquence de réception). For example, the antenna 111 enables operation in alternation in an emission band (corresponding to a transmission frequency) and to a reception band (corresponding to a reception frequency). Le dispositif équipé de cette antenne peut donc fonctionner en "half duplex". The device equipped with this antenna can therefore operate in "half duplex".
  • A titre d'exemple détaillé, on donne notamment la description géométrique exacte d'une antenne selon l'invention. By way of detailed example, particularly given the precise geometric description of an antenna according to the invention. Ce mode de réalisation correspond au meilleur mode actuellement développé. This embodiment is the best mode currently developed. Toutefois, comme on le verra par la suite, les résultats sont encore perfectibles. However, as we shall see later, the results are even improved. La figure 12 présente, en vue de dessus, l'élément horizontal d'une antenne telle qu'illustrée en figure 7. Figure 12 shows, in top view, the horizontal element of an antenna as illustrated in Figure 7.
  • Ce mode de réalisation a pour objectif de fonctionner dans la bande nominale de fréquence 2,4 GHz - 2,5 GHz. This embodiment aims to operate in the nominal frequency of 2.4 GHz - 2.5 GHz.
  • Les dimensions retenues pour l'élément horizontal sont : The dimensions selected for the horizontal element are:
    • largeur : l = 15 mm ; width: l = 15 mm;
    • longueur du brin le plus long 122 : 11 = 30 mm ; strand length of the longest 122: 11 = 30 mm;
    • longueur du brin le plus court 123 : 12 = 27 mm ; length of the shortest strand 123: 12 = 27 mm;
    • largeur de la base 124 : s = 4 mm ; width of the base 124: s = 4 mm;
    • largeur des brins 122 et 123 : w1 = w2 = 6 mm. width of the strands 122 and 123: w1 = w2 = 6 mm.
  • La hauteur de l'élément vertical est : h = 5 mm. The height of the vertical member is: h = 5 mm.
  • L'emplacement 121 de connexion du câble coaxial est éloigné de d = 5 mm de l'élément vertical, pour obtenir une impédance d'entrée de 50 Ohms. The location 121 of the coaxial cable connection is from d = 5 mm of the vertical element, to obtain a 50 ohm input impedance.
  • Cette impédance peut être modifiée entre 10 et 200 Ohms, en modifiant cette distance d. This impedance can be varied between 10 and 200 ohms, by changing this distance.
  • Dans ce mode de réalisation, le brin le plus long 122 est ouvert à sa seconde extrémité 125, et le brin le plus court 123 est court-circuité à sa seconde extrémité 126. In this embodiment, the longer strand 122 is open at its second end 125, and the shortest strand 123 is shorted at its second end 126.
  • La figure 13 présente la courbe 131 d'adaptation de cette antenne, c'est-à-dire la courbe du ROS (en ordonnée) en fonction de la fréquence (en abscisse). Figure 13 shows the curve 131 of adaptation of the antenna, that is to say, the curve of the ROS (ordinate) versus frequency (abscissa).
  • Ainsi que le montre les marqueurs 132 et 133, le ROS est inférieur à 2 entre 2,37 GHz et 2,55 GHz. As shown by the markers 132 and 133, the VSWR is below 2 between 2.37 GHz and 2.55 GHz. Cela correspond à une bande passante de l'ordre de 8 %, ce qui est très supérieur aux bandes passantes obtenues avec les antennes de l'art antérieur. This corresponds to a bandwidth of the order of 8%, which is well above the bandwidths obtained with antennae of the prior art.
  • Par ailleurs, sur la bande de travail, c'est-à-dire entre 2,4 GHz (marqueur 134) et 2,5 GHz (marqueur 135), le ROS est inférieur à 1,6. Moreover, on the working strip, that is to say between 2.4 GHz (marker 134) and 2.5 GHz (label 135), the VSWR is less than 1.6.
  • Le diagramme de Smith de la figure 14 présente la courbe d'impédance 141 de l'antenne de la figure 12, entre 2 GHz et 3 GHz. The Smith chart of Figure 14 shows the impedance curve 141 of the antenna of Figure 12, between 2 GHz and 3 GHz. Les marqueurs 142 et 143 délimitent la zone de travail de l'antenne (2,4 - 2,5 GHz). Markers 142 and 143 delineate the antenna working area (2.4 to 2.5 GHz).
  • Cette courbe montre que cette antenne n'est pas encore complètement optimisée, et qu'un meilleur centrage de la courbe 141 par rapport à l'abaque amènerait des performances meilleures. This curve shows that the antenna is not yet fully optimized, and a better centering of the curve 141 compared to the abacus would lead to better performance.
