EP3602689A1 - Antenne electromagnetique - Google Patents

Antenne electromagnetique

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EP3602689A1
EP3602689A1 EP18711379.0A EP18711379A EP3602689A1 EP 3602689 A1 EP3602689 A1 EP 3602689A1 EP 18711379 A EP18711379 A EP 18711379A EP 3602689 A1 EP3602689 A1 EP 3602689A1
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EP
European Patent Office
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wall
electromagnetic
radiating
coupling slot
waveguide
Prior art date
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Application number
EP18711379.0A
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German (de)
English (en)
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EP3602689B1 (fr
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Christian Renard
Eric VINAY
Eric Estebe
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Thales SA
Original Assignee
Thales SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Thales SA filed Critical Thales SA
Publication of EP3602689A1 publication Critical patent/EP3602689A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP3602689B1 publication Critical patent/EP3602689B1/fr
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/20—Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/22—Longitudinal slot in boundary wall of waveguide or transmission line
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/10—Resonant slot antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006—Particular feeding systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006—Particular feeding systems
    • H01Q21/0037—Particular feeding systems linear waveguide fed arrays
    • H01Q21/0043—Slotted waveguides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0087—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing antenna arrays

Definitions

  • the present invention relates to an electromagnetic antenna of the type comprising a first radiating part with an electromagnetic waveguide of predetermined geometrical shape.
  • the invention is in the field of partially active or passive electromagnetic antennas, used in the field of radar or radiocommunications.
  • one or more active circuits for example amplifiers or phase shifters, for processing the signal transmitted or received by such an antenna, to obtain an active antenna. more compact.
  • Slotted antennas comprising a radiation portion consisting of a waveguide having radiating slots. Such antennas have the advantage of having low electrical losses, but not allowing easy integration of active circuits.
  • Antennas consisting of a stack of layers of dielectric substrates etched with metal tracks are also known, the coupling between layers being obtained via metallized holes, also called vias, or by electromagnetic coupling by opening or by proximity.
  • layer stack antennas generally have significant electrical losses.
  • the invention proposes an electromagnetic antenna comprising a first radiating part with electromagnetic waveguides of predetermined geometrical shape, forming a first electromagnetic propagation medium and comprising a first radiation wall comprising a plurality of slots. radiating spaced apart, each radiating slot extending in a first longitudinal direction, and a second wall opposite the first radiation wall.
  • the antenna comprises a second active part comprising a stack of at least two dielectric layers, at least one of the dielectric layers being etched with at least one metal track terminating in at least one active circuit, forming a second electromagnetic propagation medium, at least a portion of said second active portion being pressed against said second wall in a contact zone.
  • the antenna comprises a coupling slot located in said contact zone, the coupling slot passing through said second wall, said coupling slot extending in a second direction forming a non-zero orientation angle with said first direction longitudinal.
  • the electromagnetic antenna according to the invention has low electrical losses thanks to a radiating surface similar to the radiating surface of a conventional antenna slotted guide.
  • the coupling slot makes it possible to minimize the bulk, no additional coupling or connection element being added.
  • the electromagnetic antenna according to the invention may have one or more of the following characteristics, taken independently or in combination, in any technically acceptable combination.
  • the second active part comprises a metallized layer etched on an upper dielectric layer of the stack, said metallized layer being pressed against the second wall of the waveguide, and the coupling slot is formed of two parts, a first part crossing said second wall and a second portion passing through said metallized layer.
  • the second active part comprises a metallized layer etched on an upper dielectric layer of the stack, said metallized layer forming said second wall of the waveguide.
  • the first radiation wall has a plurality of radiating slots positioned in a predetermined regular grid, and the coupling slot is located opposite a slitless zone of the first wall.
  • the waveguide of the first radiating part is a rectangular section waveguide, said first wall and second wall being substantially parallel.
  • the coupling slot is centered with respect to the second wall of the waveguide.
  • the orientation angle is substantially equal to 45 degrees.
  • the second propagation medium has an associated wavelength
  • the second active portion comprises a transmission line printed between two layers dielectric stacked, the transmission line having a termination portion whose length is a function of said wavelength associated with the second propagation medium.
