EP3331097A1 - Antenna device - Google Patents
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Abstract
La présente invention a pour objet un dispositif d'antenne (1) comportant une antenne (10), un élément actif (20), une alimentation électrique (30) dudit élément actif (20) via un circuit d'alimentation (31), un élément de masse (40), ladite antenne (10) comprenant : - un premier élément conducteur d'antenne (11) - un deuxième élément conducteur d'antenne (12) relié électriquement, directement ou indirectement, au moins au premier élément conducteur d'antenne (11), - un troisième élément conducteur d'antenne (13) relié électriquement, directement ou indirectement, au premier élément conducteur d'antenne (11), et au deuxième élément conducteur d'antenne (12), ladite antenne (10) étant apte et destinée à fonctionner dans une gamme de fréquences prédéterminée, et, ledit élément actif (20) étant apte et destiné à fonctionner dans une gamme de fréquences de l'élément actif prédéterminée.The present invention relates to an antenna device (1) comprising an antenna (10), an active element (20), a power supply (30) of said active element (20) via a power supply circuit (31), a mass element (40), said antenna (10) comprising: a first antenna conducting element (11) a second antenna conducting element (12) electrically connected, directly or indirectly, to at least the first antenna conducting element (11), a third antenna conducting element (13) electrically connected, directly or indirectly, to the first antenna conducting element (11) and to the second antenna conducting element (12), said antenna (10) being adapted and adapted to operate in a predetermined frequency range, and, said active element (20) being adapted and adapted to operate in a frequency range of the predetermined active element.
Description
La présente invention concerne le domaine des dispositifs d'antenne, plus particulièrement pour capteur de mouvement.The present invention relates to the field of antenna devices, more particularly for motion sensors.
Des dispositifs d'antenne, dit de type F-inversé, sont connus de l'art antérieur. En règle générale, un tel dispositif d'antenne comprend une antenne comprenant un élément rayonnant et deux branches positionnées à la perpendiculaire de l'élément rayonnant et dans un même plan, les branches et l'élément rayonnant délimitant un volume antenne. Le dispositif d'antenne comprend également un plan de masse, des éléments actifs, pouvant être des LED, disposés dans le volume antenne, et une alimentation disposée dans le plan de masse qui permet d'alimenter les éléments actifs. Toutefois, afin de ne pas dégrader les performances de l'antenne, il est nécessaire d'isoler les éléments actifs par rapport au plan de masse. Dans ce but, il est connu de réaliser cette isolation au moyen d'inductances d'arrêt radiofréquences. Préférentiellement, ces inductances doivent être placées dans le volume antenne et être le plus proche possible d'un axe séparant le volume antenne du plan de masse. Il est nécessaire que les inductances présentent une impédance plus élevée dans les fréquences de l'antenne que l'impédance dans les fréquences des éléments actifs. En général, les fréquences des éléments actifs sont comprises entre 0 Hertz et quelques dizaines de kilohertz. De tels dispositifs d'antenne présentent plusieurs inconvénients qui sont, d'une part, liés à la qualité des inductances d'arrêt radiofréquences et, d'autre part, aux dimensions physiques de ces inductances. En effet, les impédances des inductances d'arrêt radiofréquences influent directement sur les performances de l'antenne, ainsi que sur le rendement des éléments actifs situés dans le volume antenne. Par conséquent, si l'impédance n'est pas assez élevée aux fréquences de l'antenne, l'antenne présentera des performances dégradées. Au contraire, si l'impédance n'est pas assez basse aux fréquences des éléments actifs, les pertes engendrées par effet Joule des signaux qui alimentent et contrôlent ces éléments actifs augmenteront. Il est de plus nécessaire que les dimensions physiques des inductances d'arrêt radiofréquences soient petites par rapport au volume antenne pour ne pas dégrader les performances de l'antenne.Antenna devices, called F-inverted type, are known from the prior art. In general, such an antenna device comprises an antenna comprising a radiating element and two branches positioned perpendicular to the radiating element and in the same plane, the branches and the radiating element delimiting an antenna volume. The antenna device also