EP1702388A1 - Antenne configurable et orientable, station de base correspondante - Google Patents

Antenne configurable et orientable, station de base correspondante

Info

Publication number
EP1702388A1
EP1702388A1 EP04805862A EP04805862A EP1702388A1 EP 1702388 A1 EP1702388 A1 EP 1702388A1 EP 04805862 A EP04805862 A EP 04805862A EP 04805862 A EP04805862 A EP 04805862A EP 1702388 A1 EP1702388 A1 EP 1702388A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bars
wires
antenna
bar
wire
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Withdrawn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
EP04805862A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
André DE LUSTRAC
Kouroch Mahdjoubi
Anne-Claude Tarot
Halim Boutayeb
Claude Terret
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.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Rennes 1
Universite Paris Sud Paris 11
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Rennes 1
Universite Paris Sud Paris 11
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 Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Universite de Rennes 1, Universite Paris Sud Paris 11 filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Publication of EP1702388A1 publication Critical patent/EP1702388A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/0006—Devices acting selectively as reflecting surface, as diffracting or as refracting device, e.g. frequency filtering or angular spatial filtering devices
    • H01Q15/006—Selective devices having photonic band gap materials or materials of which the material properties are frequency dependent, e.g. perforated substrates, high-impedance surfaces
    • H01Q15/0066—Selective devices having photonic band gap materials or materials of which the material properties are frequency dependent, e.g. perforated substrates, high-impedance surfaces said selective devices being reconfigurable, tunable or controllable, e.g. using switches
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/28—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using a secondary device in the form of two or more substantially straight conductive elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/44—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the electric or magnetic characteristics of reflecting, refracting, or diffracting devices associated with the radiating element
    • H01Q3/446—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the electric or magnetic characteristics of reflecting, refracting, or diffracting devices associated with the radiating element the radiating element being at the centre of one or more rings of auxiliary elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/44—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the electric or magnetic characteristics of reflecting, refracting, or diffracting devices associated with the radiating element
    • H01Q3/46—Active lenses or reflecting arrays

Definitions

  • the present invention relates to a radio antenna which makes it possible to configure in space one or more lobes or beams, these terms being here equivalent, of emission / reception of electromagnetic waves and therefore of configuring its radiative diagram. It finds 10 applications in the field of transmission / reception in radio electromagnetic waves and in particular as a mobile telephone antenna. It allows in particular the conformation and switching of radioelectric beams or lobes within a base station of a telephone network or of radiocommunication data transmissions with mobile stations both in transmission and in reception (E / R).
  • a steerable directional antenna a structurally directional antenna is produced on the one hand and, on the other hand, it is moved to orient it in space, generally in rotation, so that its diagram of electromagnetic radiation is oriented in the desired direction.
  • the radiation pattern remains identical in shape throughout the rotation. It is therefore desirable to have non-mechanical means making it possible to modify the orientation of the radiation pattern in space. In addition, it also appears desirable to be able to modify the structure of the radiation diagram, in particular the number of emission / reception lobes and / or their shapes in space.
  • Smart antennas made with adaptive antennas generally consist of a network of radiating elements controlled by a digital signal processor (or DSP, for "Digital Signal Processor”). They can automatically adapt their radiation pattern according to the external signals received.
  • DSP Digital Signal Processor
  • L ' set of rods forming the BIP material of this type of antenna is a periodic structure, called BIP structure, mainly composed of parallel conductors and in which a radiating element acts.
  • BIP structure mainly composed of parallel conductors and in which a radiating element acts.
  • the electromagnetic characteristics of this BIP structure depend mainly on the emission frequency / reception of the radiating element. Its frequency response to a plane wave alternately presents frequency bands authorizing or not the propagation through the BIP structure.
  • the invention which is proposed has in particular the objective of overcoming the drawbacks of the state of the art concerning antennas of the type using a material with Photonic Forbidden Band (BIP material) and forming a determined structure which can be qualified of photonic crystal.
  • the antenna of the invention can be used to orient (direction) and / or shape (shape) a single beam or several simultaneous beams. It can also be used to conform and switch different beams: we can then speak of beam-switching antenna.
  • the antenna of the invention differs from antennas with a BIP structure known by the fact that the implantation of the elements (wires / bars) within the antenna and around the radiating element is not done. according to a square mesh but according to a distribution along closed curves concentric to each other at the center of which is the radiating element.
  • the shape of the closed curves is preferably circular (circles) but it can be more complex in particular with the type of ellipse, cycloid or other rounded curves.
  • the shape of the elements making up the antenna (radiating element and / or the wires / bars) is preferably linear but it can be different and in particular curved for the wires / bars.
  • the invention relates to an antenna allowing the conformation of at least one beam of radio waves of at least one determined wavelength, of the type comprising at least one element radiating the waves, preferably passive, placed in a set of wires or bars reflecting the wave and substantially parallel to each other, made of a material with Photonic Forbidden Band (BIP) and forming a determined structure, said determined structure having defects so as to conform said at least one beam in a direction depending on the position and / or the configuration of said faults.
  • the wires or bars and the faults are arranged on a set of N closed concentric curves of a plane, N being greater than or equal to one, the radiating element being disposed inside the most curved internal.
  • the following means which can be combined according to all the technically possible possibilities, are used: - the curves are chosen from circles, ellipses, cycloids and, preferably, are all circles, the radiating element being placed substantially at the common center of the circles; - the maximum distance separating the innermost curve (in practice a wire / bar on the innermost curve) and the radiating element is less than or equal to a quarter of the wavelength (of the shortest wavelength in the case where several wavelengths are possible), - the distance separating the innermost curve and the radiating element is greater than a quarter of the wavelength (of the shortest wavelength in the case where several wavelengths are possible), in order to reduce the weight and / or the production cost and / or to facilitate the impedance adaptation, etc.
  • the maximum distance separating two successive contiguous curves is less than or equal to a quarter of the length wavelength (of the shortest wavelength in the case where several wavelengths are possible)
  • - the adjacent wires / bars or faults along a given curve are arranged at equidistant points transversely (corresponds to a constant transverse period in the case of a curve which is a circle);
  • - the transverse distances of the adjacent wires / bars or defects are all equal for all the curves (corresponds to a constant and equal transverse period for all the circles in the case of curves which are circles);
  • the curves are circles and the wires / bars or defects are arranged in at least two concentric circles around the radiant element that is substantially central according to a periodic transverse distribution which is constant and equal for all the circles;
  • - the wires / bars or faults are arranged along distribution axes passing through the radiating element and in the
  • the invention finally consists of a base station which comprises at least one beam-switching antenna according to one or more of the preceding characteristics.
  • the invention therefore consists of a tunable electromagnetic material derived from photonic band gap materials (BIP) and preferably having a cylindrical symmetry. This material will hereinafter be called BIP Accordable Conformé material (BIPAC).
  • BIP photonic band gap materials
  • BIPAC BIP Accordable Conformé material
  • the main destination of this material is the use as an active deflector in base station antennas, in particular for civil telecommunications networks (GSM and UMTS).
  • the antenna is produced by surrounding an element radiating electromagnetic waves (preferably omnidirectional at least in an xy plane) with a structure of Faraday cage type with bars (or wires) which are perpendicular to the xy plane (and parallel to the radiating element), each of the bars of the cage being able to selectively be made conductive of the waves, it then appears as a reflector of the electromagnetic waves, in whole or by section (s) very long (continuous state) or be conductive only on very small segments (discontinuous state), the segments being separated from each other by insulators and the segments being of a length such that the bar then appears substantially transparent for the waves.
  • the total length of the bars in the continuous state is large compared to the wavelength of the waves to be emitted or received because they then appear to be in a conductive state vis-à-vis -vis these waves which prevents (or limit) by reflection their exit outside the antenna. It is understood that in this very long case with controllable wires / bars (in particular by components which are diodes), it is necessary to use many components. However, it has been observed in practice that, surprisingly, shorter lengths of the wires / bars could be used advantageously and it is thus possible to use lengths of wires / bars greater than or equal to half the length d 'wave.
  • each wire / bar is approximately 17 cm.
  • the term “large” for the length of the wires / bars (or continuous conductive parts / reflectors of the waves) must be considered more in a functional aspect than in pure length since one can make antennas with wires / bars of a length which can be reduced to half the wavelength and whose continuous wires / bars behave well as wave conductors / reflectors.
  • each of the bars can thus be made conductive / reflective (continuous state) or non-conductive / transparent (discontinuous state) vis-à-vis the waves is of the type with very small segments separated by radioelectric insulators with, in parallel with the insulators, switching means making it possible to connect electrically continuously and alternately or only alternately (capacitive connection for example) two by two adjacent segments of an insulator.
  • the mean term of parallel switching of the insulator corresponds as well to the case where an insulator is always present (switch controlled in parallel with an insulating spacer), as to the case where the insulator becomes conductive (diode for example ).
  • the terms wire or bar will be used interchangeably to designate conductive / reflective or non-conductive / transparent (radio) electric elements of the antenna structure. In practice, depending on the frequencies used by the antenna, it may be preferable to use bars for very high frequencies for which skin effects are present rather than wires.
  • the bars can be hollow and internally allow the passage of in particular electrical connections for the control of active switching components between isolated segments of the bar, these connections can thus be partially shielded by the presence of the bar.
  • the term (radio) electric is used to define the conductive / reflective or non-conductive / transparent state of the wires / bars overall and conductive or non-conductive of the active switching components specifically because if, at a minimum, conduction or non-conduction must concern radio waves (alternating), these elements can be more conductive or non-conductive towards a possible direct current.
  • a capacitive link for example in an active switching element, is conductive for radio waves but insulating for DC, so a switching can be obtained by varying the value of the capacitance (varicap).
  • an inductive link for example in an active switching element, is non-conductive for radio waves but conductive for direct current, a switching can therefore be obtained by varying the value of the inductor. It is also possible to associate capacitive and inductive components in plug circuits (non-conductive) forming active switching elements and the values of the components of which can be varied in order to make them conductive. In order to improve the behavior of the antenna, it is also possible to correct the presence of stray capacitances (in particular for the diodes) or stray self (in particular for the connections of the diodes), by additional corrective components, in particular chokes parasitic capacities and capacity against parasitic coils, see combinations of these components.
  • These active switching components can for example be diodes which are turned on or off depending on whether or not a current is applied.
  • the active switching components can be conductive or non-conductive at rest (a non-polarized diode, at rest, is non-conductive, neglecting its parasitic capacity).
  • the antenna of the invention in the preferred case of a distribution of the layers of wires / bars in concentric circles is particularly well suited to excitations by cylindrical waves produced by a radiating element of the dipole type placed in its center. Depending on its configuration, it makes it possible to produce at least one radio beam (lobe) of any opening, which can rotate 360 °.
  • the antennas must be capable of having a directional radiating beam orientable through 360 °, capable of following a user during his movement.
  • the antenna of the invention in particular in its preferred configuration of circular (cylindrical) layers, is simple to implement and inexpensive. It is recalled that in the current antennas of the base stations, the direction of the beams is fixed and does not allow the operators to adapt to telephone traffic.
  • the BIP structure according to the invention and preferably in its form with a cylindrical BIP structure and in the case where it can be controlled, makes it possible to obtain beam agility. This makes it possible to follow the mobiles, to dynamically modify the coverage areas according to the needs of the moment, to give priority to particular sectors during peak hours, etc.
  • FIG. 1 which represents a cross-sectional view of an antenna comprising a BIP structure of the state of the art square mesh
  • FIG. 2 which represents a first particular embodiment of a cylindrical BIP structure according to the invention
  • FIG. 3 which represents a second particular embodiment of a cylindrical BIP structure according to the invention
  • FIG. 4 which represents an example of antenna according to the invention comprising a cylindrical BIP structure according to the first embodiment illustrated in FIG. 2 and with faults obtained by withdrawal of wires / bars
  • FIG. 5 which represents an example of antenna according to the invention comprising a cylindrical BIP structure according to the second embodiment illustrated in FIG.
  • FIG. 6 which represents radiation patterns obtained for the antennas of FIGS. 4 and 5;
  • FIG. 7 which represents a schematic perspective view of an antenna according to the invention comprising a cylindrical BIP structure;
  • FIG. 8 which represents a real perspective view of an exemplary antenna according to the invention comprising a cylindrical BIP structure;
  • FIG. 9 which illustrates the operation of a beam switching antenna, FIG.
  • FIG. 10 which represents in (a) a perspective view of an antenna formed from a 90 ° BIPAC material, the wires / bars being arranged on spokes separated angularly by 90 ° and in (b) a top view of an antenna formed of a BIPAC material 30 °, the wires / bars being arranged on spokes separated angularly by 30 °,
  • Figure 1 1 (a) to (d) which represents simulations of 45 ° BIPAC antennas for different distributions of continuous and discontinuous wires / bars
  • FIG. 12 (a) to (d) which represents a simulation of a radiating element of dipole type alone
  • FIG. 13 (a) to (d) which represents the simulation of a radiating element such as that of FIG.
  • FIG. 14 (a) to (d) which represents the simulation of a radiating element such as that of Figure 12 but placed within an ante nne in 22.5 ° BIPAC material.
  • FIG. 14 (a) to (d) which represents the simulation of a radiating element such as that of Figure 12 but placed within an ante nne in 22.5 ° BIPAC material.
