EP4092831A1 - Antenne à réseau de distribution lacunaire - Google Patents

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EP4092831A1
EP4092831A1 EP22173437.9A EP22173437A EP4092831A1 EP 4092831 A1 EP4092831 A1 EP 4092831A1 EP 22173437 A EP22173437 A EP 22173437A EP 4092831 A1 EP4092831 A1 EP 4092831A1
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EP
European Patent Office
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network
distribution
excitation
radiating elements
ports
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Application number
EP22173437.9A
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German (de)
English (en)
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EP4092831B1 (fr
EP4092831C0 (fr
Inventor
Anaïs TOURISSAUD
Anthony Ghiotto
Thierry Mazeau
Christian Renard
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Thales SA
Universite de Bordeaux
Institut Polytechnique de Bordeaux
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Thales SA
Universite de Bordeaux
Institut Polytechnique de Bordeaux
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Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Thales SA, Universite de Bordeaux, Institut Polytechnique de Bordeaux filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Publication of EP4092831A1 publication Critical patent/EP4092831A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP4092831B1 publication Critical patent/EP4092831B1/fr
Publication of EP4092831C0 publication Critical patent/EP4092831C0/fr
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006—Particular feeding systems
    • H01Q21/0075—Stripline fed arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
    • H01Q25/002—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns providing at least two patterns of different beamwidth; Variable beamwidth antennas

Definitions

  • the invention lies in the field of antennas comprising an array of unitary radiating elements.
  • the invention applies to radio frequency antennas, in particular to microwave antennas.
  • Such antennas can be used in various applications such as radar applications in avionics and aerospace, high-speed communication, beacons and space technologies.
  • MIMO Multi Input Multi Output
  • Such a solution implements various electronic functions, which have impacts on the cost, reliability, consumption, weight and durability of the antenna.
  • a tree-like distribution network which makes it possible to convey electrical signals from a single distribution input to distribution outputs coupled to a subset of unitary radiating elements.
  • An object of the invention is to limit at least one of the aforementioned drawbacks.
  • the subject of the invention is an antenna comprising an array of unitary radiating elements, the antenna comprising a lacunar distribution network being an N-ary tree network comprising distribution lines interconnected at nodes having a same predetermined impedance Z, the distribution lines comprising primary distribution lines, each primary distribution line being connected, at an intermediate node, to N z other distribution lines where z is an integer greater than or equal to 1 and N is a prime number greater than 1, and terminal distribution lines, each distribution line terminal being connected to only one other of the distribution lines, the terminal distribution lines comprising at least one active terminal distribution line coupled to the network of unitary radiating elements in a first network of at least one excitation port of the network of unitary radiating elements so as to make it possible to excite the network of unitary radiating elements simultaneously in the at least one excitation port of the first network of at least one excitation port from an electric signal injected in an input of the distribution network, the terminal distribution lines comprising at least one inactive terminal distribution line electrically connected to a resistive element T to a resist
  • the antenna comprises a first lacunar distribution network comprising M1 active terminal distribution line(s) coupled to M1 first excitation port(s) of the network of unitary radiating elements, in which M1 is an integer greater than or equal to 1 different from N1 x1 , N1 being a prime number greater than 1 and x1 being an integer greater than or equal to 1, the first gap distribution network being an N1-ary tree network.
  • the antenna comprises a second lacunar distribution network comprising M2 active terminal distribution lines coupled to M2 second excitation ports of the network of unitary radiating elements, in which M2 is equal to N2 x2 , N2 being a prime number greater than 1 and x2 being an integer greater than or equal to 1, the second gap distribution network being an N2-ary tree network.
  • the antenna comprises a non-lacunar distribution network being a tree network comprising distribution lines interconnected at nodes having the same predetermined impedance, the distribution lines comprising primary distribution lines, each line of primary distribution being connected, at an intermediate node, to K k other distribution lines where k is an integer greater than or equal to 1 and K is a prime number greater than 1, and terminal distribution lines connected to a single other of the lines distribution, distribution lines terminals being active terminal distribution lines coupled to K third excitation ports of the network of unitary radiating elements so as to make it possible to excite the network of unitary radiating elements simultaneously in the K third excitation ports from an electrical signal injected into an input of the non-lacunar distribution network.
  • the antenna comprises several distribution networks coupled to sub-networks of respective excitation ports distinct from the network of radiating elements so as to make it possible to transmit or receive several electromagnetic beams simultaneously.
  • the antenna comprises several sources, the inputs of the distribution networks being connected to respective separate sources or to respective separate receivers.
  • the antenna comprises sub-arrays of respective excitation ports distributed over concentric rings.
  • the antenna has no excitation port other than the excitation ports of the first array of at least one excitation port.
  • each unitary radiating element comprises one of the excitation ports of the first network of at least one excitation port.
  • the antenna being planar.
  • the network of excitation ports comprises a first set of M1 first excitation port(s) such that M1 is an integer greater than or equal to 1 different from N1 x1 where N1 is a prime number greater than 1 and x1 is an integer greater than 1, a step of designing a first lacunary distribution network comprising M1 active terminal distribution line(s), a step of manufacturing the first lacunary distribution network, a step of coupling of the first lacunar distribution network to the first excitation port(s) M1 and a step consisting in electrically connecting the active terminal distribution line to a resistive element.
  • the distribution network represented in this figure is surrounded by a black frame which materializes the perimeter of the distribution layer containing this network.
  • the invention relates to an antenna comprising an array of unitary radiating elements comprising an array of excitation ports.
  • the radiating elements each have a reactive impedance (capacitive and/or inductive).
  • the antenna can be a planar array antenna, for example printed, that is to say comprising a set of unitary radiating elements of the microstrip patch type (also called microstrip patch).
  • the invention also relates to planar array antennas with cavity slots also called “cavity back slot antennas" in English terminology, waveguide antennas integrated into the substrate also called SIW antennas (acronym of the expression "Substrate integrated waveguide) as well as ring networks.
  • the invention also applies to non-planar antennas, such as, for example, horn antennas, Vivaldi antennas, coaxial dipoles, waveguide openings and dielectric resonators, the radiating elements of which are distributed over a radiating surface. and coupled to the distribution network.
  • non-planar antennas such as, for example, horn antennas, Vivaldi antennas, coaxial dipoles, waveguide openings and dielectric resonators, the radiating elements of which are distributed over a radiating surface. and coupled to the distribution network.
  • the invention applies to single-beam antennas capable of simultaneously radiating or receiving a single electromagnetic beam as well as multi-beam antennas capable of simultaneously radiating and/or receiving several electromagnetic beams.
  • Each unitary radiating element comprises, for example, an excitation port.
  • the antenna therefore comprises an array of excitation ports.
  • sub-network of excitation ports is meant a network formed by a subset comprising at least one of the excitation ports of the network of excitation ports.
  • the antenna comprises at least one distribution network making it possible to distribute a radiofrequency electrical excitation signal, for example microwave, from a distribution input to a distribution output or distribution outputs, and vice versa in reverse direction, coupled to the distribution port or, respectively, to the respective excitation ports of the network of excitation ports, or of a sub-array of excitation ports of the network of excitation ports of the antenna, so as to make it possible to excite the array of unitary radiating elements at the level of the excitation ports of the sub-array when a signal is injected at the distribution input.
  • a radiofrequency electrical excitation signal for example microwave
  • a distribution network when a distribution network is able to excite the network of individual radiating elements at the level of the excitation ports of the network of excitation ports, or at the level of the excitation ports of a sub- network of ports, when a signal is injected at the distribution input, it is necessarily, in a reciprocal manner, capable of generating, on reception, an electrical signal at the level of the input of the distribution network from signals simultaneously generated by the excitation ports of the excitation port network, or respectively by the excitation ports of the sub-network excitation ports.
  • a multibeam antenna comprises several sub-arrays of excitation ports coupled to distinct distribution networks, the sub-arrays of excitation ports having no excitation ports in common. This makes it possible to radiate and/or receive different beams simultaneously by means of the same network of radiating elements.
  • the distribution networks are advantageously integrated into several distribution layers stacked along a stacking axis.
  • the various distribution networks occupy separate layers. This makes it possible to avoid crossings between distribution lines of different distribution networks and, consequently, to simplify the design of the latter.
  • the planar or non-planar antenna comprises at least one distribution layer, each distribution layer comprising one or more distribution networks.
  • an exploded view shows different planes of a planar antenna A1, including distribution layers of this antenna.
  • This antenna is multilayered. It comprises a plurality of layers stacked along a stacking axis z.
  • the planar antenna A1 comprises an array RE of unitary radiating elements E distributed over a flat surface of a first layer CO1.
  • the unitary radiating elements E are, in the non-limiting example of figure 1 , electrically conductive pads.
  • the first layer CO1 is, for example, made of polytetrafluoroethylene PTFE, based on Teflon reinforced with fiberglass, a composite of epoxy resin reinforced with fiberglass or ceramic.
  • the antenna comprises a stack of a plurality of distribution layers D1, D2, D3 each comprising a distribution network not visible on the figure 1 .