comprises a ground plane, active elements, which may be LEDs, arranged in the antenna volume, and a power supply disposed in the ground plane which supplies the active elements. However, in order not to degrade the performance of the antenna, it is necessary to isolate the active elements relative to the ground plane. For this purpose, it is known to achieve this isolation by means of radiofrequency shutdown inductors. Preferably, these inductances must be placed in the antenna volume and be as close as possible to an axis separating the antenna volume from the ground plane. It is necessary that the inductors have a higher impedance in the frequencies of the antenna than the impedance in the frequencies of the active elements. In general, the frequencies of the active elements are between 0 Hertz and a few tens of kilohertz. Such antenna devices have several drawbacks which are, on the one hand, related to the quality of radiofrequency shutdown inductances and, on the other hand, to the physical dimensions of these inductances. Indeed, the impedances of radiofrequency chokes have a direct influence on the performance of the antenna, as well as on the efficiency of the active elements located in the antenna volume. Therefore, if the impedance is not high enough at the frequencies of the antenna, the antenna will have degraded performance. On the contrary, if the impedance is not low enough at the frequencies of the active elements, the losses generated by the Joule effect of the signals which supply and control these active elements will increase. It is furthermore necessary that the physical dimensions of the radiofrequency termination inductances are small relative to the antenna volume in order not to degrade the performance of the antenna.
La présente invention a pour but de proposer une solution permettant de surmonter au moins les limitations principales de l'état de la technique indiquées ci-dessus.The present invention aims to provide a solution to overcome at least the main limitations of the state of the art indicated above.
A cet effet, l'invention concerne un dispositif d'antenne comportant au moins une antenne, au moins un élément actif, une alimentation électrique dudit élément actif via un circuit d'alimentation, un élément de masse,
ladite antenne comprenant :
- un premier élément conducteur d'antenne formant au moins en partie des premiers moyens rayonnants d'ondes électromagnétiques,
- un deuxième élément conducteur d'antenne relié électriquement, directement ou indirectement, au moins au premier élément conducteur d'antenne et destiné à être relié à une alimentation électrique de ladite antenne,
- un troisième élément conducteur d'antenne relié électriquement, directement ou indirectement, au moins au premier élément conducteur d'antenne, et au deuxième élément conducteur d'antenne,
ladite alimentation électrique dudit au moins élément actif étant disposée dans le volume de l'élément de masse ou sur l'élément de masse,
ladite antenne étant apte et destinée à fonctionner dans une gamme de fréquences prédéterminée, et,
ledit élément actif étant apte et destiné à fonctionner dans une gamme de fréquences de l'élément actif prédéterminée,
dispositif d'antenne caractérisé en ce que le circuit d'alimentation comporte au moins :
- un premier élément conducteur d'alimentation reliant électriquement l'élément actif à l'alimentation électrique dudit au moins élément actif dans la gamme de fréquences de l'élément actif, ledit premier élément conducteur étant disposé en partie dans le volume antenne et en partie dans le volume de l'élément de masse ou sur l'élément de masse,
- un deuxième élément conducteur d'alimentation reliant électriquement l'élément actif à l'alimentation électrique dudit au moins élément actif dans la gamme de fréquences de l'élément actif, comprenant au moins une partie du premier élément conducteur d'antenne, ledit troisième élément conducteur d'antenne, et une portion d'élément conducteur disposé dans le volume de l'élément de masse ou sur l'élément de masse reliée électriquement, d'une part, audit troisième élément conducteur d'antenne et, d'autre part, à l'alimentation électrique de l'élément actif, dans la gamme de fréquences de l'élément actif,
- au moins un premier condensateur reliant électriquement le premier élément conducteur d'alimentation à l'élément de masse, dans la gamme de fréquences de l'antenne, et
- au moins un deuxième condensateur reliant électriquement le deuxième élément conducteur d'alimentation à l'élément de masse, dans la gamme de fréquences de l'antenne.