  • FIG. 1 is schematic exploded view of an electromagnetic antenna according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a schematic view from above of the antenna of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a schematic view of an electromagnetic antenna according to a second embodiment of the invention.
  • an electromagnetic antenna 10 comprises a first radiating portion 12 and a second active portion 14 adapted to be connected to or comprising at least one active circuit 50.
  • the active circuit is an amplifier or a phase shifter.
  • Figure 1 shows schematically the first radiating portion 12 and the second active portion 14, in exploded perspective.
  • the first radiating portion 12 is of slotted waveguide type, as explained in more detail below. This first radiating part of the antenna constitutes a first electromagnetic propagation medium.
  • the second active part consists of a stack of layers of dielectric substrates etched with metal tracks, the links from one layer to another being made via metallized holes, also called vias.
  • the active part of the antenna constitutes a second electromagnetic propagation medium.
  • the first radiating part 12 comprises a waveguide 16 of predetermined geometrical shape, which is a parallelepipedal waveguide, therefore with a rectangular section, in the example illustrated.
  • a waveguide 16 having another geometric shape is possible, for example having a recess (in English 'ridge') to increase its frequency band.
  • the waveguide 16 is made of a metallic material, and has walls of a given thickness, and is filled with air, or completely or partially filled with a first dielectric material.
  • the waveguide 16 comprises a first wall 18, called a radiation wall, and a second wall 20, which is opposite to the first wall 18.
  • the first wall 18 and the second wall 20 are substantially parallel.
  • first wall 18 which is the radiation wall, are formed at least two radiating slots 22.
  • Each radiating slot 22 is an opening formed in the thickness of the first wall 18, of given shape, size and orientation, allowing controlled radiation of the electromagnetic waves.
  • radiating slots 22 are positioned in a regular grid, along the X, Y directions of the plane.
  • the shape, size, orientation and position of the radiating slots define the radiation pattern of the antenna.
  • the direction X is the longitudinal direction
  • the direction Y is the transverse direction
  • the direction Z is the direction orthogonal to the plane (X, Y), so as to form an orthonormal spatial coordinate system ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ).
  • Two successive radiating slots in a given direction are spaced a predetermined distance apart.
  • each radiating slot 22 has a shape of rectangle with rounded corners as shown in Figure 1, extending in a first direction, which is the longitudinal direction X.
  • all the radiating slots in the first wall 18 of the waveguide have the same geometric shape and the same dimensions.
  • the radiating slots 22 have a similar shape but different dimensions.
  • the first wall 18 has, between the slots, zones 23 without a slot, also called non-radiating zones.
  • the waveguide distributes an electromagnetic signal to the radiating slots 22.
  • first radiating portion 12 and the second active portion 14 are pressed against each other, without separation between these two parts.
  • the first radiating part 12 and the second active part 14 are aligned longitudinally and are pressed against one another, the outer face 20a of the second wall 20 being glued to an upper layer of the second active part and forming a contact zone.
  • the first radiating portion 12 and the second active portion 14 are coupled by a coupling slot 30 located in the contact zone and which passes through the second wall 20 to an upper dielectric layer of the stack forming the second active portion.
  • the dielectric layers of the second active portion are made with a second dielectric material.
  • the coupling slot 30 extends in a second direction A forming a non-zero orientation angle, denoted a, with the first direction X.
  • the angle of orientation here is the acute angle formed between the first direction X and the second direction A.
  • the coupling slot 30 is placed facing the first wall 18 of the waveguide 16, at a zone without slot 23, that is to say located between two successive slots.
  • the coupling slot 30 is centered with respect to the second wall 20.
  • the non-zero orientation angle ⁇ is preferably substantially equal to 45 °.
  • the coupling slot 30 When the coupling slot 30 is placed at a distance equal to a quarter of a guided wavelength of the radiating slots 22 along the longitudinal axis X, it does not disturb the radiation, and is functionally analogous to a transformer towards the second part. active 14.