  • the antennas of the invention have a structure based on a distribution on circular curves (circle, ellipse or another circular closed curve) concentric son or bars each forming a layer around a radiating element substantially central to the curves.
  • a radiating element in particular a simple dipole antenna
  • a BIP structure is used, the distribution of the wires or bars of which is carried out on concentric circles around a center where the radiating element is substantially located.
  • the radiating element and the wires / bars are perpendicular to a median xy plane of the structure which, in a basic operating mode, carries the major axes of the transmission / reception beams (lobes) which can be created (in other modes of operation, the main axes can be above or below), with a particular lobe shape and an angular position around the particular z axis depending on the distribution and the conductor / reflector or non-conductor states conductor / transparent wires / bars.
  • the term radiating element is used here to designate both the final device for transmitting in the radio wave space of a transmitter and the device for collecting in space the electromagnetic waves of a receiver, devices which are of preferably assembled in a single structure (same device for emission and reception) but which, in certain configurations, can be formed of two distinct devices or be used only for emission or for reception (in the case of the creation of an antenna specializing in transmission or reception).
  • the radiating element is for example a dipole, preferably passive. To cover a large bandwidth (for example the UMTS band), the radiating element can be a thick dipole or a folded dipole in printed technology.
  • Each wire or bar is preferably made up of adjacent electrically conductive segments separated from each other by insulators comprising in parallel active switching components (active controlled components) capable of placing (radio) electrical continuity in the adjacent electrically conductive segments.
  • each wire or bar can be conductive in sections or in its entirety (continuous state appearing conductive / reflective for the waves) or be left consisting of conductive segments isolated from each other (discontinuous state, appearing non-conductive / transparent for the wave).
  • the possibility of conduction or not by sections of the wires / bars also makes it possible to orient the major axis of the lobe (s) in height with respect to the xy plane for volume scanning of the space.
  • this reflection or transparency effect concerns the waves and the lengths of the wires / bars, of the segments and of the sections are adapted to the wavelengths involved so that these effects are indeed present vis-à-vis -vis waves.
  • only part of the wires or bars is of the previous type consisting of conductive segments which can be connected
  • An additional advantage of having separate electrically conductive segments of insulators which can be made conductive by section switching elements is to allow the creation of a broadband antenna or of the logarithmic type, the length of the section made conductive being suitable for a particular frequency.
  • the operation of the antenna can optionally be adapted to a wide range of frequencies.
  • the wires / bars of the antenna structure of the invention are arranged in concentric layers and, preferably, each circular (circle in the xy plane or cylinder in the xyz space) whose single center of the structure and circles correspond substantially to the radiating element.
  • the wires / bars are arranged from one layer to the other in the xy plane along carrier axes in rays (distribution axes) passing through the center of the structure (or in zw planes in xyz space; w being a line centered in the xy plane).
  • these bearing axes in radii are regularly angularly arranged in the xy plane, for example every 90 °, 45 °, 30 ° or 22.5 °, or even more or less and more generally any value corresponding to a division of the plane xy around the center in equal angular portions.
  • the wires / bars of a layer are distributed around the center in equiangular positions (for example every 30 °), it is however considered the case of non-equiangular distributions, the wires / bars being able to be more tightened angularly in certain parts of the xy plane in order to increase the pointing accuracy of the lobe (s) in said parts relative to the others.
  • a wire or bar is present at each intersection of a bearing axis in radius and a circle of a layer. It is understood that these circles (cylinders) and axes (planes) are virtual and intended to facilitate the explanation of the location of the wires or bars to form the structure.
  • the wires / bars are arranged regularly with transverse distances between two adjacent wires / bars (distance along the straight line joining the two) of a given circle equal all along said circle and, possibly, for all circles. As previously, however, it is envisaged that in certain sectors the transverse distances are different.
  • the wires or bars as well as the radiating element are held together by material means in order to keep a stable structural configuration. These means are typically spacers joining the wires / bars and the antenna or a common support. These means can be drilled discs through which the wires / bars are held relative to the radiating element. These means can still completely fill the structure of the antenna. These means are made of materials with low loss for the frequencies involved by the antenna and are in particular plastics, special glasses or special ceramics and, for example foams, expanded polystyrene, resins,
  • TEFLON® TEFLON® ...
  • the radiating element is a monopole (radiating element with ground plane)
  • this ground plane as a means of holding the wires / bars which will then be fixed to one (lower) of their two ends. to said ground plane and preferably connected (or which can be electrically connected in particular by the switching components in the case of segment wires / bars) to the ground plane.
  • ground plane signifies both a continuous surface and a discontinuous surface. Indeed, if from a theoretical point of view a continuous surface is ideal, it is also possible to implement wired or meshed ground planes without net degradation of the characteristics of the antenna.
  • wired ground planes are presented as continuous horizontal conductive wires / bars, that is to say perpendicular to the radiating element and to the wires / bars of the BIP / BIPAC structure, joining the latter and grounded.
  • the presence of ground planes at both high and low axial ends of the antenna makes it possible to limit the propagation of waves in these two directions.
  • the distance between the layers of wires / bars and the length of the segments along the wires / bars depends on the emission wavelength of the antenna.
  • the distances between the concentric layers will be equal to or different from each other, provided that these distances are clearly less than the wavelength and better still, less than a quarter of the length d 'wave.
  • the wavelength in air is 30 cm.
  • the length of a segment of a wire / bar is of the order of a few centimeters (2.5 cm in the example considered here).
  • These wires / bars are arranged in concentric layers starting from the central axis of the antenna. These layers are separated by a distance which must be less than a quarter of a wavelength (7.5 cm for the example at 1 GHz).
  • the wires / bars are preferably arranged along the radii of concentric cylinders.
  • the number of these rays, and therefore the angle which separates them, is chosen according to the intended application and, in practice, the smaller the angle the more precision can be obtained on the shape and angular orientation of the / lobes.
  • a radiating element is placed in the center of the antenna. The radiation of the antenna will be controlled by the BIPAC material.
  • the arrangement of the rays, the number of layers and the number of wires / bars switched determine the shape (width) of the beam radiated by the antenna.
  • the metal wires / bars have diodes between the segments which can be made conductive (state of a continuous wire / bar therefore conductive / reflective for waves) or non-conductive ( state of a discontinuous wire / bar therefore non-conductive / transparent for waves) by acting on the polarization of these diodes.
  • Direct current polarizes these diodes. When the current is sufficient, the diodes are in the passing state, their internal resistance is low and the wire / bar is in a continuous state (conductor / radioelectric reflector). When this current is interrupted, the diodes are blocked and the wire becomes in a discontinuous state (non-conductive radioelectric, transparent for waves).
  • the operating principle is as follows.
  • the material behaves like a metallic BEEP operating in its first prohibited band.
  • the metallic wires / bars that compose it are in the continuous state (passing diodes for example)
  • the material is reflective and the radiation from the antenna placed in the center is confined inside.
  • the wires / bars are in the discontinuous state (blocked diodes for example)
  • the material becomes transparent for this radiation only in the region where these wires / bars are in the discontinuous state. If we can control the state of the switching components (diodes for example) between the adjacent segments of the wires / bars on the whole material, we can make all or part of this material transparent and therefore control the direction in which the antenna will transmit or receive.
  • the wires / bars arranged along a single ray are all placed in the discontinuous state (transparent for the waves), the others being in the continuous state (conductor / reflector for the waves ).
  • the antenna simulated uses a central radiating element of the dipole type operating at 1 GHz.
  • the radiation pattern has a lobe which becomes thinner in the direction of radiation when the number of layers of wires / bars of the material is increased.
  • the wires / bars can also be placed every 30 ° and made discontinuous along two directly adjacent spokes. If the number of layers is sufficient, the beam will be more directive than in the previous case of an angular arrangement at 45 °.
  • the radioelectric radiating element is preferentially passive and it is placed at the heart of a set of wires / bar conductors substantially parallel to each other and made of a Photonic Forbidden Band (BIP) material and forming a determined structure of wires / bars.
  • BIP Photonic Forbidden Band
  • This antenna structure formed of wires / bars surrounding a radiating element has defects in the type of wires / bars having (radio) electrical characteristics different from the others, in particular conduction / reflection or non-conduction / transparency, so as to conform at least one beam (or lobe) in a direction depending on the position and / or configuration of said defects.
  • said defects are achieved by the withdrawal of some of said conductive wires / bars, said at least one bundle being shaped in a direction depending on the position and / or configuration of the wires / bars removed.
  • the withdrawal of a wire / bar can be carried out in whole or in part in order to also be able to orient the beam in height with respect to the xy plane.
  • the conductive wires / bars are either actually continuous, or of the type with separate segments of insulators with active switching components and placed in a continuous state (conductor / reflector with respect to waves).
  • the wires / bars are in several segments separated by insulators which can be short-circuited by active active components and allowing when the active components are in a passing state, in short -circuit (radio) electric, that the wire / bar behaves like a conductor / reflector (radio) electric (continuous state) and when the active components are in an insulating state, the wire / bar behaves like a non-conductor / transparent (radio) electric (discontinuous state) equivalent to a wire / bar at least partially removed.
  • the antenna preferably comprises means for controlling said active switching components, making it possible to force certain of the segment wires / bars to behave like discontinuous wires / bars (non-conductive of waves, transparent) and others like continuous wires / bars (conductor / wave reflector).
  • the defects here are wires / bars behaving like discontinuous wires / bars and a bundle can be shaped in a direction depending on the position and / or configuration of the discontinuous wires / bars.
  • the BIP structure of the antenna is therefore active in that it makes it possible to dynamically and easily conform one or more beams or lobes (radiation patterns). No manual manipulation of wire / bar removal is necessary here.
  • said means for controlling the active switching components form shaping and switching means between at least a first beam and at least a second beam, so that said antenna is a beam switching antenna.
  • the beam switching antenna according to the invention makes it possible to produce one or more beam (s) of any opening, which can rotate (that is to say switchable) over 360 °, with a pitch and an angle of any function the angular distribution of the wires / bars within the BIP structure of the antenna.
  • the wires / bars are arranged on circles according to an angular period constant, and consequently according to a variable transverse period, for each concentric layer.
  • Many arrangements of the wires / bars, according to concentric layers along closed circular curves can be envisaged without departing from the scope of the present invention and we will now describe in more detail antennas with concentric circles layers of the BIP structure type cylindrical. In FIGS.
  • the radiating element 2 and the wires / bars 1 are seen in cross section from above (or below) the xy plane, said plane being in the plane of the sheet on which the figures are made.
  • the wires / bars are arranged along concentric circles or layers around the radiating element 2.
  • the different parameters of the cylindrical BIP structure are: - P ⁇ : the angular period (in °), that is to say the angular distance between two adjacent wires / bars of a given circle; - Pt: the transverse period (in mm), that is to say the interval between two adjacent wires / bars of a given circle; - P r: the radial period (in mm), that is to say the interval between two adjacent circles; - d: the diameter of the conductive wires / bars (in mm); - n: the number of concentric circles (layers).
  • the wires / bars are arranged periodically according to a constant radial period Pr and, for each concentric circle, according to a constant angular period P ⁇ (and consequently according to a variable transverse period Pt).
  • the angular period P ⁇ is identical for all the concentric circles. Consequently, the transverse period Pt varies from one circle to another (Pt1 ⁇ Pt2).
  • the inner circle has particularly tight wires / bars and in this type of configuration it is this inner circle which essentially controls the frequency characteristics of the antenna. Such an antenna structure is rather intended for single-band applications.
  • a second embodiment illustrated in FIG.
  • the cylindrical BIP structure must also contain faults (wires / rod in a discontinuous state, non-conductive of the waves and therefore transparent for these waves) so as to create (at least) a beam in a direction depending on the position and / or the configuration of these faults within a BIP structure essentially made up of wires / bars in a continuous state (conductor / reflector of waves).
  • a first, simple technique for producing faults in the cylindrical BIP structure consists in removing metallic wires / bars locally. Depending on the position and configuration of the wires / bars removed (faults), the width, direction and number of useful beams can be chosen.
  • Figures 4 and 5 illustrate the structures obtained by removing wires / bars in an angular sector of the BIP structure.
  • the radiation diagram obtained for the antenna in FIG. 4 is referenced 61 in FIG. 6.
  • the radiation obtained for the antenna of FIG. 5 is referenced 62 in FIG. 6. It will be seen from these diagrams that the antenna of FIG. 5 offers better directivity than that of FIG. 4.
  • a second technique for producing faults in the cylindrical BIP structure consists in using metallic wires / bars which can be controlled, known as active wires / bars, by using active wires / bars comprising at least two conductive segments between which an insulator is inserted and in parallel from the insulator to the at least one active switching component (diode, transistor, MEMS, etc.) making it possible, depending on the state of the component (conductive or non-conductive) to connect (radio) the two segments electrically.
  • the active wire / bar behaves as if it were in a continuous state (conductor / wave reflector) or a discontinuous state (non-conductor of waves and therefore transparent for waves).
  • the wires / bars behaving like wires / bars of discontinuous state, therefore non-conductive at least for radio waves, constitute the faults.
  • the antenna therefore comprises means for controlling the active switching components, making it possible, depending on the beam (s) to be created, to force certain of the active wires / bars to behave like wires / bars in a state discontinuous while the others are in a continuous state.