said antenna comprising:
- a first antenna conducting element forming at least part of the first radiating means of electromagnetic waves,
- a second antenna conducting element electrically connected, directly or indirectly, to at least the first antenna conducting element and intended to be connected to a power supply of said antenna,
- a third antenna conducting element electrically connected, directly or indirectly, to at least the first antenna conducting element, and the second antenna conducting element,
said power supply of said at least one active element being disposed in the volume of the mass element or on the ground element,
said antenna being adapted and adapted to operate in a predetermined frequency range, and,
said active element being adapted and adapted to operate in a frequency range of the predetermined active element,
antenna device characterized in that the supply circuit comprises at least:
- a first supply conductor element electrically connecting the active element to the power supply of said at least one active element in the frequency range of the active element, said first conductive element being disposed partly in the antenna volume and partly in the antenna volume; the volume of the mass element or the mass element,
- a second power conducting element electrically connecting the active element to the power supply of said at least one active element in the frequency range of the active element, comprising at least a part of the first antenna conducting element, said third element antenna conductor, and a portion of an element conductor disposed in the volume of the mass element or the electrically connected ground element, on the one hand, to said third antenna conducting element and, on the other hand, to the power supply of the active element in the frequency range of the active element,
- at least a first capacitor electrically connecting the first conductive supply element to the ground element, in the antenna frequency range, and
- at least one second capacitor electrically connecting the second conductive supply element to the ground element, in the frequency range of the antenna.
L'invention concerne également un dispositif d'émission et de réception de signaux électriques caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif antenne tel que décrit précédemment.The invention also relates to a device for transmitting and receiving electrical signals, characterized in that it comprises an antenna device as described above.
L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à plusieurs modes de réalisations préférés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels :
- la
figure 1A est vue schématique en perspective d'un dispositif d'antenne selon une première variante de réalisation de l'invention, - la
figure 1B est une vue schématique en perspective du dispositif d'antenne de lafigure 1A dans les fréquences des éléments actifs, - la
figure 1C est une vue schématique en perspective du dispositif d'antenne de lafigure 1A dans les fréquences de l'antenne, - la
figure 2 est vue schématique en perspective d'un dispositif d'antenne selon une deuxième variante de réalisation de l'invention, - la
figure 3A est vue schématique de dessus d'un dispositif d'antenne selon une troisième variante de réalisation de l'invention, - la
figure 3B est une vue schématique du dispositif d'antenne de lafigure 3A dans les fréquences des éléments actifs, et - la
figure 3C est une vue schématique du dispositif d'antenne de lafigure 3A dans les fréquences de l'antenne.
- the
Figure 1A is schematic perspective view of an antenna device according to a first embodiment of the invention, - the
Figure 1B is a schematic perspective view of the antenna device of theFigure 1A in the frequencies of the active elements, - the
figure 1C is a schematic perspective view of the antenna device of theFigure 1A in the frequencies of the antenna, - the
figure 2 is schematic perspective view of an antenna device according to a second embodiment of the invention, - the
figure 3A is schematic top view of an antenna device according to a third embodiment of the invention, - the
figure 3B is a schematic view of the antenna device of thefigure 3A in the frequencies of the active elements, and - the
figure 3C is a schematic view of the antenna device of thefigure 3A in the frequencies of the antenna.
Le dispositif d'antenne 1 comporte au moins une antenne 10, au moins un élément actif 20, une alimentation électrique 30 dudit élément actif 20 via un circuit d'alimentation 31, un élément de masse 40,The
L'antenne 10 comprend :
- un premier élément conducteur d'antenne 11 formant au moins en partie des premiers moyens rayonnants d'ondes électromagnétiques,
- un deuxième élément conducteur d'antenne 12 relié électriquement, directement ou indirectement, au moins au premier élément conducteur d'antenne 11 et destiné à être relié à une alimentation électrique (non représentée) de ladite
antenne 10, - un troisième élément conducteur d'antenne 13 relié électriquement, directement ou indirectement, au moins au premier élément conducteur d'antenne 11, et au deuxième élément conducteur d'antenne 12.
