EP3175509A1 - Antenne log-periodique a large bande de frequences - Google Patents

Antenne log-periodique a large bande de frequences

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EP3175509A1
EP3175509A1 EP15745187.3A EP15745187A EP3175509A1 EP 3175509 A1 EP3175509 A1 EP 3175509A1 EP 15745187 A EP15745187 A EP 15745187A EP 3175509 A1 EP3175509 A1 EP 3175509A1
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EP
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radiating
log
radiating elements
dipole
elements
Prior art date
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EP15745187.3A
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EP3175509B1 (fr
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Antoine CHAULOUX
Mohamed Himdi
Franck Colombel
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Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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Publication date
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    • H01Q11/10—Logperiodic antennas
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    • 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
    • H01Q3/02—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical movement of antenna or antenna system as a whole
    • H01Q3/04—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical movement of antenna or antenna system as a whole for varying one co-ordinate of the orientation

Definitions

  • the invention relates to a broadband antenna and, more particularly, a broadband frequency log-periodic antenna.
  • Maintaining the radio characteristics of antennas over a wide frequency band is a constant concern in the field of communications. This is the case, for example, of maintaining a constant illumination over a wide frequency band.
  • Various configurations are known from the prior art for maintaining a constant illumination over a wide frequency band. These configurations include, for example, traveling wave antennas (Vivaldi antennas, grooved waveguides, etc.), reflector antennas, antenna arrays with phase and phase processing circuits. amplitude of the signals transmitted / received by the antenna, etc. The width of the frequency bands can then reach several decades.
  • traveling wave antennas Vivaldi antennas, grooved waveguides, etc.
  • reflector antennas amplitude of the signals transmitted / received by the antenna, etc.
  • the width of the frequency bands can then reach several decades.
  • the invention does not have this disadvantage.
  • the invention relates to a log-periodic antenna which comprises at least one set of three log-periodic patterned radiating elements and a substrate which defines an electric mass of the antenna, the radiating elements having a log-periodic pattern.
  • each log-periodic pattern radiating element comprises a succession of radiating dipoles distributed on either side of a rectilinear electrically conductive line, perpendicular to said line, the dipoles.
  • radiators having an increasing dimension between a first end of said line and a second end of said line located closer to the first face than the first end, a first radiating element having a rectilinear electrically conductive line substantially perpendicular to the first face of the substrate, a second radiating element and a third radiating element being located on either side of the first radiating element, symmetrically to the first radiating element, the first ends of the electrically conducting lines of the different radiating elements being separated from each other and sensibl aligned in a direction parallel to the first face, the rectilinear electrically conducting lines of the second and third radiating elements being located in the same plane as the straight electrically conductive line of the first radiating element and being inclined with respect to the electrically conductive line of the first radiating element such that the first ends of the rectilinear electrically conductive lines of the second and third radiating elements are closer than the second ends of the rectilinear electrically conductive lines of said second and third radiating elements, the radiating dipoles of the
  • the distance between the smaller radiating dipole of the second radiating element and the smaller radiating dipole of the first radiating element and the distance between the smaller radiating dipole of the third radiating element and the smaller radiating dipole; of the first radiating element are substantially between 0.6 AHF and 0.7 AHF, where AHF is a wavelength of a high frequency wave radiated by the log-periodic antenna, and
  • the distance between the larger radiating dipole of the second radiating element and the larger radiating dipole of the first radiating element and the distance between the larger radiating dipole of the third radiating element and the larger radiating dipole; of the first radiating element are substantially between 0.6 ABF and 0.7 ABF, where ABF is a wavelength of a low frequency wave radiated by the log periodic antenna.
  • each radiating element consists of a flat dielectric substrate on which the log-periodic patterns are printed on either side of the flat dielectric substrate.
  • each plane radiating element comprises six radiating dipoles positioned between the first end and the second end, the six radiating dipoles being arranged such that, starting from the first end:
  • a first radiating dipole has first and second tracks of length L x ⁇ 5 , L being the length of the first and second tracks of the sixth radiating dipole and ⁇ being a coefficient of less than 1;
  • a second radiating dipole located at a distance D x ⁇ 4 from the first dipole has first and second tracks of length L x ⁇ 4 ;
  • a third radiated dipole located at a distance D x ⁇ 3 of the second dipole has first and second tracks of length L x ⁇ 3 ;
  • a fourth radiating dipole located at a distance D x ⁇ 2 from the third dipole has first and second tracks of length L x ⁇ 2 ;
  • a fifth radiating dipole located at a distance D x ⁇ from the fourth dipole has first and second tracks of length L x ⁇ ;
  • the sixth radiating dipole which has first and second tracks of length L is situated at a distance D from the fifth dipole.
  • the flat dielectric substrate has a thickness of 0.8 mm and a relative dielectric constant equal to 3, the width of the first and second tracks of the different radiating dipoles is equal to 5 mm, the magnitudes L and D are respectively equal to 70mm and 15.77mm and the coefficient ⁇ is equal to 0.824.
  • the log-periodic antenna comprises means for supplying the first ends of the electrically conductive lines of the different radiating elements with electromagnetic waves whose electric field vectors have a direction parallel to the axis. radiating dipoles.
  • the means for supplying the first ends of the electrically conductive lines comprise a power divider fixed on the electrically conductive face of the substrate which is opposite to the face above which the radiating elements are located.
  • the log-periodic antenna comprises at least two sets of three radiating elements and the radiating dipoles of the three radiating elements of the same set of three radiating elements are substantially perpendicular to the plane which contains the rectilinear electrically conductive lines of the three radiating elements
  • the first faces of the substrates which define the electrical masses of the log periodic antennas are situated in the same plane
  • the planes which contain the rectilinear electrically conducting lines of the different sets of three radiating elements are parallel to each other and the straight electrically conductive lines of the first radiating elements of the different sets of three radiating elements are located in the same plane.
  • the log-periodic antenna comprises at least two sets of three radiating elements and the radiating dipoles of the three radiating elements of the same set of radiating elements are in the plane which contains the lines electrically rectilinear conductors of the three radiating elements
  • the first faces of the substrates which define the electrical masses of the log-periodic antennas are located in the same plane
  • the planes which contain the rectilinear electrically conducting lines of the different sets of three radiating elements are parallel to each other and the rectilinear electrically conducting lines of the first radiating elements of the different sets of three radiating elements are located in the same plane.
  • the electrically conductive substrates which define the electrical masses of two adjacent log-periodic antennas are electrically connected to each other by an extensible metal mesh allowing two sets of three radiating elements to be moved away or brought closer together neighbors.
  • FIG. 1 represents an example of a radiating element that participates in a broadband log-periodic antenna of the invention
  • FIGS. 2A and 2B show, respectively, a perspective view and a side view of an example of a broadband log-periodic antenna according to a first embodiment of the invention
  • FIGS 3A and 3B show mirror radiating elements used in an advantageous configuration of the first embodiment of the invention
  • FIG. 4 represents a profile view of an example of a broadband log-periodic antenna equipped with a power divider, according to the first embodiment of the invention
  • FIGS. 5A and 5B show, respectively, a profile view and an exploded perspective view of the power divider shown in FIG. 4;
  • FIG. 6 shows an improvement of the broadband log-periodic antenna of the invention shown in Figure 4;
  • FIG. 7 represents an example of networking of a plurality of broadband log-periodic antennas according to the first embodiment of the invention;
  • FIG. 8 represents a perspective view of an exemplary broadband log-periodic antenna according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 9 represents an example of networking of a plurality of broadband log-periodic antennas according to the second embodiment of the invention.