  • the waveguide 16 is excited via the coupling slot 30, which allows a direct connection to the stacked dielectric layers of the second active portion 14, and to distribute an electromagnetic signal from the circuit active between an access of the antenna and the radiating slots.
  • the second active portion 14 is a triplate-type printed circuit and comprises two stacked dielectric layers, denoted respectively 42, 44.
  • the shield for blocking the propagation of parasitic electromagnetic modes is formed by a set of holes.
  • Each dielectric layer 42, 44 has a lower face 42a, 44a and an upper face 42b, 44b.
  • a printed segment 40, forming a transmission line, is printed between the two dielectric layers, either on the lower face of the layer 42 or on the upper face of the layer 44.
  • the layer 42 is at least partially covered, on its upper face 42b, with a metallized layer 21 forming a first ground plane P1.
  • the coupling slot 30 is made in two parts, a first part formed by the slot 30a which passes through the second metal wall 20, and a second part formed by the slot 30b which passes through the metallized layer 21.
  • the two parts 30a and 30b of the coupling slot 30 are of the same shape and aligned on all edges.
  • the slots 30a and 30b are made separately, the coupling slot 30 being formed when the first radiating portion and the second active portion are assembled.
  • the metallized layer 21 is replaced by the second wall 20 of the waveguide 16, when the latter is in continuity of mass with the upper face 42b of the layer 42.
  • the first P1 ground plane is formed by the second wall 20, and the coupling is performed by the coupling slot 30a formed in the second wall 20 of the waveguide.
  • the layer 42 comprises a metallized layer 21 on its upper face, and the metallized layer 21 constitutes the second wall 20 of the waveguide 16.
  • the coupling slot 30 is formed by the slot 30b made in the metallized layer 21.
  • the layer 44 is at least partially covered, on its lower face 44a, with a metallized layer 25 forming a second ground plane P2.
  • the printed segment 40 is connected to an active circuit 50, for example an amplifier or a phase-shifter.
  • an active circuit 50 for example an amplifier or a phase-shifter.
  • Figure 1 comprises only two dielectric layers stacked, but of course, this is an example, any other number of stacked layers being conceivable.
  • the equivalent 'circuit' type circuit diagram of the inclined coupling slot 30 consists of an impedance inserted in series on a line.
  • the transmission line 40 is terminated at its other end by a termination portion 48 in an open circuit, also called a "stub", whose impedance reduced at the coupling slot allows a total coupling of the energy to the radiating guide 16.
  • the electromagnetic antenna also comprises a first radiating part and a second active part coupled via an inclined coupling slot.
  • the second active portion is disposed at right angles to the longitudinal direction of the first radiating portion.
  • the metal portion forming a contact zone is either made by bonding a portion of the second wall of the waveguide and a corresponding portion of an upper metallized layer of the second active portion, either by a portion of the second wall of the waveguide only, or by a portion of an upper metallized layer of the second active portion only.
  • the coupling slot 30 passes through the metal portion of the contact zone to the upper dielectric layer of the second active portion.
  • the coupling slot 30 is oriented at 45 °.
  • the electromagnetic antenna according to the invention comprises a radiating waveguide portion having reduced ohmic losses, and an active portion compatible with the implementation and implementation of active circuits.
  • the implementation of the coupling between the first radiating part and the second active part by an inclined coupling slot is easier to achieve than in the case where an additional coupling element and connection would be added, the overall size of the antenna is reduced and the ohmic losses are minimized.

Abstract

L'invention concerne une antenne électromagnétique comportant une première partie rayonnante (12) à guide d'ondes électromagnétiques de forme géométrique prédéterminée, formant un premier milieu de propagation électromagnétique et comportant une première paroi (18) de rayonnement comportant une pluralité de fentes rayonnantes (22) espacées, chaque fente rayonnante (22) s'étendant selon une première direction longitudinale, et une deuxième paroi (20), opposée à la première paroi (18). L'antenne comporte une deuxième partie active (14) comprenant un empilement d'au moins deux couches diélectriques (42, 44), au moins une des couches diélectriques étant gravée d'au moins une piste métallique aboutissant à au moins un circuit actif, formant un deuxième milieu de propagation électromagnétique, au moins une portion de ladite deuxième partie active étant plaquée contre ladite deuxième paroi dans une zone de contact. Une fente de couplage (30, 30a, 30b) est située dans ladite zone de contact, la fente de couplage traversant ladite deuxième paroi (20) et s'étendant selon une deuxième direction formant un angle d'orientation non nul avec ladite première direction longitudinale.