  • active switching components networks of PIN diodes polarized by a direct current flowing in the metal wires / bars can be used.
  • the control of these components can be carried out by angular sectors (for example three sectors separated by 90 ° to produce three lobes in three directions) of the cylindrical BIP structure.
  • angular sectors for example three sectors separated by 90 ° to produce three lobes in three directions
  • Photodiodes can also be used, the switching of which is obtained by light supplied by optical fiber.
  • all the wires / bars can be of the type that can be controlled.
  • the active switching components can be controlled as a block or individually or in sections.
  • all the wire / bar will be made conductive / reflective or non-conductive / transparent depending on the order.
  • it will be the section (s) ordered which will be made conductive / reflective or non-conductive / transparent according to the order (as indicated above, the length of the section must be large relative to the wavelength).
  • the cylindrical BIP structure comprises three concentric circles on each of which are arranged a plurality of wires / bars 1.
  • the conductive wires / bars are for example metallic wires / bars, placed in air or in a dielectric (in view of reducing the dimensions).
  • the wires / bars are held by means of a support.
  • This support is for example made of foam (permittivity equivalent to that of air).
  • it comprises a horizontal plate or disc 6.
  • FIG. 9 there are shown two examples of antenna made from BIPAC materials, the first in (a) with circular and radial distribution of angular pitch of 90 ° and the second in (b) of pitch of 30 °.
  • the wires / bars are formed of segments 7 conductors separated by diodes 9 and can therefore be placed in a continuous state (conductor / reflector of the waves) or discontinuous (transparent for the waves) depending on the polarization or not of the diodes.
  • the central radiating element is a dipole.
  • this type of structure in the case where the diodes can be controlled selectively (in a wire / bar: individually, by group or globally), makes it possible to produce a wire / bar of which one (or more) section (s) (Fri) t be made discontinuous with respect to the rest of the wire / bar, a section corresponding to a portion (or all) of a wire / bar whose adjacent (contiguous) segments are isolated from each other others (discontinuous) electrically radio, the rest of the wire / bar being continuous.
  • the dipole radiates at a frequency of 2 GHz within a BIPAC material whose wires / bars are arranged on concentric circles along rays spaced angularly by 45 °, all son being in a continuous state 10 (conductor / reflector of the waves) except those of a ray which are in a discontinuous state 1 1 (transparent for the waves) and in the direction of which ray will be formed a lobe of the radiation diagram.
  • a quarter of the antenna is simulated ( Figure 13 (d)).
  • Figure 13 (a) the far field radiation pattern forms a lobe in this perspective view.
  • the dipole radiates at a frequency of 2 GHz within a BIPAC material, the wires / bars of which are arranged in concentric circles along rays spaced angularly by 22.5 °, all the wires being in a continuous state 10 (conductor / reflector of the waves) except those of two adjacent rays which are in a discontinuous state 1 1 (transparent for the waves) and in the direction of which rays will be formed a lobe of the radiation diagram .
  • the control means can also constitute beam switching means. In other words, by modifying the control signals applied to the active components of the wires / bars of several elements, it is possible to switch between at least a first beam and at least a second beam.
  • the beam switching antenna thus obtained can be implemented in particular, but not exclusively, in a base station of a radiocommunication system with mobile stations.
  • the BIP elements of which are arranged regularly and in a circular distribution in a circle coaxially around a radiating element (simple omnidirectional dipole antenna) in order to simplify the explanations. and calculations.
  • the radiating element being omnidirectional and the arrangement of the BIP elements regular in concentric circles, one can limit the modeling calculations to certain sectors of space, in particular angular. We can also deduce a symmetry in revolution of the behavior of the antenna.
  • the radiating element alone can have a non-omnidirectional diagram and / or the BIP elements be arranged on elliptical curves (or even at the limit in a circle) with constant eccentricity or not as the element moves away radiant which is central. It is therefore understood that the simulation and the radiation patterns obtained can be more complex.
  • This type of antenna can for example be used in a base station whose environment is inhomogeneous and includes obstacles to the waves and / or constructions with mirror effect on the waves (reflection, multiple paths) and / or promoting transmission (E / R by the sea: you can choose to favor / refine by default the transmission towards the interior of the land rather than towards the sea).
  • a base station whose environment is inhomogeneous and includes obstacles to the waves and / or constructions with mirror effect on the waves (reflection, multiple paths) and / or promoting transmission (E / R by the sea: you can choose to favor / refine by default the transmission towards the interior of the land rather than towards the sea).
  • z axis parallel to the radiating element
  • the major axis is substantially perpendicular to the radiating element, thus allowing circular scanning of the major axis (s) of the lobe (s) in a plane also perpendicular to the radiating element.
  • the BIP structure is with parallel / non-linear wires / bars and, preferably, with wires / bars which are at least on part of their paths substantially parallel to each other and on a curve circular of the circle type (wires / bars in arcs of circles), elliptical (wires / bars in arcs of ellipses).
  • Such a structure in concentric spherical or elliptical shells of wires / bars in addition to the possibility of conformation of lobe (s) in a plane perpendicular to the radiating element (xy plane) allows better conformation of the lobes in height relative to the xy plane (the lobes are in zw planes; w being a centered axis traversing the xy plane), thus allowing a volume scanning of the major axis of the lobe (s) in space.
  • the selection of the continuous or discontinuous state for a wire / bar is preferably carried out in sections according to a position determined in height.
  • antennas can be produced in which wires or bars are arranged in spherical layers around an omnidirectional antenna.
  • the antenna will only radiate in the directions in which wires / bars or sections of wires / bars are electrically non-conductive (radio). It is also possible, as we have seen, to sweep part of the space with one / several lobes even with linear wires / bars controlled by sections.
  • the general shape of the wires / bars in particular towards their upper and / or lower ends, can depart from the forms indicated above (linear, circle or ellipse), in order to obtain an even more particular behavior of the / lobes up and / or down the antenna by implementing shapes of particular wires / bars and, for example, (associated or not with the preceding linear, circle, ellipse) in triangle, square or rectangle (in particular in the case where there are ground planes at the two axial ends of the antenna to limit the radiation up or down).
  • the invention can be applied in combinations of antennas produced according to the distribution characteristics on circular curves (circle or ellipse or other curved closed shape) of wires / bars, wires / bars being common to two (or plus) separate radiating elements, the distribution curves for each of the radiating elements crossing at said common wires / bars.

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Abstract

La présente invention concerne une antenne permettant la conformation d'au moins un faisceau (4, 5, 61, 62, 91, 92) d'ondes radioélectriques d'au moins une longueur d'onde déterminée, du type comprenant au moins un élément rayonnant (2) les ondes, préférentiellement passif, placé dans un ensemble de fils ou barreaux (1) réflecteurs de l'onde et sensiblement parallèles entre eux, réalisées dans un matériau à Bande Interdite Photonique (BIP) et formant une structure déterminée, ladite structure déterminée comportant des défauts de façon à conformer ledit au moins un faisceau dans une direction fonction de la position et/ou de la configuration desdits défauts. Selon l'invention, lesdits fils ou barreaux et les défauts sont disposés sur un ensemble de N courbes fermées concentriques d'un plan, N étant supérieur ou égal à un, l'élément rayonnant étant disposé à l'intérieur de la courbe la plus interne. De préférence les courbes sont des cercles et les fils/barreaux peuvent être commandés pour passer d'un état conducteur/réflecteur des ondes à un état transparent.

Description

ANTENNE CONFIGURABLE ET ORIENTABLE, STATION DE BASE CORRESPONDANTE
5 La présente invention concerne une antenne radioélectrique qui permet de configurer dans l'espace un ou des lobes ou faisceaux, ces termes étant ici équivalents, d'émission/réception d'ondes électromagnétiques et donc de configurer son diagramme radiatif. Elle trouve des 10 applications dans le domaine des transmissions/réception en ondes électromagnétiques radio et notamment en tant qu'antenne de téléphonie mobile. Elle permet notamment la conformation et la commutation de faisceaux ou lobes radioélectriques au sein d'une station de base d'un réseau de 15 téléphonie ou de transmissions de données de radiocommunication avec des stations mobiles aussi bien en émission qu'en réception (E/R). De façon générale, pour réaliser une antenne directive orientable, on réalise d'une part une antenne structurellement 20 directive et, d'autre part, on la déplace pour l'orienter dans l'espace, en général en rotation, afin que son diagramme de rayonnement électromagnétique soit orienté selon la direction souhaitée. Outre le fait que le déplacement mécanique de l'antenne nécessite des moyens mécaniques qui peuvent être 25 coûteux, s'usent et sont complexes à entretenir, les antennes étant généralement en des points hauts et dans un environnement climatique rigoureux, le diagramme de rayonnement reste identique dans sa forme tout au long de la rotation. 30 II est donc souhaitable de disposer de moyens non mécaniques permettant de modifier l'orientation du diagramme de rayonnement dans l'espace. De plus il apparaît également souhaitable de pouvoir modifier la structure du diagramme de rayonnement, notamment le nombre de lobes 35 d'émission/réception et/ou leurs formes dans l'espace. En effet, par exemple dans le cas des nouveaux services de radiocommunication haut débit, il apparaît que seuls les systèmes dynamiques pourvus d'antennes intelligentes permettront une utilisation optimale du spectre hertzien en utilisant des capacités d'adaptation de configuration spatiale d'émission/réception comme l'on montré les articles "The path towards UMTS - Technologies for the information society", UMTS Forum 1998 et, "Une vue globale du concept d'UMTS", S. Breyer, G. Dega, V. Kumar et L. Szabo, de la société Alcatel. Ces antennes intelligentes offrent la possibilité d'augmenter la capacité des systèmes fonctionnant notamment en CDMA ("Code-Division-Multiple-Access") grâce à l'utilisation d'une technique de pseudo-SDMA ("Spatial- Division-Multiple Access") selon des modalités connues telles que décrites dans l'article "Smart antennas enhance cellular/PCS performance, part 1 & 2", C.B. Dietrich Jr. et WL Stuztman, dans Microwaves & RF, avril 1997. Cette technique permet de réduire les interférences "co-canal" dans la liaison descendante (station de base vers mobile) des réseaux cellulaires en formant un faisceau directif dirigé vers le mobile. Elle permet également une réjection des interférences dans la liaison montante (mobile vers station base) avec en plus la possibilité de former le diagramme de l'antenne de la station de base pour qu'il présente un creux de réception dans la direction des interférences. On distingue généralement deux catégories d'antennes dites intelligentes et qui ont un diagramme de rayonnement modulable: celles réalisées avec des réseaux d'antennes à commutation de faisceaux et celles réalisées avec des antennes adaptatives comme cela a été présenté dans "Experiments on adaptative array diversity transceiver for base station application in W-CDMA mobile radio" par M. Sawahashi et S. Tanaka lors de AP-S 2000, Sait Lake City, USA, juillet 2000. Les antennes intelligentes réalisées avec des antennes adaptatives sont généralement constituées d'un réseau d'éléments rayonnants commandé par un processeur de signaux numériques (ou DSP, pour "Digital Signal Processor"). Elles peuvent adapter automatiquement leur diagramme de rayonnement en fonction des signaux extérieurs reçus. Malheureusement, la technologie numérique actuelle n'apparaît pas assez mature pour supporter les multiples bandes de fréquence nécessaires dans la téléphonie mobile, ainsi que les puissances nécessaires pour maîtriser ce spectre radio. De plus, la technologie des antennes intelligentes adaptatives et numériques n'est pas très adaptée à la technologie existante dans les stations de base (ou BTS, pour "Base Tranceiver Station") et donc demanderait un investissement trop important pour renouveler ces dernières comme cela a été constaté dans la présentation de M. Sawahashi citée précédemment. Les antennes intelligentes réalisées avec des antennes à commutation de faisceaux utilisent la synthèse analogique de faisceaux multiples. Cette approche conserve la plupart des caractéristiques des antennes intelligentes numériques, avec toutefois une complexité et un coût beaucoup plus faible. Elle est compatible avec les infrastructures existantes (notamment les stations de base) et permet une augmentation significative de la capacité du réseau par rapport à l'investissement. Traditionnellement, les