  • FIG. 1 represents an example of a radiating element that participates in the broadband log-periodic antenna of the invention.
  • the radiating element consists of an electrically conductive log-periodic pattern 1 printed symmetrically on the two opposite sides of a flat dielectric substrate 2.
  • FIG. 1 is a view from above of a face of the dielectric substrate 2.
  • the printed log-periodic pattern comprises, by way of non-limiting example, six Bi-Be arms distributed on either side of a central rectilinear track R. Bi arms - Be are perpendicular to the track
  • two arms located opposite one another, on either side of the dielectric substrate 2 constitute a radiating dipole.
  • the arms Bi - Be are distributed across the track R between a first end EXi and a second end EX 2 of the track R, opposite the first end. From the first end to the second end of the R track, it comes:
  • a fourth arm B 4 of length LXT 2 located on the side of the track opposite the first side, at a distance equal to D x ⁇ 2 of the third arm,
  • a fifth arm B5 of length L X T located on the first side of the track, at a distance equal to D x ⁇ of the fourth arm, and a sixth arm Be of length L located on the side of the track opposite to the first side.
  • the arm B6 which has the greatest length is preferably folded in order to limit the interaction of the radiating element with the ground plane on which the radiating element is positioned (see FIGS. 2A and 2B).
  • the track R has, for example, a width U equal to 1.5 mm.
  • the radiating element is optimized, for example, in the 2GHz - 4GHz frequency band.
  • the dielectric substrate 2 has, for example, a thickness equal to 0.8 mm and, for example, a relative dielectric constant ⁇ ⁇ equal to 3.
  • the scale factor ⁇ is preferably between 0.7 and 0.9.
  • I l is, for example, equal to 0.824.
  • the quantity D is equal to 15.77 mm and the quantity L is equal to 70 mm.
  • the widths of the Bi-Be arms are respectively equal to W xr 7 ' 5 , W x ⁇ 6 , W x ⁇ 4 ' 5 , W x ⁇ 3 , W x ⁇ 1 - 5 and W, the magnitude W being equal, for example, to 5 mm.
  • the width V of the dielectric substrate 2 is such that:
  • V U + 2 X L X T
  • Figs. 2A and 2B show respectively a perspective view and a side view of a broadband log-periodic antenna according to the first embodiment of the invention.
  • the broadband log-periodic antenna comprises three radiating elements E 1 , E 2 , E 3 situated above a first face of a plane electrically conductive substrate 3 which defines the electrical mass of the antenna.
  • the substrates of the radiating elements E 1 and E 3 are situated on either side of the substrate of the radiating element E 2 , symmetrically with the substrate of the radiating element E 2 .
  • the central rectilinear track R 2 of the central radiating element E 2 is perpendicular to the first face of the electrically conductive substrate 3.
  • the three radiating elements are connected so that the rectilinear tracks R 1, R 2 and R 3 of the three elements radiating are located in the same plane P which is the plane H of the radiating elements.
  • the plane H of an antenna is, by definition, the plane which contains the direction of propagation of the wave radiated by the antenna and the direction of the magnetic field of the antenna. radiated wave.
  • the plane E of an antenna is the plane which contains the direction of propagation of the wave radiated by the antenna and the direction of the electric field of the radiated wave.
  • the first ends of the central rectilinear tracks R 1 , R 2 and R 3 are separated from each other and substantially aligned in a plane parallel to the electrically conductive substrate 3, the first ends of the rectilinear tracks R 1 and R 3 being closer to one of the other than are the second ends of these same tracks.
  • the three radiating elements E 1 , E 2 and E 3 are connected, at the first ends of the respective tracks R 1, R 2 and R 3, to the three respective coaxial cables K 1 , K 2 , K 3 .
  • the core and the electrically conductive sheath of a coaxial cable are electrically connected to the printed patterns which are located respectively on either side of the dielectric substrate of a radiating element.
  • the electrically conductive sheath is welded to the printed pattern of a first face of the radiating element, while the core is brought into electrical contact with the pattern printed on the other face, for example by welding. Drilling of the dielectric substrate is therefore performed at the first end of the track of each radiating element to allow the passage of the core of the coaxial.
  • An electrically conductive rectangular patch may be added to the interface between the printed pattern on the first face and the sheath of the coaxial cable, in order to promote electrical contact.
  • the coaxial cables K 1 and K 3 are mounted outside the space between the radiating elements E 1 and E 3 and the coaxial cable K 2 is positioned between the radiating elements E 2 and E 3 .
  • FIG. 3A represents a view from above of the log-periodic pattern of the radiating elements E 2 and E 3 which is electrically connected to the core of the respective coaxial cables K 2 and K 3
  • FIG. 3B represents the top view of the pattern log-periodic of the radiating element Ei which is also connected to the core of the coaxial cable Ki.
  • each of the radiating elements Ei, E3 of the central element E 2 is governed by the ratio of the distances between the active areas of the radiating elements, which ratio is inversely proportional to the ratio of the operating frequencies. He comes :
  • the emission zone Zi of a radiating element is located on the dipoles of large size while, for the operation of the antenna system at the highest frequencies , the emission zone Z 2 is located on the small dipoles.
  • the emission zone is therefore different depending on whether the transmission frequency is higher or lower.
  • the distance DBF which separates the two emission zones Zi from two neighboring radiating elements is substantially equal to 0.65ABF and the distance DHF which separates the two emission zones Z 2 from two neighboring elements is substantially equal to 0.65AHF, the quantities ABF and AHF being respectively the wavelength in n the vacuum corresponding to the lowest transmission frequency emitted by the antenna system and the wavelength in the vacuum corresponding to the highest transmission frequency transmitted by the antenna system. It is an advantage of the invention to provide a space-saving structure.
  • the useful frequency band is between 2GHz and 4GHz.
  • the distance DBF between the emission zones Zi of two neighboring radiating elements is then written:
  • the distance separating the radiating elements from the ground plane is also chosen to ensure proper operation of the antenna.
  • the distance separating the radiating element E 2 from the ground plane 3 is between 2 mm and 5 mm.
  • FIG. 4 represents a profile view of a broadband antenna of the invention equipped with a power divider.
  • FIGS. 5A and 5B show, respectively, a profile view and an exploded perspective view of the power divider shown in FIG. 4.
  • the power divider is attached to the substrate 3 and is designed in the air to ensure high power withstand.
  • the invention also relates to other embodiments for which the power divider is not formed in the air and / or is not fixed on the substrate 3.
  • the power divider consists of a copper pattern 6 placed opposite a ground plane 7.
  • the power divider delivers three electromagnetic waves in phase from an electromagnetic wave that it receives on its input.
  • the three outputs of the power divider are connected to the respective coaxial cables K 1 , K 2 , K 3 .
  • the input of the power divider 6 is connected, via a coaxial cable KA, to a source that emits the electromagnetic wave to radiate (source not shown in the figures).
  • the lengths of the cables K 1 , K 2 , K 3 are adjusted so that the waves received by the radiating elements are in phase.
