EP1319229A1 - Antenne helico dale a pas variable, et procede correspondant - Google Patents

Antenne helico dale a pas variable, et procede correspondant

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Publication number
EP1319229A1
EP1319229A1 EP01969903A EP01969903A EP1319229A1 EP 1319229 A1 EP1319229 A1 EP 1319229A1 EP 01969903 A EP01969903 A EP 01969903A EP 01969903 A EP01969903 A EP 01969903A EP 1319229 A1 EP1319229 A1 EP 1319229A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
width
strands
helical antenna
antenna
antenna according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01969903A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Christophe Louvigne
Ala Sharaiha
Jean-Pierre Blot
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.)
Orange SA
Original Assignee
France Telecom 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 France Telecom SA filed Critical France Telecom SA
Publication of EP1319229A1 publication Critical patent/EP1319229A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q11/00—Electrically-long antennas having dimensions more than twice the shortest operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q11/02—Non-resonant antennas, e.g. travelling-wave antenna
    • H01Q11/08—Helical antennas

Definitions

  • Variable pitch helical antenna and method thereof.
  • the field of the invention is that of wide bandwidth antennas with a hemispherical or quasi-hemispherical radiation pattern. More specifically, the invention relates to helical antennas of this type.
  • the antenna of the invention finds applications in particular in the context of mobile satellite communications between fixed users and / or mobiles of any type, for example aeronautical, maritime or terrestrial. In this area, several satellite communication systems are implemented, or are currently under development (for example the INMARSAT, INMARSAT-M, GLOBALSTAR systems, etc.). These antennas are also of interest in the deployment of personal communication systems (PCS) by geostationary satellites.
  • PCS personal communication systems
  • the aim of these systems is to provide land users with new communications services (multimedia, telephony) via satellites.
  • new communications services multimedia, telephony
  • geostationary or moving satellites they provide global ground coverage. They must be similar to terrestrial cellular systems in terms of cost, performance and size.
  • the antenna located on the user's terminal is a key element from the point of view of the reduction in size.
  • the very different incidences of the signals received or transmitted require the antennas to have a radiation diagram with hemispherical or quasi-hemispherical coverage.
  • the polarization must be circular
  • the invention can find applications in all systems requiring a small antenna, the use of a wide band and circular polarization.
  • the antennas must often have the above characteristics either in a very wide bandwidth, of the order of 10%, or in two neighboring sub-bands corresponding respectively to reception and to program. It is also essential that the size, and the weight, be reduced as much as possible.
  • a quadrifilar antenna is formed by four radiating strands.
  • An exemplary embodiment is described in detail in the document "Analysis of quadrifilar resonant helical antenna for mobile communications", by A. Sharaiha and C. Terret (IEE - Proceedings H, vol. 140, no.4, August 1993).
  • the radiating strands are printed on a thin dielectric substrate, then wound on a cylindrical support transparent from the radioelectric point of view.
  • the four strands of the propeller are open or short-circuited at one end and electrically connected at the other end.
  • This antenna requires a supply circuit, which ensures the excitation of the different antenna strands by signals of the same amplitude in phase quadrature.
  • This function can be performed using 3dB -90 ° coupler structures and a hybrid ring.
  • This assembly can be produced in printed circuit and placed at the base of the antennas. A simple but bulky supply is thus obtained.
  • the antenna including its feed
  • This miniaturization solution consists in increasing the permittivity of the cylindrical support around which the substrate is wound.
  • This technique makes it possible to obtain a reduction in height of the order of 30%. It also has a good simplicity of implementation. On the other hand, it has the drawback of reducing the bandwidth. In addition, it is expensive.
  • the height of the antenna can be reduced by cutting each strand into two separate parts of length of approximately ⁇ / 4 with symmetry with respect to the middle of each strand.
  • This technique is notably described in the article by D.F. Filipovic, M. Ali Tassoudji, E. Ozaki: “A coupled-segment quadrifilar helical antenna” (MTT-S Symposium on technologies for wireless applications, Vancouver, Canada, 1997).
  • the known techniques for reducing the height of the antenna have major shortcomings in terms of characteristics.
  • the reduction operation leads to deterioration of the bandwidth and / or of the ellipticity ratio.
  • This antenna called printed quadrifilar helix antenna (HQI)
  • HQI printed quadrifilar helix antenna
  • This antenna has characteristics close to the stated criteria, in a frequency band generally limited to 6 or 8% for an ROS less than two.
  • Wider band operation can be achieved by using dual-layer HQI antennas.
  • These antennas are formed by the concentric "nesting" of two coaxial resonant quadrifilar helices, electromagnetically coupled. The assembly functions as two coupled resonant circuits, the coupling of which deviates the resonant frequencies.
  • a two-layer resonant quadrifilar helical antenna is thus obtained, according to the technique described in FR - 89 14952.
  • This technique has the advantage of requiring a single supply system, and of allowing dual-band and broadband operation. However, it has the disadvantage of requiring the production of two printed and nested circuits, and of offering only a small bandwidth in each sub-band.
  • a quadrifilar antenna is formed by four radiating strands.
  • An exemplary embodiment is described in detail in the document "Analysis of quadrifilar resonant helical antenna for mobile communications" (analysis of the resonant quadrifilar helix antenna for communications with mobiles), by A. Sharaiha and C. Terret (IEE - Proceedings H, vol. 140, n ° 4, August 1993).
  • the radiating strands are printed on a thin dielectric substrate, then wound on a cylindrical support transparent from the radioelectric point of view.
  • the four strands of the propeller are open or short-circuited at one end and electrically connected at the other end.
  • This antenna requires a supply circuit, which ensures the excitation of the different antenna strands by signals of the same amplitude in phase quadrature.
  • This function can be performed using 3dB -90 ° coupler structures and a hybrid ring.
  • This assembly can be produced in printed circuit and placed at the base of the antennas. A simple but bulky supply is thus obtained.
  • the antenna including its feed
  • an objective of the invention is to provide a resonant helical antenna of reduced size, and having a wide passband and / or two passbands, covering the transmit band and the receive band of a communication system.
  • an objective of the invention is to provide such a helical antenna, the dimensions, performance and cost of which are adapted (therefore at least similar) to portable terminals of terrestrial cellular systems. In this approach, the size and weight of the antenna are crucial aspects.
