EP1614193A1 - Radiating slit antenna system - Google Patents

Radiating slit antenna system

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Publication number
EP1614193A1
EP1614193A1 EP04725017A EP04725017A EP1614193A1 EP 1614193 A1 EP1614193 A1 EP 1614193A1 EP 04725017 A EP04725017 A EP 04725017A EP 04725017 A EP04725017 A EP 04725017A EP 1614193 A1 EP1614193 A1 EP 1614193A1
Authority
EP
European Patent Office
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antenna
antennas
slot
slots
microstrip line
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04725017A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Philippe Minard
Ali Louzir
Bernard Denis
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THOMSON LICENSING
Original Assignee
Thomson Licensing SAS
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/08—Radiating ends of two-conductor microwave transmission lines, e.g. of coaxial lines, of microstrip lines
    • H01Q13/085—Slot-line radiating ends
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/08—Radiating ends of two-conductor microwave transmission lines, e.g. of coaxial lines, of microstrip lines
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/2258—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles used with computer equipment
    • H01Q1/2275—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles used with computer equipment associated to expansion card or bus, e.g. in PCMCIA, PC cards, Wireless USB
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/08—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a rectilinear path
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
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    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/29—Combinations of different interacting antenna units for giving a desired directional characteristic
    • H01Q21/293—Combinations of different interacting antenna units for giving a desired directional characteristic one unit or more being an array of identical aerial elements
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/18—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/02—Arrangements of circuit components or wiring on supporting structure

Definitions

  • the invention relates to an antenna system and more particularly to antennas with longitudinal radiation.
  • PCMCIA port has the advantage of having a compact interface.
  • PCMCIA interface it is a good idea to place the antenna at the end of the card so that it is clear of any obstacle in order to be able to radiate correctly.
  • FIG. 1 represents a PCMCIA card whose width L w is equal to 54 mm and the length L ⁇ entering the reader is of the order of 83.3 mm.
  • the antenna part coming out of the reader should be as compact as possible.
  • a constraint on the antenna of such an interface is to have a width which does not exceed the width L w of the PCMCIA card, and a length L ⁇ which is as short as possible.
  • the thickness E of the card housing corresponds to a standardized thickness, equal to 5 mm for wireless extensions.
  • the constraint of compactness of the antenna system is relatively strong because such a system must integrate a variety of second order antennas in reception and have separate accesses in transmission and in reception.
  • the antennas should operate on the widest possible frequency band.
  • the antennas must mainly radiate towards the outside of the card in order to reduce interaction with the computer containing the PCMCIA reader.
  • the invention proposes a system of antennas with longitudinal radiation where the transmitting and receiving antennas are alternated.
  • the invention is an antenna system which comprises a first antenna of a first type, second and third antennas of a second type.
  • the first to third antennas are excited slots with longitudinal radiation placed on the same edge of the same substrate.
  • the first antenna is placed between the second and third antennas.
  • the first antenna is a transmitting antenna and the second and third antennas are receiving antennas.
  • the first antenna is offset from the second and third antennas so that the radiating end of the first antenna extends beyond the radiating ends of the second and third antennas, the radiating end of the first antenna being in the radiation areas of the second and third antennas.
  • the supply lines of the second and third antennas constitute the same microstrip line.
  • the microstrip line constituting the feed lines of the slots of the second and third antennas crosses the slot of the first antenna.
  • the crossing is located on the microstrip line at a distance from one end of said line equal to or on the order of a multiple of half the guided wavelength in the microstrip line.
  • the crossing is located on the slot at a distance from a closed end of said slot equal to or on the order of a multiple of half the guided wavelength in the slot.
  • the ends of the slots of the second and third antennas being located opposite the radiating end, lead to a rupture of the ground plane on which they are drawn forming at this end an open circuit.
  • the break in the ground plane can be short-circuited by means of a diode.
  • the invention is also a PCMCIA standard card which includes the antenna system.
  • FIG. 1 represents a card with PCMCIA standard
  • FIGS. 2 to 6 represent different embodiments of an antenna system for a PCMCIA card according to the invention.
  • FIG. 2 represents a first embodiment of a slot antenna system placed at the end of a PCMCIA card.
  • the electronic transmission reception device connected to said antennas is for example a system operating according to the standard
  • a first antenna 10 is used for transmission and second and third antennas 11 and 12 are used for reception.
  • the first to third antennas 10 to 12 are slot type antennas with longitudinal radiation, for example Vivaldi type antennas, etched on a ground plane 13.
  • the slots 10 to 12 are perpendicular to the outside edge of the substrate corresponding to the outside width of the PCMCIA card. Alternatively, to have a different antenna diversity, the slots 10 to 12 may not be perpendicular to this outer edge of the substrate, while keeping their opening on this same edge.
  • the size of the slots is determined to correspond to the desired frequency bands according to a known technique. For example, the slots have a width of 400 ⁇ m on the non-flared part.
  • Each slot 10 to 12 has a flared opening placed at the edge of the ground plane 13 and a short-circuit end placed inside the ground plane 13.
  • the flared openings are dimensioned for example as indicated in US Pat. No. 6,246,377.
  • the flared openings have a length L 0 equal to 12mm and a width W 0 equal to 8mm.
  • the spacing of the radiating openings of the second and third slots 11 and 12 is such that one can make the diversity of antennas in reception; they are separated by more than half the average wavelength of the transmission frequency band.
  • the first longitudinal radiation slot 10 is offset with respect to the second and third slots with longitudinal radiation 11 and 12 so that the radiating end of the first slot 10 extends beyond the radiating ends of the second and third slots 11 and 12.