- a first antenna
conductive element 11 forming at least in part first radiating means of electromagnetic waves, - a second
antenna conducting element 12 electrically connected, directly or indirectly, to at least the firstantenna conducting element 11 and intended to be connected to a power supply (not shown) of saidantenna 10, - a third
antenna conducting element 13 electrically connected, directly or indirectly, to at least the firstantenna conducting element 11 and to the secondantenna conducting element 12.
L'antenne 10 délimite un volume antenne V disjoint du volume de l'élément de masse 40,
ladite alimentation électrique 30 dudit au moins élément actif 20 étant disposée dans le volume de l'élément de masse 40 ou sur l'élément de masse 40,
ladite antenne 10 étant apte et destinée à fonctionner dans une gamme de fréquences Fa prédéterminée, et,
ledit élément actif 20 étant apte et destiné à fonctionner dans une gamme de fréquences de l'élément actif Fe prédéterminée.The
said
said
said
Conformément à l'invention et comme l'illustrent les figures, le dispositif d'antenne 1 est caractérisé en ce que le circuit d'alimentation 31 comporte au moins :
- un premier élément conducteur d'alimentation 32 reliant électriquement l'élément actif 20 à l'alimentation électrique 30 dudit au moins élément actif 20 dans la gamme de fréquences de l'élément actif Fe, ledit premier élément conducteur 32 étant disposé en partie dans le volume antenne V et en partie dans le volume de l'élément de masse 40 ou sur l'élément de masse 40,
- un deuxième élément conducteur d'alimentation 33 reliant électriquement l'élément actif 20 à l'alimentation électrique 30 dudit au moins élément actif 20 dans la gamme de fréquences de l'élément actif Fe, comprenant au moins une partie du premier élément conducteur d'antenne 11, ledit troisième élément conducteur d'antenne 13, et une portion d'élément conducteur 330 disposé dans le volume de l'élément de masse 40 ou sur l'élément de masse 40 reliée électriquement, d'une part, audit troisième élément conducteur d'antenne 13 et, d'autre part, à l'alimentation électrique 30 de l'élément actif 20, dans la gamme de fréquences de l'élément actif Fe,
- au moins un premier condensateur 61 reliant électriquement le premier élément conducteur d'alimentation 32 à l'élément de masse 40, dans la gamme de fréquences de l'antenne Fa, et
- au moins un deuxième condensateur 62 reliant électriquement le deuxième élément conducteur d'alimentation 33 à l'élément de masse 40, dans la gamme de fréquences de l'antenne Fa.
- a first supply
conductive element 32 electrically connecting theactive element 20 to thepower supply 30 of said at least oneactive element 20 in the frequency range of the active element Fe, said firstconductive element 32 being disposed partly in the antenna volume V and partly in the volume of themass element 40 or on themass element 40, - a second supply-conducting
element 33 electrically connecting theactive element 20 to thepower supply 30 of said at least oneactive element 20 in the frequency range of the active element Fe, comprising at least a part of the first conductive element ofantenna 11, said third antennaconductive element 13, and aconductive element portion 330 disposed in the volume of themass element 40 or on theground element 40 electrically connected, on the one hand, to said thirdelement antenna conductor 13 and, on the other hand, to thepower supply 30 of theactive element 20, in the frequency range of the active element Fe, - at least one
first capacitor 61 electrically connecting the firstsupply conductor element 32 to theground element 40, in the frequency range of the antenna Fa, and - at least one
second capacitor 62 electrically connecting the second supplyconductive element 33 to theground element 40, in the frequency range of the antenna Fa.