antennes à commutation de faisceaux utilisent un réseau d'alimentation à phase prédéfinie qui fournit plusieurs ports de sortie correspondant, chacun, à un faisceau de direction fixée. Des stations de base de ce type ont été expérimentées par de nombreuses sociétés aux Etats-Unis et en Europe, notamment par: Celwave associé à BellSouth, Hazeltine Corp., Metawave Communications, ArrayConun Inc., Ericsson, Nortel, ... Outre les articles et la présentation précédemment mentionnés, des informations à ce sujet sont également disponibles dans "Novel multiple-beam antenna array serves mobile BTS, part 1 ", L. Cellai et A. Ferrarotti, Microwaves & RF, août 1999 ou dans "Array antenna design for base station applications", B. Johannisson et A. Derneryd, Ericsson Microwave Systems AB. L'inconvénient principal de cette technologie à commutation de faisceaux est le nombre élevé d'éléments rayonnants et donc son coût. Il a donc été proposé d'utiliser une solution alternative pour réaliser des antennes à type de commutation de faisceaux en plaçant un élément rayonnant passif au cœur d'un ensemble de tiges en matériau à bande interdite photonique (abrégé en BIP), certaines de ces tiges étant rendues actives par l'insertion de composants de commutation permettant, par une commande appropriée, d'imposer aux tiges de se comporter pour certaines comme des tiges discontinues et pour d'autres comme des tiges continues qui présentent des caractéristiques radioélectriques différentes des précédentes. Des information à ce sujet sont disponibles dans la présentation "Beam switching smart antenna for hyperlan terminais" par A. Chelouah, A. Sibille, C. Roblin, lors de AP2000, Davos, avril 2000, ou, encore, dans l'article de E. Yablonovitch dans Physical Review Letters, vol. 58, n'20, 1987, p2059-2062. Cette solution alternative n'implique pas d'action directe sur le circuit d'excitation de l'élément rayonnant mais seulement sur des éléments de son environnement proche, limitant ainsi les pertes. Elle est obtenue en util isant les propriétés des matériaux à Bande Interdite Photonique (BIP) qui sont déjà connus et pour lesquels des articles ont été publiés, notamment : "Photonic Band Gaps in experimentally realizable periodic dielectric structures", C.T. Chan, K.M. Ho et CM. Soukoulis, Europhysics Letters, 16(6), pp563-568, 7 octobre 1991 ; ou "Metallic Photonic band-gap materials", M. M. Sigalas, C.T. Chan, K.M. Ho et CM. Soukoulis, Physical Review B, vol. 52, n'16, 15 octobre 1995 ; ou, enfin, "Active Metallic Photonic B and Gap materials (MPBG): expérimental results on beam shaper", G. Poilasne, P. Pouliguen, K. MahdJoubi, L. Desclos et C. Terret, IEEE Trans. on Antennas and Propagation, janvier 1999. L'ensemble des tiges formant le matériau BIP de ce type d'antenne est une structure périodique, appelée structure BIP, composée principalement de conducteurs parallèles et dans laquelle un élément rayonnant agit. Les caractéristiques électromagnétiques de cette structure BIP dépendent principalement de la fréquence d'émission/réception de l'élément rayonnant. Sa réponse fréquentielle à une onde plane présente alternativement des bandes de fréquences autorisant ou non la propagation à travers la structure BIP. La dualité de réponse entre une structure BIP composée de tiges continues et une structure BIP composée de tiges discontinues a été étudiée. Ces différences ont été exploitées pour obtenir la commutation et la conformation spatiale du diagramme de rayonnement par passage de l'une à l'autre, tiges continues ou discontinues, de ces structures BIP. C'est ainsi que des présentations et articles ont été produits à ce sujet comme notamment : "Numerical and expérimental démonstration of an electronically controllable PBG in the frequency range 0 to 20 GHz", par A. De Lustrac.T. Bri llât, F. Gadot, E. Akmansoy, lors de AP2000, Davos, avril 2000 ; et dans "Expérimental radiation pattern of dipole inside metallic photonic band-gap materials", de G. Poilasne, P. Pouliguen, K. MahdJoubi, C. Terret, P. Gelin et L. Desclos, dans Microwave and Optical Technology Letters, vol. 22, issue 1 , juillet 1999. Actuellement, on utilise des structures BIP à mailles carrées. En d'autres termes, et comme illustré sur la figure 1 (coupe transversale par rapport à l'axe des tiges), les tiges 1 forment un quadrillage à mailles carrées au centre duquel se trouve l'élément rayonnant passif 2. Il apparaît que cette structure BIP à mailles carrées présentent deux inconvénients majeurs. Tout d'abord, elle est mal adaptée aux excitations par ondes cylindriques, d'où une étude difficile lorsqu'un élément rayonnant est placé au milieu d'une structure BIP à mailles carrées. Par ailleurs, elle ne permet pas de créer un faisceau constant tournant sur 360° avec un pas et un angle quelconque. L'invention qui est proposée a notamment pour objectif de pallier les inconvénients de l'état de la technique concernant les antennes du type mettant en œuvre un matériau à Bande Interdite Photonique (matériau BIP) et formant une structure déterminée que l'on peut qualifier de cristal photonique. L'antenne de l'invention peut être utilisée pour orienter (direction) et/ou conformer (forme) un unique faisceau ou bien plusieurs faisceaux simultanés. Elle peut aussi être utilisée pour conformer et commuter différents faisceaux: on pourra alors parler d'antenne à commutation de faisceaux. A la base, l'antenne de l'invention se distingue des antennes à structure BIP connues par le fait que l'implantation des éléments (fils/barreaux) au sein de l'antenne et autour de l'élément rayonnant ne se fait pas selon un maillage carré mais selon une répartition le long de courbes fermées concentriques les unes aux autres au centre desquelles se trouve l'élément rayonnant. La forme des courbes fermées est de préférence circulaire (des cercles) mais elle peut être plus complexe notamment à type d'ellipse, cycloïde ou autres courbes arrondies. La forme des éléments composant l'antenne (élément rayonnant et/ou les fils/barreaux) est de préférence linéaire mais elle peut être différente et notamment courbe pour les fils/barreaux. Ainsi, l'invention concerne une antenne permettant la conformation d'au moins un faisceau d'ondes radioélectriques d'au moins une longueur d'onde déterminée, du type comprenant au moins un élément rayonnant les ondes, préférentiellement passif, placé dans un ensemble de fils ou barreaux réflecteurs de l'onde et sensiblement parallèles entre eux, réalisés dans un matériau à Bande Interdite Photonique (BIP) et formant une structure déterminée, ladite structure déterminée comportant des défauts de façon à conformer ledit au moins un faisceau dans une direction fonction de la position et/ou de la configuration desdits défauts. Selon l'invention, les fils ou barreaux et les défauts sont disposés sur un ensemble de N courbes fermées concentriques d'un plan, N étant supérieur ou égal à un, l'élément rayonnant étant disposé à l'intérieur de la courbe la plus interne. Dans divers modes de mise en œuvre de l'invention, les moyens suivants pouvant être combinés selon toutes les possibilités techniquement envisageables, sont employés: - les courbes sont choisies parmi les cercles, les ellipses, les cycloïdes et, de préférence, sont toutes des cercles, l'élément rayonnant étant placé sensiblement au centre commun des cercles; - la distance maximale séparant la courbe la plus interne (en pratique un fil/barreau sur la courbe la plus interne) et l'élément rayonnant est inférieure ou égale au quart de la longueur d'onde (de la plus petite longueur d'onde dans le cas où plusieurs longueurs d'ondes sont possibles), - la distance séparant la courbe la plus interne et l'élément rayonnant est supérieure au quart de la longueur d'onde (de la plus petite longueur d'onde dans le cas où plusieurs longueurs d'ondes sont possibles), afin de réduire le poids et/ou le coût de réalisation et/ou de faciliter l'adaptation d'impédance, etc. - la distance maximale séparant deux courbes contiguës successives (en pratique deux fils/barreaux voisins de deux courbes le long d'une direction passant par l'élément rayonnant) est inférieure ou égale au quart de la longueur d'onde (de la plus petite longueur d'onde dans le cas où plusieurs longueurs d'ondes sont possibles), - les fils/barreaux ou défauts adjacents le long d'une courbe donnée sont disposés en des points équidistants transversalement (correspond à une période transverse constante dans le cas d'une courbe qui est un cercle); - les distances transversales des fils/barreaux ou défauts adjacents sont toutes égales pour toutes les courbes (correspond à une période transverse constante et égale pour tous les cercles dans le cas de courbes qui sont des cercles); - les courbes sont des cercles et les fils/barreaux ou défauts sont disposés en au moins deux cercles concentriques autour de l'élément rayonnant sensiblement central selon une répartition périodique transversale constante et égale pour tous les cercles; - les fils/barreaux ou défauts sont disposés le long d'axes de distribution passant par l'élément rayonnant et dans le plan, en des points correspondant au croisement des courbes et des axes de distribution (correspond à une période angulaire constante et les fils/barreaux ou défauts sont disposés systématiquement ou non aux points de croisement des axes de distribution et des courbes); - les axes de distribution sont régulièrement répartis dans le plan sur 360° et le divisent en secteurs angulaires égaux, la valeur d'un secteur angulaire étant préféreπtiellement de 22,5° ou un multiple de 22,5°; - les courbes sont des cercles et que les fils/barreaux ou défauts sont disposés en au moins deux cercles concentriques autour de l'élément rayonnant sensiblement central selon une répartition périodique angulaire constante et égale pour tous les cercles; - les fils/barreaux ou défauts sont disposés selon une association de disposition à période transverse constante et de disposition à période angulaire constante, - l'élément rayonnant est directionnel; - l'élément rayonnant est omnidirectionnel et est de préférence un dipole, ledit dipole étant alors disposé sensiblement parallèlement aux fils/barreaux; - l'élément rayonnant est omnidirectionnel et est de préférence un monopôle disposé sur un plan de masse, ledit monopôle étant alors disposé sensiblement parallèlement aux fils/barreaux, chacun des fils/barreaux étant relié à une de ses deux extrémités au plan de masse, - dans le cas d'un monopôle et de fils/barreaux à segments conducteurs séparés par des isolants comportant ou formés de composants actifs commutables, les fils/barreaux sont reliés au plan de masse par les isolants , - dans le cas d'un monopôle et de fils/barreaux à segments conducteurs séparés par des isolants comportant ou formés de composants actifs commutables, les fils/barreaux sont reliés au plan de masse par les segments ; - les fils/barreaux sont droits; - les fils/barreaux sont courbes; - les fils/barreaux ont des parties droites, en cercles, ellipses, triangles, carrés ou rectangles; - les défauts sont réalisés par le retrait au moins partiel de certains desdits fils/barreaux, le au moins un faisceau étant conformé dans une direction fonction de la position et/ou de la configuration des fils/barreaux retirés; - au moins certains des fils/barreaux sont chacun constitués d'au moins deux segments conducteurs, la longueur maximale d'un segment étant inférieure au quart de la longueur d'onde (de la plus petite longueur d'onde dans le cas où plusieurs longueurs d'ondes sont possibles) et de préférence inférieure ou égal au dixième de la longueur d'onde, les segments adjacents d'un fil/barreau étant séparés par des isolants (au moins isolant pour l'onde), chaque fil/barreau à plusieurs segments isolés (au moins pour l'onde) entre eux, dénommé fil/barreau discontinu, étant transparent pour l'onde et équivalent au défaut d'un fil/barreau au moins partiellement retiré; - un fil/barreau peut comporter au moins une partie formée d'une succession de segments séparés par des isolants et au moins une autre partie constituée d'un conducteur continu réflecteur, - on peut combiner l'utilisation de l'ajout/retrait de fils/barreaux à la mise en œuvre de fils/barreaux avec segments; - tous les fils/barreaux sont des fils/barreaux à plusieurs segments; - au moins un des isolants séparant deux segments adjacents dans un fil/barreau comporte ou est formé d'un composant actif commutable pouvant prendre au moins un premier état, conducteur pour l'onde, dans lequel le fil/barreau à plusieurs segments se comporte comme un conducteur/réflecteur pour l'onde dénommé fil/barreau continu, et un second état isolant pour l'onde dans lequel le fil/barreau à plusieurs segments est transparent pour l'onde et équivalent au défaut d'un fil/barreau au moins partiellement retiré, et en ce que ladite antenne comprend en outre des moyens de commande des composants actifs, permettant d'imposer à certains des fils/barreaux à plusieurs segments de se comporter comme des fils/barreaux discontinus, le au moins un faisceau étant conformé dans une direction fonction de la position et/ou de la configuration des fils/barreaux discontinus; - dans un fil/barreau à segments et composants actifs de commutation, la commande s'effectue par tronçon(s) formé d'un sous-ensemble de segments adjacents de l'ensemble des segments du fil/barreau, le sous-ensemble pouvant comprendre de deux jusqu'au nombre total de segments du fil/barreau, les composants séparant les segments d'un tronçon étant mis dans leur premier état, les autres composants étant dans le second état, afin de pouvoir en outre orienter en hauteur par rapport au plan le/les faisceaux; - les moyens de commande des composants actifs forment moyens de conformation de et de commutation entre au moins un premier faisceau et au moins un second faisceau, de façon que l'antenne soit une antenne à commutation de faisceaux; - l'antenne est appliquée à un réseau de télécommunication civil public ou privé. L'invention consiste enfin en une station de base qui comprend au moins une antenne à commutation de faisceaux selon l'une ou plusieurs des caractéristiques précédentes. L'invention consiste donc en un matériau électromagnétique