  • an objective of the invention is to provide a resonant helical antenna having a wide bandwidth and / or two bandwidths, covering the transmission band and the reception band of a communication system. communication.
  • an objective of the invention is to provide such a helical antenna having a large bandwidth (greater than that obtained according to the prior art) in each sub-band, when two sub-bands are provided.
  • Another objective of the invention is to provide such an antenna whose dimensions, performance and cost are adapted (therefore at least similar) to portable terminals of terrestrial cellular systems.
  • Another objective of the invention is to provide characteristics close to or better than those of double helix antennas (more complex to produce) with a single helix.
  • This new and inventive approach makes it possible to obtain a good reduction in the size of the antenna (compared to a conventional antenna with strands at constant winding angle), the manufacturing and the cost remaining identical.
  • said strands are printed on a substrate.
  • This manufacturing method known per se, is both simple and effective.
  • at least one of said propellers is a quadrifilar propeller, comprising four strands.
  • the strands forming a helix all have the same geometric characteristics.
  • strands different from each other can be envisaged.
  • the lengths of the segments can be any, and be identical or distinct.
  • the number of segments per strand is arbitrary, as well as the winding angle of each segment (between 0 ° and 90 °).
  • the invention also relates to a method for determining the winding angles of strand segments of a helical antenna as described above.
  • a method advantageously implements a global optimization step, selecting winding angle values by: (i) determining possible winding angle values, randomly or pseudo-randomly; (ii) repeating step (i) as long as said possible winding angle values do not make it possible to obtain a radiation pattern in main and cross polarization contained in a predetermined template.
  • This method can in particular implement a global optimization program, belonging for example to the group comprising the simulated annealing and the genetic algorithm.
  • At least one of said segments of at least one of said strands has a variable width.
  • the antenna thus obtained has a larger bandwidth (in one or two sub-bands) than the conventional antenna, with strands of constant width, hereinafter called the reference antenna, without increasing the manufacturing complexity or the cost price. It should be noted that this aspect of the invention also applies to antennas whose strands more conventionally comprise a single segment.
  • the width of said variable width segment (s) varies monotonously between a maximum width and a minimum width.
  • said segments of variable width are such that the width of said segment or width to which they belong varies monotonously between a maximum width (D1) and a minimum width (D2).
  • the end having said maximum width is connected to a line of attack of a supply circuit, the end having said minimum width being open.
  • the width of said strand (s) of variable width varies regularly.
  • said width can follow a law belonging to the group comprising: - linear laws; exponential laws; double exponential laws; the staircase laws. According to yet another approach, it can be provided that the width of said strand (s) of variable width varies irregularly.
  • the dimensions of said strands are determined so as to provide a wide passband, greater than 8% (and more generally than that of the reference antenna, with strands of constant width) for an ROS less than 2.
  • the dimensions of said strands are determined so as to provide a double bandwidth.
  • the bandwidths of each sub-band are wider than that of the reference antenna.
  • Figures 1 and 2 illustrate a quadrilateral helical antenna of known type, with conventional strands of constant width, respectively when the propeller is developed (Figure 1) and when it is wound on a cylindrical support ( Figure 2);
  • FIG. 3 is an example of a propeller according to the invention, in its developed form
  • Figure 4 also presents in its developed form, a conventional propeller having the same characteristics as the propeller of Figure 3;
  • FIG. 5 shows a front view of the propeller of Figure 3, wound on its cylindrical support
  • FIG. 6 illustrates the radiation pattern of the antenna of Figure 5 in circular polarization (main and cross components);
  • Figures 7a and 7b show the measured input impedance of the antenna of Figure 5, respectively the Smith chart ( Figure 7a) and R.O.S ( Figure 7b);
  • FIG. 8 shows the measured R.O.S of the antenna of Figure 5 as a function of frequency
  • FIG. 9 to 12 illustrate the radiation patterns measured in rotating polarization ( Figures 9 and 11) and the ellipticity ratios ( Figures 10 and 12), at frequencies:
  • FIG. 13 is an example of a propeller with strands of variable width, in its developed form
  • - Figure 14 shows a front view of the propeller of Figure 13, wound on its cylindrical support;
  • - Figure 15 illustrates an example of ROS measured at the input of a strand for a conventional antenna: strands of constant width (dotted lines) and for an antenna according to the invention (solid line);
  • Figures 16A and 16B are radiation diagrams measured in circular polarization at the frequencies 1.6 GHz (Figure 6A) and 2.55 GHz (Figure 6B), for the embodiment corresponding to Figure 15;
  • Figures 17 A and 17B are two examples of a propeller strand combining the aspects of Figures 3 and 13.
  • Figures 1 and 2 show a conventional quadrilateral helix antenna, as already discussed in the preamble. It comprises four strands 11, 11 4 of length 12 and width d. These radiating strands are printed on a thin dielectric substrate L2 then wound on a cylindrical support 13 transparent from a radioelectric point of view, of radius r, of circumference c and of axial length L1, and being the winding angle.
  • the antenna requires a supply circuit which ensures the excitation of the different strands by signals of the same amplitude and in phase quadrature. This function can be obtained from 3dB -90 ° coupler structures and a hybrid ring, made in printed circuit and placed at the base of the antennas.
  • the object of the invention is in particular to obtain an HQI antenna operating in a wide bandwidth and / or in two sub-bands covering the transmission and reception band of the communications systems.
  • FIG. 3 shows an example of a propeller according to the invention, in its developed form.
  • the HQI antenna therefore comprises 4 conductive strands 31, 31 to 4 regularly spaced, printed on the substrate 32.
  • the four strands are open at one end and connected at the other end to the lines of attack of the supply circuit 33.
  • each strand (or at least some) of the HQI antenna is broken down into a limited number of segments. From the expressions Mathematics linking the geometrical parameters of a helical antenna, one notes that a modification of the angle of winding influences the pitch of the antenna, therefore on the axial length.
  • the winding angle ⁇ is also a parameter influencing the radiation pattern of an HQI antenna (opening angle at 3dB, ellipticity ratio).
  • a global optimization program such as the simulated annealing presented by Corona, as described in particular on http: //www.netlib.0rg/0pt/simann.f, or the genetic algorithm presented in the work of Y. Rahmat-Samii, E. Michielssen: "Electromagnetic Optimization by genetic algorithms” (Wiley series in microwave and optical engineering, Wiley-Interscience 1999) can be used.