  • the radiating end of the first slot 10 is in the areas of radiation from the second and third slots 11 and 12.
  • a notch 40 forming a demetallization of the ground plane 13 is placed between the first slot 10 and the second slot 11 as well as between the first slot 10 and the third slot 12.
  • Such an arrangement slots and two notches provides excellent insulation.
  • the first longitudinal radiation slot 10 may not be offset from the second and third longitudinal radiation slots 11 and 12. This does not change the operation of the antenna system.
  • a first microstrip line 14 is coupled to the first slot 10 by a Knorr type transition 15.
  • the transition 15 is located at a distance from the end of the micro-ribbon line equal to or of the order of an odd multiple of a quarter of the guided wavelength ⁇ m in the micro-ribbon line, and at a distance from the end of the slit equal to or of the order of an odd multiple of a quarter of the guided wavelength ⁇ f in the slit.
  • Second and third microstrip lines 16 and 17 are respectively coupled to the second and third slots 11 and 12 by transitions 18 and 19 of Knorr type.
  • the transitions 18 and 19 are located at a distance from the end of the microstrip lines 16 and 17 equal to or of the order of an odd multiple of a quarter of the guided wavelength ⁇ m in the microstrip line, and at a distance from the end of the slots 1 1 and 12 equal to or of the order of an odd multiple of a quarter of the guided wavelength ⁇ f in the slots.
  • the microstrip lines are dimensioned according to a conventional technique in order to allow the passage of the signals in the frequency bands indicated in table A.
  • the microstrip lines 14, 16 and 17 are 520 ⁇ m wide.
  • the micro-ribbon lines constitute the accesses of the slot-antennas, also called antenna feed lines.
  • FIG. 3 proposes a variant using a switch 20 to switch the second and third microstrip lines 16 and 17 on a common microstrip line 21.
  • the switch 20 is a microwave switch of a known type which includes means not shown and which will not be more detailed.
  • the first microstrip line 14 is separated into two microstrip lines 14 and 14b in order to cross the second microstrip line 16.
  • the connection between the two microstrip lines 14 and 14b is made by a coplanar line 22 connected by two transitions 23 and 24.
  • FIG. 4 presents another variant where the second and third microstrip lines are connected directly to the common microstrip line 21.
  • the switching of the second and third antennas 11 and 12 is done by the intermediate of two diodes 25 and 26 connected, on the one hand, respectively at the end of the second and third microstrip line 16 and 17, and on the other hand by the ground plane 13.
  • the diodes 25 and 26 are connected so that one is on and the other blocked when the second and third microstrip lines 16 and 17 are biased using either a positive or negative voltage.
  • FIGS. 3 and 4 use transitions 23 and 24 between the microstrip lines 14 and 14b and the coplanar line 22. These two transitions 23 and 24 also produce an attenuation of the signal.
  • the variant of FIG. 5 is proposed.
  • Access to the second and third slots 11 and 12 is here achieved using a common microstrip line 30 which intersects the first to third slots 10, 11 and 12 respectively at the first to third intersections 31, 32 and 33
  • Two neighboring intersections are separated from each other by an odd multiple of a quarter of the guided wavelength ⁇ m in said line.
  • the distance between the end of the first slot 10 and the first intersection 31 is equal to or of the order of a multiple of half the guided wavelength ⁇ f in said slot.
  • the distances, on the one hand between the first intersection 31 and the end of the first slit 10, and on the other hand between the first intersection 31 and the end of the common microstrip line 30 always being a multiple of the half of the guided wavelength ⁇ m or ⁇ f in said line or said slot, there can be no coupling between the first slot 10 and the common microstrip line 30.
  • each of the second and third slots 11 and 12 which is located opposite the radiation area opens respectively into a cavity 34 and 35 produced in the ground plane 13.
  • Each cavity 34 or 35 corresponds to a circuit open relative to the slot at this end.
  • This cavity can in particular be square in shape, for example of dimensions (10mm * 10mm), rectangular, polygonal, circular or even resemble a radial stub.
  • the distance between the ends of the second and third slots 11 and 12 located at the edge of the cavities 35 and 36 and respectively the second and third intersections 32 and 33 is equal to or of the order of an odd multiple of a quarter of the length of guided wave ⁇ f in said slots.
  • the ground plane 13 is separated into three parts 13a, 13b and 13c by breaking lines 36 and 37 which open respectively into the cavities 36 and 37.
  • the breaking lines are very fine cuts, for example of a width d '' approximately 150 ⁇ m from the ground plane 13 which behaves in open circuit with respect to direct current and in short circuit to the frequency bands used for transmission.
  • Two diodes 38 and 39 are placed at the limit between the second and third slots 11 and 12 and the cavities 34 and 35 respectively.
  • the external parts 13b and 13c of the ground plane 13 are electrically connected either to the electric ground, or to a direct voltage which can be either negative or positive.
  • the central part 13a is connected to a direct voltage either negative or positive.
  • it is connected to the electrical ground.
  • the diodes 38 and 39 are connected between the central part 13a and each of the external parts 13b and 13c of the ground plane 13 and oriented so that when one of the diodes is on, the other being blocked.
  • the voltage of the central part 13a of the ground plane 13 there is always a pass-through diode and a blocked diode.
  • Vivaldi antennas can be replaced by any other type of antenna powered by a line / slot transition (of printed dipole type, flared slot antenna or Tapered Slot Antenna in English, ...), or an antenna system such as shown in Figure 6 which uses simple slots.