  • Metallic studs 4, 5 fix the copper pattern 6 and the ground plane 7 which constitute the power divider on the face of the ground plane 3 which is opposite to the first face.
  • the electromagnetic waves which feeds the first ends of conductive lines Ri, R 2, R 3 are in phase and come from the same source .
  • the result is an antenna radiation pattern whose axis of the main lobe is aligned along the conductive line R 2 .
  • the first ends of the conductive lines Ri, R 2 , R 3 are powered by electromagnetic waves, the phases of which may vary independently of one another.
  • the result is an antenna radiation pattern whose axis of the main lobe varies as a function of the phase differences existing between the phases of the electromagnetic waves which feed the conductive lines R 1, R 2 , R 3.
  • Figure 6 shows an improvement of the antenna system according to the invention.
  • the system of FIG. 6 comprises two metal deflectors Di, D 2 fixed on the ground plane 3.
  • the deflectors Di, D 2 are positioned on either side of the radiating central element E 2. They achieve better electromagnetic insulation of the radiating elements between them.
  • the adaptation of the antenna system is improved, which leads to an improvement of the gain of the antenna.
  • FIG. 7 represents an example of networking of a plurality of broadband log-periodic antennas according to the first embodiment of the invention.
  • the broadband log-periodic antenna according to the first embodiment of the invention ensures the maintenance of a constant radiation only in the plane H of the radiating elements that constitute it.
  • Figure 7 illustrates the networking of a plurality of broadband antennas in the plane E of the radiating elements.
  • the antenna resulting from this networking advantageously retains a constant radiation not only in the plane H, but also in the plane E.
  • the antenna represented in FIG. 7 consists, by way of nonlimiting example, of four broadband log-periodic antennas A 1 , A 2 , A 3 , A 4 conforming to FIG. the antenna shown in FIG. 6.
  • the electrically conductive substrates 3 of the different antennas Ai-A 4 are located in the same plane Q.
  • the radiating dipoles of the central radiating elements E 2 of the different antennas Ai-A 4 are also located in a same plane perpendicular to the plane Q. and which is the plane E of the central radiating elements E 2 .
  • the same distance ⁇ separates the central rectilinear tracks R 2 from two adjacent central radiating elements E 2 .
  • the distance ⁇ is chosen according to the frequency of operation of the antenna.
  • mobile supports (not shown in the figure) make it possible to bring the log-periodic antennas Ai-A 4 closer to or away from each other.
  • This modification of the distance ⁇ advantageously makes it possible to guarantee a constant illumination of the antenna which results from the combination of the four elementary antennas Ai-A 4 , that is to say an invariant angle of the half-power opening. of the main lobe radiated by the antenna.
  • the distance ⁇ is equal to 135 mm for a transmission frequency equal to 2 GHz and 67.5 mm for a transmission frequency equal to 4 GHz.
  • This mesh makes it possible to define a continuity of the electrical mass.
  • I l is able to expand or retract according to changes in the distance ⁇ .
  • the size of an elementary cell is much less than one tenth of the wavelength of the radiated wave so that the electrically conductive substrates 3 and the metal mesh M constitute, for the radiated wave by the antenna, an electrically continuous ground plane.
  • FIG. 8 represents a view from above of an example of a broadband log-periodic antenna according to a second embodiment of the invention.
  • the log periodic patterns of the three radiating elements E 1 , E 2 , E 3 are printed symmetrically on the two opposite faces of the same flat dielectric substrate 4 which is parallel to the plane E of the elements radiant.
  • the material constituting the flat dielectric substrate 4 has, for example, a relative dielectric constant equal to 3 and a thickness equal to 0.8 mm.
  • the radiating element E 2 is central with respect to the two other radiating elements E 1 and E 3 .
  • the rectilinear track R 2 of the radiating element E 2 is perpendicular to the electrically conductive substrate 3.
  • the rectilinear tracks R 1 and R 3 of the respective radiating elements E 1 and E 3 are arranged on either side of the rectilinear track R 2 , symmetrically to the rectilinear track R 2 .
  • the first ends of the rectilinear tracks R 1, R 2 and R 3 are substantially aligned along a line parallel to the electrically conductive substrate 3.
  • the rectilinear tracks R 1 and R 3 of the respective radiating elements E 1 and E 3 are inclined with respect to the track R 2 of the central radiating element E 2 and the first ends of the rectilinear tracks R 1 and R 3 are closer to one another than are the second ends of these tracks .
  • the previous DBF and DHF distances given for the first embodiment of the invention are also valid for the second embodiment.
  • the radiating elements E 1 , E 2 , E 3 are connected to an electromagnetic wave source via coaxial cables and a power divider (not shown in the figure). Like the first embodiment of the invention, the radiating elements E 1 , E 2 , E 3 are connected to the coaxial cables at the first ends of the respective tracks R 1, R 2 , R 3 and the flat dielectric substrate 4 is fixed. to the electrically conductive substrate 3 via the coaxial cables. The substrate 4 is then held in position thanks to the rigidity of the coaxial cables. The dielectric substrate 4 is substantially perpendicular to the conductive substrate 3. The distance separating the dielectric substrate 4 from the electrically conductive substrate 3 is, for example, between 2 mm and 5 mm. As in the first embodiment of the invention, the waves radiated by the different radiating elements are in phase. The log periodic patterns of the different radiating elements are arranged accordingly.
  • FIG. 9 represents an example of networking of a plurality of broadband log-periodic antennas according to the second embodiment of the invention.
  • the dielectric substrates 4 of the different log-periodic antennas are parallel to one another, two neighboring dielectric substrates being separated from one and the same distance ⁇ .
  • the distance ⁇ is chosen according to the frequency of operation of the antenna.
  • means are provided for bringing the different electrically conductive substrates 3 closer together or away.
  • an extensible electrically conductive mesh M is provided between the different substrates 3. This mesh allows advantageously to define a continuity of the electrical mass. Whatever the extension of the mesh M, the size of an elementary cell is much less than one tenth of the wavelength of the wave radiated by the antenna.

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

L'invention concerne une antenne log-périodique qui comprend au moins un ensemble de trois éléments rayonnants à motifs log-périodiques (E1, E2, E3) positionnés au-dessus d'une première face d'un substrat plat (3), chaque élément rayonnant comprenant une succession de dipôles rayonnants répartis de part et d'autre d'une ligne électriquement conductrice rectiligne (R1, R2, R3), perpendiculairement à ladite ligne, les dipôles rayonnants ayant une dimension croissante entre une première extrémité de ladite ligne et une deuxième extrémité de ladite ligne située plus près de la première face que la première extrémité, un premier élément rayonnant (E2) ayant une ligne électriquement conductrice rectiligne sensiblement perpendiculaire à la première face du substrat (3), les premières extrémités des lignes électriquement conductrices des différents éléments rayonnants étant sensiblement alignées selon une direction parallèle à la première face, les lignes électriquement conductrices rectilignes des deuxième et troisième éléments rayonnants étant situées dans un même plan que la ligne électriquement conductrice rectiligne du premier élément rayonnant et étant inclinées par rapport à la ligne électriquement conductrice du premier élément rayonnant, les dipôles rayonnants des trois éléments rayonnants étant sensiblement perpendiculaires au plan qui contient les lignes électriquement conductrices rectilignes des trois éléments rayonnants.