  • the first layer CO1 and the distribution layers D1, D2, D3 are stacked along the z axis.
  • These different layers are separated two by two by metal planes serving as ground planes not shown on the figure 1 .
  • the different layers of the antenna are separated two by two by insulating layers.
  • the distribution networks are, for example, coupled to the radiating elements by metallized holes also called metallized vias.
  • the antenna A1 advantageously, but not necessarily, comprises a layer CE containing radio frequency electronics, for example transmission and/or reception circuits.
  • the distribution layers D1, D2, D3 are interposed between the first layer CO1 and the layer CE containing the radiofrequency electronics, along the z axis.
  • the radiofrequency electronics are offset outside the stack, for example, on an electronic card interconnected with the stack, in particular with the distribution networks, by coaxial cables via connectors such as, for example, connectors coaxial, for example connectors of SMA (acronym of the Anglo-Saxon expression SubMiniature version A).
  • connectors such as, for example, connectors coaxial, for example connectors of SMA (acronym of the Anglo-Saxon expression SubMiniature version A).
  • the picture 2 schematically represents, in top view, an example of application of an antenna A comprising an array R of radiating elements being a matrix of 32*32 radiating elements E regularly distributed over a flat surface in rows and columns, the rows being perpendicular to the columns.
  • each radiating element E of the figure 2 comprises a single excitation port PE but all or part of the radiating elements could as a variant comprise several excitation ports.
  • the antenna A comprises a set of distribution networks configured to make it possible to excite independently three sub-networks of excitation ports SC, S1, and S2 respectively distributed over respective concentric surfaces SUC, SU1, SU2 with center C and contiguous.
  • the first surface SU1 completely surrounds the central surface SUC and the second surface SU2 completely surrounds the first surface SU1.
  • the surfaces SU1 and SU2 are crowns or concentric frames.
  • the central sub-network SC consists of four excitation ports arranged at the vertices of a square distributed over the surface SUC. These four ports correspond, for example but not necessarily, to the centers of the four central radiating elements.
  • the first sub-array S1 has a width of 3 columns and 3 rows of excitation ports.
  • the second sub-array has a width of 12 columns and 12 rows of excitation ports.
  • This configuration makes it possible to radiate or receive concentric beams of different sizes as seen on the picture 3 representing respectively from left to right, the radiation patterns of the central sub-network SC, of the first sub-network S1 and of the second sub-network S2.
  • the excitation of the radiating elements distributed on the SUC surface alone allows, as visible on the left of the picture 3 , to radiate or receive a wide beam while the excitation of the radiating elements distributed over the surface SU1 allows, as seen in the center of the picture 3 , to radiate or receive a finer beam and that of the radiating elements distributed on the surface SU2 allows, as visible on the right of the picture 3 , to radiate or receive an even finer beam.
  • the excitation of all the radiating elements makes it possible to generate an even finer beam than that which is generated by the supply of the surface SU2. This architecture is therefore adaptable to different needs from a network of a determined size.
  • excitation port sub-arrays are not limiting.
  • the figure 4 schematically represents a first distribution network RP1 configured and coupled to the network R so as to make it possible to excite the excitation ports of the first sub-network S1 of M excitation ports distributed over the first surface SU1 from a signal excitation injected into a first distribution input E1.
  • the first distribution network RP1 is an N-ary tree distribution network with N being a prime number greater than 1.
  • N is equal to 2 in the example of the figure 4 .
  • a tree distribution network connects a single distribution input E1 to a plurality of terminal nodes NF represented, in the figures, by squares materializing the positions and shapes of the radiating elements to which the respective terminal nodes NF are coupled.
  • the terminal nodes NF are, for example substantially point-like, they can as a variant have various shapes and dimensions.
  • the terminal nodes have dimensions smaller than those of the radiating element.
  • the terminal nodes NF are for example located opposite the excitation ports PE to which they are respectively coupled, that is to say at the centers of the squares of the figure 4 in the non-limiting examples of the figures.
  • the terminal nodes NF constitute the distribution outlets of the tree distribution network.
  • arborescent distribution network of the N-ary type or N-ary tree is meant an arborescent network or tree consisting of distribution lines interconnected at nodes NI, NR, NF.
  • the distribution lines include primary distribution lines LP.
  • Each primary distribution line LP is connected, at an intermediate node NI to a number N z of other distribution lines which may be primary distribution lines LP or terminal distribution lines LA, LI or which may include at least one primary distribution LP and at least one terminal distribution line LA, LI.
  • terminal distribution line LA LI
  • terminal distribution line LA LI
  • This other distribution line is an LP primary distribution line.
  • Each terminal distribution line LA, LI connects a terminal node NF also called leaf node to an intermediate node NI.
  • N is a prime number greater than 1 and z is an integer greater than or equal to 1.
  • the different primary lines can be connected to respective numbers N z of other different distribution lines.
  • a binary tree can include nodes where a distribution line is connected to 2 other distribution lines and nodes where a distribution line is connected to 4 other distribution lines.
  • Each primary distribution line LP therefore connects a parent node to a son node and each father node is connected to a primary distribution line and N z daughter distribution lines.
  • Each daughter distribution line can be a primary or a terminal distribution line.
  • the tree network comprises a first primary line LP connecting the input E1 to a first node called root node NR which is also an intermediate node.
  • the root node NR is located at the center C in the non-limiting example of the figure 4 .
  • the first distribution network RP1 is designed so that the nodes NR, NF, NI of the first distribution network RP1 all have the same predetermined impedance Z.
  • Distribution lines are impedance matched to the network nodes to which they are connected.
  • the impedance Z is also the impedance of each of the radiating elements E.
  • the impedance Z is real and positive.
  • the tree RP1 is a binary tree.
  • a tree having an N greater than 2 is entirely possible.
  • the tree is strict. In other words, all nodes have zero or two children and each terminal node has the same depth.
  • the height of the tree is the maximum depth of a node in the tree.
  • the depth of a node is the rank of the node, knowing that the rank of the root node NR is rank 1 and that the rank is incremented, at each child node, up to a leaf node.
  • NF by moving only in the direction of the root node NR towards the leaf node NF.
  • the tree has a height of 7.
  • the first distribution network RP1 is coupled to the M excitation ports of the first sub-network RP1 of M excitation ports so as to make it possible to excite the network R of radiating elements simultaneously at the level of the M excitation ports of the sub-network by means of an excitation signal injected into the first distribution input E1, and therefore reciprocally, to generate a reception signal at the level of the first distribution input E1, from electromagnetic signals received simultaneously by each M excitation ports.
  • the network RP1 is configured to comprise M terminal distribution lines, called active, LA each being coupled to one of the M excitation ports so as to make it possible to excite the network of radiating elements simultaneously in the M ports excitation from a signal injected at the input of the distribution network.
  • active M terminal distribution lines
  • the antenna comprises a lacunar N-area tree distribution network of which the first distribution network RP1 is an example.
  • lacunary N-ary arborescent distribution network is meant an N-ary arborescent distribution network comprising M terminal distribution lines active LA, and P other terminal distribution line(s), called inactive line(s) LI, with P an integer greater than or equal to 1.
  • Each inactive terminal distribution line LI is electrically connected, at the level of the terminal node NF to which it is connected, to a resistive element T, represented by an oval zone which masks the terminal node NF on the figure 4 , impedance matched to the inactive terminal distribution line.
  • the resistive element T has an impedance, called impedance of the resistive element, equal to the predetermined impedance Z of the network nodes NR, NI, NF.
  • resistive element T The impedance of resistive element T is resistive. It is, moreover, real.
  • the impedance of the resistive element T is equal to its resistance (expressed in ohms).
  • the resistive element T has the impedance that the inactive distribution line LI would have seen if it had been coupled to a radiating element E located opposite the resistive element T.
  • the resistive element T adapts the impedance of the inactive distribution line in impedance and absorbs, by Joule effect, the energy conveyed by the inactive terminal distribution line LI.
  • the resistive element T adapts the impedance of the inactive terminal distribution line.
  • the resistive element T makes it possible to avoid parasitic energy transfers due to standing waves from the inactive distribution line to the radiating element and vice versa.
  • the antenna has no coupling means of the type making it possible to couple the inactive terminal distribution line to a radiating element of the network of radiating elements so as to prevent the inactive distribution line from exciting any radiating element of the network from a signal injected at the input of the distribution network.
  • the antenna has no coupling means between the inactive terminal distribution line LI and a radiating element located opposite the resistive element T which, coupled with the presence of the resistive element, prevents any transfer of energy between this inactive terminal distribution line LI and the radiating element located opposite the resistive element T.
  • the resistive element is for example an electrical component, also called resistance, or else a resistive layer.
  • Each inactive terminal distribution line LI is electrically connected, at the level of the terminal node NF to which it is connected, to a resistive element T, represented by an oval zone which masks the terminal node NF on the figure 4 , impedance matched to the inactive terminal distribution line.
  • inactive lines LI comes from the fact that M is different from N x with x being an integer greater than or equal to 1. Indeed, M is equal to 60 and N equal to 2, M is different from a power of 2.
  • the tree RP1 comprises a set of 64 lines including 60 active lines LA and four inactive lines LI.