Description

Antenne électromagnétique
La présente invention concerne une antenne électromagnétique du type comportant une première partie rayonnante à guide d'onde électromagnétique de forme géométrique prédéterminée.
L'invention se situe dans le domaine des antennes électromagnétiques partiellement actives ou passives, utilisées dans le domaine des radars ou des radiocommunications.
De manière connue, pour les antennes partiellement actives ou passives, comme les antennes à amplification répartie, se produisent des pertes électriques liées à la distribution de la puissance du signal qui nuisent au rendement de l'antenne. En particulier, la puissance rayonnée et/ou la sensibilité de l'antenne à la réception se trouvent diminuées. Par conséquent, un système utilisateur de telles antennes, par exemple un radar, aura une portée limitée.
De plus, outre les limitations dues aux pertes électriques, il est également utile d'intégrer aux antennes un ou plusieurs circuits actifs, par exemple amplificateurs ou déphaseurs, pour un traitement du signal émis ou reçu par une telle antenne, pour obtenir une antenne active plus compacte.
On connaît des antennes dites à fentes, comportant une partie de rayonnement constituée d'un guide d'onde comportant des fentes rayonnantes. De telles antennes offrent l'avantage de présenter de faibles pertes électriques, mais ne permettant pas une intégration aisée de circuits actifs.
On connaît également des antennes constituées d'un empilement de couches de substrats diélectriques, gravés de pistes métalliques, le couplage entre couches étant obtenu par l'intermédiaire de trous métallisés, appelés également vias, ou par couplage électromagnétique par ouverture ou par proximité. Cependant, de telles antennes à empilement de couches présentent en général des pertes électriques importantes.
De plus, dans de nombreuses applications, il est utile d'avoir des antennes qui présentent un encombrement réduit.
Il est donc utile de proposer des antennes améliorées, présentant de faibles pertes électriques et un encombrement réduit tout en permettant une connexion aisée à des circuits actifs.
A cet effet, l'invention propose une antenne électromagnétique comportant une première partie rayonnante à guide d'ondes électromagnétiques de forme géométrique prédéterminée, formant un premier milieu de propagation électromagnétique et comportant une première paroi de rayonnement comportant une pluralité de fentes rayonnantes espacées, chaque fente rayonnante s'étendant selon une première direction longitudinale, et une deuxième paroi, opposée à la première paroi de rayonnement.
L'antenne comporte une deuxième partie active comprenant un empilement d'au moins deux couches diélectriques, au moins une des couches diélectriques étant gravée d'au moins une piste métallique aboutissant à au moins un circuit actif, formant un deuxième milieu de propagation électromagnétique, au moins une portion de ladite deuxième partie active étant plaquée contre ladite deuxième paroi dans une zone de contact. De plus, l'antenne comporte une fente de couplage située dans ladite zone de contact, la fente de couplage traversant ladite deuxième paroi, ladite fente de couplage s'étendant selon une deuxième direction formant un angle d'orientation non nul avec ladite première direction longitudinale.
Avantageusement, l'antenne électromagnétique selon l'invention présente des pertes électriques faibles grâce à une surface rayonnante analogue à la surface rayonnante d'une antenne classique en guide à fentes. De plus, la fente de couplage permet de minimiser l'encombrement, aucun élément de couplage ou de connexion supplémentaire n'étant ajouté.
Avantageusement, l'antenne électromagnétique selon l'invention peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, prises indépendamment ou en combinaison, selon toutes combinaisons techniquement acceptables.