Description

ANTENNE LOG-PERIODIQUE
A LARGE BANDE DE FREQUENCES
DESCRIPTION
Domaine technique et art antérieur
L'invention concerne une antenne à large bande de fréquences et, plus particulièrement, une antenne log-périodique à large bande de fréquences.
Le maintien des caractéristiques radioélectriques des antennes sur une large bande de fréquences est un souci permanent dans le domaine des communications. Il en est ainsi, par exemple, du maintien d'une illumination constante sur une large bande de fréquences.
Différentes configurations sont connues de l'art antérieur pour le maintien d'une illumination constante sur une large bande de fréquences. Parmi ces configurations figurent, par exemple, les antennes à ondes progressives (antennes Vivaldi, guides d'onde à rainures, etc.), les antennes à réflecteurs, les réseaux d'antennes munis de circuits de traitement de la phase et de l'amplitude des signaux émis/reçus par l'antenne, etc.. La largeur des bandes de fréquences peut alors atteindre plusieurs décades.
Un problème de ces configurations est cependant leur encombrement. En effet, les antennes concernées ont, dans le sens de la propagation des ondes, une dimension qui est de l'ordre de grandeur de la longueur d'onde qui correspond à la fréquence la plus basse. Pour réaliser des systèmes à encombrement réduit, par exemple des systèmes embarqués, cela représente un inconvénient.
L'invention ne présente pas cet inconvénient.
Exposé de l'invention
En effet, l'invention concerne une antenne log-périodique qui comprend au moins un ensemble de trois éléments rayonnants à motif log-périodique et un substrat qui définit une masse électrique de l'antenne, les éléments rayonnants à motif log- périodique étant positionnés au-dessus d'une première face du substrat, chaque élément rayonnant à motif log-périodique comprenant une succession de dipôles rayonnants répartis de part et d'autre d'une ligne électriquement conductrice rectiligne, perpendiculairement à ladite ligne, les dipôles rayonnants ayant une dimension croissante entre une première extrémité de ladite ligne et une deuxième extrémité de ladite ligne située plus près de la première face que la première extrémité, un premier élément rayonnant ayant une ligne électriquement conductrice rectiligne sensiblement perpendiculaire à la première face du substrat, un deuxième élément rayonnant et un troisième élément rayonnant étant situés de part et d'autre du premier élément rayonnant, symétriquement au premier élément rayonnant, les premières extrémités des lignes électriquement conductrices des différents éléments rayonnants étant séparées les unes des autres et sensiblement alignées selon une direction parallèle à la première face, les lignes électriquement conductrices rectilignes des deuxième et troisième éléments rayonnants étant situées dans un même plan que la ligne électriquement conductrice rectiligne du premier élément rayonnant et étant inclinées par rapport à la ligne électriquement conductrice du premier élément rayonnant de telle sorte que les premières extrémités des lignes électriquement conductrices rectilignes des deuxième et troisième éléments rayonnants soient plus proches que les deuxièmes extrémités des lignes électriquement conductrices rectilignes desdits deuxième et troisième éléments rayonnants, les dipôles rayonnants des trois éléments rayonnants étant soit sensiblement perpendiculaires au plan qui contient les lignes électriquement conductrices rectilignes des trois éléments rayonnants, soit sensiblement dans le plan qui contient les lignes électriquement conductrices rectilignes des trois éléments rayonnants.
Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention :
- la distance entre le dipôle rayonnant de plus faibles dimensions du deuxième élément rayonnant et le dipôle rayonnant de plus faibles dimensions du premier élément rayonnant et la distance entre le dipôle rayonnant de plus faibles dimensions du troisième élément rayonnant et le dipôle rayonnant de plus faibles dimensions du premier élément rayonnant sont sensiblement comprises entre 0,6 AHF et 0,7 AHF, OÙ AHF est une longueur d'onde d'une onde de haute fréquence rayonnée par l'antenne log-périodique, et
- la distance entre le dipôle rayonnant de plus grandes dimensions du deuxième élément rayonnant et le dipôle rayonnant de plus grandes dimensions du premier élément rayonnant et la distance entre le dipôle rayonnant de plus grandes dimensions du troisième élément rayonnant et le dipôle rayonnant de plus grandes dimensions du premier élément rayonnant sont sensiblement comprises 0,6 ABF et 0,7 ABF, OÙ ABF est une longueur d'onde d'une onde de basse fréquence rayonnée par l'antenne log-périodique.
Selon une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, chaque élément rayonnant est constitué d'un substrat diélectrique plat sur lequel les motifs log- périodiques sont imprimés de part et d'autre du substrat diélectrique plat.
Selon encore une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, chaque élément rayonnant plan comprend six dipôles rayonnants positionnés entre la première extrémité et la deuxième extrémité, les six dipôles rayonnants étant agencés de sorte que, à partir de la première extrémité :
- un premier dipôle rayonnant a des première et deuxième pistes de longueur L x τ5, L étant la longueur des première et deuxième pistes du sixième dipôle rayonnant et τ étant un coefficient inférieur à 1 ;
- un deuxième dipôle rayonnant situé à une distance D x τ4 du premier dipôle a des première et deuxième pistes de longueur L x τ4 ;
- un troisième dipôle rayonna nt situé à une distance D x τ3 du deuxième dipôle a des première et deuxième pistes de longueur L x τ3 ;
- un quatrième dipôle rayonnant situé à une distance D x τ2 du troisième dipôle a des première et deuxième pistes de longueur L x τ2 ;
- un cinquième dipôle rayonnant situé à une distance D x τ du quatrième dipôle a des première et deuxième pistes de longueur L x τ ;
- le sixième dipôle rayonnant qui a des première et deuxième pistes de longueur L est situé à une distance D du cinquième dipôle. Selon encore une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, le substrat diélectrique plat a une épaisseur de 0,8mm et une constante diélectrique relative égale à 3, la largeur des première et deuxième pistes des différents dipôles rayonnants est égale à 5mm, les grandeurs L et D sont respectivement égales à 70mm et 15,77mm et le coefficient τ est égal à 0,824.
Selon encore une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, l'antenne log-périodique comprend des moyens pour alimenter les premières extrémités des lignes électriquement conductrices des différents éléments rayonnants par des ondes électromagnétiques dont les vecteurs champ électrique ont une direction parallèle à l'axe des dipôles rayonnants.
Selon encore une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, les moyens pour alimenter les premières extrémités des lignes électriquement conductrices comprennent un diviseur de puissance fixé sur la face électriquement conductrice du substrat qui est opposée à la face au-dessus de laquelle les éléments rayonnants sont situés.
Selon encore une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, lorsque l'antenne log-périodique comprend au moins deux ensembles de trois éléments rayonnants et que les dipôles rayonnants des trois éléments rayonnants d'un même ensemble de trois éléments rayonnants sont sensiblement perpendiculaires au plan qui contient les lignes électriquement conductrices rectilignes des trois éléments rayonnants, les premières faces des substrats qui définissent les masses électriques des antennes log- périodiques sont situées dans un même plan, les plans qui contiennent les lignes électriquement conductrices rectilignes des différents ensembles de trois éléments rayonnants sont parallèles entre eux et les lignes électriquement conductrices rectilignes des premiers éléments rayonnants des différents ensembles de trois éléments rayonnants sont situées dans un même plan.