  • the embodiments previously described show the diversity of antenna in reception. It is quite conceivable to make the diversity of antenna in emission. In this case, the receiving antenna will be placed between the transmitting antennas.

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Abstract

The invention relates to an antenna system comprising a first type of antenna (10) and second and third antennas (11,12) of a second type. The first, second and third antennas (10-12) are slits which are excited by longitudinal radiation and are placed on the same edge of the same substrate. The first antenna (10) is placed between the second and third antennas (11,12). The system is particularly suitable for integration in a PCMCIA card.

Description

SISTEME D'ANTENNES A FENTE RAYONNANTE RADIANT SLOT ANTENNA SYSTEM
L'invention se rapporte à un système d'antennes et plus particulièrement à des antennes à rayonnement longitudinal.The invention relates to an antenna system and more particularly to antennas with longitudinal radiation.
Dans le cadre des réseaux sans fil aux standards IEEE802.11 a ou Hiperlan2 fonctionnant à 5 GHz, il est envisagé de connecter un ordinateur portable. L'utilisation d'un port PCMCIA présente l'avantage d'avoir une interface compacte. Dans le cas d'une interface PCMCIA, il est judicieux de placer l'antenne à l'extrémité de la carte afin qu'elle soit dégagée de tout obstacle pour pouvoir rayonner correctement.Within the framework of wireless networks with IEEE802.11 a or Hiperlan2 standards operating at 5 GHz, it is envisaged to connect a portable computer. Using a PCMCIA port has the advantage of having a compact interface. In the case of a PCMCIA interface, it is a good idea to place the antenna at the end of the card so that it is clear of any obstacle in order to be able to radiate correctly.
Le format de la carte PCMCIA va induire des contraintes sur l'antenne située à l'extrémité de cette carte. La figure 1 représente une carte PCMCIA dont la largeur Lw est égale à 54 mm et la longueur L\ rentrant dans le lecteur est de l'ordre de 83,3 mm. Afin de conserver le caractère compact d'un ordinateur portable, il convient que la partie antenne sortant du lecteur soit la plus compacte possible. Ainsi, une contrainte sur l'antenne d'une telle interface est d'avoir une largeur qui ne dépasse pas la largeur Lw de la carte PCMCIA, et une longueur Lθ qui soit la plus courte possible. En outre, il est préférable que l'épaisseur E du boîtier de la carte corresponde à une épaisseur standardisée, égale à 5 mm pour les extensions sans fils.The format of the PCMCIA card will induce constraints on the antenna located at the end of this card. FIG. 1 represents a PCMCIA card whose width L w is equal to 54 mm and the length L \ entering the reader is of the order of 83.3 mm. To keep the compactness of a laptop, the antenna part coming out of the reader should be as compact as possible. Thus, a constraint on the antenna of such an interface is to have a width which does not exceed the width L w of the PCMCIA card, and a length L θ which is as short as possible. In addition, it is preferable that the thickness E of the card housing corresponds to a standardized thickness, equal to 5 mm for wireless extensions.
La contrainte de compacité du système d'antennes est relativement forte car un tel système doit intégrer une diversité d'antennes d'ordre 2 en réception et présenter des accès séparés en émission et en réception. Les antennes doivent fonctionner sur une bande de fréquence la plus large possible. Les antennes doivent rayonner en majorité vers l'extérieur de la carte afin de réduire l'interaction avec l'ordinateur comportant le lecteur PCMCIA.The constraint of compactness of the antenna system is relatively strong because such a system must integrate a variety of second order antennas in reception and have separate accesses in transmission and in reception. The antennas should operate on the widest possible frequency band. The antennas must mainly radiate towards the outside of the card in order to reduce interaction with the computer containing the PCMCIA reader.
Il n'existe pas à ce jour de solution pour un système d'antennes répondant à ces contraintes.To date, there is no solution for an antenna system that meets these constraints.
L'invention propose un système d'antennes à rayonnement longitudinal où les antennes d'émission et de réception sont alternées.The invention proposes a system of antennas with longitudinal radiation where the transmitting and receiving antennas are alternated.
L'invention est un système d'antennes qui comporte une première antenne d'un premier type, des deuxième et troisième antennes d'un deuxième type. Les première à troisième antennes sont des fentes excitées à rayonnement longitudinal placées sur un même bord d'un même substrat. La première antenne est placée entre les deuxième et troisième antennes.The invention is an antenna system which comprises a first antenna of a first type, second and third antennas of a second type. The first to third antennas are excited slots with longitudinal radiation placed on the same edge of the same substrate. The first antenna is placed between the second and third antennas.
Préférentiellement, la première antenne est une antenne d'émission et les deuxième et troisième antennes sont des antennes de réception. La première antenne est décalée par rapport aux deuxième et troisième antennes de sorte que l'extrémité rayonnante de la première antenne s'étende au-delà des extrémités rayonnantes des deuxième et troisième antennes, l'extrémité rayonnante de la première antenne se trouvant dans les zones de rayonnement des deuxième et troisième antennes.Preferably, the first antenna is a transmitting antenna and the second and third antennas are receiving antennas. The first antenna is offset from the second and third antennas so that the radiating end of the first antenna extends beyond the radiating ends of the second and third antennas, the radiating end of the first antenna being in the radiation areas of the second and third antennas.