  • L'invention concerne également tout appareil d'émission et/ou de réception de signaux hyperfréquences équipés d'une antenne selon l'invention, tel qu'illustré par exemple par le boîtier 32 des figures 3, 7 et 11. Eventuellement, un tel appareil peut comprendre plusieurs antennes, et en particulier une antenne d'émission et une antenne de réception. The invention also relates to any apparatus for transmitting and / or receiving microwave signals with an antenna according to the invention, as illustrated for example by the housing 32 of Figures 3, 7 and 11. Optionally, such a apparatus may include a plurality of antennas, and in particular a transmitting and a receiving antenna.

Claims (21)

  1. Antenne d'émission et/ou de réception de signaux hyperfréquences, comprenant un élément (33) sensiblement plan, dit élément horizontal, et un élément (35) de court-circuit sensiblement perpendiculaire audit élément horizontal (33), dit élément vertical, ledit élément vertical (35) connectant une première extrémité (34) dudit élément horizontal (33) à la masse électrique d'une unité de traitement, antenna emission and / or reception of microwave signals, comprising an element (33) substantially planar, said horizontal member, and a member (35) substantially shorting perpendicular to said horizontal member (33), said vertical member, said vertical element (35) connecting a first end (34) of said horizontal element (33) to the electrical earth of a processing unit,
    lesdits signaux hyperfréquences étant véhiculés entre ladite unité de traitement et ledit élément horizontal (33) par un câble coaxial (311) connecté audit élément horizontal (33), caractérisée en ce que ledit élément horizontal (33) comprend : said microwave signals being conveyed between said processing unit and said horizontal element (33) by a coaxial cable (311) connected to said horizontal member (33), characterized in that said horizontal element (33) comprises:
    - une surface intermédiaire (36) sensiblement rectangulaire, dont une première extrémité correspond à ladite première extrémité (34) dudit élément horizontal (33) ; - an intermediate surface (36) substantially rectangular, having a first end corresponding to said first end (34) of said horizontal element (33); et and
    - au moins deux brins (37,38;72;112,115;122,123) sensiblement parallèles entre eux et sensiblement perpendiculaires audit élément vertical, la seconde extrémité de ladite surface intermédiaire (36) correspondant à une première extrémité (313,314) de chacun desdits brins (37, 38). - at least two strands (37,38; 72; 112,115; 122,123) substantially mutually parallel and substantially perpendicular to said vertical element, the second end of said intermediate surface (36) corresponding to a first end (313.314) of each of said strands ( 37, 38).
  2. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits brins (37,38) sont de forme sensiblement rectangulaire. Antenna according to Claim 1, characterized in that said strands (37,38) are substantially rectangular in shape.
  3. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que lesdits brins (37,38) ont des longueurs différentes. Antenna according to any one of claims 1 and 2, characterized in that said strands (37,38) have different lengths.
  4. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que lesdits brins (37,38) ont des largeurs sensiblement identiques. Antenna according to any one of claims 1 to 3, characterized in that said strands (37,38) have substantially identical widths.
  5. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que chacun desdits brins (37,38) est ouvert à son extrémité (313,314) la plus éloignée de ladite première extrémité (34) dudit élément horizontal (33). Antenna according to any one of claims 1 to 4, characterized in that each of said strands (37,38) is open at its end (313.314) furthest from said first end (34) of said horizontal element (33).
  6. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'extrémité (313) la plus éloignée de ladite première extrémité (34) dudit élément horizontal (33) d'au moins un desdits brins (72) est connectée à la masse électrique de ladite unité de traitement, par l'intermédiaire d'un élément (71) de court-circuit supplémentaire. Antenna according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the end (313) furthest from said first end (34) of said horizontal element (33) of at least one of said strands (72) is connected to the electrical ground of said processing unit, via a member (71) of additional short circuit.
  7. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'extrémité la plus éloignée de ladite première extrémité dudit élément horizontal d'au moins un desdits brins (112,115) est reliée à la masse électrique de ladite unité de traitement, par l'intermédiaire d'une capacité (114,116). Antenna according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the furthest end of said first end of said horizontal element of at least one of said strands (112,115) is connected to the electrical ground of said processing unit , via a capacitor (114,116).
  8. Antenne selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'extrémité la plus éloignée de ladite première extrémité dudit élément horizontal de chacun desdits brins (112,115) est reliée à la masse électrique de ladite unité de traitement, par l'intermédiaire d'une capacité (114,116). Antenna according to Claim 7, characterized in that the furthest end of said first end of said horizontal element of each of said strands (112,115) is connected to the electrical ground of said processing unit, by means of a capacity (114,116).