Selon encore une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, lorsque l'antenne log-périodique comprend au moins deux ensembles de trois éléments rayonnants et que les dipôles rayonnants des trois éléments rayonnants d'un même ensemble d'éléments rayonnants sont dans le plan qui contient les lignes électriquement conductrices rectilignes des trois éléments rayonnants, les premières faces des substrats qui définissent les masses électriques des antennes log-périodiques sont situées dans un même plan, les plans qui contiennent les lignes électriquement conductrices rectilignes des différents ensembles de trois éléments rayonnants sont parallèles entre eux et les lignes électriquement conductrices rectilignes des premiers éléments rayonnants des différents ensembles de trois éléments rayonnants sont situées dans un même plan.
Selon encore une autre caractéristique supplémentaire de l'invention, les substrats électriquement conducteurs qui définissent les masses électriques de deux antennes log-périodiques voisines sont électriquement reliés entre eux par un maillage métallique extensible permettant d'éloigner ou de rapprocher deux ensembles de trois éléments rayonnants voisins.
Brève description des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture d'un mode de réalisation préférentiel fait en référence aux figures jointes, parmi lesquelles :
la figure 1 représente un exemple d'élément rayonnant qui participe à une antenne log-périodique à large bande de l'invention ;
les figures 2A et 2B représentent, respectivement, une vue en perspective et une vue de profil d'un exemple d'antenne log- périodique à large bande selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
les figures 3A et 3B représentent des éléments rayonnants miroir utilisés dans une configuration avantageuse du premier mode de réalisation de l'invention ;
la figure 4 représente une vue de profil d'un exemple d'antenne log- périodique à large bande équipée d'un diviseur de puissance, selon le premier mode de réalisation de l'invention; les figures 5A et 5B représentent, respectivement, une vue de profil et une vue éclatée, en perspective, du diviseur de puissance représenté en figure 4 ;
la figure 6 représente un perfectionnement de l'antenne log- périodique à large bande de l'invention représentée en figure 4 ; les figure 7 représente un exemple de mise en réseau d'une pluralité d'antennes log-périodiques à large bande conformes au premier mode de réalisation de l'invention;
la figure 8 représente une vue en perspective d'un exemple d'antenne log-périodique à large bande selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ;
la figure 9 représente un exemple de mise en réseau d'une pluralité d'antennes log-périodiques à large bande conformes au deuxième mode de réalisation de l'invention.
Sur toutes les figures, les mêmes références désignent les mêmes éléments.
Exposé détaillé de modes de réalisation de l'invention
La figure 1 représente un exemple d'élément rayonnant qui participe à l'antenne log-périodique à large bande de l'invention.
L'élément rayonnant est constitué d'un motif log-périodique 1 électriquement conducteur imprimé symétriquement sur les deux faces opposées d'un substrat diélectrique plat 2.
La figure 1 est une vue de dessus d'une face du substrat diélectrique 2.
Sur chacune des deux faces opposées du substrat diélectrique 2, le motif log-périodique imprimé comprend, à titre d'exemple non limitatif, six bras Bi - Be répartis de part et d'autre d'une piste rectiligne centrale R. Les bras Bi - Be sont perpendiculaires à la piste
R. De façon connue en soi, deux bras situés en regard l'un de l'autre, de part et d'autre du substrat diélectrique 2, constituent un dipôle rayonnant . Les bras Bi - Be sont répa rtis, de part et d'a utre de la piste R, entre une première extrémité EXi et une deuxième extrémité EX2 de la piste R, opposée à la première extrémité. De la première extrémité à la deuxième extrémité de la piste R, il vient :
un premier bras Bi de longueur L x τ5 situé sur un premier côté de la piste R, à proximité d'un point A par lequel l'élément rayonnant est alimenté, τ étant un facteur d'échelle inférieur à 1,
un deuxième bras B2 de longueur L X T4 situé, sur le côté de la piste opposé au premier côté, à une distance égale à D x τ4 du premier bras,
un troisième bras B3 de longueur L X T3 situé, sur le premier côté de la piste, à une distance égale à D x τ3 du deuxième bras,
un quatrième bras B4 de longueur L X T2 situé, sur le côté de la piste opposé au premier côté, à une distance égale à D x τ2 du troisième bras,
un cinquième bras B5 de longueur L X T situé, sur le premier côté de la piste, à une distance égale à D x τ du quatrième bras, et un sixième bras Be de longueur L situé sur le côté de la piste opposé au premier côté.
Le bras B6 qui a la plus grande longueur est préférentiellement replié afin de limiter l'interaction de l'élément rayonnant avec le plan de masse sur lequel l'élément rayonnant est positionné (cf. figures 2A et 2B). La piste R a, par exemple, une largeur U égale à 1,5mm.
L'élément rayonnant est optimisé, par exemple, dans la bande de fréquence 2GHz - 4GHz. Le substrat diélectrique 2 a, par exemple, une épaisseur égale à 0,8 mm et, par exemple, une constante diélectrique relative εΓ égale à 3. Le facteur d'échelle τ est préférentiellement compris entre 0,7 et 0,9. I l est, par exemple, égal à 0,824. A titre d'exemple non limitatif également, la grandeur D est égale à 15,77 mm et la grandeur L est égale à 70 mm. Les largeurs des bras Bi - Be sont respectivement égales à W x r7'5, W x τ6, W x τ4'5, W x τ3, W x τ1-5 et W, la grandeur W étant égale, par exemple, à 5 mm. De façon préférentielle, la largeur V du substrat diélectrique 2 est telle que :
V = U + 2 X L X T
Les exemples de valeurs numériques mentionnés ci-dessus font clairement apparaître que les différents éléments qui constituent la figure 1 ne sont pas à l'échelle. La géométrie de cette figure a en effet été choisie dans le seul but de privilégier une bonne visibilité de ces différents éléments, sans tenir compte de leur échelle réelle.
Les figures 2A et 2B représentent respectivement une vue en perspective et une vue de côté d'une antenne log-périodique à large bande selon le premier mode de réalisation de l'invention.
L'antenne log-périodique à large bande comprend trois éléments rayonnants Ei, E2, E3 situés au-dessus d'une première face d'un substrat électriquement conducteur plan 3 qui définit la masse électrique de l'antenne. Les substrats des éléments rayonnants Ei et E3 sont situés de part et d'autre du substrat de l'élément rayonnant E2, symétriquement au substrat de l'élément rayonnant E2. La piste rectiligne centrale R2 de l'élément rayonnant central E2 est perpendiculaire à la première face du substrat électriquement conducteur 3. Les trois éléments rayonnants sont mis en résea u de façon que les pistes rectilignes Ri, R2 et R3 des trois éléments rayonnants soient situées dans un même plan P qui est le plan H des éléments rayonnants. I l s'en suit que les bras des dipôles rayonnants des différents éléments rayonnants sont parallèles entre eux. Comme cela est connu de l'homme de l'art, le plan H d'une antenne est, par définition, le plan qui contient la direction de propagation de l'onde rayonnée par l'antenne et la direction du champ magnétique de l'onde rayonnée. De même, par définition, le plan E d'une a ntenne est le plan qui contient la direction de propagation de l'onde rayonnée par l'antenne et la direction du champ électrique de l'onde rayonnée.