Afin d'avoir un accès commun pour les deuxième et troisième antennes sans introduire de perte, les lignes d'alimentation des deuxième et troisième antennes constituent une même ligne micro-ruban. La ligne microruban constituant les lignes d'alimentation des fentes des deuxième et troisième antennes croise la fente de la première antenne. Le croisement est situé sur la ligne micro-ruban à une distance d'une extrémité de ladite ligne égale ou de l'ordre d'un multiple de la moitié de la longueur d'onde guidée dans la ligne micro-ruban. Le croisement est situé sur la fente à une distance d'une extrémité fermée de ladite fente égale ou de l'ordre d'un multiple de la moitié de la longueur d'onde guidée dans la fente. Les extrémités des fentes des deuxième et troisième antennes, se situant à l'opposé de l'extrémité rayonnante, débouchent sur une rupture du plan de masse sur lequel elles sont dessinées formant à cette extrémité un circuit ouvert. La rupture dans le plan de masse peut être court-circuitée par l'intermédiaire d'une diode. L'invention est également une carte au standard PCMCIA qui inclut le système d'antennes.In order to have common access for the second and third antennas without introducing any loss, the supply lines of the second and third antennas constitute the same microstrip line. The microstrip line constituting the feed lines of the slots of the second and third antennas crosses the slot of the first antenna. The crossing is located on the microstrip line at a distance from one end of said line equal to or on the order of a multiple of half the guided wavelength in the microstrip line. The crossing is located on the slot at a distance from a closed end of said slot equal to or on the order of a multiple of half the guided wavelength in the slot. The ends of the slots of the second and third antennas, being located opposite the radiating end, lead to a rupture of the ground plane on which they are drawn forming at this end an open circuit. The break in the ground plane can be short-circuited by means of a diode. The invention is also a PCMCIA standard card which includes the antenna system.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels : la figure 1 représente une carte au standard PCMCIA, les figures 2 à 6 représentent différents modes de réalisation d'un système d'antenne pour carte PCMCIA selon l'invention.The invention will be better understood, and other particularities and advantages will appear on reading the description which follows, the description referring to the appended drawings among which: FIG. 1 represents a card with PCMCIA standard, FIGS. 2 to 6 represent different embodiments of an antenna system for a PCMCIA card according to the invention.
Dans la description qui va suivre ainsi que sur les figures, les mêmes repères sont utilisés pour les mêmes éléments. La figure 2 représente un premier mode de réalisation d'un système d'antennes fente placé à l'extrémité d'une carte PCMCIA. Afin de simplifier la description, seule la partie antenne de la carte PCMCIA sera décrite. Le dispositif électronique d'émission réception connecté aux dites antennes est par exemple un système fonctionnant selon la normeIn the following description and in the figures, the same references are used for the same elements. FIG. 2 represents a first embodiment of a slot antenna system placed at the end of a PCMCIA card. In order to simplify the description, only the antenna part of the PCMCIA card will be described. The electronic transmission reception device connected to said antennas is for example a system operating according to the standard
IEEE802.11 a ou selon la norme Hiperian2, qui utilise des accès séparés en émission et en réception avec une diversité d'antenne d'ordre 2 à la réception. Les gammes de fréquences utilisées pour les standards considérés sont indiquées dans le tableau suivant : Tableau AIEEE802.11 a or according to the Hiperian2 standard, which uses separate accesses in emission and reception with a diversity of antenna of order 2 at the reception. The frequency ranges used for the standards considered are indicated in the following table: Table A
Une première antenne 10 est utilisée pour l'émission et des deuxième et troisième antennes 11 et 12 sont utilisées pour la réception. Les première à troisième antennes 10 à 12 sont des antennes de type fente à rayonnement longitudinal, par exemple des antennes de type Vivaldi, gravé sur un plan de masse 13. Les fentes 10 à 12 sont perpendiculaires au bord extérieur du substrat correspondant la largeur extérieure de la carte PCMCIA. En variante, pour avoir une diversité d'antenne différente, les fentes 10 à 12 peuvent ne pas être perpendiculaires à ce bord extérieur du substrat, tout en gardant leur ouverture sur ce même bord. La dimension des fentes est déterminée pour correspondre aux bandes de fréquences souhaitées selon une technique connue. A titre d'exemple, les fentes ont une largeur de 400μm sur la partie non évasée. Chaque fente 10 à 12 comporte une ouverture évasée placée au bord du plan de masse 13 et une fin en court-circuit placée à l'intérieure du plan de masse 13. Les ouvertures évasées sont dimensionnées par exemple comme indiquées dans le brevet US 6,246,377. A titre d'exemple, les ouvertures évasées ont une longueur L0 égale à 12mm et une largeur W0 égale à 8mm. L'espacement des ouvertures rayonnantes des deuxième et troisième fentes 11 et 12 est tel que l'on puisse faire de la diversité d'antennes en réception; elles sont séparées de plus de la moitié de la longueur d'onde moyenne de la bande de fréquences de transmission. La première fente à rayonnement longitudinal 10 est décalée par rapport aux deuxième et troisième fentes à rayonnement longitudinal 11 et 12 de sorte que l'extrémité rayonnante de la première fente 10 s'étende au-delà des extrémités rayonnantes des deuxième et troisième fentes 11 et 12. L'extrémité rayonnante de la première fente 10 se trouve dans les zones de rayonnement des deuxième et troisième fentes 11 et 12. Une encoche 40 formant une démétallisation du plan de masse 13 est placée entre la première fente 10 et la deuxième fente 11 ainsi qu'entre la première fente 10 et la troisième fente 12. Une telle disposition des fentes et des deux encoches permet d'avoir une excellente isolation. La première fente à rayonnement longitudinal 10 peut ne pas être décalée par rapport aux deuxième et troisième fentes à rayonnement longitudinal 11 et 12. Cela ne change rien au fonctionnement du système d'antennes.A first antenna 10 is used for transmission and second and third antennas 11 and 12 are used for reception. The first to third antennas 10 to 12 are slot type antennas with longitudinal radiation, for example Vivaldi type antennas, etched on a ground plane 13. The slots 10 to 12 are perpendicular to the outside edge of the substrate corresponding to the outside width of the PCMCIA card. Alternatively, to have a different antenna diversity, the slots 10 to 12 may not be perpendicular to this outer edge of the substrate, while keeping their opening on this same edge. The size of the slots is determined to correspond to the desired frequency bands according to a known technique. For example, the slots have a width of 400 μm on the non-flared part. Each slot 10 to 12 has a flared opening placed at the edge of the ground plane 13 and a short-circuit end placed inside the ground plane 13. The flared openings are dimensioned for example as indicated in US Pat. No. 6,246,377. For example, the flared openings have a length L 0 equal to 12mm and a width W 0 equal to 8mm. The spacing of the radiating openings of the second and third slots 11 and 12 is such that one can make the diversity of antennas in reception; they are separated by more than half the average wavelength of the transmission frequency band. The first longitudinal radiation slot 10 is offset with respect to the second and third slots with longitudinal radiation 11 and 12 so that the radiating end of the first slot 10 extends beyond the radiating ends of the second and third slots 11 and 12. The radiating end of the first slot 10 is in the areas of radiation from the second and third slots 11 and 12. A notch 40 forming a demetallization of the ground plane 13 is placed between the first slot 10 and the second slot 11 as well as between the first slot 10 and the third slot 12. Such an arrangement slots and two notches provides excellent insulation. The first longitudinal radiation slot 10 may not be offset from the second and third longitudinal radiation slots 11 and 12. This does not change the operation of the antenna system.