  • the synthesis is carried out on the radiation patterns in main and cross polarization by introducing a template defined by the amplitude levels and the opening angles -3dB desired.
  • This template makes it possible to perfectly control the opening angles at -3dB, as well as the rejection of the polarization therefore reverses the ellipticity ratio.
  • the variables to be optimized are the different winding angles of the strands of the HQI antenna. The algorithm will give the optimum angles 0Cj.
  • FIG. 3 shows the developed antenna thus obtained, each strand (31, at
  • Figure 4 shows an HQI antenna with constant pitch having the same radio characteristics.
  • the winding angle of this HQI antenna with constant pitch is 54.5 °.
  • the height of this conventional type antenna is 78 mm.
  • the technique of the invention therefore allows a reduction in the axial length of 14%, with equal radio characteristics.
  • Figure 5 shows a side view of the antenna of Figure 3, once wound on its support.
  • FIG. 6 shows the imposed template 61 and the radiation diagram in circular polarization (main components 62 and cross 63) obtained with the HQI antenna, the winding angles of which were chosen randomly by a simulated annealing algorithm. We see that the radiation diagram is perfectly included in the imposed template 61.
  • a bandwidth of around 8.5% is obtained for an R.O.S. less than 2. It should be noted that the bandwidth of a conventional constant-pitch antenna is of the same order.
  • the invention provides a solution for reducing the dimensions of the HQI antenna without degrading its radio performance, by a random modification of the antenna pitch. We thus obtain a new antenna
  • the technique of the invention therefore gives a non-negligible increase in bandwidth.
  • This gives a printed quadrilateral helical antenna operating in a wide bandwidth and in two different sub-bands with a wide bandwidth, the height of which is reduced.
  • the variation in the width of the strands therefore increases the bandwidth of the antenna without reducing the lengths of strands.
  • Many variants of this embodiment are possible.
  • the number, the length, the width and the angles of winding of the segments can be arbitrary (it being understood that only certain combinations are effective).
  • the invention can be applied to any type of helical antenna, and not only to quadrilateral antennas. It can also be envisaged that the strands do not all have identical dimensions.
  • the antenna is printed flat, then wound on a support to form the antenna.
  • the substrate intended to receive the printed elements can be produced directly in its final cylindrical shape. In this case, the printing of the strands and of the supply structure is carried out directly on the cylinder.
  • the antenna of the invention also lends itself to the production of antenna arrays. It is also possible to show coaxially and concentrically two
  • the technique of the invention is compatible with techniques aimed at widening the bandwidth (s), such as in particular that described below.
  • the width variation can be applied to all the segments, or selectively to some of them.
  • FIG. 13 shows an example of a propeller with variable strand width according to one aspect of the invention, in its developed form.
  • the HQI antenna therefore has 4 conductive strands 13 l x 131 4 regularly spaced, printed on the substrate
  • the four strands are open at one end of width D2 and connected at the other end of width D1 to the leading lines of the supply circuit 133.
  • the variation in the width of strands D1 to D2 can be regular as indicated in the figure or non-regular.
  • the antenna is then wound on a cylindrical support, as illustrated in FIG. 14, which presents a front view of the antenna wound on its cylindrical support.
  • the antenna produced has the following characteristics: - Length of the strands: 120 mm Diameter: 28mm
  • Winding angle 54.5 °
  • FIG. 15 makes it possible to compare the ROS measured as a function of the frequency measured at the input of a strand for an HQI antenna with constant strand width (151) and with variable strand width (152).
  • FIGS. 16A and 16B which follow show the radiation diagrams measured in circular polarization respectively at the two frequencies 1.6 GHz and 2.55 GHz, for the propeller of the invention.
  • the antenna of the invention makes it possible to obtain:
  • the technique of the invention therefore gives a non-negligible increase in bandwidth.
  • This gives a printed quadrilateral helical antenna operating in a wide bandwidth and in two different sub-bands with a wide bandwidth, the height of which is reduced.
  • the variation in the width of the strands therefore increases the bandwidth of the antenna without reducing the lengths of strands.
  • the strands do not all have identical dimensions.
  • the antenna is printed flat, then wound on a support to form the antenna.
  • the substrate intended to receive the printed elements can be produced directly in its final cylindrical shape. In this case, the printing of the strands and of the supply structure is carried out directly on the cylinder.
  • the antenna of the invention also lends itself to the production of antenna arrays.
  • this approach can be applied to strands formed from several segments, as illustrated for example in FIG. 3.
  • the variation in width can be applied to all the segments, or selectively to some of them. between them.
  • Figures 17A and 17B give two illustrative examples of a strand of such an antenna. It is noted that, in these examples, the overall width of the strand 17 is decreasing respectively (FIG. 17A) and increasing (FIG. 17B), each segment 171 being itself of decreasing width (FIG. 17A) and increasing (FIG. 17B).
  • the same remarks (geometry, law of variation of the width, ...) applied above to the strands can also apply to each of the segments and / or to the whole of the strand formed of several segments.

Abstract

L'invention concerne une antenne hélicoïdale, comprenant au moins une hélice formée d'au moins deux brins rayonnants, au moins un desdits brins étant formé d'au moins deux segments, les angles d'enroulement d'au moins deux desdits segments étant différents et déterminés de façon aléatoire ou pseudo-aléatoire à l'aide de moyens d'optimisation globale.

Description

Antenne hélicoïdale à pas variable, et procédé correspondant.
Le domaine de l'invention est celui des antennes à large bande passante et à diagramme de rayonnement hémisphérique ou quasi-hémisphérique. Plus précisément, l'invention concerne les antennes hélicoïdales de ce type. L'antenne de l'invention trouve notamment des applications dans le cadre des communications mobiles par satellite entre des utilisateurs fixes et/ou des mobiles de tout type, par exemple aéronautiques, maritimes ou terrestres. Dans ce domaine, plusieurs systèmes de communication par satellite sont mis en œuvre, ou sont actuellement en cours de développement (par exemple les systèmes INMARSAT, INMARSAT-M, GLOBALSTAR,...). Ces antennes présentent également un intérêt dans le déploiement des systèmes de communications personnelles (PCS) par satellites géostationnaires.