  • the four active lines LI each comprise a resistive element T located opposite one of the excitation ports of the four central radiating elements (distributed over the central surface SC) of the network R of radiating elements of the figure 2 .
  • Each of the active lines LA is coupled to the excitation port of the radiating element E located opposite the inactive line LA so as to allow a transfer of energy from the input of the lacunary distribution network to from the port excitement, and vice versa.
  • the branches of each tree are distribution lines. They can be produced, in the case of a planar antenna, using printed circuit technologies known to those skilled in the art.
  • the distribution lines can be of the microstrip type (also called microstrip) or stripline type (also called stripline) or of the waveguide type integrated into the substrate, also called SIW.
  • the coupling between the active distribution lines and the respective ports is carried out in a manner known to those skilled in the art.
  • This coupling is, for example achieved by electromagnetic coupling by slot.
  • the coupling is achieved by electrically connecting the end of a transmission line to an excitation point, for example, by metallized via.
  • the coupling can alternatively be carried out on the plane of the flat radiating element, or "patch”, by attacking it directly by a printed microstrip line or "microstrip”, connected to the edge of the radiating element.
  • the excitation can also be carried out by coupling by proximity to a “microstrip” line printed at a level located between the “patch” and the layer forming the ground plane.
  • N x an integer greater than or equal to 1
  • the excitation ports of the first sub-array S1 of excitation ports are distributed according to a sub-array having a center of symmetry C.
  • the array of radiating elements comprises a central subset SC of radiating elements comprising N x -M radiating elements distributed according to a central sub-array completely surrounded by the first surface.
  • the shaft of the first lacunar distribution network RP1 is first of all designed so as to make it possible to simultaneously excite the radiating elements of the first subassembly S1 and of the central subassembly SC from a signal of excitation injected at the first input E1, and vice versa.
  • Certain terminal distribution lines are then made inactive so as to prevent the network RP1 from allowing the ports of the central sub-network S to be excited. This configuration makes it possible to simply design a distribution tree.
  • the root node of the first network RP1 is located at the center of symmetry C. This makes it possible to facilitate the tracing of the distribution network and to easily design a distribution network making it possible to excite the M elements radiating in a balanced way (i.e. by signals having the same phase and amplitude).
  • the antenna comprises a lacunar distribution network, that is to say of the N-ary tree type, comprising at least one inactive terminal line LI, this lacunar distribution network able to excite a subset of ports excitation which may include a number of excitation ports equal to N x (where x is an integer greater than or equal to 1), as we will see later in the text.
  • N x where x is an integer greater than or equal to 1
  • the figure 5 schematically represents a second distribution network RP2 configured and coupled to the network R so as to be able to simultaneously excite the radiating elements of the second subset of radiating elements S2 distributed over the second surface SU2 visible on the figure 2 , from an excitation signal injected into a second excitation input E2, and vice versa.
  • the second distribution network RP2 is advantageously a lacunary distribution network.
  • the second lacunar distribution network RP2 differs from the first lacunar distribution network RP1 in that it is not strict and in its height due to the higher number M2 of unitary radiating elements of the second subset of unitary radiating elements .
  • the height of the second distribution network is 10.
  • the second lacunar distribution network RP2 comprises 960 active terminal distribution lines LA and 4 inactive terminal distribution lines LI, each inactive line LI is connected to a resistive element T represented by a white oval zone on the figure 5 , preventing the inactive line LI from exciting the array R of radiating elements from a signal injected at the second distribution input E2 and from transmitting a signal to the second distribution input when any one of the radiating elements receives an electromagnetic signal.
  • the four inactive lines LI each include a leaf node NF located opposite the area SU1.
  • the excitation ports PE of the second subset of excitation ports S2 are distributed according to a sub-network having a center of symmetry C.
  • the root node of the second network RP2 is located at the center of symmetry C. This makes it easier to trace the distribution network.
  • the design of the second lacunar distribution network RP2 is relatively simple and, the fact that it is not perfect, that is to say that all the leaf nodes NF do not have the same height, makes it possible to avoid having to deactivate distribution lines located opposite each of the radiating elements of the subsets S1, S2. Indeed, the leaf nodes connected to the inactive lines LI have a lower height than that of the leaf nodes connected to the active lines LA. This also makes it possible to limit energy losses and the number of resistive elements to be distributed.
  • the figure 6 represents a third distribution network RS coupled to the unitary radiating elements of the central sub-network SC.
  • the third distribution network RS is configured and coupled to the network R in such a way as to make it possible to excite the radiating elements at the level of the four excitation ports of the sub-network S when an excitation signal is injected into the third network of distribution RS to the third distribution input E3, and vice versa, to generate a reception signal at the level of the third reception input from electromagnetic signals received at the level of the four excitation ports of the sub-network S.
  • the third distribution network RS is a so-called non-lacunary arborescent distribution network.
  • non-lacunary K-ary tree distribution network is meant, in the present patent application, a network being a K-ary tree whose terminal distribution lines are all active terminal distribution lines LA.
  • K is a prime number greater than 1.
  • Each of the active terminal distribution lines LA is coupled to one of the excitation ports PE of the central sub-network S so as to make it possible to excite the network at the level of the excitation ports of the sub-network S when a signal excitation is injected into the third distribution network at the level of the third input E3 and vice versa.
  • the non-lacunar distribution network RS has no inactive terminal distribution lines. This limits losses in the secondary distribution network.
  • the non-lacunar arborescent distribution network is a perfect tree.
  • perfect tree we mean a tree in which all the leaf nodes NF have the same height.
  • the central sub-network SC consists of four ports belonging to four respective unitary radiating elements.
  • the non-gap distribution network is a perfect binary tree of height equal to 3.
  • a non-lacunar distribution network is of relatively simple design and makes it possible to avoid having to provide inactive lines, which makes it possible to limit the losses of radiated power when the number of radiating elements or excitation ports is a power of a prime number greater than 1, for example, a power of 2.
  • This distribution network then comprises inactive lines.
  • this type of distribution network has a greater limit than a distribution network with no gaps.
  • a single source is used to generate the excitation signals injected into the input of respective distribution networks coupled to different respective excitation port sub-networks and/or a single receiver is used to receive the signals from excitation generated at the input of the respective distribution networks.
  • the figure 7 schematically represents, on the left, the desired Equivalent Isotropic Radiated Power (EIRP) as a function of the angular aperture of a beam and, on the right, the actual EIRP of an antenna as a function of the angular aperture if a single source d Energy is used to excite the different subsets of excitation ports generating the different beams of different apertures.
  • EIRP Equivalent Isotropic Radiated Power
  • the radiated power (EIRP) is proportional to the number of radiating elements.
  • a first distribution network is connected to a first source or to a first receiver and a second distribution network is connected to a second source separate from the first source or respectively to a second receiver separate from the first receiver. This allows amplitudes to be easily adjusted and concentric beams to be generated at different frequencies.
  • each radiating element is coupled to the distribution networks so that each radiating element is capable of being excited at a single excitation port.
  • each unitary radiating element is coupled to a single distribution network so that the distribution network is capable of exciting it at a single excitation port.
  • At least one radiating element is coupled to the network so that the radiating element is able to be excited simultaneously at several excitation ports.
  • the unitary radiating element is coupled to several distribution networks so that each distribution network is able to excite one of the respective excitation ports of the radiating element. This makes it possible to excite the same radiating element simultaneously by two different signals. This also makes it possible to obtain a dual polarization: either linear (vertical for one of the ports and horizontal for the other) or circular (right for one and left for the other).
  • the figure 8 represents different sub-networks of excitation ports of a network R1 of radiating elements E.
  • Each radiating element E comprises an excitation port PE
  • the excitation ports PE are, for example but not necessarily, located at the centers of the respective radiating elements E.
  • the respective subarrays P1, P2, P3, P4 of excitation ports PE are distributed over respective contiguous surfaces comprising a first square surface SC, and three L-shaped surfaces L1, L2 and L3 separated two by two by dotted lines on the figure 8 .
  • the three L-shaped surfaces L1, L2, L3 surround the first rectangular surface.
  • the first L-shaped surface L1 partially surrounds the first rectangular surface SC.
  • the second L-shaped surface L2 partially surrounds the first L-shaped surface and the third L-shaped surface L3. of L partially surrounds the second L-shaped surface L2.
  • the surface of the first L-shaped surface L1 is greater than that of the square surface CC and it comprises more excitation points PE, namely 12, than the square surface CC which includes 4 of them.
  • the surface of the second L-shaped surface L2 is larger than that of the first L-shaped surface L1 and it includes more excitation ports, namely 20, than the first surface L1.
  • the area of the third L-shaped surface L3 is larger than that of the second L-shaped surface L2 and it includes more excitation ports, namely 28, than the second surface L2.
  • the excitation points of each L are distributed over two rows forming one branch of the L and over two columns forming the other branch of the L.
  • the number of rows or columns of excitation points per branch of the L can of course be different and vary from one L to another.
  • the figures 9 to 14 represent different possible distribution networks for exciting the respective sub-networks of excitation ports P1, P2, P3, P4.