Une première ligne micro-ruban 14 est couplée à la première fente 10 par une transition 15 de type Knorr. La transition 15 est située à une distance de la fin de 'la ligne micro-ruban égale ou de l'ordre d'un multiple impair du quart de la longueur d'onde guidée λm dans la ligne micro-ruban, et à une distance de la fin de la fente égale ou de l'ordre d'un multiple impair du quart de la longueur d'onde guidé λf dans la fente. Des deuxième et troisième lignes micro-ruban 16 et 17 sont respectivement couplées aux deuxième et troisième fentes 11 et 12 par des transitions 18 et 19 de type Knorr. Les transitions 18 et 19 sont situées à une distance de la fin des lignes micro-ruban 16 et 17 égale ou de l'ordre d'un multiple impair du quart de la longueur d'onde guidée λm dans la ligne micro-ruban, et à une distance de la fin des fentes 1 1 et 12 égale ou de l'ordre d'un multiple impair du quart de la longueur d'onde guidée λf dans les fentes. Les lignes micro-ruban sont dimensionnées selon une technique classique afin de permettre le passage des signaux dans les bandes de fréquence indiquées au tableau A. A titre d'exemple, les lignes micro-ruban 14, 16 et 17 font 520 μm de large. Les lignes micro-ruban constituent les accès des antennes-fentes, également appelées des lignes d'alimentation des antennes.A first microstrip line 14 is coupled to the first slot 10 by a Knorr type transition 15. The transition 15 is located at a distance from the end of the micro-ribbon line equal to or of the order of an odd multiple of a quarter of the guided wavelength λ m in the micro-ribbon line, and at a distance from the end of the slit equal to or of the order of an odd multiple of a quarter of the guided wavelength λ f in the slit. Second and third microstrip lines 16 and 17 are respectively coupled to the second and third slots 11 and 12 by transitions 18 and 19 of Knorr type. The transitions 18 and 19 are located at a distance from the end of the microstrip lines 16 and 17 equal to or of the order of an odd multiple of a quarter of the guided wavelength λ m in the microstrip line, and at a distance from the end of the slots 1 1 and 12 equal to or of the order of an odd multiple of a quarter of the guided wavelength λ f in the slots. The microstrip lines are dimensioned according to a conventional technique in order to allow the passage of the signals in the frequency bands indicated in table A. By way of example, the microstrip lines 14, 16 and 17 are 520 μm wide. The micro-ribbon lines constitute the accesses of the slot-antennas, also called antenna feed lines.
Afin de minimiser la taille de la carte PCMCIA, seules les parties rayonnantes peuvent se trouver dans la partie de la carte située en dehors du lecteur de carte. Toutefois, il convient d'éloigner légèrement les ouvertures évasées du lecteur de carte afin d'éviter une perturbation dans les rayonnements des antennes. Les longueurs de fente entre les transitions et la zone de rayonnement sont à fixer en fonction de ce que l'on désire, en sachant que cette longueur peut être nulle. Le système décrit précédemment est une bonne solution d'intégration d'antennes adaptée aux standards souhaités. Ce système présente deux accès en réception pour faire de la diversité. Néanmoins, il est préférable d'avoir un unique accès en réception afin d'éviter de dupliquer les composants en réception (amplificateurs, filtres, moyens de transposition). A cet effet, la figure 3 propose une variante utilisant un commutateur 20 pour commuter les deuxième et troisième lignes microruban 16 et 17 sur une ligne micro-ruban commune 21. Le commutateur 20 est un commutateur hyperfréquence d'un type connu qui comporte des moyens de commande non représentés et qui ne sera pas plus détaillé.In order to minimize the size of the PCMCIA card, only the radiating parts can be located in the part of the card located outside the card reader. However, the flared openings of the card reader should be moved slightly away to avoid disturbance in the radiation from the antennas. The slit lengths between the transitions and the radiation area are to be fixed according to what is desired, knowing that this length can be zero. The system described above is a good antenna integration solution adapted to the desired standards. This system has two accesses for reception to make diversity. However, it is preferable to have a single reception access in order to avoid duplicating the reception components (amplifiers, filters, transposition means). To this end, FIG. 3 proposes a variant using a switch 20 to switch the second and third microstrip lines 16 and 17 on a common microstrip line 21. The switch 20 is a microwave switch of a known type which includes means not shown and which will not be more detailed.