accordable dérivé des matériaux à bande interdite photonique (BIP) et possédant de préférence une symétrie cylindrique. Ce matériau sera appelé dans la suite matériau BIP Accordable Conformé (BIPAC). La destination principale de ce matériau est l'utilisation comme déflecteur actif dans des antennes de stations de base, notamment pour les réseaux de télécommunications civiles (GSM et UMTS). Selon une autre présentation d'une modalité de l'invention, l'antenne est réalisée en entourant un élément rayonnant des ondes électromagnétiques (de préférence omnidirectionnel au moins dans un plan xy) d'une structure de type cage de Faraday à barreaux (ou fils) qui sont perpendiculaires au plan xy (et parallèle à l'élément rayonnant), chacun des barreaux de la cage pouvant sélectivement être rendu conducteur des ondes, il apparaît alors comme un réflecteur des ondes électromagnétiques, en totalité ou par tronçon(s) de grande longueur (état continu) ou n'être conducteur que sur de tous petits segments (état discontinu), les segments étant séparés les uns des autres par des isolants et les segments étant d'une longueur telle que le barreau apparaît alors sensiblement transparent pour les ondes. D'un point de vue théorique il est préférable que la longueur totale des barreaux dans l'état continu soit grande par rapport à la longueur d'onde des ondes à émettre ou à recevoir car ils apparaissent alors être dans un état conducteurs vis-à-vis de ces ondes ce qui permet d'empêcher (ou limiter) par réflexion leur sortie à l'extérieur de l'antenne. On comprend que dans ce cas de grande longueur avec des fils/barreaux commandables (notamment par des composants qui sont des diodes), il faille utiliser de nombreux composants. On s'est toutefois aperçu en pratique que, de manière surprenante, des longueurs plus réduites des fils/barreaux pouvaient être utilisées avantageusement et il est ainsi possible d'utiliser des longueurs de fils/barreaux supérieures ou égales à la moitié de la longueur d'onde. L'utilisation de longueurs plus réduites que d'un point de vue théorique permet de réduire le nombre de composants sans dégradation conséquente des caractéristiques de l'antenne. On a ainsi pu réaliser à titre d'exemple une antenne destinée à fonctionner à 1 GHz dont la longueur de chaque fil/barreau est d'environ 17cm. Ainsi, le terme « grande » pour la longueur des fils/barreaux (ou parties continues conductrices/réflectices des ondes) doit être considéré plus sous un aspect fonctionnel que de longueur pure puisque l'on peut réaliser des antennes avec des fils/barreaux d'une longueur qui peut être réduite jusqu'à la moitié de la longueur d'onde et dont les fils/barreaux continus se comportent bien comme des conducteurs/réflecteurs des ondes. La longueur des segments est qualifiée de toute petite par rapport au quart de la longueur d'onde des ondes à émettre ou à recevoir, les segments étant isolés les uns des autres, les barreaux dans cet état sont globalement non- conducteurs vis-à-vis de ces ondes et apparaissent alors sensiblement transparent pour ces ondes. Dans un mode de réalisation, chacun des barreaux pouvant ainsi être rendu conducteur/réflecteur (état continu) ou non-conducteur/transparent (état discontinu) vis-à-vis des ondes est du type à tous petits segments séparés par des isolants radioélectrique avec, en parallèle des isolants, des moyens de commutation permettant de relier électriquement en continu et alternatif ou seulement en alternatif (liaison capacitive par exemple) deux à deux les segments adjacents d'un isolant. Notons que le terme moyen de commutation en parallèle de l'isolant correspond aussi bien au cas où un isolant est toujours présent (interrupteur commandé en parallèle d'une entretoise isolante), qu'au cas où l'isolant devient conducteur (diode par exemple). Pour des raisons de simplicité, on préfère utiliser entre les segments un composant qui passe sur commande d'un état conducteur à un état isolant des ondes électromagnétiques, tel qu'une diode. Dans la suite on utilisera indifféremment les termes fil ou barreau pour désigner des éléments conducteurs/réflecteurs ou non-conducteurs/transparents (radio)électriques de la structure de l'antenne. En pratique, en fonction des fréquences mises en jeu par l'antenne, il peut être préférable d'utiliser des barreaux pour les très hautes fréquences pour lesquelles des effets de peau sont présents plutôt que des fils. De plus les barreaux peuvent être creux et permettre intérieurement le passage de liaisons notamment électriques pour la commande de composants actifs de commutation entre segments isolés du barreau, ces liaisons pouvant être ainsi partiellement blindées par la présence du barreau. D'autre part, on utilise le terme (radio)électrique pour définir l'état conducteur/réflecteur ou non- conducteur/transparent des fils/barreaux globalement et conducteur ou non-conducteur des composants actifs de commutation spécifiquement car si, au minimum, la conduction ou non-conduction doit concerner les ondes radioélectriques (alternatif), ces éléments peuvent être en plus conducteurs ou non-conducteurs vis-à-vis d'un éventuel courant continu. En effet, une liaison capacitive, par exemple dans un élément actif de commutation, est conductrice pour les ondes radio mais isolante pour le continu, on peut donc obtenir une commutation en faisant varier la valeur de la capacité (varicap). De même, une liaison selfique, par exemple dans un élément actif de commutation, est non- conductrice pour les ondes radio mais conductrice pour le courant continu, on peut donc obtenir une commutation en faisant varier la valeur de la self. On peut également associer des composantes capacitives et selfiques dans des circuits bouchons (non-conducteurs) formant des éléments actifs de commutation et dont on peut faire varier les valeurs des composantes afin de les rendre conducteurs. Afin d'améliorer le comportement de l'antenne, il est également possible de corriger la présence de capacités parasites (notamment pour les diodes) ou de self parasites (notamment pour les connexions des diodes), par des composants correcteurs additionnels, notamment selfs contre les capacités parasites et capacité contre les selfs parasites, voir des combinaisons de ces composants. Ces composants actifs de commutation peuvent par exemple être des diodes rendues passantes ou non selon l'application ou non d'un courant. Selon leur type, les composants actifs de commutation peuvent être conducteurs ou non-conducteurs au repos (une diode non polarisée, au repos, est non conductrice en négligeant sa capacité parasite). L'antenne de l'invention dans le cas préféré d'une répartition des couches de fils/barreaux en cercles concentriques est particulièrement bien adaptée aux excitations par ondes cylindriques produites par un élément rayonnant du type dipole placé en son centre. Selon sa configuration, elle permet de réaliser au moins un faisceau radioélectrique (lobe) d'ouverture quelconque, pouvant tourner sur 360°. En effet, notamment pour le réseau UMTS les antennes doivent être capables d'avoir un faisceau rayonnant directif orientable sur 360°, susceptible de suivre un usager au cours de son déplacement. L'antenne de l'invention, notamment dans sa configuration préférée de couches circulaires (cylindriques), est simple à mettre en oeuvre et peu coûteuse. On rappelle que dans les antennes actuelles des stations de base, la direction des faisceaux est figée et ne permet pas aux opérateurs de s'adapter au trafic téléphonique. La structure BIP selon l'invention et de préférence dans sa forme à structure BIP cylindrique et dans le cas où elle peut être commandée, permet d'obtenir une agilité du faisceau. Ceci permet de suivre les mobiles, de modifier dynamiquement les zones de couverture en fonction des besoins du moment, de privilégier aux heures de pointe tel ou tel secteur, etc. La présente invention va maintenant être exemplifiée par la description qui suit, sans en être pour autant limitée, et en relation avec : la figure 1 qui représente une vue en coupe transversale d'une antenne comprenant une structure BIP de l'état de la technique à mailles carrées; la figure 2 qui représente un premier mode de réalisation particulier d'une structure BIP cylindrique selon l'invention; la figure 3 qui représente un second mode de réalisation particulier d'une structure BIP cylindrique selon l'invention; la figure 4 qui représente un exemple d'antenne selon l'invention comprenant une structure BIP cylindrique selon le premier mode de réalisation illustré sur la figure 2 et avec des défauts obtenus par retrait de fils/barreaux; la figure 5 qui représente un exemple d'antenne selon l'invention comprenant une structure BIP cylindrique selon le second mode de réalisation illustré sur la figure 3 et avec des défauts obtenus par retrait de fils/barreaux; la figure 6 qui représente des diagrammes de rayonnement obtenus pour les antennes des figures 4 et 5; la figure 7 qui représente une vue schématique en perspective d'une antenne selon l'invention comprenant une structure BIP cylindrique; la figure 8 qui représente une vue réelle en perspective d'un exemple d'antenne selon l'invention comprenant une structure BIP cylindrique; la figure 9 qui illustre le fonctionnement d'une antenne à commutation de faisceaux, la Figure 10 qui représente en (a) une vue perspective d'une antenne formée d'un matériau BIPAC 90°, les fils/barreaux étant disposés sur des rayons séparés angulairement par 90° et en (b) une vue de dessus d'une antenne formée d'un matériau BIPAC 30°, les fils/barreaux étant disposés sur des rayons séparés angulairement de 30°, la Figure 1 1 (a) à (d) qui représente des simulations d'antennes BIPAC 45° pour différentes répartitions de fils/barreaux continus et discontinus, la Figure 12 (a) à (d) qui représente une simulation d'un élément rayonnant de type dipole seul, la Figure 13 (a) à (d) qui représente la simulation d'un élément rayonnant tel que celui de la Figure 12 mais placé au sein d'une antenne dans un matériau BIPAC 45°, la Figure 14 (a) à (d) qui représente la simulation d'un élément rayonnant tel que celui de la Figure 12 mais placé au sein d'une antenne dans un matériau BIPAC 22,5°. Par opposition aux antennes connues et notamment comme on l'a vu dans la partie relative à l'art antérieur concernant une antenne à structure BIP à mailles carrées telle que représentée Figure 1 où les tiges 1 forment un quadrillage (de sept lignes sur sept colonnes) à mailles carrées au centre duquel se trouve l'élément rayonnant passif 2, les antennes de l'invention ont une structure basée sur une répartition sur des courbes circulaires (cercle, ellipse ou autre courbe fermée circulaire) concentriques de fils ou barreaux formant chacune une couche autour d'un élément rayonnant sensiblement central aux courbes. Typiquement, dans une antenne de l'invention, un élément rayonnant (notamment une antenne simple dipolaire) est disposé le long d'un axe z et est entouré d'une structure de fils ou barreaux typiquement linéaires et parallèles entre eux et à l'axe z. De préférence et comme représenté sur les figures, on met en œuvre une structure BIP dont la répartition des fils ou barreau est effectuée sur des cercles concentriques autour d'un centre où se trouve sensiblement l'élément rayonnant. L'élément rayonnant et les fils/barreaux sont perpendiculaires à un plan xy médian de la structure qui, dans un mode de fonctionnement de base, est porteur des grands axes des faisceaux (lobes) d'émission/réception qui peuvent être créés (dans d'autres modes de fonctionnement, les grands axes peuvent être au-dessus ou en dessous), avec une forme de lobe particulière et une position angulaire autour de l'axe z particulière dépendant de la répartition et des états conducteur/réflecteur ou non-conducteur/transparent des fils/barreaux. On utilise ici le terme élément rayonnant pour désigner aussi bien le dispositif final d'émission dans l'espace d'ondes radioélectrique d'un émetteur que le dispositif de collecte dans l'espace des ondes électromagnétiques d'un récepteur, dispositifs qui sont de préférence rassemblés en une structure unique (même dispositif pour l'émission et la réception) mais qui, dans certaines configurations, peut être formée de deux dispositifs distincts ou n'être utilisé que pour l'émission ou pour la réception (dans le cas de la réalisation d'une antenne spécialisée en émission ou en réception). L'élément rayonnant est par exemple un dipole, de préférence passif. Pour couvrir une large bande passante (par exemple la bande UMTS), l'élément rayonnant peut être un dipole épais ou un dipole replié en technologie imprimée. Chaque fil ou barreau est préférentiellement constitué de segments conducteurs électriques adjacents séparés les uns des autres par des isolants comportant en parallèle des composants actifs de commutation (composants actifs commandés) pouvant mettre en continuité (radio)électrique les segments conducteurs électriques adjacents. Ainsi, chaque fil ou barreau peut être conducteur par tronçons ou dans sa totalité (état continu apparaissant conducteur/réflecteur pour les ondes) ou être laissé constitué de segments conducteurs isolés les uns des autres (état discontinu, apparaissant non-conducteur/transparent pour les ondes). La possibilité de mise en conduction ou non par tronçons des fils/barreaux permet en plus d'orienter le grand axe du/des lobes en hauteur par rapport au plan xy pour balayage volumique de l'espace. Comme on l'a indiqué, cet effet de réflexion ou de transparence concerne les ondes et les longueurs des fils/barreaux, des segments et des tronçons sont adaptées aux longueurs d'ondes mises en jeu afin que ces effets soient bien présents vis-à-vis des ondes. Dans certains modes de mise en oeuvre, seule une partie des fils ou barreaux est du type précédent constitué de segments conducteurs pouvant être reliés