  • These distribution networks are binary trees presenting leaf nodes NF, connected to active distribution lines LA, represented in the form of squares materializing the positions of the radiating elements E to which they are coupled
  • the figure 9 represents a first example of a distribution network RDa a coupled to the four excitation ports PE of the first sub-network P1 of excitation ports.
  • the distribution network RDa is a lacunary distribution network produced in the form of a binary tree of height 7 comprising four active terminal distribution lines LA and four inactive terminal distribution lines LI connected to respective resistive elements T represented by ovals on them figures 9 to 14 .
  • the distribution network RDa comprises a first distribution input Ea.
  • the figure 10 represents a second example of a distribution network RDb coupled to the four excitation ports PE of the first network P1.
  • This second example is more advantageous in terms of radiated power insofar as the distribution network is a distribution network with no gaps. More precisely, it is a perfect binary tree of height equal to 3.
  • This distribution network was obtained by moving the first distribution input Ea with respect to the figure 5 and by positioning the root node at the center of symmetry C1 of the sub-network P1 while the root node NR of the network Rda was at the center of symmetry C1 of the network R1.
  • the figure 11 shows a first example of a distribution network RD1 a coupled to the twelve excitation ports of the sub-network L1.
  • This distribution network RD1a is a lacunary distribution network which is a perfect binary tree of height equal to 7 comprising twelve active final distribution lines LA and three inactive final distribution lines LI connected to respective resistive elements T. This example has a higher radiated power limitation.
  • the distribution network RD1a includes a second distribution input E1a and a root node NR located at the center of symmetry C.
  • the first two resistive elements T encountered after the E1a input limit the radiated power by 6dB compared to that of a complete network, the last resistive element being a quarter of the network (line divided into four), a loss of 1 .25dB additional intervenes, the network thus implies a loss of 7.25dB corresponding to 10 ⁇ log 1 ⁇ 1 2 + 1 2 2 + 1 2 4 .
  • the figure 12 shows a second example of distribution network RD1b coupled to the twelve excitation ports of sub-network L1.
  • This distribution network is a lacunary distribution network which is a perfect binary tree of height equal to 5 comprising twelve active terminal distribution lines LA and an inactive terminal distribution line LI.
  • This example has a lower radiated power limitation than the network of the figure 10 .
  • This distribution network has was obtained by moving the second distribution input E1b with respect to the figure 10 and the root node NR.
  • the network involves a limitation of the radiated power of 1.25dB due to the single resistive element.
  • the configuration of the figure 12 avoids the use of attenuators.
  • the figure 13 shows an example of an RD2 distribution network coupled to the twelve excitation ports of the L2 sub-network.
  • This distribution network RD2 is a lacunary distribution network being a perfect binary tree of height equal to 7 comprising 20 active terminal distribution lines LA and five inactive terminal distribution lines LI connected to respective resistive elements T.
  • the distribution network RD2 includes an ED2 distribution input.
  • the figure 14 shows an example of an RD3 distribution network coupled to the 28 excitation ports of the L2 sub-network.
  • This distribution network RD3 is a lacunary distribution network which is a perfect binary tree of height equal to 7 forming 28 active distribution lines LA and 5 inactive distribution lines LI connected to respective resistive elements T.
  • the distribution network RD3 comprises an ED3 distribution input.
  • the antenna comprises four feed networks including one from that of the figure 9 and 10 , one of that of figure 11 and 12 and those of figure 13 and 14 .
  • This architecture makes it possible to create four beams simultaneously by feeding the four distribution networks with separate excitation signals or a single beam by feeding the distribution networks so that the different excitation ports are excited by the same excitation signal .
  • the feed networks are located in separate respective stacked layers in order to avoid lines overlapping.
  • each lacunar or non-lacunar distribution network of an antenna is coupled to a sub-network of excitation ports of the network of excitation ports of the antenna.
  • the invention also relates to an antenna comprising a lacunar distribution network coupled to all the excitation ports of the network of excitation ports of the antenna.
  • the antenna can also comprise radiating elements without excitation ports, that is to say not coupled to a distribution network.
  • each radiating element comprises one of the excitation ports of the network of excitation ports coupled to the lacunar distribution network.
  • the resistive elements T of the network of excitation ports are, for example, located opposite zones of the network of radiating elements devoid of radiating elements or the resistive elements T belong to the same radiating surface as the elements radiating, they are, for example, coplanar with the radiating elements in the case of a planar antenna.
  • the invention also relates to an antenna comprising a lacunar distribution network coupled to a sub-network of excitation ports of the network of excitation ports of the antenna, in which at least one resistive element is located facing an area of the network of radiating elements devoid of any radiating element or in which at least one resistive element is coplanar with the radiating elements.
  • the invention relates to a method of manufacturing an antenna according to the invention.
  • the antenna comprises an array of unitary radiating elements coupled to a distribution network in an array of excitation ports or to a plurality of distribution networks in sub-arrays of respective excitation ports.
  • Each distribution network is coupled to the excitation ports of the network or to the ports of a sub-network of ports in such a way as to make it possible to simultaneously excite the radiating elements at the level of excitation ports of the network or of the sub-network of excitation ports from an excitation signal injected at the input of the distribution network and vice versa.
  • the manufacturing method includes a step of designing the array of excitation ports or the sub-array(s) of excitation ports.
  • This step is advantageously carried out as a function of the beam which it is desired to radiate or receive or of the beams which it is desired to be able to radiate or receive independently of one another.
  • the method also comprises a step of designing the distribution network or networks so that they are able to excite the network of unitary radiating elements at the level of the network or sub-network of excitation ports or at the level of the sub- respective excitation port arrays, and vice versa.
  • This step can, for example, be implemented by computer or carried out manually.
  • the method comprises a step of manufacturing the distribution network or networks designed during the design step and a step of coupling the distribution network to the network of excitation ports or of the sub-network of excitation ports corresponding in such a way that it is able to excite the array of radiating elements at the excitation port(s) of the array or respectively of the sub-array or a step of coupling each distribution network to the port(s) ) excitation of the network or respectively sub-network of corresponding excitation port(s) so that it is able to excite the network of unitary radiating elements at the level of the excitation port(s) of the network or respectively of the subarray of excitation port(s) from respective signals injected at their respective inputs, and vice versa.
  • the method also comprises a step of manufacturing at least one lacunar distribution network, a step of coupling the lacunar distribution network, and more particularly its active distribution lines, to the excitation ports of the network of excitation ports or at the excitation ports of the excitation port sub-array of the excitation port array and a step of electrically connecting each inactive terminal distribution line to a resistive element.
  • the lacunar tree-like distribution network is connected to a network or sub-network of primary excitation ports.
  • network sub-network of primary excitation ports is meant a network or sub-network of M1 excitation ports such that M1 is different from N x where N is a prime number greater than 1 and x is an integer greater than or equal to 1.
  • the antenna comprises at least one network or sub-network of primary excitation ports coupled to a lacunar tree distribution network.
  • the network or sub-network of excitation ports is coupled, when it is primary, to a distribution network gap or each sub-network of primary excitation ports is coupled to a respective gap distribution network.
  • the method comprises a step of designing and manufacturing a lacunary tree distribution network intended to make it possible to excite each excitation port of the network or sub-network of secondary excitation ports and a step of coupling the network or sub -network of secondary excitation ports to the lacunar distribution network and more particularly to the active terminal distribution lines of the lacunar tree-like distribution network and a step consisting in connecting each inactive terminal distribution line of this lacunar tree-like distribution network to an element resistive.
  • This embodiment may be of interest for limiting the radiated power.
  • the method comprises, as a variant or in addition, a step of designing and manufacturing a non-lacunar distribution network intended to make it possible to excite the excitation ports of a sub-network of secondary excitation ports and a step of coupling of the sub-network of secondary excitation ports to the non-gap distribution network by coupling to the active terminal distribution lines of the non-gap network.
  • the manufacturing method according to the invention is simple and robust.
  • the method according to the invention is reproducible since it is based on an industrially mastered N-ary tree distribution network technology.
  • This method has relatively simple design steps.
  • the proposed solution makes it possible to generate or receive several radioelectric beams simultaneously in a relatively inexpensive and compact manner. It makes it possible in particular to avoid the use of components of the duplexer, circulator, power divider or isolator type. However, these elements are expensive and bulky.

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

L'invention concerne une antenne comprenant un réseau d'éléments rayonnants unitaires comprenant un réseau de ports d'excitation, l'antenne comprenant un réseau de distribution arborescent lacunaire comprenant au moins une ligne de distribution terminale inactive reliée électriquement un élément résistif.

Description

  • L'invention se situe dans le domaine des antennes comprenant un réseau d'éléments rayonnants unitaires.
  • L'invention s'applique aux antennes radiofréquences, notamment, aux antennes hyperfréquences. De telles antennes peuvent être utilisées dans différentes applications telles que les applications radar dans l'avionique et l'aérospatiale, la communication haut-débit, les balises et les technologies spatiales.
  • Il est en effet régulièrement nécessaire de concevoir différents réseaux de distribution qui vont être couplés à des réseaux d'éléments rayonnants différents.