La ligne première ligne micro-ruban 14 est séparée en deux lignes micro-ruban 14 et 14b afin de croiser la deuxième ligne micro-ruban 16. La liaison entre les deux lignes micro-ruban 14 et 14b se fait par l'intermédiaire d'une ligne coplanaire 22 reliée par deux transitions 23 et 24.The first microstrip line 14 is separated into two microstrip lines 14 and 14b in order to cross the second microstrip line 16. The connection between the two microstrip lines 14 and 14b is made by a coplanar line 22 connected by two transitions 23 and 24.
L'utilisation du commutateur 20 entraîne une atténuation du signal qu'il convient de compenser. Afin d'éviter cette compensation, la figure 4 présente une autre variante où les deuxième et troisième lignes micro-ruban sont reliées directement à la ligne micro-ruban commune 21. La commutation des deuxième et troisième antennes 11 et 12 se fait par l'intermédiaire de deux diodes 25 et 26 connectées, d'une part, respectivement au bout des deuxième et troisième ligne micro-ruban 16 et 17, et d'autre par au plan de masse 13. Les diodes 25 et 26 sont connectées de sorte que l'une soit passante et l'autre bloquée lorsque les deuxième et troisième lignes micro-ruban 16 et 17 sont polarisées à l'aide d'une tension soit positive, soit négative. Lorsque qu'une diode 25 ou 26 est bloquée, celle- ci met en circuit ouvert le bout de la ligne micro-ruban 16 ou 17 qui lui est associée et assure ainsi le couplage entre ladite ligne et la fente associée. Lorsqu'une diode 25 ou 26 est passante, celle-ci court-circuite la ligne micro- ruban 16 ou 17 qui lui est associée avec le plan de masse pour les hautes fréquences et il n'y a plus de couplage entre ladite ligne et la fente associée. La sélection de l'antenne de réception se fait uniquement par une simple polarisation de la ligne micro-ruban commune 21.The use of switch 20 leads to an attenuation of the signal which must be compensated. In order to avoid this compensation, FIG. 4 presents another variant where the second and third microstrip lines are connected directly to the common microstrip line 21. The switching of the second and third antennas 11 and 12 is done by the intermediate of two diodes 25 and 26 connected, on the one hand, respectively at the end of the second and third microstrip line 16 and 17, and on the other hand by the ground plane 13. The diodes 25 and 26 are connected so that one is on and the other blocked when the second and third microstrip lines 16 and 17 are biased using either a positive or negative voltage. When a diode 25 or 26 is blocked, this puts in open circuit the end of the microstrip line 16 or 17 which is associated with it and thus ensures the coupling between said line and the associated slot. When a diode 25 or 26 is conducting, this short-circuits the microstrip line 16 or 17 which is associated with it with the ground plane for the high frequencies and there is no longer any coupling between said line and the associated slot. The reception antenna is selected only by a simple polarization of the common microstrip line 21.
Les modes de réalisation des figures 3 et 4 utilisent cependant tous les deux des transitions 23 et 24 entre lés lignes micro-ruban 14 et 14b et la ligne coplanaire 22. Ces deux transitions 23 et 24 produisent également une atténuation du signal. Afin de supprimer l'atténuation liée aux transitions 23 et 24 tout en supprimant également l'atténuation liée à un commutateur 20 et tout en utilisant qu'un seul accès pour les deux antennes de réception, il est proposé la variante de la figure 5.The embodiments of FIGS. 3 and 4 however both use transitions 23 and 24 between the microstrip lines 14 and 14b and the coplanar line 22. These two transitions 23 and 24 also produce an attenuation of the signal. To remove attenuation related to transitions 23 and 24 while also suppressing the attenuation linked to a switch 20 and while using only one access for the two reception antennas, the variant of FIG. 5 is proposed.
L'accès aux deuxième et troisième fentes 11 et 12 est ici réalisé à l'aide d'une ligne micro-ruban commune 30 qui croise les première à troisième fentes 10, 11 et 12 respectivement aux première à troisième intersections 31 , 32 et 33. Deux intersections voisines sont séparées entre elles d'une distance multiple impaire du quart de la longueur d'onde guidée λm dans ladite ligne. L'intersection 32 la plus proche de l'extrémité de la ligne commune 30 et située également à une distance de ladite extrémité égale ou de l'ordre d'un multiple impair du quart de la longueur d'onde guidée λm dans ladite ligne. La distance entre la fin de la première fente 10 et la première intersection 31 est égale ou de l'ordre d'un multiple de la moitié de la longueur d'onde guidée λf dans ladite fente. Les distances, d'une part entre la première intersection 31 et la fin de la première fente 10, et d'autre part entre la première intersection 31 et l'extrémité de la ligne micro-ruban commune 30 se trouvant toujours être multiple de la moitié de la longueur d'onde guidée λm ou λf dans ladite ligne ou ladite fente, il ne peut y avoir de couplage entre la première fente 10 et la ligne micro-ruban commune 30.Access to the second and third slots 11 and 12 is here achieved using a common microstrip line 30 which intersects the first to third slots 10, 11 and 12 respectively at the first to third intersections 31, 32 and 33 Two neighboring intersections are separated from each other by an odd multiple of a quarter of the guided wavelength λm in said line. The intersection 32 closest to the end of the common line 30 and also located at a distance from said end equal to or of the order of an odd multiple of a quarter of the guided wavelength λ m in said line . The distance between the end of the first slot 10 and the first intersection 31 is equal to or of the order of a multiple of half the guided wavelength λf in said slot. The distances, on the one hand between the first intersection 31 and the end of the first slit 10, and on the other hand between the first intersection 31 and the end of the common microstrip line 30 always being a multiple of the half of the guided wavelength λ m or λ f in said line or said slot, there can be no coupling between the first slot 10 and the common microstrip line 30.