(radio)électriquement entre eux par commande de composants de commutation, les autres étant soit des non- conducteurs/transparents ou, plus simplement, étant omis, soit des conducteurs/réflecteurs sur toute ou une grande partie (grande par rapport à la longueur d'onde) de leur longueur totale. On comprend que dans le cas où des fils/barreaux sont d'un type figé, conducteur/réflecteur ou non-conducteur/transparent, il n'est plus possible de les commander et, qu'en dehors d'opérations manuelles, il n'est pas possible de modifier par commande la forme et l'orientation du/des lobes sur tout (si tous les fils/barreaux de l'antenne sont d'un type figé) ou partie de l'antenne (si seulement une partie des fils/barreaux de l'antenne est d'un type figé, les autres pouvant être commandés). Un avantage supplémentaire de disposer de segments conducteurs électriques séparés d'isolants pouvant être rendus conducteurs par des éléments de commutation par tronçons est de permettre la réalisation d'antenne à large bande ou du type logarithmique, la longueur du tronçon rendu conducteur étant adapté à une fréquence particulière. Ainsi, en plus de pouvoir orienter en hauteur le lobe par rapport au plan xy, on peut éventuellement adapter le fonctionnement de l'antenne à une large gamme de fréquences. On a donc vu que les fils/barreaux de la structure d'antenne de l'invention sont disposés en couches concentriques et, de préférence, chacune circulaire (cercle dans le plan xy ou cylindre dans l'espace xyz) dont le centre unique de la structure et des cercles correspond sensiblement à l'élément rayonnant. Dans un mode de mise en œuvre, les fils/barreaux sont disposés d'une couche à l'autre dans le plan xy le long d'axes porteurs en rayons (axes de distribution) passant par le centre de la structure (ou dans des plans zw dans l'espace xyz ; w étant une droite centrée dans le plan xy). De préférence, ces axes porteurs en rayons sont régulièrement disposés angulairement dans le plan xy, par exemple tous les 90°, 45°, 30° ou 22,5°, voire plus ou moins et plus généralement toute valeur correspondant à une division du plan xy autour du centre en portions angulaires égales. Si l'on préfère que les fils/barreaux d'une couche soient répartis autour du centre dans des positions équiangulaires (par exemple tous les 30°), on envisage cependant le cas de répartitions non équiangulaires, les fils/barreaux pouvant être plus resserrés angulairement dans certaines parties du plan xy afin d'augmenter la précision de pointage du/des lobes dans lesdites parties par rapport aux autres. Ainsi à chaque intersection d'axe porteur en rayon et d'un cercle d'une couche, un fil ou barreau est présent. On comprend que ces cercles (cylindres) et axes (plans) sont virtuels et destinés à faciliter l'explication de l'implantation des fils ou barreaux pour former la structure. Dans une variante, les fils/barreaux sont disposés régulièrement avec des distances transversales entre deux fils/barreaux adjacents (distance le long de la droite joignant les deux) d'un cercle donné égales tout le long dudit cercle et, possiblement, pour tous les cercles. Comme précédemment on envisage cependant que dans certains secteurs les distances transversales soient différentes. En pratique les fils ou barreaux ainsi que l'élément rayonnant sont maintenus entre eux par des moyens matériels afin de garder une configuration structurelle stable. Ces moyens sont typiquement des entretoises joignant les fils/barreaux et l'antenne ou un support commun. Ces moyens peuvent être des disques percés à travers lesquels les fils/barreaux sont maintenus par rapport à l'élément rayonnant. Ces moyens peuvent encore remplir complètement la structure de l'antenne. Ces moyens sont réalisés dans des matériaux à faible perte pour les fréquences mises en jeu par l'antenne et sont notamment des matières plastiques, verres spéciaux ou céramiques spéciales et, par exemple des mousses, du polystyrène expansé, des résines, du
TEFLON®... On a vu que dans certaines configurations il est possible de disposer d'un plan de masse à une extrémité axiale de l'antenne et notamment lorsque l'élément rayonnant est un monopôle (élément rayonnant à plan de masse), l'élément rayonnant étant alors posé sensiblement perpendiculairement au plan de masse et isolé de celui-ci. Dans une telle configuration, il est possible d'utiliser ce plan de masse comme moyen de maintien des fils/barreaux qui seront alors fixés à une (inférieure) de leurs deux extrémités audit plan de masse et de préférence reliés (ou pouvant être reliés électriquement notamment par les composants de commutation dans le cas de fils/barreaux à segments) au plan de masse. Etant donné qu'il est également possible de disposer un ou, de préférence, deux plans de masse (aux deux extrémités axiales, en bas et en haut de l'antenne), quel que soit le type de l'élément rayonnant (dipole, monopole ou autre), ce/ces plans de masse d'extrémité peuvent également servir mécaniquement de moyen de maintien des fils/barreaux. Dans le cas de connexion électrique simultanée de tous les fils/barreaux aux deux plans de masse (haut et bas) empêche la commande des fils/barreaux à segments commandés (notamment avec des diodes) par une tension continue (« DC »), commande qui permettrait de les faire passer d'un état continu, à un état discontinu et inversement. Il est donc préférable de prévoir des entretoises isolantes électriquement les fils/barreaux d'un des deux plans de masse tout en assurant le maintien mécanique, les entretoises assurant au moins isolation pour un courant continu (tout matériau isolant électrique est utilisable en rappelant qu'une capacité est isolante pour le courant continu). On doit noter que le terme plan de masse siginifie aussi bien une surface continue qu'une surface discontinue. En effet, si d'un point de vue théorique une surface continue est idéale, il est également possible de mettre en œuvre des plans de masse filaires ou maillés sans dégradation nette des caractéristiques de l'antenne. Ces plans de masse filaires se présentent comme des fils/barreaux conducteurs continus horizontaux, c'est-à-dire perpendiculaires à l'élément rayonnant et aux fils/barreaux de la structure BIP/BIPAC, joignant ces derniers et mis à la masse. On verra plus loin dans la description une telle structure d'antenne avec la Figure 11. La présence de plans de masse aux deux extrémités axiales hautes et basses de l'antenne permet de limiter la propagation des ondes dans ces deux directions. La distance entre les couches de fils/barreaux et la longueur des segments le long des fils/barreaux dépend de la longueur d'onde d'émission de l'antenne. Si l'antenne émet à une longueur d'onde donnée, les distances entre les couches concentriques seront égales entre elles ou différentes, pour autant que ces distances sont nettement inférieures à la longueur d'onde et mieux, inférieure au quart de la longueur d'onde. Par exemple pour une fréquence f=1 GHz, la longueur d'onde dans l'air est de 30 cm. La longueur d'un segment d'un fil/barreau est de l'ordre de quelques centimètres (2,5cm dans l'exemple considéré ici). Ces fils/barreaux sont disposés en couches concentriques à partir de l'axe central de l'antenne. Ces couches sont séparées par une distance qui doit être inférieure au quart de longueur d'onde (7,5cm pour l'exemple à 1 GHz). Les fils/barreaux sont préférentiellement disposés suivant les rayons de cylindres concentriques. Le nombre de ces rayons, et donc l'angle qui les sépare, est choisi en fonction de l'application visée et, en pratique, plus l'angle est faible plus on peut obtenir de précision sur la forme et l'orientation angulaire du/des lobes. Un élément rayonnant est placé au centre de l'antenne. Le rayonnement de l'antenne va être contrôlé par le matériau BIPAC. La disposition des rayons, le nombre de couches et le nombre de fils/barreaux commutés déterminent la forme (largeur) du faisceau rayonné par l'antenne. Dans le cas de composants de commutation à type de diodes, les fils/barreaux métalliques comportent entre les segments des diodes qui peuvent être rendu conductrices (état d'un fil/barreau continu donc conducteur/réflecteur pour les ondes) ou non-conductrices (état d'un fil/barreau discontinu donc non-conducteur/transparent pour les ondes) en agissant sur la polarisation de ces diodes. Un courant continu polarise ces diodes. Lorsque le courant est suffisant, les diodes sont dans l'état passant, leur résistance interne est faible et le fil/barreau est dans un état continu (conducteur/réflecteur radioélectrique). Lorsque ce courant est interrompu, les diodes sont bloquées et le fil devient dans un état discontinu (non-conducteur radioélectrique, transparent pour les ondes). Le principe de fonctionnement est le suivant. Le matériau se comporte comme un BIP métallique fonctionnant dans sa première bande interdite. Lorsque les fils/barreaux métalliques qui le composent sont dans l'état continu (diodes passantes par exemple), le matériau est réfléchissant et le rayonnement de l'antenne placée au centre est confiné à l'intérieur. Quand les fils/barreaux sont dans l'état discontinu (diodes bloquées par exemple) le matériau devient transparent pour ce rayonnement uniquement dans la région où ces fils/barreaux sont dans l'état discontinu. Si on peut contrôler l'état des composants de commutation (diodes par exemple) entre les segments adjacents des fils/barreaux sur l'ensemble du matériau, on peut rendre transparent tout ou partie de ce matériau et donc contrôler la direction dans laquelle l'antenne va émettre ou recevoir. Des modélisations effectuées à l'aide de deux simulateurs électromagnétiques industriels (NEC® et HFSS®) ont montré la validité de ce principe de fonctionnement et de la conception du matériau. Lorsque l'élément rayonnant de type dipolaire est seul, son diagramme de rayonnement est omnidirectionnel dans la direction normale à l'élément rayonnant qui est le long de l'axe z. On a pu simuler des antennes à couches circulaires (cylindriques) avec un nombre de couches croissant de 1 à 6, l'élément rayonnant dipolaire étant central, et avec des fils/barreaux disposés tous les 45° le long des cercles (les fils/barreaux sont alignés sur les rayons). Pour contrôler la direction d'émission, les fils/barreaux disposés le long d'un seul rayon sont tous placés dans l'état discontinu (transparents pour les ondes), les autres étant dans l'état continu (conducteur/réflecteur pour les ondes). L'antenne simulée utilise un élément rayonnant central du type dipolaire fonctionnant à 1 GHz. Le diagramme de rayonnement comporte un lobe qui s'affine dans la direction de rayonnement lorsqu'on augmente le nombre de couches de fils/barreaux du matériau. Les fils/barreaux peuvent également être disposés tous les 30° et rendus discontinus le long de deux rayons directement voisins. Si le nombre de couches est suffisant, le faisceau sera plus directif que dans le cas précédent d'une disposition angulaire à 45°. D'autres simulations ont été effectuées pour un fonctionnement à 2GHz et élément rayonnant dipolaire et, ce, pour des répartitions angulaires à 45° et 22,5" sur les couches circulaires. Comme précédemment, le diagramme de rayonnement ne comprend de lobe que dans la direction des fils/barreaux d'un rayon dans un état discontinu. Ainsi, dans l'antenne de l'invention, l'élément rayonnant radioélectrique est préférentiellement passif et il est placé au coeur d'un ensemble de fils/barreaux conducteurs sensiblement parallèles entre eux et réalisées dans un matériau à Bande Interdite Photonique (BIP) et formant une structure déterminée de fils/barreaux. Cette structure de l'antenne formée de fils/barreaux entourant un élément rayonnant comporte des défauts à type de fils/barreaux présentant des caractéristiques (radio)électriques différentes des autres, en particulier de conduction/réflexion ou non- conduction/transparence, de façon à conformer au moins un faisceau (ou lobe) dans une direction fonction de la position et/ou de la configuration desdits défauts. Le défaut correspondant à des caractéristiques
(radio)électrique différentes (fil/barreau conducteur/réflecteur ou non-conducteur/transparent vis-à-vis des ondes) pouvant être obtenues de diverses manières, plusieurs modes de mise en oeuvre sont possibles et on en donne deux principales à titre d'exemple. On comprend que le terme défaut peut avoir deux significations en fonction du contexte. La première, qui sera utilisée par la suite, correspond au cas où dans une antenne qui comporte initialement des fils/barreaux conducteurs/réflecteurs, le défaut est la présence de fils/barreau non-conducteurs/transparents ou l'omission de fils/barreaux conducteurs/réflecteurs. La seconde, inverse de la précédente, correspond au cas où le défaut est un fil/barreau conducteur/réflecteur. Dans une première mise en oeuvre de l'invention, lesdits défauts sont réalisés par le retrait de certains desdits fils/barreaux conducteurs, ledit au moins un faisceau étant conformé dans une direction fonction de la position et/ou de la configuration des fils/barreaux retirés. Le retrait d'un fil/barreau peut être effectué en totalité ou en partie afin de pouvoir également orienter le faisceau en hauteur par rapport au plan xy. Les fils/barreaux conducteurs sont soit réellement continus, soit du type à segments séparés d'isolants avec composants actifs de commutation et mis dans un état continu (conducteur/réflecteur vis-à-vis des ondes). Dans une seconde mise en oeuvre de l'invention, au moins certains des fils/barreaux sont à plusieurs segments séparés par des isolants pouvant être court-circuités par des composants actifs commandés et permettant lorsque les composants actifs sont dans un état passant, en court-circuit (radio)électrique, que le fil/barreau se comporte comme un conducteur/réflecteur (radio)électrique (état continu) et lorsque les composants actifs sont dans un état isolant, le fil/barreau se comporte comme un non-conducteur/transparent (radio)électrique (état discontinu) équivalent à un fil/barreau au moins partiellement retiré. L'antenne comprend de préférence des moyens de commande desdits composants actifs de commutation, permettant d'imposer à certains des fils/barreaux à segments de se comporter comme des fils/barreaux discontinus (non-conducteur des ondes, transparent) et d'autres comme des fils/barreaux continus (conducteur/réflecteur des ondes). Les défauts sont ici des fils/barreaux se comportant comme des fils/barreaux discontinus et un faisceau peut être conformé dans une direction fonction de la position et/ou