La deuxième partie active comporte une couche métallisée gravée sur une couche diélectrique supérieure de l'empilement, ladite couche métallisée étant plaquée contre la deuxième paroi du guide d'onde, et la fente de couplage est formée de deux parties, une première partie traversant ladite deuxième paroi et une deuxième partie traversant ladite couche métallisée.
La deuxième partie active comporte une couche métallisée gravée sur une couche diélectrique supérieure de l'empilement, ladite couche métallisée formant ladite deuxième paroi du guide d'onde.
La première paroi de rayonnement présente une pluralité de fentes rayonnantes positionnées selon une grille régulière prédéterminée, et la fente de couplage est située en regard d'une zone sans fente de la première paroi.
Le guide d'onde de la première partie rayonnante est un guide d'onde à section rectangulaire, lesdites première paroi et deuxième paroi étant sensiblement parallèles.
La fente de couplage est centrée par rapport à la deuxième paroi du guide d'onde. L'angle d'orientation est sensiblement égal à 45 degrés.
Le deuxième milieu de propagation a une longueur d'onde associée, et la deuxième partie active comporte une ligne de transmission imprimée entre deux couches diélectriques empilées, la ligne de transmission comportant une portion de terminaison dont la longueur est fonction de ladite longueur d'onde associée au deuxième milieu de propagation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles :
- la figure 1 est vue schématique éclatée d'une antenne électromagnétique selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 2 est une vue schématique de dessus de l'antenne de la figure 1 ;
- la figure 3 est vue schématique d'une antenne électromagnétique selon un deuxième mode de réalisation de l'invention.
Selon un mode de réalisation une antenne électromagnétique 10 comporte une première partie rayonnante 12 et une deuxième partie active 14 adaptée à être connectée à ou comprenant au moins un circuit actif 50.
Par exemple, le circuit actif est un amplificateur ou un déphaseur.
La figure 1 représente schématiquement la première partie rayonnante 12 et la deuxième partie active 14, en perspective éclatée.
La première partie rayonnante 12 est de type guide d'onde à fentes, comme expliqué plus en détail ci-après. Cette première partie rayonnante de l'antenne constitue un premier milieu de propagation électromagnétique.
La deuxième partie active est constituée d'un empilement de couches de substrats diélectriques gravés de pistes métalliques, les liaisons d'une couche à l'autre étant effectuées par l'intermédiaire de trous métallisés, également appelés vias. La partie active de l'antenne constitue un deuxième milieu de propagation électromagnétique.
La première partie rayonnante 12 comprend un guide d'onde 16 de forme géométrique prédéterminée, qui est un guide d'onde parallélépipédique, donc à section rectangulaire, dans l'exemple illustré.
En variante, un guide d'onde 16 ayant une forme géométrique autre est envisageable, par exemple présentant un décrochement (en anglais 'ridge') en vue d'augmenter sa bande de fréquence.
Par exemple, le guide d'onde 16 est fait dans un matériau métallique, et présente des parois d'épaisseur donnée, et est rempli d'air, ou rempli complètement ou partiellement d'un premier matériau diélectrique. Le guide d'onde 16 comprend une première paroi 18, dite paroi de rayonnement, et une deuxième paroi 20, qui est opposée à la première paroi 18.
Lorsque le guide d'onde 16 est de forme parallélépipédique, la première paroi 18 et la deuxième paroi 20 sont sensiblement parallèles.
Sur la première paroi 18, qui est la paroi de rayonnement, sont pratiquées au moins deux fentes rayonnantes 22.
Chaque fente rayonnante 22 est une ouverture ménagée dans l'épaisseur de la première paroi 18, de forme, de taille et d'orientation données, permettant un rayonnement contrôlé des ondes électromagnétiques.
De préférence, plusieurs fentes rayonnantes 22 sont positionnées selon une grille régulière, selon les directions X, Y du plan. Les forme, taille, orientation et position des fentes rayonnantes permettent de définir le diagramme de rayonnement de l'antenne.
Par exemple la direction X est la direction longitudinale, la direction Y est la direction transversale, et la direction Z est la direction orthogonale au plan (X,Y), de manière à former un repère spatial orthonormé (Χ,Υ,Ζ).