Ces systèmes ont pour but de fournir aux utilisateurs terrestres des nouveaux services de communications (multimédia, téléphonie) via les satellites. A l'aide de satellites géostationnaires ou défilants, ils permettent d'obtenir une couverture terrestre globale. Ils doivent être similaires aux systèmes cellulaires terrestres en termes de coût, de performance et de taille. Ainsi, l'antenne située sur le terminal de l'utilisateur est un élément clé du point de vue de la réduction de la taille.
De tels systèmes sont notamment décrits dans les documents d'Howard Feldman, D.V. Ramana : « An introduction to Inmarsat' s new mobile multimédia service », Sixth International Mobile Satellite Conférence, Ottawa, Junel999, et de J.V. Evans : « Satellite Systems for personal communications », IEEE A-P
Magazine, Vol. 39, n° 3, June 1997.
Pour tous ces systèmes, qui prévoient des liaisons avec des satellites géostationnaires, les incidences très différentes des signaux reçus ou émis imposent aux antennes de posséder un diagramme de rayonnement à couverture hémisphérique ou quasi-hémisphérique. De plus la polarisation doit être circulaire
(gauche ou droite) avec un rapport inférieur à 5 dB dans la bande utile.
Plus généralement, l'invention peut trouver des applications dans tous les systèmes nécessitant une antenne de taille réduite, l'emploi d'une large bande et une polarisation circulaire.
Dans ces différents domaines d'application, les antennes doivent en effet souvent présenter les caractéristiques précédentes soit dans une bande passante très large, de l'ordre de 10 %, soit dans deux sous-bandes voisines correspondant respectivement à la réception et à l'émission. Il est également essentiel que la taille, et le poids, soient réduits le plus possible.
L'invention s'applique notamment aux antennes quadrifilaires. Une antenne quadrifilaire est formée de quatre brins rayonnants. Un exemple de réalisation est décrit en détail dans le document "Analysis of quadrifilar résonant helical antenna for mobile communications" (analyse de l'antenne hélice quadrifilaire résonnante pour les communications avec les mobiles), par A. Sharaiha et C. Terret (IEE - Proceedings H, vol. 140, n° 4, août 1993).
Selon ce mode de réalisation, les brins rayonnants sont imprimés sur un substrat diélectrique de faible épaisseur, puis enroulé sur un support cylindrique transparent du point de vue radioélectrique. Les quatre brins de l'hélice sont ouverts ou court-circuités à une extrémité et connectés électriquement à l'autre extrémité.
Cette antenne nécessite un circuit d'alimentation, qui assure l'excitation des différents brins d'antenne par des signaux de même amplitude en quadrature de phase. Cette fonction peut être réalisée à partir de structures de coupleurs 3dB -90° et d'un anneau hybride. Cet ensemble peut être réalisé en circuit imprimé et placé à la base des antennes. On obtient ainsi une alimentation simple mais encombrante. Comme mentionné plus haut, il est souhaitable que l'antenne (incluant son alimentation) soit de taille et de poids les plus réduits possible. Plusieurs solutions dans ce sens ont été proposées.
Pour le système d'alimentation, une solution a été proposée, basée sur la réalisation de trois coupleurs hybrides conçus en éléments semi-localisés et imprimés dans le prolongement de l'antenne. Cette technique est notamment décrite dans le brevet FR-96 03698, au nom du titulaire de la présente demande.
Concernant l'antenne proprement dite, on connaît notamment trois améliorations.
Une première solution est décrite par B. Desplanches, A. Sharaiha, C. Terret dans l'article « Parametrical study of printed quadrifilar helical antennas with central dielectric rods » (Microwave and Opt. Technol. Letters, Vol. 20, N° 4,
February 20, 1999). Cette solution de miniaturisation consiste à augmenter la permittivité du support cylindrique autour duquel est enroulé le susbtrat.
Cette technique permet d'obtenir une réduction de la hauteur de l'ordre de 30%. Elle présente en outre une bonne simplicité de réalisation. En revanche, elle présente l'inconvénient d'une réduction de la bande passante. En outre, elle est d'un coût élevé.
Selon une deuxième solution, la hauteur de l'antenne peut être réduite par un découpage de chaque brin en deux parties distinctes de longueur d'environ λ/4 avec une symétrie par rapport au milieu de chaque brin. Cette technique est notamment décrite dans l'article de D.F. Filipovic, M. Ali Tassoudji, E. Ozaki : « A coupled-segment quadrifilar helical antenna » (MTT-S Symposium on technologies for wireless applications, Vancouver, Canada, 1997).
A nouveau, on obtient ainsi une bonne réduction de la hauteur (de 28.4% dans l'exemple présenté), sans modification au niveau du diagramme de rayonnement et du rapport d'ellipticité. En outre, la structure s'avère simple.
En revanche, la bande passante est réduite à 3% pour un R.O.S < 2. De plus, une telle antenne nécessite des réglages difficiles du couplage entre les brins actifs et passifs. Une troisième proposition pour réduire la hauteur de l'antenne HQI est d'enrouler chaque brin de l'hélice selon une équation non linéaire, comme cela est décrit dans l'article de M. E. Ermutlu : « Modified quadrifilar hélix antennas for mobile satellite communication » (IEEE APS Conférence on antennas and propagation for wireless communications, Piscataway, NJ, 1998). On peut ainsi obtenir une réduction de dimension de 14%. Cependant, cette technique introduit une détérioration du rapport d'ellipticité dans toute la couverture. Elle présente, en outre, l'inconvénient d'une réalisation difficile des brins rayonnants.
En d'autres termes, les techniques connues de réduction de la hauteur de l'antenne présentent des défauts majeurs, en termes de caractéristiques. L'opération de réduction conduit à des détériorations de la bande passante et/ou du rapport d'ellipticité.
Par ailleurs, comme mentionné plus haut, il est souvent souhaitable de disposer d'une large bande passante, et/ou de deux bandes passantes correspondant respectivement à l'émission et à la réception.
On connaît déjà, par le brevet FR-89 14952 au nom du même déposant que la présente demande, un type d'antenne particulièrement adapté à de telles applications.
Cette antenne, appelée antenne hélice quadrifilaire imprimée (HQI), possède des caractéristiques proches des critères énoncés, dans une bande de fréquence limitée en général à 6 ou à 8 % pour un ROS inférieur à deux. Un fonctionnement plus large bande peut être obtenu en utilisant des antennes HQI bicouche. Ces antennes sont formées par l'" emboîtement" concentriques de deux hélices quadrifilaires résonnantes coaxiales, couplées électromagnétiquement. L'ensemble fonctionne comme deux circuits résonnants couplés, dont le couplage écarte les fréquences de résonances. On obtient ainsi une antenne hélice quadrifilaire résonnante bicouche, selon la technique décrite dans FR - 89 14952.