  • Une solution est proposée dans les radars de type MIMO (« Multi Input Multi Output ») qui bénéficient d'une source d'émission par élément rayonnant unitaire. Toutefois, une telle solution met en œuvre différentes fonctions électroniques, qui ont des impacts sur le coût, la fiabilité, la consommation, le poids et la pérennité de l'antenne.
  • On connaît un réseau de distribution arborescent permettant de véhiculer des signaux électriques depuis une unique entrée de distribution jusqu'à des sorties de distribution couplées à un sous-ensemble d'éléments rayonnants unitaires.
  • La conception d'un tel réseau peut s'avérer longue et complexe compte tenu du fait que le réseau de distribution doit être adapté en impédance avec chacune des sorties de distribution d'impédance prédéterminée, ce qui impose des conditions de symétrie à l'arbre.
  • Par ailleurs, il est nécessaire de concevoir un réseau arborescent particulier pour chaque réseau d'éléments rayonnants à exciter ce qui implique un temps de conception particulièrement important.
  • Un but de l'invention est de limiter au moins un des inconvénients précités.
  • A cet effet, l'invention a pour objet un antenne comprenant un réseau d'éléments rayonnants unitaires, l'antenne comprenant un réseau de distribution lacunaire étant un réseau arborescent N-aire comprenant des lignes de distribution reliées entre elles en des nœuds présentant une même impédance Z prédéterminée, les lignes de distribution comprenant des lignes de distributions primaires, chaque ligne de distribution primaire étant reliée, en un nœud intermédiaire, à Nz autres lignes de distribution où z est un entier supérieur ou égal à 1 et N est un nombre premier supérieur à 1, et des lignes de distribution terminales, chaque ligne de distribution terminale étant reliée à une seule autre des lignes de distribution, les lignes de distribution terminales comprenant au moins une ligne de distribution terminale active couplée au réseau d'éléments rayonnants unitaires en un premier réseau d'au moins un port d'excitation du réseau d'éléments rayonnants unitaires de sorte à permettre d'exciter le réseau d'éléments rayonnants unitaires simultanément en l'au moins un port d'excitation du premier réseau d'au moins un port d'excitation à partir d'un signal électrique injecté en une entrée du réseau de distribution, les lignes de distribution terminales comprenant au moins une ligne de distribution terminale inactive reliée électriquement à un élément résistif T à un élément résistif présentant une impédance de l'élément résistif égale à l'impédance Z.
  • Avantageusement, l'antenne comprend un premier réseau de distribution lacunaire comprenant M1 ligne(s) de distribution terminale(s) active(s) couplée(s) à M1 premiers port(s) d'excitation du réseau d'éléments rayonnants unitaires, dans lequel M1 est un entier supérieur ou égal à 1 différent de N1x1, N1 étant un nombre premier supérieur à 1 et x1 étant un entier supérieur ou égal à 1, le premier réseau de distribution lacunaire étant un réseau arborescent N1-aire.
  • En variante ou en sus, l'antenne comprend un deuxième réseau de distribution lacunaire comprenant M2 lignes de distribution terminales actives couplées à M2 deuxièmes ports d'excitation du réseau d'éléments rayonnants unitaires, dans lequel M2 est égal à N2x2, N2 étant un nombre premier supérieur à 1 et x2 étant un entier supérieur ou égal à 1, le deuxième réseau de distribution lacunaire étant un réseau arborescent N2-aire.
  • Dans une réalisation particulière, l'antenne comprend un réseau de distribution non lacunaire étant un réseau arborescent comprenant des lignes de distribution reliées entre elles en des nœuds présentant une même impédance prédéterminée, les lignes de distribution comprenant des lignes de distributions primaires, chaque ligne de distribution primaire étant reliée, en un nœud intermédiaire, à Kk autres lignes de distribution où k est un entier supérieur ou égal à 1 et K est un nombre premier supérieur à 1, et des lignes de distribution terminales reliées à une unique autre des lignes de distribution, les lignes de distribution terminales étant des lignes de distribution terminales actives couplées à K troisièmes ports d'excitation du réseau d'éléments rayonnants unitaires de sorte à permettre d'exciter le réseau d'éléments rayonnants unitaires simultanément en les K troisièmes ports d'excitation à partir d'un signal électrique injecté en une entrée du réseau de distribution non lacunaire.
  • Dans un mode de réalisation particulier, l'antenne comprend plusieurs réseaux de distribution couplés à des sous-réseaux de ports d'excitation respectifs distincts du réseau d'éléments rayonnants de façon à permettre d'émettre ou de recevoir simultanément plusieurs faisceaux électromagnétiques.
  • Dans un mode de réalisation particulier, l'antenne comprend plusieurs sources, les entrées des réseaux de distribution étant reliées à des sources respectives distinctes ou à des récepteurs respectifs distincts.
  • Dans un mode de réalisation particulier, l'antenne comprend des sous-réseaux de ports d'excitation respectifs répartis sur des couronnes concentriques.
  • Dans un mode de réalisation particulier, l'antenne est dépourvue de port d'excitation autre que les ports d'excitation du premier réseau d'au moins un port d'excitation.
  • Avantageusement, chaque élément rayonnant unitaire comprend un des ports d'excitation du premier réseau d'au moins un port d'excitation.
  • Dans un mode réalisation particulier, l'antenne étant planaire.
  • L'invention se rapporte également à un procédé de fabrication d'une antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant :
    • une étape de conception du réseau d'éléments rayonnants comprenant le premier réseau de ports d'excitation,
    • une étape de conception du réseau de distribution lacunaire de façon qu'il permette d'exciter le réseau d'éléments rayonnants unitaire simultanément en l'au moins un port d'excitation du premier réseau d'au moins un port d'excitation lorsqu'il est couplé au premier réseau d'au moins un port d'excitation et lorsqu'un signal électrique est injecté à l'entrée de distribution du réseau de distribution lacunaire,
    • une étape de fabrication du réseau de distribution lacunaire conçu lors de l'étape de conception,
    • une étape consistant à relier électriquement la ligne de distribution inactive à l'élément résistif,
    • une étape de couplage du réseau de distribution lacunaire au premier réseau d'au moins un port d'excitation comprenant une étape de couplage de chaque ligne de distribution active du réseau de distribution lacunaire à un port d'excitation de l'au moins un port d'excitation du premier réseau de ports d'excitation de façon à permettre d'exciter le réseau d'éléments rayonnants au niveau du port d'excitation lorsqu'un signal électrique est injecté à l'entrée de distribution.
  • Avantageusement, lorsque le réseau de ports d'excitation comprend un premier ensemble de M1 premiers port(s) d'excitation tel que M1 est un entier supérieur ou égal à 1 différent de N1x1 où N1 est un nombre premier supérieur à 1 et x1 est un entier supérieur à 1, une étape de conception d'un premier réseau de distribution lacunaire comprenant M1 ligne(s) de distribution terminale(s) active(s), une étape de fabrication du premier réseau de distribution lacunaire, une étape de couplage du premier réseau de distribution lacunaire aux M1 premiers port(s) d'excitation et une étape consistant à relier électriquement la ligne de distribution terminale active à un élément résistif.
  • Lorsque le réseau de ports d'excitation comprend un deuxième ensemble de M2 deuxièmes ports d'excitation tel que M2 est un entier supérieur à 1 égal à de N2x2 où N2 est un nombre premier supérieur à 1 et x2 est un entier supérieur à 1, le procédé comprenant :
    • une étape de conception d'un deuxième réseau de distribution lacunaire comprenant M2 lignes de distribution terminales, les lignes de distribution terminales étant actives, une étape de fabrication du deuxième réseau de distribution lacunaire et une étape de couplage du deuxième réseau de distribution lacunaire aux M2 deuxièmes ports d'excitation, une étape consistant à relier électriquement la ligne de distribution terminale inactive à un élément résistif,
    ou,
    • une étape de conception d'un réseau de distribution non lacunaire comprenant M2 lignes de distribution terminales actives et au moins une ligne de distribution terminale inactive, une étape de fabrication du deuxième réseau de distribution non lacunaire et une étape de couplage du deuxième réseau de distribution non lacunaire aux M2 deuxièmes ports d'excitation.