Les premières extrémités des pistes rectilignes centrales Ri, R2 et R3 sont séparées les unes des autres et sensiblement alignées dans un plan parallèle au substrat électriquement conducteur 3, les premières extrémités des pistes rectilignes Ri et R3 étant plus proches l'une de l'autre que ne le sont les deuxièmes extrémités de ces mêmes pistes. Les trois éléments rayonnants Ei, E2 et E3 sont connectés, au niveau des premières extrémités des pistes respectives Ri, R2 et R3, aux trois câbles coaxiaux respectifs Ki, K2, K3. L'âme et la gaine électriquement conductrice d'un câble coaxial sont électriquement reliées aux motifs imprimés qui sont respectivement situés de part et d'autre du substrat diélectrique d'un élément rayonnant. La gaine électriquement conductrice est soudée sur le motif imprimé d'une première face de l'élément rayonnant, alors que l'âme est mise en contact électrique avec le motif imprimé sur l'autre face, par exemple par soudure. Un perçage du substrat diélectrique est donc effectué au niveau de la première extrémité de la piste de chaque élément rayonnant afin de permettre le passage de l'âme du coaxial. Une pastille rectangulaire électriquement conductrice peut être ajoutée à l'interface entre le motif imprimé sur la première face et la gaine du câ ble coaxial, dans le but de favoriser le contact électrique.
Selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention, les câbles coaxiaux K, (i=l, 2, 3) sont soudés sur des rondelles de cuivre, ces dernières étant vissées sur le substrat électriquement conducteur 3.
De façon préférentielle, les câbles coaxiaux Ki et K3 sont montés à l'extérieur de l'espace situé entre les éléments rayonnants Ei et E3 et le câble coaxial K2 est positionné entre les éléments rayonnants E2 et E3.
Les signaux rayonnés par les trois éléments rayonnants doivent être en phase. I l s'en suit que le motif log-périodique de l'élément rayonnant Ei est un motif miroir par rapport aux motifs des deux autres éléments rayonnants E2 et E3. Deux motifs miroir l'un de l'autre sont représentés sur les figures 3A et 3B. Ainsi, si la figure 3A représente une vue de dessus du motif log-périodique des éléments rayonnants E2 et E3 qui est électriquement relié à l'âme des câbles coaxiaux respectifs K2 et K3,la figure 3B représente la vue de dessus du motif log-périodique de l'élément rayonnant Ei qui est également relié à l'âme du câble coaxial Ki.
La distance qui sépare chacun des éléments rayonnants Ei, E3 de l'élément central E2 est régie par le rapport des distances entre les zones actives des éléments rayonnants, rapport qui est inversement proportionnel au rapport des fréquences de fonctionnement. I l vient :
DBF est la distance qui sépare les dipôles rayonnants de l'élément rayonnant Ej (j=l, 3) qui émettent l'onde de fréquence la plus basse FB des dipôles rayonnants de l'élément rayonnant E2 qui émettent également l'onde de fréquence la plus basse FB,
DHF est la distance qui sépare les dipôles rayonnants de l'élément rayonnant Ej (j=l, 3) qui émettent l'onde de fréquence la plus haute FH des dipôles rayonnants de l'élément rayonnant E2 qui émettent également l'onde de fréquence la plus haute FH..
En effet, tous les dipôles du motif log-périodique ne sont pas actifs simultanément. Pour le fonctionnement du système d'antenne aux fréquences les plus basses, la zone d'émission Zi d'un élément rayonnant est localisée sur les dipôles de gra nde taille alors que, pour le fonctionnement du système d'antenne aux fréquences les plus hautes, la zone d'émission Z2 est localisée sur les dipôles de petite taille. La zone d'émission est donc différente selon que la fréquence d'émission est plus ou moins élevée.
Selon l'invention, la distance DBF qui sépare les deux zones d'émission Zi de deux éléments rayonnants voisins est sensiblement égale 0,65ABF et la distance DHF qui sépare les deux zones d'émission Z2 de deux éléments voisins est sensiblement égale à 0,65AHF, les grandeurs ABF et AHF étant respectivement la longueur d'onde da ns le vide qui correspond à la fréquence d'émission la plus basse émise par le système d'antenne et la longueur d'onde dans le vide qui correspond à la fréquence d'émission la plus élevée émise par le système d'antenne. C'est un avantage de l'invention que de proposer une structure peu encombrante.
Selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention, la bande de fréquences utiles est comprise entre 2GHz et 4GHz. La distance DBF entre les zones d'émission Zi de deux éléments rayonnants voisins s'écrit alors :
DBF = 0,65 x 150 mm, soit
DBF = 97,5 mm De même, la distance DHF entre les zones d'émission Z2 de deux éléments rayonnants voisins s'écrit :
DHF = 0,65 x 75 mm, soit
DBF = 48,75 mm
La distance qui sépare les éléments rayonnants du plan de masse est par ailleurs choisie pour assurer un bon fonctionnement de l'antenne. A titre d'exemple non limitatif, la distance qui sépare l'élément rayonnant E2 du plan de masse 3 est comprise entre 2mm et 5mm.
De façon particulièrement avantageuse, pour l'antenne décrite ci- dessus, il a été constaté une ouverture angulaire à 3dB comprise entre 25° et 28° sur toute la bande de fréquence 2GHz-4GHz.
La figure 4 représente un vue de profil d'une antenne à large bande de l'invention équipée d'un diviseur de puissance. Les figures 5A et 5B représentent, respectivement, une vue de profil et une vue éclatée, en perspective, du diviseur de puissance représenté en figure 4.
Selon l'exemple représenté en figure 4, le diviseur de puissance est fixé au substrat 3 et il est conçu dans l'air afin de garantir une tenue en puissance élevée. L'invention concerne également d'autres modes de réalisation pour lesquels le diviseur de puissance n'est pas formé dans l'air et/ou n'est pas fixé sur le substrat 3.
Le diviseur de puissance est constitué d'un motif en cuivre 6 placé en regard d'un plan de masse 7. Le diviseur de puissance délivre trois ondes électromagnétiques en phase à partir d'une onde électromagnétique qu'il reçoit sur son entrée. Les trois sorties du diviseur de puissance sont reliées aux câbles coaxiaux respectifs Ki, K2, K3. L'entrée du diviseur de puissance 6 est reliée, via un câble coaxial KA, à une source qui émet l'onde électromagnétique à rayonner (source non représentée sur les figures). Les longueurs des câbles Ki, K2, K3 sont ajustées de façon que les ondes reçues par les éléments rayonnants soient en phase. Des plots méta lliques 4, 5 fixent le motif de cuivre 6 et le plan de masse 7 qui constituent le diviseur de puissance sur la face du plan de masse 3 qui est opposée à la première face. Dans le mode de réalisation de l'invention décrit ci-dessus en référence aux figures 4 et 5A-5B, les ondes électromagnétiques qui alimentent les premières extrémités des lignes conductrices Ri, R2, R3 sont en phase et proviennent d'une même source. I l en résulte un diagramme de rayonnement d'antenne dont l'axe du lobe principal est aligné selon la ligne conductrice R2.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, les premières extrémités des lignes conductrices Ri, R2, R3 sont alimentées par des ondes électromagnétiques dont les phases peuvent varier indépendemment l'une de l'autre. I l en résulte un diagramme de rayonnement d'antenne dont l'axe du lobe principa l varie en fonction des déphasages existant entre les phases des ondes électromagnétiques qui alimentent les lignes conductrices Ri, R2, R3.