Cette technique présente l'avantage de nécessiter un seul système d'alimentation, et de permettre un fonctionnement double bande et large bande. En revanche, elle présente l'inconvénient de nécessiter la réalisation de deux circuits imprimés et imbriqués, et de n'offrir qu'une faible largeur de bande dans chaque sous-bande.
Une antenne quadrifilaire est formée de quatre brins rayonnants. Un exemple de réalisation est décrit en détail dans le document "Analysis of quadrifilar résonant helical antenna for mobile communications" (analyse de l'antenne hélice quadrifilaire résonnante pour les communications avec les mobiles), par A. Sharaiha et C. Terret (IEE - Proceedings H, vol. 140, n° 4, août 1993).
Selon ce mode de réalisation, les brins rayonnants sont imprimés sur un substrat diélectrique de faible épaisseur, puis enroulés sur un support cylindrique transparent du point de vue radioélectrique. Les quatre brins de l'hélice sont ouverts ou court-circuités à une extrémité et connectés électriquement à l'autre extrémité.
Cette antenne nécessite un circuit d'alimentation, qui assure l'excitation des différents brins d'antenne par des signaux de même amplitude en quadrature de phase. Cette fonction peut être réalisée à partir de structures de coupleurs 3dB -90° et d'un anneau hybride. Cet ensemble peut être réalisé en circuit imprimé et placé à la base des antennes. On obtient ainsi une alimentation simple mais encombrante. Comme mentionné plus haut, il est souhaitable que l'antenne (incluant son alimentation) soit de taille et de poids les plus réduits possible, et qu'elle ait un coût le plus faible possible.
Plusieurs approches visant à réduire les dimensions de l'antenne et de son système d'alimentation ont été proposées. On peut notamment citer, à titres d'exemples, les solutions présentées dans le brevet FR-96 03698, au nom du titulaire de la présente demande, et dans l'article de B. Desplanches, A. Sharaiha, C. Terret dans l'article « Parametrical study of printed quadrifilar helical antennas with central dielectric rods » (Microwave and Opt. Technol. Letters, Vol. 20, N° 4, February 20, 1999). L'invention a notamment pour objectif de pallier ces divers inconvénients de l'état de la technique.
Plus précisément, un objectif de l'invention est de fournir une antenne hélicoïdale résonnante de taille réduite, et présentant une large bande passante et/ou deux bandes passantes, couvrant la bande d'émission et la bande de réception d'un système de communication. Notamment, un objectif de l'invention est de fournir une telle antenne hélicoïdale, dont les dimensions, les performances et le coût de revient sont adaptés (donc au moins similaires) aux terminaux portables de systèmes cellulaires terrestres. Dans cette approche, la taille et le poids de l'antenne sont des aspects cruciaux.
Selon un autre aspect de l'invention, un objectif de l'invention est de fournir une antenne hélicoïdale résonnante présentant une large bande passante et/ou deux bandes passantes, couvrant la bande d'émission et la bande de réception d'un système de communication. Notamment, un objectif de l'invention est de fournir une telle antenne hélicoïdale présentant une largeur de bande importante (supérieure à celle obtenue selon l'art antérieur) dans chaque sous-bande, lorsque deux sous-bandes sont prévues.
Un autre objectif de l'invention est de fournir une telle antenne dont les dimensions, les performances et le coût de revient sont adaptés (donc au moins similaires) aux terminaux portables de systèmes cellulaires terrestres.
Un autre objectif de l'invention est de fournir des caractéristiques proches ou meilleures que celles des antennes à double hélice (plus complexes à réaliser) avec une hélice unique. Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints selon l'invention à l'aide d'une antenne hélicoïdale, comprenant au moins une hélice formée d'au moins deux brins rayonnants, dont au moins un desdits brins est formé d'au moins deux segments, les angles d'enroulement d'au moins deux desdits segments étant différents et déterminés de façon aléatoire ou pseudo- aléatoire à l'aide de moyens d'optimisation globale.
Cette approche nouvelle et inventive permet d'obtenir une bonne réduction de la taille de l'antenne (par comparaison à une antenne classique à brins à angle d'enroulement constant), la fabrication et le coût de revient restant identiques.
De façon préférentielle, lesdits brins sont imprimés sur un substrat. Ce mode de fabrication, connu en soi, est à la fois simple et efficace. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, au moins une desdites hélices est une hélice quadrifilaire, comprenant quatre brins.
De façon préférentielle, les brins formant une hélice présentent tous les mêmes caractéristiques géométriques. Cependant, dans certains modes de réalisation particuliers, des brins différents les uns des autres peuvent être envisagés.
D'une façon générale, les longueurs des segments peuvent être quelconques, et être identiques ou distinctes. De même, le nombre de segments par brins est quelconque, ainsi que l'angle d'enroulement de chaque segment (compris entre 0° et 90°).
L'invention concerne également un procédé de détermination des angles d'enroulement de segments de brins d'une antenne hélicoïdale telle que décrite ci- dessus. Un tel procédé met avantageusement en œuvre une étape d'optimisation globale, sélectionnant des valeurs d'angle d'enroulement en : (i) déterminant des valeurs d'angle d'enroulement possibles, de façon aléatoire ou pseudo-aléatoire ; (ii) répétant l'étape (i) tant que lesdites valeurs d'angle d'enroulement possibles ne permettent pas d'obtenir un diagramme de rayonnement en polarisation principale et croisée contenu dans un gabarit prédéterminé. Ce procédé peut notamment mettre en œuvre un programme d'optimisation globale, appartenant par exemple au groupe comprenant le recuit simulé et l'algorithme génétique.
Selon un autre aspect de l'invention, on prévoit avantageusement qu'au moins un desdits segments d'au moins un desdits brins présente une largeur variable.
L'antenne ainsi obtenue présente une largeur de bande plus grande (dans une ou deux sous-bandes) que l'antenne classique, à brins de largeur constante, dite par la suite antenne de référence, sans augmentation de la complexité de fabrication ni du coût de revient. II est à noter que cet aspect de l'invention s'applique également aux antennes dont les brins comprennent plus classiquement un unique segment.
Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, la largeur du ou desdits segments de largeur variable varie de façon monotone entre une largeur maximale et une largeur minimale. Avantageusement, lesdits segments de largeur variable sont tels que la largeur du ou desdits segments de largeur auquel ils appartiennent varie de façon monotone entre une largeur maximale (Dl) et une largeur minimale (D2).
De façon préférentielle, l'extrémité présentant ladite largeur maximale est connectée à une ligne d'attaque d'un circuit d'alimentation, l'extrémité présentant ladite largeur minimale étant ouverte.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, la largeur du ou desdits brins de largeur variable varie de façon régulière.
Selon un autre mode de réalisation, ladite largeur peut suivre une loi appartenant au groupe comprenant : - les lois linéaires ; les lois exponentielles ; les lois doubles exponentielles ; les lois en escalier. Selon encore une autre approche, on peut prévoir que la largeur du ou desdits brins de largeur variable varie de façon non régulière.
Préférentiellement, les dimensions desdits brins sont déterminées de façon à fournir une bande passante large, supérieure à 8% (et plus généralement à celle de l'antenne de référence, à brins de largeur constante) pour un ROS inférieur à 2. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, les dimensions desdits brins sont déterminées de façon à fournir une double bande passante.
Comme déjà mentionné, les bandes passantes de chaque sous-bande sont plus large que celle de l'antenne de référence.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :
- Les figures 1 et 2 illustrent une antenne hélice quadrilifaire de type connu, à brins classiques de largeur constante, respectivement lorsque l'hélice est développé (figure 1) et lorsqu'elle est enroulée sur un support cylindrique (figure 2) ;
- La figure 3 est un exemple d'hélice selon l'invention, sous sa forme développée ;
La figure 4 présente également sous sa forme développée, une hélice classique présentant les mêmes caractéristiques que l'hélice de la figure 3 ;
- La figure 5 présente une vue de face de l'hélice de la figure 3, enroulée sur son support cylindrique ;
- La figure 6 illustre le diagramme de rayonnement de l'antenne de la figure 5 en polarisation circulaire (composantes principale et croisée) ;
Les figures 7a et 7b présentent l'impédance d'entrée mesurée de l'antenne de la figure 5, respectivement l'abaque de Smith (figure 7a) et R.O.S (figure 7b) ;
- La figure 8 présente le R.O.S mesuré de l'antenne de la figure 5 en fonction de la fréquence ;
- Les figures 9 à 12 illustrent les diagrammes de rayonnement mesurés en polarisation tournante (figures 9 et 11) et les rapports d'ellipticité (figures 10 et 12) ,aux fréquences :
- 1, 9 GHz (figures 9 et 11) ; - 2,2 GHz (figures 10 et 12) ;.
- La figure 13 est un exemple d'hélice à brins de largeur variable, sous sa forme développée ;
- La figure 14 présente une vue de face de l'hélice de la figure 13, enroulée sur son support cylindrique ; - La figure 15 illustre un exemple de ROS mesuré à l'entrée d'un brin pour une antenne classique : brins de largeur constante (pointillés) et pour une antenne selon l'invention (trait plein) ;
- Les figures 16A et 16B sont des diagrammes de rayonnement mesurés en polarisation circulaire aux fréquences 1,6 GHz (figure 6A) et 2,55 GHz (figure 6B), pour le mode de réalisation correspondant à la figure 15 ;
- Les figures 17 A et 17B sont deux exemples de brin d'hélice combinant les aspects des figures 3 et 13.
Les figures 1 et 2 présentent une antenne hélice quadrilifaire classique, telle que déjà discutée en préambule. Elle comprend quatre brins 11, à 114 de longueur 12 et de largeur d. Ces brins rayonnants sont imprimés sur un substrat diélectrique L2 de faible épaisseur enroulé ensuite sur un support cylindrique 13 transparent du point de vue radioélectrique, de rayon r, de circonférence c et de longueur axiale Ll, et étant l'angle d'enroulement. Classiquement, l'antenne nécessite un circuit d'alimentation qui assure l'excitation des différents brins par des signaux de même amplitude et en quadrature de phase. Cette fonction peut être obtenue à partir de structures de coupleurs 3dB -90° et d'un anneau hybride, réalisée en circuit imprimé et placé à la base des antennes. Comme mentionné précédemment, l'invention a notamment pour objectif d'obtenir une antenne HQI fonctionnant dans une large bande passante et/ou dans deux sous-bandes couvrant la bande d'émission et de réception des systèmes de communications.
La figure 3 présente un exemple d'hélice selon l'invention, sous sa forme développée. L'antenne HQI comporte donc 4 brins conducteurs 31, à 314 régulièrement espacés, imprimés sur le substrat 32. Les quatre brins sont ouverts à une extrémité et connectés à l'autre extrémité aux lignes d'attaque du circuit d'alimentation 33.
Selon l'invention, chaque brin (ou au moins certains) de l'antenne HQI est décomposé en un nombre limité de segments. D'après les expressions mathématiques liant les paramètres géométriques d'une antenne hélice, on constate qu'une modification de l'angle d'enroulement influe sur le pas de l'antenne, donc sur la longueur axiale.
Ainsi il est possible de donner un angle d'enroulement diffèrent pour chaque segment. La hauteur peut ainsi s'en trouver réduite. Instaurer des angles d'enroulement différents peut être assimilé à un changement du pas de l'antenne.
Cependant, l'angle d'enroulement α est aussi un paramètre influant sur le diagramme de rayonnement d'une antenne HQI (angle d'ouverture à 3dB, rapport d'ellipticité). C'est pourquoi, pour choisir les différents angles α adéquats, un programme d'optimisation globale tel que le recuit simulé présenté par Corona, tel que décrit notamment sur http://www.netlib.0rg/0pt/simann.f, ou l'algorithme génétique présenté dans l'ouvrage de Y. Rahmat-Samii, E. Michielssen : « Electromagnetic Optimization by genetic algorithms » (Wiley séries in microwave and optical engineering, Wiley-Interscience 1999) peut être utilisé. La synthèse est effectuée sur les diagrammes de rayonnement en polarisation principale et croisée en introduisant un gabarit défini par les niveaux d'amplitude et les angles d'ouverture -3dB voulus.