de la configuration des fils/barreaux discontinus. Dans cette seconde mise en oeuvre de l'invention, la structure BIP de l'antenne est donc active en ce qu'elle permet de conformer dynamiquement et aisément un ou plusieurs faisceaux ou lobes (diagrammes de rayonnement). Aucune manipulation manuelle de retrait de fil/barreau n'est ici nécessaire. Notons que ces deux possibilités de mise en œuvre peuvent être combinées, une partie des fils/barreaux pouvant être commandés, le reste devant être manipulé pour retrait ou ajout pour pouvoir modifier le diagramme de rayonnement. En effet, si, avantageusement, touts les fils/barreaux de la structure BIP de l'antenne sont à plusieurs segments isolés les uns des autres et avec des composants actifs de commutation en parallèle des isolants, il est cependant clair que l'invention couvre également le cas où seulement certains fils/barreaux sont actifs, c'est-à-dire formés de plusieurs segments isolés dont l'isolant comporte en parallèle un composant actif de commutation. De façon avantageuse, lesdits moyens de commande des composants actifs de commutation forment des moyens de conformation et de commutation entre au moins un premier faisceau et au moins un second faisceau, de façon que ladite antenne soit une antenne à commutation de faisceaux. L'antenne à commutation de faisceaux selon l'invention permet de réaliser un ou plusieurs faisceau(x) d'ouverture quelconque, pouvant tourner (c'est-à-dire commutables) sur 360°, avec un pas et un angle quelconque fonction de la répartition angulaire des fils/barreaux au sein de la structure BIP de l'antenne. De façon préférentielle, les fils/barreaux sont disposés sur des cercles selon une période angulaire constante, et par conséquent selon une période transverse variable, pour chaque couche concentrique. De nombreuses dispositions des fils/barreaux, selon des couches concentriques le long de courbes circulaires fermées peuvent être envisagées sans sortir du cadre de la présente invention et on va maintenant décrire plus en détail des antennes avec des couches en cercles concentriques du type à structure BIP cylindrique. Sur les figures 2 à 5 et 9 discutées ci-après, l'élément rayonnant 2 et les fils/barreaux 1 sont vus en coupe transversale de dessus (ou dessous) du plan xy, ledit plan étant dans le plan de la feuille sur laquelle les figures sont réalisées. Sur ces mêmes figures, les fils/barreaux sont disposés le long de cercles concentriques ou couches autour de l'élément rayonnant 2. D'une façon générale, les différents paramètres de la structure BIP cylindrique sont: - Pθ: la période angulaire (en °), c'est-à-dire la distance angulaire entre deux fils/barreaux adjacentes d'un cercle donné ; - Pt: la période transverse (en mm), c'est-à-dire l'intervalle entre deux fils/barreaux adjacents d'un cercle donné; - P r: la période radiale (en mm), c'est-à-dire l'intervalle entre deux cercles adjacents; - d: le diamètre des fils/barreaux conducteurs (en mm) ; - n: le nombre de cercles (couches) concentriques. Dans la suite de la description, on suppose que les fils/barreaux sont disposés périodiquement selon une période radiale Pr constante et, pour chaque cercle concentrique, selon une période angulaire Pθ constante (et par conséquent selon une période transverse Pt variable). Comme illustré sur la figure 2, dans un premier mode de réalisation de la structure BIP cylindrique selon l'invention, la période angulaire Pθ est identique pour tous les cercles concentriques. En conséquence, la période transverse Pt varie d'un cercle à l'autre (Pt1 <Pt2). Sur cette Figure 2 on peut remarquer que le cercle interne comporte des fils/barreaux particulièrement resserrés et dans ce type de configuration c'est ce cercle interne qui commande essentiellement les caractéristiques fréquentielles de l'antenne. Une telle structure d'antenne est plutôt destinée à des applications monobandes. Dans un second mode de réalisation, illustré sur la figure 3, c'est la période transverse Pt qui est identique pour tous les cercles concentriques. La période angulaire Pθ varie donc d'un cercle à l'autre. Dans ce type de structure, l'ensemble des cercles infl ue sur la réponse en fréquence de l'antenne et une telle antenne est plutôt destinée à des applications multibandes. On doit également noter que le nombre de pics de transmission est proportionnel au nombre de couches concentriques. La structure BIP cylindrique doit par ailleurs comporter des défauts (fils/barreau dans un état discontinu, non- conducteur des ondes et donc transparent pour ces ondes) de façon à créer (au moins) un faisceau dans une direction fonction de la position et/ou de la configuration de ces défauts au sein d'une structure BIP essentiellement constituée de fils/barreaux dans un état continu (conducteur/réflecteur des ondes). Une première technique, simple, pour réaliser des défauts dans la structure BIP cylindrique consiste à retirer des fils/barreaux métalliques localement. En fonction de la position et de la configuration des fils/barreaux retirés (défauts), on peut choisir la largeur, la direction et le nombre de faisceaux utiles. Les figures 4 et 5 illustrent les structures obtenues par retrait de fils/barreaux dans un secteur angulaire de la structure BIP. Le diagramme de rayonnement obtenu pour l'antenne de la figure 4 est référencé 61 sur la Figure 6. Celui obtenu pour l'antenne de la figure 5 est référencé 62 sur la Figure 6. On notera au vu de ces diagrammes que l'antenne de la figure 5 offre une meilleure directivité que celle de la Figure 4. Une seconde technique pour réaliser des défauts dans la structure BIP cylindrique consiste à utiliser des fils/barreaux métalliques pouvant être commandés, dits fils/barreaux actifs, par mise en œuvre de fils/barreaux actifs comprenant au moins deux segments conducteurs entre lesquels est inséré un isolant et en parallèle de l'isolant au moins un composant actif de commutation (diode, transistor, MEMS...) permettant selon l'état du composant (conducteur ou non-conducteur) de relier (radio)électriquement les deux segments entre eux. Ainsi, en fonction de la commande du composant actif et donc de son état, le fil/barreau actif se comporte comme s'il était dans un état continu (conducteur/réflecteur des ondes) ou un état discontinu (non- conducteur des ondes et donc transparent pour les ondes). Les fils/barreaux se comportant comme des fils/barreaux d'état discontinu, donc non-conducteurs au moins pour les ondes radioélectriques, constituent les défauts. En fonction de leur position et de leur configuration, on peut choisir la largeur, la direction et le nombre de faisceaux utiles. L'antenne comprend donc des moyens de commande des composants actifs de commutation, permettant, en fonction du ou des faisceau(x) à créer, d'imposer à certains des fils/barreaux actifs de se comporter comme des fils/barreaux dans un état discontinu alors que les autres sont dans un état continu. On peut utiliser comme composants actifs de commutation des réseaux de diodes PIN polarisées par un courant continu circulant dans les fils/barreaux métalliques. La commande de ces composants (et donc des fils/barreaux dans lesquelles ils sont compris) peut être réalisée par secteurs angulaires (par exemple trois secteurs séparés de 90° pour produire trois lobes dans trois directions) de la structure BIP cylindrique. Par exemple, touts les fils/barreaux d'un secteur commutent ensemble. Ceci réduit le nombre de circuits de commande indépendants au nombre de secteurs commutables. On peut également utiliser des photodiodes (éventuellement phototransistor) dont la commutation est obtenue par de la lumière fournie par fibre optique. Afin d'augmenter les possibilités en terme de conformation de faisceaux et de positionnement angulaire dans le plan xy, touts les fils/barreaux peuvent être du type pouvant être commandés. D'autre part, au sein de chaque fil/barreau pouvant être commandé, les composants actifs de commutation peuvent être commandés en bloc ou individuellement ou par tronçons. Dans le premier cas, tout le fil/barreau sera rendu conducteur/réflecteur ou non- conducteur/transparent selon la commande. Dans le dernier cas, ce sera le (les) tronçons commandés qui seront rendus conducteurs/réflecteurs ou non-conducteurs/transparents selon la commande (comme indiqué précédemment la longueur du tronçon doit être grande par rapport à la longueur d'onde). Ainsi, en fonction de la position du tronçon en hauteur par rapport au plan xy, on pourra, en plus, orienter en hauteur le/les lobes créés. Dans le cas intermédiaire à commandes indépendantes de chaque composant actif de commutation d'un fil/barreau, on peut réaliser aussi bien une action en bloc que par tronçons (les composants commandés seront adjacents et définissant une longueur de tronçon suffisamment grande vis-à-vis des ondes). Les fils/barreaux disposés selon le cercle externe (de rayon le plus élevé) forment une enveloppe cylindrique 3 de la structure, comme illustrée sur la vue schématique en perspective de la figure 7. Dans un souci de simplification, seuls l'enveloppe externe 3 (sans représentation des fils/barreaux eux-mêmes), l'élément rayonnant 2 et deux faisceaux 4 et 5 ont été représentés. La structure BIP cylindrique apparaît également sur la figure 8, qui est une vue réelle en perspective d'un exemple d'antenne selon l'invention. Dans cet exemple, la structure BIP cylindrique comprend trois cercles concentriques sur chacun desquels sont disposés une pluralité de fils/barreaux 1. Les fils/barreaux conducteurs sont par exemple des fils/barreaux métalliques, disposées dans l'air ou dans un diélectrique (en vue de réduire les dimensions). Dans le cas de l'air, comme illustré sur la figure 8, les fils/barreaux sont maintenus au moyen d'un support. Ce support est par exemple réalisé en mousse (de permittivité équivalente à celle de l'air). Dans l'exemple illustré, il comprend un plateau ou disque horizontal 6. On présente maintenant, en relation avec la figure 9, le fonctionnement d'une antenne à commutation de faisceaux selon l'invention, comprenant une structure BIP cylindrique avec des défauts obtenus par des fils/barreaux placés dans un état discontinus (donc transparents pour les ondes radioélectriques) par commande. Seule une partie de chacun des lobes 91 , 92 a été représentée, celle la plus proche de l'antenne. On doit signaler (la Figure 9 ne représentant pas la partie la plus externe des lobes) qu'il est préférable pour obtenir un lobe étroit d'avoir un secteur de défauts ou formé de fils/barreaux discontinus (transparent pour les ondes) suffisamment ouvert plutôt que réduit au minimum, c'est-à- dire pour la Figure 9 formé de plusieurs rayons adjacents porteurs (lobe 91 ) plutôt que d'un seul (lobe 92). On peut comparer les effets de ce phénomène d'interaction des ondes avec la structure à celui de la diffraction en optique. La commande de la conformation d'un faisceau se réalise de la façon suivante. La structure BIP cylindriq ue est excitée au centre par une antenne à symétrie de révolution 2. Au départ, touts les fils/barreaux actifs 1 sont dans un état continu (ils sont dans cet état continu représentés par une pastille noire sur la figure 9) et se comportent comme des conducteurs/réflecteurs (radio)électriques. Pour créer un faisceau dans une direction donnée, on crée des défauts dans cette structure BIP cylindrique en faisant passer à l'état isolant les composants actifs de commutation entre segments de certains fils/barreaux qui sont orientés dans la direction souhaitée du faisceau. Ces fils/barreaux passent donc dans un état discontinu (ils sont dans cet état discontinu représentés par une pastille blanche sur la figure 9) et se comportent comme des non-conducteurs (radio)électriques et apparaissent sensiblement transparents pour les ondes radioélectriques. On peut de cette façon diriger le faisceau dans toutes les directions de l'espace. Il y a également la possibilité d'avoir deux ou plusieurs faisceaux simultanément dans des directions différentes. Ainsi, dans l'exemple de la figure 9, deux faisceaux 91 et 92 sont créés simultanément. Sur la Figure 10 on a représenté deux exemples d'antenne réalisée à partir de matériaux BIPAC, le premier en (a) à répartition circulaire et radiale de pas angulaire de 90° et le second en (b) de pas de 30°. Les fils/barreaux sont formés de segments 7 conducteurs séparés par des diodes 9 et pouvant donc être placés dans un état continu (conducteur/réflecteur des ondes) ou discontinu (transparent pour les ondes) en fonction de la polarisation ou non des diodes. L'élément rayonnant central est un dipole. On comprend que ce type de structure, dans le cas où les diodes peuvent être commandées sélectivement (dans un fil/barreau : individuellement, par groupe ou globalement), permet de réaliser un fil/barreau dont un (des) tronçon(s) peu(ven)t être rendu(s) discontinu(s) par rapport au reste du fil/barreau, un tronçon correspondant à une portion (ou totalité) d'un fil/barreau dont les segments adjacents (contigus) sont isolés les uns des autres (discontinu) radio électriquement, le reste du fil/barreau étant continu. Sur la Figure 1 1 (a), le matériau BIPAC 45° de l'antenne est vu en perspective et tous les fils/barreaux des deux couches circulaires sont dans un état continu 10 (conducteurs/réflecteurs des ondes), sauf ceux situés le long d'un rayon qui sont dans un état discontinu 1 1 (transparents pour les ondes). Le diagramme de rayonnement pour θ=90° est donné à la Figure 11 (b) en dB. Le grand axe du diagramme de rayonnement est dans la direction du rayon ayant les fils/barreaux discontinus. Sur la Figure 1 1 (c), le matériau BIPAC 45° de l'antenne est vu en perspective et tous les fils/barreaux des six couches circulaires sont dans un état continu 10 (conducteurs/réflecteurs des ondes), sauf ceux situés le long d'un rayon qui sont dans un état discontinus 11 (transparents pour les ondes). Le diagramme de rayonnement pour θ=90° est donné à la Figure 11 (b) en dB. Le grand axe du diagramme de rayonnement est dans la direction du rayon ayant les fils/barreaux discontinus. On doit remarquer sur la Figure 11 (a) et (c) que des conducteurs sont disposés aux extrémités hautes et basses de la structure