  • D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés donnés à titre d'exemple et qui représentent, respectivement :
    • la figure 1, représente schématiquement, en vue éclatée, différents plans d'une antenne planaire,
    • la figure 2, représente schématiquement en vue de dessus une antenne planaire comprenant un réseau d'éléments rayonnants,
    • la figure 3, représente schématiquement des diagrammes de rayonnement (en dB) de différents sous-réseaux d'éléments rayonnants selon différentes directions formées autour de la position centrale de l'antenne occupant le plan horizontal (90°, -90°), les directions étant définies par les angles, en degrés, formés par ces directions avec le plan de l'antenne, dans un plan perpendiculaire au plan d'antenne,
    • la figure 4, représente schématiquement un premier exemple de réseau de distribution lacunaire selon l'invention couplé à un premier sous-réseau d'éléments rayonnants du réseau de la figure 2,
    • la figure 5, représente schématiquement deuxième exemple de réseau de distribution lacunaire selon l'invention couplé à un deuxième sous-réseau d'éléments rayonnants du réseau de la figure 2,
    • la figure 6, représente schématiquement un exemple de réseau de distribution non lacunaire couplé à un réseau central d'éléments rayonnants de la figure 2,
    • la figure 7, représente schématiquement des courbes représentant de PIRE souhaitée et réelle en fonction d'une ouverture angulaire,
    • la figure 8, représente schématiquement un autre exemple de réseau d'éléments rayonnants comprenant plusieurs sous-réseaux d'éléments rayonnants,
    • la figure 9, représente schématiquement un premier réseau de distribution lacunaire couplé à un premier sous-réseau d'éléments rayonnants du réseau de la figure 8,
    • la figure 10, représente schématiquement un réseau de distribution non lacunaire couplé au premier sous-réseau d'éléments rayonnants du réseau de la figure 8,
    • la figure 11, représente schématiquement un réseau de distribution lacunaire couplé à un deuxième sous-réseau d'éléments rayonnants du réseau de la figure 11,
    • la figure 12, représente schématiquement un réseau de distribution lacunaire couplé au troisième sous-réseau d'éléments rayonnants du réseau de la figure 11,
    • la figure 13, représente schématiquement un réseau de distribution lacunaire couplé à un troisième sous-réseau d'éléments rayonnants du réseau de la figure 11,
    • la figure 14, représente schématiquement un réseau de distribution lacunaire couplé à un quatrième sous-réseau d'éléments rayonnants du réseau de la figure 12.
  • D'une figure à l'autre les mêmes éléments sont repérés par les mêmes références.
  • Sur chacune des figures 4, 6 et 9 à 14, le réseau de distribution représenté sur cette figure est entouré par un cadre noir qui matérialise le périmètre de la couche de distribution contenant ce réseau.
  • L'invention concerne une antenne comprenant un réseau d'éléments rayonnants unitaires comprenant un réseau de ports d'excitations.
  • Les éléments rayonnants présentent chacun une impédance réactive (capacitive et/ou inductive).
  • L'antenne peut être une antenne réseau plane, par exemple imprimée, c'est-à-dire, comprenant un ensemble d'éléments rayonnants unitaires de type pavés microruban (aussi appelés patch microstrip). L'invention concerne également les antennes réseau planes à fentes à cavité aussi appelées « cavity back slot antennas » en terminologie anglo-saxonne, les antennes à guide d'onde intégré au substrat aussi appelées antennes SIW (acronyme de l'expression « Substrate integrated waveguide) ainsi que les réseaux d'anneaux.
  • L'invention s'applique également aux antennes non planaires, comme par exemple, aux antennes à cornet, aux antennes Vivaldi, aux dipôles coaxiaux, ouvertures de guides d'ondes et aux résonateurs diélectriques, dont des éléments rayonnants sont répartis sur une surface rayonnante et couplés au réseau de distribution.
  • L'invention s'applique aux antennes monofaisceaux aptes à rayonner ou à recevoir simultanément un unique faisceau électromagnétique ainsi qu'aux antennes multifaisceaux permettant de rayonner et/ou recevoir simultanément plusieurs faisceaux électromagnétiques.
  • Chaque élément rayonnant unitaire comprend, par exemple, un port d'excitation. L'antenne comprend donc un réseau de ports d'excitation.
  • Par sous-réseau de ports d'excitation on entend un réseau formé par un sous-ensemble comprenant au moins un des ports d'excitation du réseau de ports d'excitation.
  • De façon générale, l'antenne comprend au moins un réseau de distribution permettant de distribuer un signal électrique d'excitation radiofréquence, par exemple hyperfréquence, depuis une entrée de distribution jusqu'à une sortie de distribution ou des sorties de distribution, et réciproquement en sens inverse, couplée(s) au port de distribution ou, respectivement, aux ports d'excitation respectifs du réseau de ports d'excitation, ou d'un sous-réseau de ports d'excitation du réseau de ports d'excitation de l'antenne, de façon à permettre d'exciter le réseau d'éléments rayonnants unitaires au niveau des ports d'excitation du sous-réseau lorsqu'un signal est injecté à l'entrée de distribution.
  • Il est à noter que lorsqu'un réseau de distribution est apte à exciter le réseau d'éléments rayonnants unitaires au niveau des ports d'excitation du réseau de ports d'excitation, ou au niveau des ports d'excitation d'un sous-réseau de ports, lorsqu'un signal est injecté à l'entrée de distribution, il est forcément, de façon réciproque, apte à générer, à la réception, un signal électrique au niveau de l'entrée du réseau de distribution à partir de signaux simultanément générés par les ports d'excitation du réseau de ports d'excitation, ou respectivement par les ports d'excitation du sous-réseau de ports d'excitation. Dans la suite de la description, nous ne mentionnerons donc systématiquement, pour des raisons de concision, que l'aptitude du réseau à exciter les ports d'excitation auxquels il est couplé à partir d'un signal injecté à son entrée et nous ne mentionnerons que cette aptitude dans les revendications.
  • Une antenne multifaisceaux comprend plusieurs sous-réseaux de ports d'excitation couplés à des réseaux de distribution distincts, les sous-réseaux de ports d'excitation ne présentant pas de ports d'excitation en commun. Cela permet de rayonner et/ou de recevoir simultanément différents faisceaux au moyen d'un même réseau d'éléments rayonnants.
  • Lorsque l'antenne comprend plusieurs réseaux de distribution, les réseaux de distribution sont avantageusement intégrés dans plusieurs couches de distribution empilées selon un axe d'empilement. Avantageusement, les différents réseaux de distribution occupent des couches distinctes. Cela permet d'éviter des croisements entre des lignes de distribution de différents réseaux de distribution et, par conséquent, de simplifier la conception de ces derniers.
  • En variante, l'antenne planaire ou non planaire comprend au moins une couche de distribution, chaque couche de distribution comprenant un ou plusieurs réseaux de distribution.
  • Sur la figure 1, on a représenté en vue éclatée, différents plans d'une antenne planaire A1, dont des couches de distribution de cette antenne. Cette antenne est multicouche. Elle comprend une pluralité de couches empilées selon un axe z d'empilement.
  • L'antenne planaire A1 comprend un réseau RE d'éléments rayonnants unitaires E répartis sur une surface plane d'une première couche CO1. Les éléments rayonnants E unitaires sont, dans l'exemple non limitatif de la figure 1, des pastilles conductrices électriquement.
  • La première couche CO1 est, par exemple réalisée en polytétrafluoroéthylène PTFE, à base de Téflon renforcé de fibres de verre, en composite de résine époxyde renforcé en fibre de verre ou en céramique.
  • L'antenne comprend un empilement d'une pluralité de couches de distribution D1, D2, D3 comprenant chacune un réseau de distribution non visible sur la figure 1.
  • La première couche CO1 et les couches de distribution D1, D2, D3 sont empilées selon l'axe z.
  • Ces différentes couches sont séparées deux à deux par des plans métalliques servant de plans de masse non représentés sur la figure 1.Les différentes couches de l'antenne sont séparées deux à deux par des couches isolantes.
  • Les réseaux de distribution sont, par exemple, couplés aux éléments rayonnants par des trous métallisés aussi appelés vias métallisés.
  • L'antenne A1 comprend avantageusement, mais non nécessairement, une couche CE contenant une électronique radiofréquence, par exemple des circuits d'émission et/ou de réception. Les couches de distribution D1, D2, D3 sont interposées entre la première couche CO1 et la couche CE contenant l'électronique radiofréquence, selon l'axe z.
  • En variante, l'électronique radiofréquence est déportée en dehors de l'empilement, par exemple, sur une carte électronique interconnectée avec l'empilement, notamment avec les réseaux de distribution, par des câbles coaxiaux via des connecteurs comme, par exemple, des connecteurs coaxiaux, par exemple connecteurs de SMA (acronyme de l'expression anglo-saxonne SubMiniature version A).
  • La figure 2 représente schématiquement, en vue de dessus, un exemple d'application d'une antenne A comprenant un réseau R d'éléments rayonnants étant une matrice de 32*32 éléments rayonnants E régulièrement répartis sur une surface plane en lignes et en colonnes, les lignes étant perpendiculaires aux colonnes.
  • Dans la suite du texte, on suppose que chaque élément rayonnant E de la figure 2 comprend un seul port d'excitation PE mais tout ou partie des éléments rayonnants pourrait en variante comprendre plusieurs ports d'excitation.
  • Dans un premier mode de réalisation de l'invention, l'antenne A comprend un ensemble de réseaux de distribution configurés pour permettre d'exciter de façon indépendante trois sous-réseaux de ports d'excitation SC, S1, et S2 respectivement répartis sur des surfaces SUC, SU1, SU2 respectives concentriques de centre C et contigües. La première surface SU1 entoure complètement la surface centrale SUC et la deuxième surface SU2 entoure complètement la première surface SU1. Autrement dit, les surfaces SU1 et SU2 sont des couronnes ou cadres concentriques.