Deux fentes rayonnantes successives selon une direction donnée sont espacées d'une distance prédéterminée.
Dans l'exemple, chaque fente rayonnante 22 a une forme de rectangle aux angles arrondis telle que représentée sur la figure 1 , s'étendant selon une première direction, qui est la direction longitudinale X.
Dans un mode de réalisation, toutes les fentes rayonnantes pratiquées dans la première paroi 18 du guide d'onde ont la même forme géométrique et les mêmes dimensions. En variante, les fentes rayonnantes 22 ont une forme semblable mais des dimensions différentes.
La première paroi 18 comporte, entre les fentes, des zones 23 sans fente, également appelées zones non rayonnantes.
Le guide d'onde effectue la distribution d'un signal électromagnétique vers les fentes rayonnantes 22.
Sur la figure 1 , la première partie rayonnante 12 et la deuxième partie active 14 ont été représentées séparées pour faciliter l'explication.
Dans la pratique, la première partie rayonnante 12 et la deuxième partie active 14 sont plaquées l'une contre l'autre, sans séparation entre ces deux parties.
Dans le mode de réalisation de la figure 1 , la première partie rayonnante 12 et la deuxième partie active 14 sont alignées longitudinalement et sont plaquées l'une contre l'autre, la face extérieure 20a de la deuxième paroi 20 étant collée à une couche supérieure de la deuxième partie active et formant une zone de contact. La première partie rayonnante 12 et la deuxième partie active 14 sont couplées par une fente de couplage 30, située dans la zone de contact et qui traverse la deuxième paroi 20 jusqu'à une couche diélectrique supérieure de l'empilement formant la deuxième partie active. Les couches diélectriques de la deuxième partie active sont faites avec un second matériau diélectrique.
La fente de couplage 30 s'étend selon une deuxième direction A formant un angle d'orientation non nul, noté a, avec la première direction X.
On appelle ici angle d'orientation l'angle aigu formé entre la première direction X et la deuxième direction A.
La fente de couplage 30 est placée en regard de la première paroi 18 du guide d'onde 16, au niveau d'une zone sans fente 23, c'est-à-dire située entre deux fentes successives.
On entend ici par placement d'un élément en regard d'une zone un positionnement de l'élément sans contact avec la zone considérée, et tel que l'axe de rayonnement électromagnétique de ce dispositif est compris dans ladite zone.
Dans un mode de réalisation, la fente de couplage 30 est centrée par rapport à la deuxième paroi 20.
L'angle d'orientation non nul a, visible dans une représentation schématique sur la figure 2, est de préférence sensiblement égal à 45°.
Lorsque la fente de couplage 30 est placée à une distance égale à un quart de longueur d'onde guidée des fentes rayonnantes 22 selon l'axe longitudinal X, elle ne perturbe pas le rayonnement, et est fonctionnellement analogue à un transformateur vers la deuxième partie active 14.
Avantageusement, le guide d'onde 16 est excité par l'intermédiaire de la fente de couplage 30, ce qui permet de réaliser une liaison directe avec les couches diélectriques empilées de la deuxième partie active 14, et de distribuer un signal électromagnétique issu du circuit actif entre un accès de l'antenne et les fentes rayonnantes.
Dans le mode de réalisation illustré, la deuxième partie active 14 est un circuit imprimé de type triplaque et comporte deux couches diélectriques empilées, notées respectivement 42, 44. Le blindage destiné à bloquer la propagation de modes électromagnétiques parasites est réalisé par un ensemble de trous métallisés 45 dont un seul est symboliquement représenté à la figure 1 . En variante, on utilise un circuit imprimé de type microruban.
Chaque couche diélectrique 42, 44 a une face inférieure 42a, 44a et une face supérieure 42b, 44b. Un segment imprimé 40, formant une ligne de transmission, est imprimé entre les deux couches diélectriques, soit sur la face inférieure de la couche 42, soit sur la face supérieure de la couche 44.
Plusieurs modes de réalisation de la fente de couplage sont envisagés, comme détaillé ci-dessous.