  9. Antenne selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisée en ce que ladite capacité (114,116) est ajustable, et en ce que ladite unité de traitement comprend des moyens (117) de contrôle de la valeur de ladite capacité ajustable. Antenna according to any one of claims 7 and 8, characterized in that said capacitor (114,116) is adjustable, and in that said processing unit comprises means (117) for controlling the value of said adjustable capacitance.
  10. Antenne selon la revendication 11, caractérisée en ce que ladite capacité ajustable (114,116) peut prendre au moins deux valeurs distinctes, une première valeur correspondant au fonctionnement de ladite antenne à une fréquence d'émission de signaux hyperfréquences et une seconde valeur correspondant au fonctionnement de ladite antenne à une fréquence de réception de signaux hyperfréquences. Antenna according to Claim 11, characterized in that said adjustable capacitor (114,116) can take at least two distinct values, a first value corresponding to operation of said antenna to a microwave signal transmission frequency and a second value corresponding to the operating said antenna to a receiving microwave signal frequency.
  11. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que ledit câble coaxial (311) présente une impédance sensiblement comprise entre 10 Ohms à 200 Ohms. Antenna according to any one of claims 1 to 10, characterized in that said coaxial cable (311) has a substantially impedance of 10 ohms to 200 ohms.
  12. Antenne selon la revendication 11, caractérisée en ce que ladite impédance est sensiblement égale à 50 Ohms. Antenna according to Claim 11, characterized in that said impedance is substantially equal to 50 Ohms.
  13. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que la largeur (1) de ladite première extrémité dudit élément horizontal (33) est sensiblement égale à λ/8, λ étant la longueur d'onde desdits signaux hyperfréquences. Antenna according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the width (1) of said first end of said horizontal member (33) is substantially equal to λ / 8, λ being the wavelength of said microwave signals.
  14. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que la longueur maximale (11) dudit élément horizontal (33), correspondant à la distance entre ladite première extrémité (34) dudit élément horizontal (33) et l'extrémité (313) la plus éloignée de ladite première extrémité (34) dudit élément horizontal (33) du brin le plus long (37) est sensiblement égale à λ/4, λ étant la longueur d'onde desdits signaux hyperfréquences. Antenna according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the maximum length (11) of said horizontal element (33), corresponding to the distance between said first end (34) of said horizontal element (33) and the end (313) furthest from said first end (34) of said horizontal element (33) of the longest blade (37) is substantially equal to λ / 4, λ being the wavelength of said microwave signals.
  15. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisée en ce que la hauteur (h) dudit élément vertical (35), correspondant à la distance entre ladite première extrémité (34) dudit élément horizontal (33) et ladite masse électrique est sensiblement égale à λ/25, λ étant la longueur d'onde desdits signaux hyperfréquences. Antenna according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the height (h) of said vertical element (35), corresponding to the distance between said first end (34) of said horizontal element (33) and said electrical ground is substantially equal to λ / 25, λ being the wavelength of said microwave signals.
  16. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisée en ce que la largeur (w1, w2) d'au moins un desdits brins (37,38) est sensiblement égale à λ/20, λ étant la longueur d'onde desdits signaux hyperfréquences. Antenna according to any one of claims 1 to 15, characterized in that the width (w1, w2) of at least one of said strands (37,38) is substantially equal to λ / 20, λ being the wavelength said microwave signals.
  17. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisée en ce que la longueur d'onde λ desdits signaux hyperfréquences est comprise entre 100 et 200 mm. Antenna according to any one of claims 1 to 16, characterized in that the wavelength λ of the said ultrahigh frequency signals is between 100 and 200 mm.
  18. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisée en ce qu'elle comprend deux brins (37,38). Antenna according to any one of claims 1 to 17, characterized in that it comprises two strands (37,38).
  19. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, caractérisé en ce qu'elle est implantée sur un boîtier (32) contenant ladite unité de traitement, ladite masse électrique correspondant au blindage électromagnétique dudit boîtier (32). Antenna according to any one of claims 1 to 18, characterized in that it is located on a housing (32) containing said processing unit, said electrical earth corresponding to the electromagnetic shield of said housing (32).
  20. Antenne selon la revendication 19, caractérisée en ce qu'au moins une partie dudit élément vertical (35) et ledit élément horizontal (33) sont formés dans une même bande d'un matériau conducteur. Antenna according to Claim 19, characterized in that at least part of said vertical member (35) and said horizontal element (33) are formed in the same strip of a conducting material.
  21. Dispositif d'émission et/ou de réception de signaux hyperfréquences, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une antenne (31,111) selon l'une quelconque des revendications 1 à 20. A transmission and / or reception of microwave signals, characterized in that it comprises at least one antenna (31.111) according to any one of claims 1 to 20.
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