  • Le sous-réseau central SC est constitué de quatre ports d'excitation disposés aux sommets d'un carré répartis sur la surface SUC. Ces quatre ports correspondent, par exemple mais non nécessairement, aux centres des quatre éléments rayonnants centraux.
  • Le premier sous-réseau S1 de ports d'excitation est constitué de M=60 ports d'excitation répartis sur la surface SU1. Il s'agit, par exemple, mais non nécessairement, des centres des éléments rayonnants formant la matrice de huit lignes et huit colonnes comprenant le centre C, à l'exception des éléments rayonnants comprenant les ports du sous-réseau central SC. Le premier sous-réseau S1 présente une largeur de 3 colonnes et de 3 lignes de ports d'excitation.
  • Le deuxième sous-réseau S2 est constitué de M2= 960 ports d'excitation répartis sur la surface SU2. Il s'agit des centres des éléments rayonnants formant la matrice de 32 lignes et 32 colonnes, à l'exception des éléments rayonnants constituant la matrice de huit lignes et huit colonnes comprenant le centre C. Le deuxième sous-réseau présente une largeur de 12 colonnes et de 12 lignes de ports d'excitation.
  • Cette configuration permet de rayonner ou de recevoir des faisceaux concentriques de tailles différentes comme visible sur la figure 3 représentant respectivement de gauche à droite, les diagrammes de rayonnement du sous-réseau central SC, du premier sous-réseau S1 et du deuxième sous-réseau S2. L'excitation des éléments rayonnants répartis sur la surface SUC seuls permet, comme visible à gauche de la figure 3, de rayonner ou recevoir un faisceau large tandis que l'excitation des éléments rayonnants répartis sur la surface SU1 permet, comme visible au centre de la figure 3, de rayonner ou recevoir un faisceau plus fin et celle des éléments rayonnants répartis sur la surface SU2 permet, comme visible à droite de la figure 3, de rayonner ou recevoir un faisceau encore plus fin. L'excitation de l'ensemble des éléments rayonnants permet de générer un faisceau encore plus fin que celui qui est généré par l'alimentation de la surface SU2. Cette architecture est donc adaptable à différents besoins à partir d'un réseau d'une taille déterminée.
  • Les formes et dimensions des sous-réseaux de ports d'excitation ne sont pas limitatives. On peut imaginer des formes diverses qui sont adaptées en fonction des besoins en termes de formes des faisceaux, d'ouvertures des faisceaux, de gain, de puissance rayonnée. On peut, par exemple, envisager des couronnes formées d'une ou de plusieurs lignes et colonnes, de ports d'excitation.
  • La figure 4 représente schématiquement un premier réseau de distribution RP1 configuré et couplé au réseau R de façon à permettre d'exciter les ports d'excitation du premier sous-réseau S1 de M ports d'excitation répartis sur la première surface SU1 à partir d'un signal d'excitation injecté en une première entrée de distribution E1.
  • Le premier réseau de distribution RP1 est un réseau de distribution arborescent N-aire avec N est un nombre premier supérieur à 1. N est égal à 2 dans l'exemple de la figure 4.
  • Un réseau de distribution arborescent relie une unique entrée de distribution E1 à une pluralité de nœuds terminaux NF représentés, sur les figures par des carrés matérialisant les positions et formes des éléments rayonnants auxquels les nœuds terminaux NF respectifs sont couplés. En pratique, les nœuds terminaux NF sont, par exemple sensiblement ponctuels, ils peuvent en variante présenter des formes et dimensions variées.
  • De préférence, les nœuds terminaux présentent des dimensions inférieures à celles de l'élément rayonnant.
  • Les nœuds terminaux NF sont par exemple, situés en regard des ports d'excitation PE auxquels ils sont respectivement couplés, c'est-à-dire aux centres des carrés de la figure 4 dans les exemples non limitatif des figures. Les nœuds terminaux NF constituent les sorties de distribution du réseau de distribution arborescent.
  • Par réseau de distribution arborescent de type N-aire ou arbre N-aire, on entend un réseau arborescent ou arbre constitué de lignes de distribution reliées entre-elles en des nœuds NI, NR, NF. Les lignes de distribution comprennent des lignes de distribution primaires LP. Chaque ligne de distribution primaire LP est reliée, en un nœud intermédiaire NI à un nombre Nz d'autres lignes de distribution pouvant être des lignes de distribution primaires LP ou des lignes de distribution terminales LA, LI ou pouvant comprendre au moins une ligne de distribution primaire LP et au moins une ligne de distribution terminale LA, LI.
  • Par ligne de distribution terminale LA, LI, on entend une ligne de distribution reliée à une unique autre ligne de distribution du réseau de distribution.
  • Cette autre ligne de distribution est une ligne de distribution primaire LP.
  • Chaque ligne de distribution terminale LA, LI relie un nœud terminal NF aussi appelé nœud feuille à un nœud intermédiaire NI.
  • Dans un réseau arborescent de type N-aire, N est un nombre premier supérieur à 1 et z est un entier supérieur ou égal à 1. Les différentes lignes primaires peuvent être reliées à des nombres Nz respectifs d'autres lignes de distribution différents. A titre d'exemple, un arbre binaire peut comprendre des nœuds où une ligne de distribution est reliée à 2 autres lignes de distribution et des nœuds où une ligne de distribution est reliée à 4 autres lignes de distribution.
  • Chaque ligne de distribution primaire LP relie donc un nœud père à un nœud fils et chaque nœud père est relié à une ligne de distribution primaire et Nz lignes de distribution filles. Chaque ligne de distribution fille peut être une ligne de distribution primaire ou terminale.
  • Le réseau arborescent comprend une première ligne primaire LP reliant l'entrée E1 à un premier nœud appelé nœud racine NR qui est aussi un nœud intermédiaire.
  • Le nœud racine NR est situé au centre C dans l'exemple non limitatif de la figure 4.
  • Le premier réseau de distribution RP1 est conçu de façon que les nœuds NR, NF, NI, du premier réseau de distribution RP1 présentent tous la même impédance Z prédéterminée.
  • Les lignes de distribution sont adaptées en impédance aux nœuds du réseau auxquels elles sont reliées.
  • Notons Z, l'impédance de chaque nœud et P = Nz le nombre de lignes de distribution filles de ce nœud, alors afin d'avoir une impédance Z à chaque nœud fils de ce nœud, chaque ligne de distribution fille doit présenter une impédance caractéristique Z0 donnée par : Z0 = P − 1 * Z
    Figure imgb0001
  • Avantageusement ; l'impédance Z est aussi l'impédance de chacun des éléments rayonnants E.
  • L'impédance Z est réelle et positive.
  • Dans l'exemple non limitatif de la figure 4, l'arbre RP1 est un arbre binaire. En variante, un arbre présentant un N supérieur à 2 est tout à fait envisageable.
  • Dans la réalisation non limitative de la figure 4, l'arbre est strict. En d'autres termes, tous les nœuds possèdent zéro ou deux fils et chaque nœud terminal présente la même profondeur.
  • La hauteur de l'arbre est la profondeur maximale d'un nœud de l'arbre. La profondeur d'un nœud est le rang du nœud, sachant que le rang du nœud racine NR est le rang 1 et que le rang est incrémenté, à chaque nœud fils, jusqu'à un nœud feuille. NF en se déplaçant uniquement dans le sens du nœud racine NR vers le nœud feuille NF.
  • Dans la réalisation non limitative de la figure 4, l'arbre présente une hauteur de 7.
  • Le premier réseau de distribution RP1 est couplé aux M ports d'excitation du premier sous-réseau RP1 de M ports d'excitation de façon à permettre d'exciter le réseau R d'éléments rayonnants simultanément au niveau des M ports d'excitation du sous-réseau au moyen d'un signal d'excitation injecté sur la première entrée de distribution E1, et donc réciproquement, de générer un signal de réception au niveau de la première entrée de distribution E1, à partir de signaux électromagnétiques reçus simultanément par chacun des M ports d'excitation.
  • A cet effet, le réseau RP1 est configuré pour comprendre M lignes de distribution terminales, dites actives, LA étant chacune couplée à un des M ports d'excitation de façon à permettre d'exciter le réseau d'éléments rayonnants simultanément en les M ports d'excitation à partir d'un signal injecté en entrée du réseau de distribution.
  • Selon l'invention, l'antenne comprend un réseau de distribution arborescent N-aire lacunaire dont le premier réseau de distribution RP1 est un exemple.
  • Par réseau de distribution arborescent N-aire lacunaire, on entend un réseau de distribution arborescent N-aire comprenant M lignes de distribution terminales actives LA, et P autre(s) ligne(s) de distribution terminale(s), dites ligne(s) inactive(s) LI, avec P entier supérieur ou égal à 1.
  • Chaque ligne de distribution terminale inactive LI est reliée électriquement, au niveau du nœud terminal NF auquel elle est reliée, à un élément résistif T, représenté par une zone ovale qui masque le nœud terminal NF sur la figure 4, adaptée en impédance à la ligne de distribution terminale inactive.
  • Autrement dit, l'élément résistif T présente une impédance, dite impédance de l'élément résistif, égale à l'impédance Z prédéterminée des nœuds du réseau NR, NI, NF.