La figure 6 représente un perfectionnement du système d'antenne selon l'invention.
En plus des éléments décrits en référence a ux figures 2A-2B, le système de la figure 6 comprend deux déflecteurs métalliques Di, D2 fixés sur le plan de masse 3. Les déflecteurs Di, D2 sont positionnés de part et d'autre de l'élément rayonnant central E2. I ls réalisent une meilleure isolation électromagnétique des éléments rayonnants entre eux. L'adaptation du système d'antenne s'en trouve améliorée, ce qui conduit à une amélioration du gain de l'antenne.
La figure 7 représente un exemple de mise en réseau d'une pluralité d'antennes log-périodiques à large bande conformes au premier mode de réalisation de l'invention.
L'antenne log-périodique à large bande selon le premier mode de réalisation de l'invention n'assure le maintien d'un rayonnement constant que dans le plan H des éléments rayonnants qui la constituent. La figure 7 illustre la mise en réseau d'une pluralité d'antennes à large bande dans le plan E des éléments rayonnants. L'antenne qui résulte de cette mise en réseau conserve avantageusement un rayonnement constant non seulement dans le plan H, mais également dans le plan E.
L'antenne représentée en figure 7 est constituée, à titre d'exemple non limitatif, de quatre antennes log-périodiques à large bande Ai, A2, A3, A4 conformes à l'antenne représentée en figure 6. Les substrats électriquement conducteurs 3 des différentes antennes Ai-A4 sont situés dans un même plan Q.. Les dipôles rayonnants des éléments rayonnants centraux E2 des différentes antennes Ai-A4 sont également situés dans un même plan perpendiculaire au plan Q. et qui est le plan E des éléments rayonnants centraux E2. Une même distance Δ sépare les pistes rectilignes centrales R2 de deux éléments rayonnants centraux E2 voisins.
La distance Δ est choisie en fonction de la fréquence de fonctionnement de l'antenne. A cette fin, des supports mobiles (non représentés sur la figure) permettent de rapprocher ou d'éloigner les antennes log-périodiques Ai-A4. Cette modification de la distance Δ permet avantageusement de garantir une illumination constante de l'antenne qui résulte de l'association des quatre antennes élémentaires Ai-A4, c'est-à-dire un angle invariant de l'ouverture à mi-puissance du lobe principal rayonné par l'antenne. A titre d'exemples non limitatifs, la distance Δ est égale à 135mm pour une fréquence d'émission égale à 2GHz et à 67,5mm pour une fréquence d'émission égale à 4GHz.
Selon un perfectionnement de l'invention, il est prévu un maillage électriquement conducteur extensible M entre les différents substrats 3. Ce maillage permet de définir une continuité de la masse électrique. I l est apte à se déployer ou à se rétracter en fonction des modifications de la distance Δ. Quelle que soit l'extension du maillage M, la taille d'une maille élémentaire est très inférieure au dixième de la longueur d'onde de l'onde rayonnée afin que les substrats électriquement conducteurs 3 et le maillage métallique M constituent, pour l'onde rayonnée par l'antenne, un plan de masse électriquement continu.
La figure 8 représente une vue de dessus d'un exemple d'antenne log- périodique à large bande selon un deuxième mode de réalisation de l'invention.
Selon le deuxième mode de réalisation de l'invention, les motifs log- périodiques des trois éléments rayonnants Ei, E2, E3 sont imprimés symétriquement sur les deux faces opposées d'un même substrat diélectrique plat 4 qui est parallèle au plan E des éléments rayonnants. Le matériau qui constitue le substrat diélectrique plat 4 a, par exemple, une constante diélectrique relative égale à 3 et une épaisseur égale à 0,8mm. L'élément rayonnant E2 est central par rapport aux deux autres éléments rayonnants Ei et E3. La piste rectiligne R2 de l'élément rayonnant E2 est perpendiculaire au substrat électriquement conducteur 3. Les pistes rectilignes Ri et R3 des éléments rayonnants respectifs Ei et E3 sont disposées de part et d'autre de la piste rectiligne R2, symétriquement à la piste rectiligne R2. Les premières extrémités des pistes rectilignes Ri, R2 et R3 sont sensiblement alignées selon une droite parallèle au substrat électriquement conducteur 3. De même que da ns le premier mode de réalisation de l'invention, les pistes rectilignes Ri et R3 des éléments rayonnants respectifs Ei et E3 sont inclinées par rapport à la piste R2 de l'élément rayonnant central E2 et les premières extrémités des pistes rectilignes Ri et R3 sont plus proches l'une de l'autre que ne le sont les deuxièmes extrémités de ces pistes. Les distances précédentes DBF et DHF données pour le premier mode de réalisation de l'invention sont également valables pour le deuxième mode de réalisation.
Les éléments rayonnants Ei, E2, E3 sont reliés à une source d'onde électromagnétique via des câbles coaxiaux et un diviseur de puissance (non représentés sur la figure). A l'instar du premier mode de réalisation de l'invention, les éléments rayonnants Ei, E2, E3 sont connectés aux câbles coaxiaux au niveau des premières extrémités des pistes respectives Ri, R2 , R3 et le substrat diélectrique plat 4 est fixé au substrat électriquement conducteur 3 via les câbles coaxiaux. Le substrat 4 est alors maintenu en position grâce à la rigidité des câbles coaxiaux. Le substrat diélectrique 4 est sensiblement perpendiculaire au substrat conducteur 3. La distance qui sépare le substrat diélectrique 4 du substrat électriquement conducteur 3 est comprise, par exemple, entre 2mm et 5mm. De même que dans le premier mode de réalisation de l'invention, les ondes rayonnées par les différents éléments rayonnants sont en phase. Les motifs log- périodiques des différents éléments rayonnants sont disposés en conséquence.
La figure 9 représente un exemple de mise en réseau d'une pluralité d'antennes log-périodiques à large bande conformes au deuxième mode de réalisation de l'invention.
Les substrats diélectriques 4 des différentes antennes log-périodiques sont parallèles entre eux, deux substrats diélectriques voisins étant séparés d'une même distance δ. La distance δ est choisie en fonction de la fréquence de fonctionnement de l'antenne. A cette fin, des moyens sont prévus pour rapprocher ou éloigner les différents substrats électriquement conducteurs 3. Selon un perfectionnement du deuxième mode de réalisation de l'invention, il est prévu un maillage électriquement conducteur extensible M entre les différents substrats 3. Ce maillage permet avantageusement de définir une continuité de la masse électrique. Quelle que soit l'extension du maillage M, la taille d'une maille élémentaire est très inférieure au dixième de la longueur d'onde de l'onde rayonnée par l'antenne.