d'antenne en rayons à partir des extrémités (isolées) de l'élément rayonnant vers les fils/barreaux du premier cercle, ils forment un plan de masse filaire limitant la propagation des ondes vers le haut et le bas de l'antenne. Sur la Figure 12 (a) à (d), l'élément rayonnant seul à type de dipole rayonne à une fréquence de 2GHz et la longueur du dipole est de 75mm au total. Pour des raisons de symétrie et avec le logiciel de simulation HFSS® seul un quart de l'antenne est simulée (Figure 12 (d)). Figure 12 (a), le diagramme de rayonnement en champ lointain forme un tore dans cette vue en perspective. Figure 12 (b), le diagramme de rayonnement est vu en projection pour φ=0° et Figure 12 (c) pour θ=90°. Sur la Figure 13 (a) à (d), le dipole rayonne à une fréquence de 2GHz au sein d'un matériau BIPAC dont les fils/barreaux sont disposés sur des cercles concentriques le long de rayons espacés angulairement de 45°, tous les fils étant dans un état continu 10 (conducteur/réflecteur des ondes) sauf ceux d'un rayon qui sont dans un état discontinu 1 1 (transparent pour les ondes) et dans la direction duquel rayon sera formé un lobe du diagramme de rayonnement. Pour des raisons de symétrie et avec le logiciel de simulation HFSS® seul un quart de l'antenne est simulée (Figure 13 (d)). Figure 13 (a), le diagramme de rayonnement en champ lointain forme un lobe dans cette vue en perspective. Figure 13 (b), le diagramme de rayonnement est vu en projection pour φ=0° et Figure 13 (c) pour θ=90°. Sur la Figure 14 (a) à (d), le dipole rayonne à une fréquence de 2GHz au sein d'un matériau BIPAC dont les fils/barreaux sont disposés sur des cercles concentriques le long de rayons espacés angulairement de 22,5°, tous les fils étant dans un état continu 10 (conducteur/réflecteur des ondes) sauf ceux de deux rayons adjacents qui sont dans un état discontinu 1 1 (transparent pour les ondes) et dans la direction desquels rayons sera formé un lobe du diagramme de rayonnement. Pour des raisons de symétrie et avec le logiciel de simulation HFSS® seul un quart de l'antenne est simulée (Figure 14 (d)). Figure 14 (a), le diagramme de rayonnement en champ lointain forme un lobe dans cette vue en perspective. Figure 14 (b), le diagramme de rayonnement est vu en projection pour φ=0° et Figure 14 (c) pour θ=90°. Du fait qu'ils permettent un changement dynamique de conformation de faisceau, les moyens de commande peuvent également constituer des moyens de commutation de faisceaux. En d'autres termes, en modifiant les signaux de commande appliqués aux composants actifs des fils/barreaux de plusieurs éléments, on peut commuter entre au moins un premier faisceau et au moins un second faisceau. L'antenne à commutation de faisceaux ainsi obtenue, selon l'invention, peut être mise en oeuvre notamment, mais non exclusivement, dans une station de base d'un système de radiocommunication avec des stations mobiles. Dans les exemples détaillés qui ont été donnés, on a considéré un cas particulier d'antenne dont les éléments BIP sont disposés régulièrement et selon une répartition circulaire en cercle coaxialement autour d'un élément rayonnant (antenne simple dipolaire omnidirectionnelle) afin de simplifier les explications et les calculs. En effet, l'élément rayonnant étant omnidirectionnel et la disposition des éléments BIP régulière en cercles concentriques, on peut limiter les calculs de modélisation à certains secteurs de l'espace, notamment angulaires. On peut également en déduire une symétrie en révolution du comportement de l'antenne. On considère cependant que d'autres structures d'antenne à éléments BIP/BIPAC peuvent être réalisés si l'on souhaite des comportements différents selon les directions angulaires considérées bien que les éléments BIP continus/discontinus soient structurés d'une manière équivalente mais angulairement décalés : l'élément rayonnant seul pouvant avoir un diagramme non omnidirectionnel et/ou les éléments BIP être disposés sur des courbes elliptiques (voire à la limite en cercle) à excentricité constante ou non au fur et à mesure de l'éloignement de l'élément rayonnant qui est central. On comprend alors que la simulation et les diagrammes de rayonnement obtenus puissent être plus complexes. Ce type d'antenne peut par exemple être utilisé dans une station de base dont l'environnement est inhomogène et comporte des obstacles aux ondes et/ou des constructions à effet miroir sur les ondes (réflexion, trajets multiples) et/ou favorisant la transmission (E/R en bord de mer : on peut choisir de favoriser/affiner par défaut la transmission vers l'intérieur des terres plutôt que vers la mer). D'autre part, on a considéré une structure BIP à fils/barreaux linéaires parallèles à l'élément rayonnant (axe z) qui permet la conformation d'un ou plusieurs lobes dont le grand axe est sensiblement perpendiculaire à l'élément rayonnant, permettant ainsi un balayage circulaire du/des grands axes du/des lobes dans un plan également perpendiculaire à l'élément rayonnant. On considère également dans le cadre de l'invention que la structure BIP soit à fils/barreaux parallèles mais non linéaire et, de préférence, à fils/barreaux qui soient au moins sur une partie de leurs trajets sensiblement parallèles entre eux et sur une courbe circulaire du type cercle (fils/barreaux en arcs de cercles), elliptique (fils/barreaux en arcs d'ellipses). Une telle structure en coques sphériques ou elliptiques concentriques de fils/barreaux, en plus de la possibilité de conformation de lobe(s) dans un plan perpendiculaire à l'élément rayonnant (plan xy) permet une meilleure conformation des lobes en hauteur par rapport au plan xy (les lobes sont dans des plans zw ; w étant un axe centré parcourant le plan xy), permettant ainsi un balayage volumique du grand axe du/des lobes dans l'espace. Dans ce dernier cas, la sélection de l'état continu ou discontinu pour un fil/barreau s'effectue de préférence par tronçons selon une position déterminée en hauteur. Ainsi on peut par exemple réaliser des antennes dans lesquelles des fils ou barreaux sont disposés en couches sphériques autour d'une antenne omnidirectionnelle. Comme précédemment, l'antenne rayonnera uniquement dans les directions dans lesquelles des fils/barreaux ou des tronçons de fils/barreaux sont non-conducteurs (radio)électriquement. Il est également possible, comme on l'a vu, de balayer une partie de l'espace avec un/des lobes même avec des fils/barreaux linéaires contrôlés par tronçons. On comprend bien que la forme générale des fils/barreaux, notamment vers leurs extrémités supérieures et/ou inférieures, puisse s'éloigner des formes indiquées ci dessus (linéaire, cercle ou ellipse), afin d'o btenir un comportement encore plus particulier du/des lobes vers le haut et/ou le bas de l'antenne par mise en œuvre de formes de fils/barreaux particulières et, par exemple, (associées ou non aux précédentes linéaires, cercle, ellipse) en triangle, carré ou rectangle (notamment dans le cas où l'on dispose des plans de masse aux deux extrémités axiales de l'antenne pour limiter le rayonnement vers le haut ou le bas). Il peut être en effet nécessaire d'avoir une tenue en incidence de l'antenne qui soit améliorée notamment dans le cas d'applications en radôme pour antenne omnidirectionnelle et dans ce cas il est nécessaire d'utiliser un réseau à structure tridimensionnelle formé de plans de fils/barreaux entrecroisés à angle droit. De même, l'invention peut être appliquée dans des associations d'antennes réalisées selon les caractéristiques de répartition sur des courbes circulaires (cercle ou ellipse ou autre forme fermée courbée) de fils/barreaux, des fils/barreaux étant communs à deux (ou plus) éléments rayonnants séparés, les courbes de répartition pour chacun des éléments rayonnants se croisant au niveau desdits fils/barreaux communs.

Claims

REVENDICATIONS
1. Antenne permettant la conformation d'au moins un faisceau (4, 5, 61 , 62, 91 , 92) d'ondes radioélectriques d'au moins une longueur d'onde déterminée, du type comprenant au moins un élément rayonnant (2) les ondes, préférentiellement passif, placé dans un ensemble de fils ou barreaux (1 ) réflecteurs de l'onde et sensiblement parallèles entre eux, réalisés dans un matériau à Bande Interdite Photonique (BIP) et formant une structure déterminée, ladite structure déterminée comportant des défauts de façon à conformer ledit au moins un faisceau dans une direction fonction de la position et/ou de la configuration desdits défauts, caractérisée en ce que lesdits fils ou barreaux et les défauts sont disposés sur un ensemble de N courbes fermées concentriques d'un plan, N étant supérieur ou égal à deux, l'élément rayonnant étant disposé à l'intérieur de la courbe la plus interne et la distance entre les courbes est inférieure au quart de la longueur d'onde, la longueur d'un fil/barreau étant supérieure ou égale à la moitié de la longueur d'onde.
2. Antenne selon la revendication 1 , caractérisée en ce que les courbes sont choisies parmi les cercles, les ellipses, les cycloïdes et, de préférence, sont toutes des cercles, l'élément rayonnant étant placé sensiblement au centre commun desdits cercles.
3. Antenne selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les fils/barreaux ou défauts adjacents le long d'une courbe donnée sont disposés en des points équidistants transversalement.
4. Antenne selon la revendication 3, caractérisée en ce que les distances transversales des fils/barreaux ou défauts adjacents sont toutes égales pour toutes les courbes.
5. Antenne selon la revendication 4, caractérisée en ce que les courbes sont des cercles et que les fils/barreaux ou défauts sont disposés en au moins deux cercles concentriques autour de l'élément rayonnant sensiblement central selon une répartition périodique transversale constante et égale pour tous les cercles.
6. Antenne selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les fils/barreaux ou défauts sont disposés le long d'axes de distribution passant par l'élément rayonnant et dans le plan, en des points correspondant au croisement des courbes et des axes de distribution.
7. Antenne selon la revendication 6, caractérisée en ce que les axes de distribution sont régulièrement répartis dans le plan sur 360° et le divisent en secteurs angulaires égaux, la valeur d'un secteur angulaire étant préférentiellement de 22,5° ou un multiple de 22,5°.
8. Antenne selon la revendication 7, caractérisée en ce que les courbes sont des cercles et que les fils/barreaux ou défauts sont disposés en au moins deux cercles concentriques autour de l'élément rayonnant sensiblement central selon une répartition périodique angulaire constante et égale pour tous les cercles.
9. Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'élément rayonnant est omnidirectionnel et est de préférence un dipole, ledit dipole étant alors disposé sensiblement parallèlement aux fils/barreaux.
10. Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les fils/barreaux sont droits.
1 1. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que les fils/barreaux sont courbes.
12. Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdits défauts sont réalisés par le retrait au moins partiel de certains desdits fils/barreaux, ledit au moins un faisceau étant conformé dans une direction fonction de la position et/ou de la configuration des fils/barreaux retirés.
13. Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'au moins certains desdits fils/barreaux sont chacun constitués d'au moins deux segments conducteurs, la longueur maximale d'un segment étant inférieure au quart de la longueur d'onde et de préférence inférieure ou égale au dixième de la longueur d'onde, les segments adjacents d'un fil/barreau étant séparés par des isolants, chaque fil/barreau à plusieurs segments isolés entre eux, dénommé fil/barreau discontinu (1 1 ), étant transparent pour l'onde et équivalent au défaut d'un fil/barreau au moins partiellement retiré.
14. Antenne selon la revendication 13, caractérisée en ce que touts les fils/barreaux sont des fils/barreaux à plusieurs segments.
15. Antenne selon la revendication 13 ou 14, caractérisée en ce qu'au moins un des isolants séparant deux segments adjacents dans un fil/barreau comporte ou est formé d'un composant actif commutable pouvant prendre au moins un premier état, conducteur pour l'onde, dans lequel le fil/barreau à plusieurs segments se comporte comme un réflecteur, dénommé fil/barreau continu (10), et un second état isolant pour l'onde dans lequel le fil/barreau à plusieurs segments est transparent pour l'onde et équivalent au défaut d'un fil/barreau au moins partiellement retiré, et en ce que ladite antenne comprend en outre des moyens de commande desdits composants actifs, permettant d'imposer à certains desdits fils/barreaux à plusieurs segments de se comporter comme des fils/barreaux discontinus (1 1 ), ledit au moins un faisceau étant conformé dans une direction fonction de la position et/ou de la configuration des fils/barreaux discontinus.
16. Antenne selon la revendication 15, caractérisée en ce que dans un fil/barreau à segments et composants actifs de commutation, la commande s'effectue par tronçon(s) formé d'un sous-ensemble de segments adjacents de l'ensemble des segments du fil/barreau, le sous-ensemble pouvant comprendre de deux jusqu'au nombre total de segments du fil/barreau, les composants séparant les segments d'un tronçon étant mis dans leur premier état, les autres composants étant dans le second état, afin de pouvoir en outre orienter en hauteur par rapport au plan le/les faisceaux.
17. Antenne selon la revendication 15 ou 16, caractérisée en ce que les moyens de commande des composants actifs forment moyens de conformation et de commutation entre au moins un premier faisceau et au moins un second faisceau, de façon que ladite antenne soit une antenne à commutation de faisceaux.
18. Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est dans un réseau de télécommunication civil public ou privé.
19. Station de base d'un système de radiocommunication avec des stations mobiles, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une antenne à commutation de faisceaux selon la revendication 17 ou 18.
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