La mise en place de ce gabarit permet de contrôler parfaitement les angles d'ouverture à -3dB, ainsi que la réjection de la polarisation inverse donc le rapport d'ellipticité. Les variables à optimiser sont les différents angles d'enroulement des brins de l'antenne HQI. L'algorithme donnera les angles 0Cj optimum.
Bien entendu, en fonction des besoins des contraintes différentes peuvent être prises en compte lors de l'optimisation. Ainsi une modification des angles d'enroulement permet d'une part de diminuer la longueur axiale de l'antenne HQI et d'autre part d'obtenir le rapport d'ellipticité et la couverture souhaités.
On présente maintenant les résultats de mesure d'un exemple de mise en œuvre de l'invention, correspondant à une maquette réalisée. L'optimisation a porté sur 8 angles d'enroulement différents et a permis d'obtenir une antenne HQI à pas variable aléatoire ayant les mêmes caractéristiques qu'une antenne HQI conventionnelle (antenne à pas constant).
Les angles d'enroulement trouvés aléatoirement sont les suivants : a, = 30° 2 = 33° 3 = 55° 4 = 34° α5 = 65° 6 = 68° 7 = 54°
On obtient ainsi une antenne HQI à pas variable aléatoire avec les dimensions suivantes :
-longueur axiale : 67 mm, -diamètre : 24 mm.
La figure 3 présente l'antenne développée ainsi obtenue, chaque brin (31, à
31 ) étant formé par exemple de 8 segments. A titre de comparaison, la figure 4 présente une antenne HQI à pas constant ayant les mêmes caractéristiques radioélectriques. L'angle d'enroulement de cette antenne HQI à pas constant vaut 54.5°.
La hauteur de cette antenne de type classique est de 78 mm. La technique de l'invention permet donc une réduction de la longueur axiale de 14%, à caractéristiques radioélectriques égales.
La figure 5 présente une vue de côté de l'antenne de la figure 3, une fois enroulée sur son support.
La figure 6 montre le gabarit imposé 61 et le diagramme de rayonnement en polarisation circulaire (composantes principale 62 et croisée 63) obtenu avec l'antenne HQI dont les angles d'enroulement ont été choisis aléatoirement par un algorithme du recuit simulé. On constate que le diagramme de rayonnement est parfaitement inclus dans le gabarit imposé 61.
L'impédance à l'entrée d'un brin (les trois autres étant chargés sur 50Ω) et le R.O.S. correspondant sont respectivement montrés sur les figures 7(a) et 7(b).
Une bande passante d'environ 8.5% est obtenue pour un R.O.S. inférieur à 2. Il est à noter que la bande passante d'une antenne à pas constant classique est du même ordre.
Sur la figure 8, on présente le R.O.S mesuré de l'antenne de l'invention avec son système d'alimentation en fonction de la fréquence. On peut constater que, entre 1,9 et 2,5 GHz, le R.O.S reste inférieur à 1,5. Les figures 9 à 12 montrent les diagrammes de rayonnement mesurés en polarisation tournante et les rapports d'ellipticité aux deux fréquences 1.9 GHz
(figures 9 et 10) et 2.2 GHz (figures 11 et 12).
On constate que le rapport d'ellipticité reste inférieur à 5dB pour θ=± 90° et inférieur à 2dB pour θ = ± 70°. L'invention propose une solution permettant de réduire les dimensions de l'antenne HQI sans dégrader ses performances radioélectriques, par une modification aléatoire du pas de l'antenne. On obtient ainsi une nouvelle antenne
HQI à pas variable aléatoire.
La technique de l'invention donne donc une augmentation non négligeable de la bande passante. On obtient ainsi une antenne hélice quadrilifaire imprimée fonctionnant dans une large bande passante et dans deux sous bandes différentes avec une large bande passante, dont la hauteur est réduite. La variation de la largeur des brins augmente donc la bande passante de l'antenne sans réduction des longueurs de brins. De nombreuses variantes de ce mode de réalisation sont envisageables. En particulier, le nombre, la longueur, la largeur et les angles d'enroulement des segments peuvent être quelconques (étant entendu que seules certaines combinaisons sont efficaces).
Par ailleurs, l'invention peut s'appliquer à tout type d'antenne en hélice, et non uniquement aux antennes quadrilif aires. On peut également envisager que les brins ne présentent pas tous des dimensions identiques.
Selon le mode de réalisation décrit, l'antenne est imprimée à plat, ensuite enroulée sur un support pour former l'antenne. Selon un autre mode de réalisation encore plus rapide, le substrat destiné à recevoir les éléments imprimés peut être réalisé directement dans sa forme cylindrique définitive. Dans ce cas, l'impression des brins et de la structure d'alimentation est effectuée directement sur le cylindre.
Par ailleurs, il est à noter que, bien qu'elle soit utilisable à l'unité, l'antenne de l'invention se prête également à la réalisation de réseaux d'antennes. II est également possible de montrer coaxialement et concentriquement deux
(ou plus) antennes de ce type.
Enfin, la technique de l'invention est compatible avec des techniques visant à élargir la ou les bandes passantes, telle que notamment celle décrite ci-après. Dans ce cas, la variation de largeur peut être appliquée sur tous les segments, ou sélectivement sur certains d'entre eux.
La figure 13 présente un exemple d'hélice à largeur de brin variable selon un aspect de l'invention, sous sa forme développée. L'antenne HQI comporte donc 4 brins conducteurs 13 lx à 1314 régulièrement espacés, imprimés sur le substrat
132. Les quatre brins sont ouverts à une extrémité de largeur D2 et connectés à l'autre extrémité de largeur Dl aux lignes d'attaque du circuit d'alimentation 133.
La variation de la largeur de brins Dl vers D2 peut être régulière comme indiqué sur la figure ou non régulière. L'antenne est ensuite enroulée sur un support cylindrique, comme illustrée sur la figure 14, qui présente une vue de face de l'antenne enroulée sur son support cylindrique. On décrit maintenant en détail un mode de réalisation particulier de cet aspect de l'invention. Bien entendu, il ne s'agit que d'un simple exemple, et de nombreuses variantes et adaptations sont possibles, en fonction des besoins et des applications.