Avantageusement, dans les fréquences de l'antenne Fa, les condensateurs 61, 62 se comportent comme des courts-circuits et relient le premier élément conducteur d'alimentation 32 et le deuxième élément conducteur d'alimentation 33 à l'élément de masse 40. Par conséquent, dans les fréquences de l'antenne Fa, le dispositif d'antenne 1 se comporte comme une antenne sans perte de performances, comme l'illustrent les
Les premier et deuxième condensateurs 61, 62 peuvent être aptes et destinés à présenter une impédance qui tend vers l'infini dans la gamme de fréquences de l'élément actif Fe et les premier et deuxième condensateurs 61, 62 peuvent être aptes et destinés à présenter une impédance qui tend vers zéro dans la gamme de fréquences de l'antenne Fa. Par exemple, les premier et deuxième condensateurs 61, 62 peuvent présenter une valeur de 180 picofarads pour une fréquence de l'antenne Fa de 430 mégahertz. Comme l'illustre les figures, le dispositif d'antenne 1 peut comporter au moins un troisième condensateur 60 reliant électriquement le premier élément conducteur d'alimentation 32 au premier élément conducteur d'antenne 11, ou au deuxième élément conducteur d'antenne 12, ou au troisième élément conducteur d'antenne 13, dans la gamme de fréquences de l'antenne Fa et le troisième condensateur 60 peut être apte et destiné à présenter une impédance qui tend vers l'infini dans la gamme de fréquences de l'élément actif Fe et le troisième condensateur 60 peut être apte et destiné à présenter une impédance qui tend vers zéro dans la gamme de fréquences de l'antenne Fa.The first and
Comme l'illustrent les
Dans ce cas, le troisième condensateur 60 peut relier électriquement le premier élément conducteur d'alimentation 32 et le premier élément conducteur d'antenne 11, dans la gamme de fréquences de l'antenne Fa.In this case, the
Comme l'illustre la
Dans cette deuxième variante de réalisation de l'invention, le dispositif d'antenne 1 peut comporter un quatrième condensateur 64 reliant électriquement, dans la gamme de fréquences de l'antenne Fa, le troisième élément conducteur d'alimentation 34 à l'élément de masse 40 et le quatrième condensateur 64 peut être apte et destiné à présenter une impédance qui tend vers l'infini dans la gamme de fréquences de l'élément actif Fe et le quatrième condensateur 64 peut être apte et destiné à présenter une impédance qui tend vers zéro dans la gamme de fréquences de l'antenne Fa.In this second variant embodiment of the invention, the
Dans cette deuxième variante de réalisation de l'invention, le dispositif d'antenne 1 peut additionnellement comporter un cinquième condensateur 63 reliant électriquement, dans la gamme de fréquences de l'antenne Fa, le troisième élément conducteur d'alimentation 34, au premier élément conducteur d'antenne 11 (
Dans cette deuxième variante de réalisation de l'invention, le troisième condensateur 60 peut relier électriquement le premier élément conducteur d'alimentation 32 et le premier élément conducteur d'antenne 11, dans la gamme de fréquences de l'antenne Fa et le cinquième condensateur 63 peut relier électriquement le troisième conducteur d'alimentation 34 et le premier élément conducteur d'antenne 11, dans la gamme de fréquences de l'antenne Fa.In this second variant embodiment of the invention, the
De manière alternative et selon une troisième variante de réalisation illustrée aux
Comme l'illustrent les figures, le premier élément conducteur d'alimentation 32 et le deuxième élément conducteur d'alimentation 33 peuvent être disposés dans deux plans disjoints et superposés, sensiblement parallèles entre eux.As illustrated in the figures, the first supply-conducting
Comme l'illustrent les deuxième et troisième variante de réalisation selon l'invention représentées aux
Les deux plans ou les trois plans peuvent être, de préférence, espacés les uns des autre d'une distance pouvant être comprise entre 50 et 100 micromètres, et de préférence égale à 80 micromètres.The two planes or the three planes may preferably be spaced from each other by a distance that may be between 50 and 100 micrometers, and preferably equal to 80 micrometers.