Claims

S 5496e n D WO 2016/016361 PCT/EP2015/067490 16 REVENDICATIONS
1. Antenne log-périodique, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un ensemble de trois éléments rayonnants à motifs log-périodiques (Ei, E2, E3) et un substrat plat (3) qui définit une masse électrique de l'antenne, les éléments rayonnants à motifs log-périodiques étant positionnés au-dessus d'une première face du substrat plat (3), chaque élément rayonnant à motifs log-périodiques comprenant une succession de dipôles rayonnants répartis de part et d'autre d'une ligne électriquement conductrice rectiligne (Ri, R2, R3), perpendiculairement à ladite ligne, les dipôles rayonnants ayant une dimension croissante entre une première extrémité de ladite ligne et une deuxième extrémité de ladite ligne située plus près de ladite première face que la première extrémité, un premier élément rayonnant (E2) ayant une ligne électriquement conductrice rectiligne sensiblement perpendiculaire à ladite première face, un deuxième élément rayonnant (Ei) et un troisième élément rayonnant (E3) étant situés de part et d'autre du premier élément rayonnant (E2), symétriquement au premier élément rayonnant (E2), les premières extrémités des lignes électriquement conductrices des différents éléments rayonnants étant séparées les unes des autres et sensiblement alignées selon une direction parallèle à ladite première face, les lignes électriquement conductrices rectilignes des deuxième et troisième éléments rayonnants étant situées dans un même plan que la ligne électriquement conductrice rectiligne du premier élément rayonnant et étant inclinées par rapport à la ligne électriquement conductrice du premier élément rayonnant de telle sorte que les premières extrémités des lignes électriquement conductrices rectilignes des deuxième et troisième éléments rayonnants soient plus proches que les deuxièmes extrémités des lignes électriquement conductrices rectilignes desdits deuxième et troisième éléments rayonnants, les dipôles rayonnants des trois éléments rayonnants étant soit sensiblement perpendiculaires au plan qui contient les lignes électriquement conductrices rectilignes des trois éléments rayonnants, soit sensiblement dans le plan qui contient les lignes électriquement conductrices rectilignes des trois éléments rayonnants. 5496e n D
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2. Antenne log-périodique selon la revendication 1, dans laquelle :
- la distance qui sépare le dipôle rayonnant de plus faibles dimensions du deuxième élément rayonnant (E2) du dipôle rayonnant de plus faibles dimensions du premier élément rayonnant (El) et la distance qui sépare le dipôle rayonnant de plus faibles dimensions du troisième élément rayonnant (E3) du dipôle rayonnant de plus faibles dimensions du premier élément rayonnant (El) sont sensiblement comprises entre 0,6AHF et 0,7AHF, OÙ AHF est une longueur d'onde d'une onde de ha ute fréquence rayonnée par l'antenne log-périodique, et
- la distance qui sépare le dipôle rayonnant de plus grandes dimensions du deuxième élément rayonnant (E2) du dipôle rayonnant de plus grandes dimensions du premier élément rayonnant (El) et la distance qui sépare le dipôle rayonnant de plus grandes dimensions du troisième élément rayonnant (E3) du dipôle rayonnant de plus grandes dimensions du premier élément rayonnant (El) sont sensiblement comprises 0,6ABF et 0,7ABF, OÙ ABF est une longueur d'onde d'une onde de basse fréquence rayonnée par l'antenne log-périodique.
3. Antenne log-périodique selon l'une quelconque des revendications précédentes , dans laquelle chaque élément rayonnant (Ei, E2, E3) est constitué de motifs log-périodiques imprimés de part et d'autre d'un substrat diélectrique plat (2).
4. Antenne selon la revendication 3, da ns lequel chaque élément rayonnant (Ei, E2, E3) comprend six dipôles rayonnants positionnés entre la première extrémité et la deuxième extrémité, les six dipôles rayonnants étant agencés de sorte que, à partir de la première extrémité :
- un premier dipôle rayonnant est constitué de première et deuxième pistes de longueur L x τ5, τ étant un coefficient inférieur à 1 ;
- un deuxième dipôle rayonnant situé à une distance D x τ4 du premier dipôle est constitué de première et deuxième pistes de longueur L x τ4 ;
- un troisième dipôle rayonnant situé à une distance D x τ3 du deuxième dipôle est constitué de première et deuxième pistes de longueur L x τ3 ; S 5496e n D
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- un quatrième dipôle rayonnant situé à une distance D x τ2 du troisième dipôle est constitué de première et deuxième pistes de longueur L x τ2 ;
- un cinquième dipôle rayonnant situé à une distance D x τ du quatrième dipôle est constitué de première et deuxième pistes de longueur L x τ ;
- le sixième dipôle rayonnant situé à une distance D du cinquième dipôle est constitué de première et deuxième pistes de longueur L.
5. Antenne log-périodique selon la revendication 4, dans laquelle le substrat diélectrique plat (2) a une épaisseur de 0,8mm et une constante diélectrique relative égale à 3, la largeur des première et deuxième pistes des différents dipôles rayonnants est égale à 5mm, les grandeurs L et D sont respectivement égales à 70mm et 15,77mm et le coefficient τ est égal à 0,824.
6. Antenne log-périodique selon l'une quelconque des revendications précédentes et qui comprend des moyens pour alimenter les premières extrémités des lignes électriquement conductrices des différents éléments rayonnants plans (Ei, E2, E3) par des ondes électromagnétiques dont les vecteurs champ électrique ont une direction parallèle à l'axe des dipôles rayonnants.
7. Antenne log-périodique selon la revendication 6, dans laquelle les moyens pour alimenter les premières extrémités des lignes électriquement conductrices comprennent un diviseur de puissance fixé sur une face électriquement conductrice du substrat (3) opposée à la face au-dessus de laquelle les éléments rayonnants sont situés.
8. Antenne log-périodique selon l'une quelconque des revendications précédentes et qui comprend au moins deux ensembles de trois éléments rayonnants, dans laquelle, lorsque les motifs log-périodiques des trois éléments rayonnants d'un même ensemble de trois éléments rayonnants sont sensiblement perpendiculaires au plan qui contient les lignes électriquement conductrices rectilignes des trois éléments rayonnants, les premières faces des substrats (3) des différents ensemble d'éléments S 5496e nD
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19
rayonnants sont situées dans un même plan, les plans qui contiennent les lignes électriquement conductrices rectilignes des différents ensembles de trois éléments rayonnants sont parallèles entre eux et les lignes électriquement conductrices rectilignes des premiers éléments rayonnants des différents ensembles de trois éléments rayonnants sont situées dans un même plan.
9. Antenne log-périodique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 et qui comprend au moins deux ensembles de trois éléments rayonnants, dans laquelle, lorsque les dipôles rayonnants des trois éléments rayonnants d'un même ensemble d'éléments rayonnants sont dans le plan qui contient les lignes électriquement conductrices rectilignes des trois éléments rayonnants, les premières faces des substrats (3) des différents ensemble d'éléments rayonnants sont situées dans un même plan, les plans qui contiennent les lignes électriquement conductrices rectilignes des différents ensembles de trois éléments rayonnants sont parallèles entre eux et les lignes électriquement conductrices rectilignes des premiers éléments rayonnants des différents ensembles de trois éléments rayonnants sont situées dans un même plan.
10. Antenne log-périodique selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9, dans laquelle les substrats (3) de deux ensembles de trois éléments rayonnants voisins sont électriquement reliés entre eux par un maillage métallique (M) extensible permettant d'éloigner ou de rapprocher deux ensembles de trois éléments rayonnants voisins.
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