Dans un premier mode de réalisation, la couche 42 est au moins partiellement recouverte, sur sa face supérieure 42b, d'une couche métallisée 21 formant un premier plan de masse P1 . Dans ce premier mode de réalisation, la fente de couplage 30 est réalisée en deux parties, une première partie formée par la fente 30a qui traverse la deuxième paroi métallique 20, et une deuxième partie formée par la fente 30b qui traverse la couche métallisée 21 .
De préférence, les deux parties 30a et 30b de la fente de couplage 30 sont de même forme et alignées sur tous les bords. Dans un mode de réalisation pratique, les fentes 30a et 30b sont réalisées séparément, la fente de couplage 30 étant réalisée lorsque la première partie rayonnante et la deuxième partie active sont assemblées.
Dans un deuxième mode de réalisation, la couche métallisée 21 est remplacée par la deuxième paroi 20 du guide d'onde 16, lorsque celle-ci est en continuité de masse avec la face supérieure 42b de la couche 42. Dans ce cas, le premier plan de masse P1 est formé par la deuxième paroi 20, et le couplage est réalisé par la fente de couplage 30a pratiquée dans la deuxième paroi 20 du guide d'onde.
Dans un troisième mode de réalisation, la couche 42 comporte une couche métallisée 21 sur sa face supérieure, et la couche métallisée 21 constitue la deuxième paroi 20 du guide d'onde 16. Dans ce mode de réalisation, la fente de couplage 30 est formée par la fente 30b pratiquée dans la couche métallisée 21 .
La couche 44 est au moins partiellement recouverte, sur sa face inférieure 44a, d'une couche métallisée 25 formant un deuxième plan de masse P2.
Le segment imprimé 40 est connecté à un circuit actif 50, par exemple un amplificateur ou un déphaseur.
L'exemple de la figure 1 comprend seulement deux couches de diélectriques empilées, mais bien entendu, il s'agit d'un exemple, tout autre nombre de couches empilées étant envisageable.
Le schéma électrique équivalent de type 'circuit' de la fente de couplage inclinée 30 est constitué d'une impédance insérée en série sur une ligne.
La ligne de transmission 40 est terminée à son autre extrémité par une portion de terminaison 48 en circuit ouvert, également appelé « stub », dont l'impédance ramenée au niveau de la fente de couplage permet un couplage total de l'énergie vers le guide rayonnant 16.
Afin de ramener un circuit ouvert au niveau de la fente de couplage, la portion de terminaison 48 a une longueur L=L0 + kL 2, avec k nombre entier positif ou nul, L, la longueur d'onde dans le milieu de propagation imprimé et L0 proche de 0.
Dans un mode de réalisation, on sélectionne k=1 .
Dans le mode de réalisation illustré schématiquement à la figure 3, l'antenne électromagnétique comporte également une première partie rayonnante et une deuxième partie active couplées par l'intermédiaire d'une fente de couplage inclinée.
A la différence du mode de réalisation de la figure 1 , la deuxième partie active est disposée à angle droit par rapport à la direction longitudinale de la première partie rayonnante.
Dans le mode de réalisation de la figure 3, lorsque l'antenne est assemblée, la première partie rayonnante et la deuxième partie active sont plaquées l'une contre l'autre sur une portion métallique formant une zone de contact. De manière analogue à ce qui a été décrit ci-dessus pour le mode de réalisation de la figure 1 , la portion métallique formant une zone de contact est soit réalisée par collage d'une portion de la deuxième paroi du guide d'onde et d'une portion correspondante d'une couche métallisée supérieure de la deuxième partie active, soit par une portion de la deuxième paroi du guide d'onde seulement, soit par une portion d'une couche métallisée supérieure de la deuxième partie active seulement.
La fente de couplage 30 traverse la portion métallique de la zone de contact jusqu'à la couche diélectrique supérieure de la deuxième partie active.
De préférence, dans ce mode de réalisation également, la fente de couplage 30 est orientée à 45°.