L'antenne réalisée présente les caractéristiques suivantes : - Longueur des brins : 120 mm Diamètre : 28 mm
Angle d'enroulement : 54.5°
- Dl : 16 mm
- D2 : 2 mm La figure 15 permet de comparer le ROS mesurée en fonction de la fréquence mesurée à l'entrée d'un brin pour une antenne HQI à largeur de brin constant (151) et à largeur de brin variable (152). Les antennes sont mesurées à la fréquence centrale Fl=1.6 GHz et ont une deuxième résonance pour F2=2.55 GHz pour un fonctionnement bi-bande. On constate que pour l'antenne HQI à largeur de brin variable de l'inventeur, on obtient une augmentation significative de la bande passante. On passe en effet (pour un ROS < 2) de 8 % à 16 % à FI et de 3% à 16% à F2.
Les figures 16A et 16B qui suivent montrent les diagrammes de rayonnement mesurés en polarisation circulaire respectivement aux deux fréquences 1.6 GHz et 2.55 GHz, pour l'hélice de l'invention.
On constate donc que l'antenne de l'invention permet d'obtenir :
- une bonne réjection de la polarisation inverse (Ed) dans une large couverture ;
- une couverture quasi hémisphérique avec un maximum dans l'axe dans la bande FI ;
- un maximum à 90° avec un creux de -6dB entre -45°<0<45° dans la bande de F2.
La technique de l'invention donne donc une augmentation non négligeable de la bande passante. On obtient ainsi une antenne hélice quadrilifaire imprimée fonctionnant dans une large bande passante et dans deux sous bandes différentes avec une large bande passante, dont la hauteur est réduite. La variation de la largeur des brins augmente donc la bande passante de l'antenne sans réduction des longueurs de brins.
De nombreuses variantes de ce mode de réalisation sont envisageables. En particulier, il convient de rappeler que la variation de la largeur peut être régulière suivant une loi linéaire, exponentielle, double exponentielle, en escalier... ou non régulière.
On peut également envisager que les brins ne présentent pas tous des dimensions identiques. Selon le mode de réalisation décrit, l'antenne est imprimée à plat, ensuite enroulée sur un support pour former l'antenne. Selon un autre mode de réalisation encore plus rapide, le substrat destiné à recevoir les éléments imprimés peut être réalisé directement dans sa forme cylindrique définitive. Dans ce cas, l'impression des brins et de la structure d'alimentation est effectuée directement sur le cylindre. Par ailleurs, il est à noter que, bien qu'elle soit utilisable à l'unité, l'antenne de l'invention se prête également à la réalisation de réseaux d'antennes.
Il est également possible de monter coaxialement et concentriquement deux (ou plus) antennes de ce type.
Comme mentionné plus haut, cette approche peut être appliquée à des brins formés de plusieurs segments, tels qu'illustré par exemple en figure 3. Dans ce cas, la variation de largeur peut être appliquée sur tous les segments, ou sélectivement sur certains d'entre eux.
Les figures 17A et 17B donnent deux exemples illustratifs d'un brin d'une telle antenne. On note que, sur ces exemples, la largeur globale du brin 17 est respectivement décroissante (figure 17A) et croissante (figure 17B), chaque segment 171 étant lui-même de largeur décroissante (figure 17A) et croissante (figure 17B). Les mêmes remarques (géométrie, loi de variation de la largeur,...) appliquées ci-dessus aux brins peuvent s'appliquer également à chacun des segments et/ou à l'ensemble du brin formé de plusieurs segments.

Claims

REVENDICATIONS
1. Antenne hélicoïdale, comprenant au moins une hélice formée d'au moins deux brins rayonnants, caractérisée en ce qu'au moins un desdits brins est formé d'au moins deux segments, les angles d'enroulement d'au moins deux desdits segments étant différents et déterminés de façon aléatoire ou pseudo-aléatoire à l'aide de moyens d'optimisation globale.
2. Antenne hélicoïdale selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits brins sont imprimés sur un substrat.
3. Antenne hélicoïdale selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'au moins une desdites hélices est une hélice quadrifilaire, comprenant quatre brins.
4. Antenne hélicoïdale selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les brins formant une hélice présentent toutes les mêmes caractéristiques géométriques.
5. Antenne hélicoïdale selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'au moins un desdits segments d'au moins un desdits brins présente une largeur variable.
6. Antenne hélicoïdale selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la largeur du ou desdits segments de largeur variable varie de façon monotone entre une largeur maximale et une largeur minimale.
7. Antenne hélicoïdale selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisée en ce que lesdits segments de largeur variable sont tels que la largeur du ou desdits segments de largeur auquel ils appartiennent varie de façon monotone entre une largeur maximale (Dl) et une largeur minimale (D2).
8. Antenne hélicoïdale selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'extrémité présentant ladite largeur maximale est connectée à une ligne d'attaque d'un circuit d'alimentation, l'extrémité présentant ladite largeur minimale étant ouverte.
9. Antenne hélicoïdale selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisée en ce que la largeur du ou desdits segments de largeur variable varie de façon régulière.
10. Antenne hélicoïdale selon la revendication 9, caractérisée en ce que ladite largeur suit une loi appartenant au groupe comprenant : - les lois linéaires ; les lois exponentielles ; les lois doubles exponentielles ; les lois en escalier.
11. Antenne hélicoïdale selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisée en ce que la largeur du ou desdits brins de largeur variable varie de façon non régulière.
12. Antenne hélicoïdale selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que les dimensions desdits brins sont déterminées de façon à fournir une bande passante large, supérieure à 8 % pour un ROS inférieur à 2 (et plus généralement supérieure à celle d'une antenne de référence, à brins de largeur constante).
13. Antenne hélicoïdale selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que les dimensions desdits brins sont déterminées de façon à fournir une double bande passante.
14. Procédé de détermination des angles d'enroulement de segments de brins d'une antenne hélicoïdale selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'il met en œuvre une étape d'optimisation globale, sélectionnant des valeurs d'angle d'enroulement en : (i) déterminant des valeurs d'angle d'enroulement possibles, de façon aléatoire ou pseudo-aléatoire ;
(ii) répétant l'étape (i) tant que lesdites valeurs d'angle d'enroulement possibles ne permettent pas d'obtenir un diagramme de rayonnement en polarisation principale et croisée contenu dans un gabarit prédéterminé.
15. Procédé de détermination des angles d'enroulement selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il met en œuvre un programme d'optimisation globale.
16. Procédé de détermination des angles d'enroulement selon la revendication 15, caractérisé en ce que ledit programme d'optimisation globale appartient au groupe comprenant le recuit simulé et l'algorithme génétique.
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