L'extrémité de chacune des deuxième et troisième fentes 11 et 12 qui est située à l'opposée de la zone de rayonnement débouche respectivement dans une cavité 34 et 35 réalisée dans le plan de masse 13. Chaque cavité 34 ou 35 correspond à un circuit ouvert par rapport à la fente à cette extrémité. Cette cavité peut être notamment de forme carrée, par exemple de dimensions (10mm*10mm), rectangulaire, polygonale, circulaire ou même s'apparenter à un stub radial. La distance entre les extrémités des deuxième et troisième fentes 11 et 12 situées en bordure des cavités 35 et 36 et respectivement les deuxième et troisième intersections 32 et 33 est égale ou de l'ordre d'un multiple impair du quart de la longueur d'onde guidée λf dans lesdites fentes.The end of each of the second and third slots 11 and 12 which is located opposite the radiation area opens respectively into a cavity 34 and 35 produced in the ground plane 13. Each cavity 34 or 35 corresponds to a circuit open relative to the slot at this end. This cavity can in particular be square in shape, for example of dimensions (10mm * 10mm), rectangular, polygonal, circular or even resemble a radial stub. The distance between the ends of the second and third slots 11 and 12 located at the edge of the cavities 35 and 36 and respectively the second and third intersections 32 and 33 is equal to or of the order of an odd multiple of a quarter of the length of guided wave λ f in said slots.
Le plan de masse 13 est séparé en trois parties 13a, 13b et 13c par des lignes de rupture 36 et 37 qui débouchent respectivement dans les cavités 36 et 37. Les lignes de rupture sont des découpes très fines, par exemple d'une largeur d'environ 150μm du plan de masse 13 qui se comporte en circuit ouvert vis à vis du courant continu et en court circuit aux bandes de fréquence utilisées pour la transmission. Deux diodes 38 et 39 sont placées à la limite entre les deuxième et troisième fentes 11 et 12 et respectivement les cavités 34 et 35.The ground plane 13 is separated into three parts 13a, 13b and 13c by breaking lines 36 and 37 which open respectively into the cavities 36 and 37. The breaking lines are very fine cuts, for example of a width d '' approximately 150 μm from the ground plane 13 which behaves in open circuit with respect to direct current and in short circuit to the frequency bands used for transmission. Two diodes 38 and 39 are placed at the limit between the second and third slots 11 and 12 and the cavities 34 and 35 respectively.
Les parties extérieures 13b et 13c du plan de masse 13 sont électriquement reliées soit à la masse électrique, soit à une tension continue pouvant être soit négative, soit positive. Dans le premier cas, la partie centrale 13a est reliée à une tension continue soit négative, soit positive. Dans le deuxième cas, elle est reliée à la masse électrique. Les diodes 38 et 39 sont connectées entre la partie centrale 13a et chacune des parties extérieures 13b et 13c du plan de masse 13 et orientées de sorte que lorsqu'une des diodes est passante, l'autre se trouvant bloquée. Ainsi, quelle que soit la tension de la partie centrale 13a du plan de masse 13, il y a toujours une diode passante et une diode bloquée.The external parts 13b and 13c of the ground plane 13 are electrically connected either to the electric ground, or to a direct voltage which can be either negative or positive. In the first case, the central part 13a is connected to a direct voltage either negative or positive. In the second case, it is connected to the electrical ground. The diodes 38 and 39 are connected between the central part 13a and each of the external parts 13b and 13c of the ground plane 13 and oriented so that when one of the diodes is on, the other being blocked. Thus, whatever the voltage of the central part 13a of the ground plane 13, there is always a pass-through diode and a blocked diode.
Lorsqu'une diode 38 ou 39 est bloquée, celle-ci produit un court circuit à l'extrémité de la fente 11 ou 12 qui lui est associée. Il y a alors couplage entre la fente 1 1 ou 12 et la ligne commune 30. Lorsqu'une diode 38 ou 39 est bloquée, un plan de court circuit est ramené au niveau de l'intersection 32 ou 33 et aucun couplage ne se produit entre la fente 11 ou 12 et la ligne commune 30. La sélection se fait par une simple polarisation soit de la partie centrale 13a du plan de masse 13, soit des parties extérieures 13b et 13c du plan de masse 13.When a diode 38 or 39 is blocked, it produces a short circuit at the end of the slot 11 or 12 which is associated with it. There is then coupling between the slot 1 1 or 12 and the common line 30. When a diode 38 or 39 is blocked, a short circuit plane is brought to the level of the intersection 32 or 33 and no coupling occurs between the slot 11 or 12 and the common line 30. The selection is made by a simple polarization either of the central part 13a of the ground plane 13, or of the external parts 13b and 13c of the ground plane 13.