Ainsi, lorsqu'une fente de couplage 30 à angle d'orientation de 45° est réalisée, il est possible de réaliser une antenne dans laquelle la première partie rayonnante et la deuxième partie active sont disposées en parallèle ou transversalement, sans avoir à effectuer d'adaptation supplémentaire.
Avantageusement, l'antenne électromagnétique selon l'invention comprend une partie rayonnante en guide d'onde présentant des pertes ohmiques réduites, et une partie active compatible avec la mise en place et la mise en œuvre de circuits actifs.
Avantageusement, la mise en œuvre du couplage entre la première partie rayonnante et la deuxième partie active par une fente de couplage inclinée est plus facile à réaliser que dans le cas où un élément de couplage et de connexion supplémentaire serait ajouté, l'encombrement total de l'antenne est réduit et les pertes ohmiques sont minimisées.

Claims

REVENDICATIONS
1 .- Antenne électromagnétique comportant une première partie rayonnante (12) à guide d'ondes électromagnétiques de forme géométrique prédéterminée, formant un premier milieu de propagation électromagnétique et comportant une première paroi (18) de rayonnement comportant une pluralité de fentes rayonnantes (22) espacées, chaque fente rayonnante (22) s'étendant selon une première direction longitudinale, et une deuxième paroi (20), opposée à la première paroi (18) de rayonnement,
caractérisée en ce qu'elle comporte une deuxième partie active (14) comprenant un empilement d'au moins deux couches diélectriques (42, 44), au moins une des couches diélectriques étant gravée d'au moins une piste métallique aboutissant à au moins un circuit actif, formant un deuxième milieu de propagation électromagnétique, au moins une portion de ladite deuxième partie active étant plaquée contre ladite deuxième paroi dans une zone de contact,
et en ce qu'elle comporte une fente de couplage (30, 30a, 30b) située dans ladite zone de contact, ladite fente de couplage (30) traversant ladite deuxième paroi (20), ladite fente de couplage (30) s'étendant selon une deuxième direction formant un angle d'orientation (a) non nul avec ladite première direction longitudinale.
2.- Antenne électromagnétique selon la revendication 1 , dans laquelle ladite deuxième partie active (14) comporte une couche métallisée (21 ) gravée sur une couche diélectrique supérieure (42) de l'empilement, ladite couche métallisée (21 ) étant plaquée contre la deuxième paroi (20) du guide d'onde, et dans laquelle la fente de couplage (30) est formée de deux parties, une première partie (30a) traversant ladite deuxième paroi (20) et une deuxième partie (30b) traversant ladite couche métallisée (21 ).
3. - Antenne électromagnétique selon la revendication 1 , dans laquelle ladite deuxième partie active comporte une couche métallisée (21 ) gravée sur une couche diélectrique supérieure (42) de l'empilement, ladite couche métallisée (21 ) formant ladite deuxième paroi du guide d'onde.
4. - Antenne électromagnétique selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle la première paroi (18) de rayonnement présente une pluralité de fentes rayonnantes (22) positionnées selon une grille régulière prédéterminée, et la fente de couplage (30) est située en regard d'une zone (23) sans fente de la première paroi (18).
5. - Antenne électromagnétique selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle le guide d'onde (16) de la première partie rayonnante (12) est un guide d'onde à section rectangulaire, lesdites première paroi (18) et deuxième paroi (20) étant sensiblement parallèles.
6. - Antenne électromagnétique selon l'une des revendications 1 à 5, dans laquelle ladite fente de couplage (30) est centrée par rapport à la deuxième paroi (18) du guide d'onde.
7.- Antenne électromagnétique selon l'une des revendications 1 à 6, dans laquelle l'angle d'orientation (a) est sensiblement égal à 45 degrés.
8.- Antenne électromagnétique selon l'une des revendications 1 à 7, dans laquelle le deuxième milieu de propagation a une longueur d'onde associée, et dans laquelle la deuxième partie active (14) comporte une ligne de transmission (40) imprimée entre deux couches diélectriques (42, 44) empilées, la ligne de transmission comportant une portion de terminaison (48) dont la longueur est fonction de ladite longueur d'onde associée au deuxième milieu de propagation.
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