Dans ce cas, le premier élément conducteur d'alimentation 32, le deuxième élément conducteur d'alimentation 33, et le troisième élément conducteur 34 équivalent à une capacité, ce qui permet de s'affranchir du troisième condensateur 60 et du cinquième condensateur 63.In this case, the first supply
L'élément actif 20 peut comprendre au moins une LED 21, préférentiellement deux LED 21 comme l'illustre les
Par exemple, la fréquence de l'élément actif Fe peut être comprise du continu à quelques dizaines de kilohertz. L'antenne 10 peut être une antenne de type bi-bande comportant des seconds moyens rayonnants d'ondes électromagnétiques, comme l'illustrent les
Dans ce cas, l'antenne 10 peut comprendre un quatrième élément conducteur d'antenne 14 relié électriquement au deuxième élément conducteur 12 formant au moins en partie les seconds moyens rayonnants d'ondes électromagnétiques.In this case, the
La gamme de fréquences de l'antenne Fa peut être comprise entre 400 Mégahertz et 3 Gigahertz.The frequency range of the antenna Fa can be between 400 Megahertz and 3 Gigahertz.
Dans le cas d'une antenne de type bi-bande, les fréquences de l'antenne Fa des seconds moyens rayonnants d'ondes électromagnétiques peuvent être comprises entre 433 Mégahertz et 435 Mégahertz et les fréquences de l'antenne Fa des premiers moyens rayonnants d'ondes électromagnétiques peuvent être comprises entre 868 Mégahertz et 870 Mégahertz.In the case of a dual-band antenna, the frequencies of the antenna Fa of the second radiating means of electromagnetic waves may be between 433 Megahertz and 435 MHz and the frequencies of the antenna Fa of the first radiating means. Electromagnetic waves can range from 868 Megahertz to 870 Megahertz.
L'alimentation électrique 30 peut générer du courant continu ou du courant alternatif. L'alimentation électrique 30 peut comprendre un microcontrôleur.The
Le dispositif d'antenne 1 peut être réalisé sous la forme d'un circuit imprimé intégrant l'ensemble des composants décrits précédemment.The
Les éléments conducteurs décrits précédemment peuvent être des pistes électroniques, par exemple, en cuivre.The conductive elements described above may be electronic tracks, for example copper.
Les éléments conducteurs ainsi que les différents composants électroniques : condensateurs, LED, alimentation électrique, du dispositif d'antenne 1 selon l'invention, peuvent être répartis sur différentes couches d'un circuit imprimé et pour assurer la continuité électrique entre ces couches des vias 70 comprenant au moins un orifice peuvent être prévues.The conductive elements as well as the various electronic components: capacitors, LEDs, power supply, of the
L'invention concerne également un dispositif d'émission et de réception de signaux électriques caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif antenne 1 tel que décrit précédemment.The invention also relates to a device for transmitting and receiving electrical signals, characterized in that it comprises an
Il peut consister en un détecteur de mouvement (non représenté). Ce détecteur de mouvement peut comprendre une caméra. Dans ce cas, l'élément actif 20 peut comprendre de préférence une LED permettant de fournir un éclairage. De manière alternative ou additionnelle, l'élément actif 20 peut comporter un capteur.It may consist of a motion detector (not shown). This motion detector may include a camera. In this case, the
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisations décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.Of course, the invention is not limited to the embodiments described and shown in the accompanying drawings. Modifications are possible, particularly from the point of view of the constitution of the various elements or by substitution of technical equivalents, without departing from the scope of protection of the invention.
Claims (17)
ladite antenne (10) comprenant :
ladite alimentation électrique (30) dudit au moins élément actif (20) étant disposée dans le volume de l'élément de masse (40) ou sur l'élément de masse (40),
ladite antenne (10) étant apte et destinée à fonctionner dans une gamme de fréquences (Fa) prédéterminée, et,
ledit élément actif (20) étant apte et destiné à fonctionner dans une gamme de fréquences de l'élément actif (Fe) prédéterminée,
dispositif d'antenne (1) caractérisé en ce que le circuit d'alimentation (31) comporte au moins :
said antenna (10) comprising:
said power supply (30) of said at least one active element (20) being disposed in the volume of the mass element (40) or the ground element (40),
said antenna (10) being adapted and adapted to operate in a predetermined frequency range (Fa), and
said active element (20) being adapted and adapted to operate in a frequency range of the predetermined active element (Fe),
antenna device (1) characterized in that the supply circuit (31) comprises at least:
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