D'autres variantes sont possibles. Les antennes Vivaldi peuvent être remplacées par tout autre type d'antenne alimentée par une transition ligne/fente (de type dipôle imprimé, antenne fente évasée ou Tapered Slot Antenna en langue anglaise, ...), ou un système d'antennes tel que représenté sur la figure 6 qui utilise de simples fentes.Other variations are possible. Vivaldi antennas can be replaced by any other type of antenna powered by a line / slot transition (of printed dipole type, flared slot antenna or Tapered Slot Antenna in English, ...), or an antenna system such as shown in Figure 6 which uses simple slots.
Egalement, les modes de réalisation précédemment décrits montrent de la diversité d'antenne en réception. Il est tout à fait concevable de faire de la diversité d'antenne en émission. Dans ce cas, l'antenne de réception sera placée entre les antennes d'émission. Also, the embodiments previously described show the diversity of antenna in reception. It is quite conceivable to make the diversity of antenna in emission. In this case, the receiving antenna will be placed between the transmitting antennas.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système d'antennes qui comporte :1. Antenna system which includes:
- une première antenne (10) d'un premier type, et - des deuxième et troisième antennes (11 , 12) d'un deuxième type, caractérisé en ce que les première à troisième antennes (10 à 12) sont des fentes excitées à rayonnement longitudinal placées sur un même bord d'un même substrat, et en ce que la première antenne (10) est placée entre les deuxième et troisième antennes (11 , 12).- a first antenna (10) of a first type, and - second and third antennas (11, 12) of a second type, characterized in that the first to third antennas (10 to 12) are slots excited at longitudinal radiation placed on the same edge of the same substrate, and in that the first antenna (10) is placed between the second and third antennas (11, 12).
2. Système selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la première antenne (10) est une antenne d'émission et les deuxième et troisième antennes (11 , 12) sont des antennes de réception, et en ce que la première antenne (10) est décalée par rapport aux deuxième et troisième antennes (11 , 12) de sorte que l'extrémité rayonnante de la première antenne (10) s'étende au-delà des extrémités rayonnantes des deuxième et troisième antennes (11 , 12) , l'extrémité rayonnante de la première antenne (10) se trouvant dans les zones de rayonnement des deuxième et troisième antennes (11 , 12).2. System according to claim 1, characterized in that the first antenna (10) is a transmitting antenna and the second and third antennas (11, 12) are receiving antennas, and in that the first antenna (10 ) is offset from the second and third antennas (11, 12) so that the radiating end of the first antenna (10) extends beyond the radiating ends of the second and third antennas (11, 12), l radiating end of the first antenna (10) located in the radiation areas of the second and third antennas (11, 12).
3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une encoche (40) dans un plan de masse (13) du substrat est placée entre la première antenne (10) et la deuxième antenne (11 ) ainsi qu'entre la première antenne (10) et la troisième antenne (12).3. System according to claim 1 or 2, characterized in that a notch (40) in a ground plane (13) of the substrate is placed between the first antenna (10) and the second antenna (11) as well as between the first antenna (10) and the third antenna (12).
4. Système selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les fentes (10 à 12) sont excitées par des lignes d'alimentation constituée de lignes micro-ruban (14, 16, 17, 30).4. System according to one of claims 1 to 3, characterized in that the slots (10 to 12) are excited by supply lines consisting of microstrip lines (14, 16, 17, 30).
5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que les lignes d'alimentation des deuxième et troisième antennes (11 , 12) constituent une même ligne micro-ruban (30).5. System according to claim 4, characterized in that the supply lines of the second and third antennas (11, 12) constitute the same microstrip line (30).
6. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que la ligne micro-ruban (30) constituant les lignes d'alimentation des fentes des deuxième et troisième antennes (11 , 12) croise la fente de la première antenne (10), en ce que le croisement (31 ) est situé sur la ligne micro-ruban (30) à une distance, d'une extrémité de ladite ligne, de l'ordre d'un multiple impair de la moitié de la longueur d'onde guidée (λm) dans la ligne microruban, et en ce que le croisement (31 ) est situé sur la fente (10) à une distance d'une extrémité fermée de ladite fente de l'ordre d'un multiple impair de la moitié de la longueur d'onde guidée (λf) dans la fente.6. System according to claim 5, characterized in that the microstrip line (30) constituting the supply lines of the slots of the second and third antennas (11, 12) crosses the slot of the first antenna (10), in that the crossing (31) is located on the microstrip line (30) at a distance from one end of said line, of the order of an odd multiple of half the guided wavelength (λ m ) in the microstrip line, and in that the crossing (31) is located on the slot (10) at a distance from a closed end of said slot of the order of a multiple odd of half the guided wavelength (λ f ) in the slit.
7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que les extrémités des fentes des deuxième et troisième antennes (11 , 12), se situant à l'opposé de l'extrémité rayonnante, débouchent sur une rupture (34, 35) du plan de masse sur lequel elles sont dessinées, la rupture du plan de masse pouvant être court-circuitée par l'intermédiaire d'une diode (38, 39).7. System according to claim 6, characterized in that the ends of the slots of the second and third antennas (11, 12), being located opposite the radiating end, lead to a rupture (34, 35) of the plane ground on which they are drawn, the rupture of the ground plane can be short-circuited by means of a diode (38, 39).
8. Carte d'interface au standard PCMCIA caractérisé en ce qu'elle comporte un système d'antenne selon l'une des revendications 1 à 7.8. PCMCIA standard interface card characterized in that it comprises an antenna system according to one of claims 1 to 7.
9. Carte selon la revendication 8, caractérisé en ce que le système d'antennes est placé en bout de carte dans une zone placée à l'extérieur d'un lecteur de carte. 9. Card according to claim 8, characterized in that the antenna system is placed at the end of the card in an area placed outside a card reader.
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