  • L'impédance de l'élément résistif T est résistive. Elle est, par ailleurs, réelle.
  • L'impédance de l'élément résistif T est égale à sa résistance (exprimée en ohms).
  • L'élément résistif T présente l'impédance que la ligne de distribution inactive LI aurait vu si elle avait été couplée à un élément rayonnant E situé en regard de l'élément résistif T.
  • A l'émission, l'élément résistif T adapte en impédance la ligne de distribution inactive en impédance et absorbe, par effet Joule, l'énergie véhiculée par la ligne de distribution terminale inactive LI.
  • A la réception, l'élément résistif T adapte en impédance la ligne de distribution terminale inactive.
  • Ainsi, l'élément résistif T permet d'éviter des transferts d'énergie parasite due à des ondes stationnaires de la ligne de distribution inactive à l'élément rayonnant et inversement.
  • Par ailleurs, l'antenne est dépourvue de moyens de couplage du type permettant de coupler la ligne de distribution terminale inactive à un élément rayonnant du réseau d'éléments rayonnants de sorte à empêcher la ligne de distribution inactive d'exciter tout élément rayonnant du réseau à partir d'un signal injecté en entrée du réseau de distribution.
  • Ainsi, tout transfert d'énergie entre la ligne de distribution terminale inactive LI et le réseau rayonnant est empêché.
  • Par exemple, dans la réalisation des figures 2 et 4, l'antenne est dépourvue de moyens de couplage entre la ligne de distribution terminale inactive LI et un élément rayonnant situé en regard de l'élément résistif T ce qui, couplé à la présence de l'élément résistif, empêche tout transfert d'énergie entre cette ligne de distribution terminale inactive LI et l'élément rayonnant situé en regard de l'élément résistif T.
  • L'élément résistif est par exemple un composant électrique, aussi appelé résistance, ou bien une couche résistive.
  • Chaque ligne de distribution terminale inactive LI est reliée électriquement, au niveau du nœud terminal NF auquel elle est reliée, à un élément résistif T, représenté par une zone ovale qui masque le nœud terminal NF sur la figure 4, adaptée en impédance à la ligne de distribution terminale inactive.
  • Dans la réalisation de la figure 4, la présence des lignes inactives LI provient du fait que M est différent de Nx avec x est un entier supérieur ou égal à 1. En effet, M est égal à 60 et N égal à 2, M est différent d'une puissance de 2.
  • L'arbre RP1 comprend un ensemble de 64 lignes dont 60 lignes actives LA et quatre lignes inactives LI.
  • Les quatre lignes actives LI comprennent chacune un élément résistif T situé en regard d'un des ports d'excitation des quatre éléments rayonnants centraux (répartis sur la surface centrale SC) du réseau R d'éléments rayonnants de la figure 2.
  • Chacune des lignes actives LA est couplée au port d'excitation de l'élément rayonnant E situé en regard de la ligne inactive LA de façon à permettre un transfert d'énergie depuis l'entrée du réseau de distribution lacunaire jusqu'au depuis le port d'excitation, et inversement.
  • Les branches de chaque arbre sont des lignes de distribution. Elles peuvent être réalisées, dans le cas d'une antenne planaire, selon technologies de circuits imprimés connues de l'homme du métier. Les lignes de distribution peuvent être de type microruban (aussi appelé microstrip) ou triplaque (aussi appelé stripline) ou de type guide d'onde intégré au substrat aussi appelé SIW.
  • Le couplage entre les lignes de distribution actives et les ports respectifs est réalisé de façon connue par l'homme du métier. Ce couplage est, par exemple réalisé, par couplage électromagnétique par fente. En variante, le couplage est réalisé en connectant électriquement l'extrémité d'une ligne de transmission à un point d'excitation par exemple, par via métallisé. Le couplage peut en variante être effectué sur le plan même de l'élément rayonnant plan, ou « patch » en l'attaquant directement par une ligne imprimée microruban ou « microstrip », connectée au bord de l'élément rayonnant. L'excitation peut aussi être réalisée par couplage par proximité à une ligne « microstrip » imprimée à un niveau situé entre le « patch » et la couche formant le plan de masse.
  • La conception d'un réseau de distribution de type arbre N-aire apte à exciter un nombre de ports d'excitation différent de Nx est longue et complexe. Le fait de prévoir des lignes inactives empêchant ces lignes d'exciter des éléments rayonnants de l'antenne permet de simplifier cette conception de façon significative. L'arbre est ainsi réalisé comme un arbre N-aire présentant Nx (avec x est un entier supérieur ou égal à 1) lignes de distribution et certaines lignes de distribution sont désactivées par liaison à un élément résistif T.
  • Dans la réalisation de la figure 4, les ports d'excitation du premier sous-réseau S1 de ports d'excitation sont répartis selon un sous-réseau présentant un centre de symétrie C.
  • Dans la réalisation de la figure 4, le réseau d'éléments rayonnants comprend un sous-ensemble central SC d'éléments rayonnants comprenant Nx - M éléments rayonnants répartis selon un sous-réseau central complètement entouré par la première surface. Avantageusement, l'arbre du premier réseau de distribution lacunaire RP1 est tout d'abord conçu de façon à permettre d'exciter simultanément les éléments rayonnants du premier sous-ensemble S1 et du sous-ensemble central SC à partir d'un signal d'excitation injecté à la première entrée E1, et réciproquement. Certaines lignes de distribution terminales sont ensuite rendues inactives de façon à empêcher le réseau RP1 de permettre d'exciter les ports du sous-réseau central S. Cette configuration permet de concevoir simplement un arbre de distribution.
  • Avantageusement, le nœud racine du premier réseau RP1 est situé au centre de symétrie C. Cela permet de faciliter le traçage du réseau de distribution et de concevoir facilement un réseau de distribution permettant d'exciter les M éléments rayonnants de façon équilibrée (c'est-à-dire par des signaux présentant même phase et amplitude).
  • En variante, l'antenne comprend un réseau de distribution lacunaire, c'est-à-dire du type arbre N-aire, comprenant au moins une ligne terminale inactive LI, ce réseau de distribution lacunaire apte à exciter un sous-ensemble de ports d'excitation pouvant comprendre un nombre de ports d'excitation égal à Nx (avec x est un entier supérieur ou égal à 1) , comme nous le verrons dans la suite du texte. Cela permet également de simplifier la conception de l'arbre N-aire.
  • La figure 5 représente schématiquement un deuxième réseau de distribution RP2 configuré et couplé au réseau R de façon à être apte à exciter simultanément les éléments rayonnants du deuxième sous-ensemble d'éléments rayonnants S2 répartis sur la deuxième surface SU2 visible sur la figure 2, à partir d'un signal d'excitation injecté en une deuxième entrée d'excitation E2, et réciproquement.
  • Le nombre d'éléments rayonnants unitaires M2 du deuxième sous-réseau d'éléments rayonnants étant différent de Nx (avec x est un entier supérieur ou égal à 1), le deuxième réseau de distribution RP2 est avantageusement un réseau de distribution lacunaire.
  • Le deuxième réseau de distribution lacunaire RP2 diffère du premier réseau de distribution lacunaire RP1 en ce qu'il n'est pas strict et par sa hauteur due au nombre M2 plus élevé d'éléments rayonnants unitaires du deuxième sous-ensemble d'éléments rayonnants unitaires. La hauteur du deuxième réseau de distribution est de 10.
  • Le deuxième réseau de distribution lacunaire RP2 comprend 960 lignes de distribution terminales actives LA et 4 lignes de distribution terminales inactives LI, chaque ligne inactive LI est reliée à un élément résistif T représenté par une zone ovale blanche sur la figure 5, empêchant la ligne inactive LI d'exciter le réseau R d'éléments rayonnants à partir d'un signal injecté à la deuxième entrée de distribution E2 et de transmettre un signal vers la deuxième entrée de distribution lorsque l'un quelconque des éléments rayonnants reçoit un signal électromagnétique.
  • Les quatre lignes inactives LI comprennent chacune un nœud feuille NF situé en regard de la zone SU1.
  • Dans la réalisation de la figure 5, les ports d'excitation PE du deuxième sous-ensemble de ports d'excitation S2 sont répartis selon un sous-réseau présentant un centre de symétrie C. Avantageusement, le nœud racine du deuxième réseau RP2 est situé au centre de symétrie C. Cela permet de faciliter le traçage du réseau de distribution.
  • La conception du deuxième réseau de distribution lacunaire RP2 est relativement simple et, le fait qu'il ne soit pas parfait, c'est-à-dire que tous les nœuds feuilles NF ne présentent pas la même hauteur, permet d'éviter d'avoir à désactiver des lignes de distribution situées en regard de chacun des éléments rayonnants des sous-ensembles S1, S2. En effet, les nœuds feuilles reliés aux lignes inactives LI présentent une hauteur plus faible que celle des nœuds feuilles reliés aux lignes actives LA. Cela permet également de limiter les pertes d'énergie et le nombre d'éléments résistifs à répartir.
  • La figure 6 représente un troisième réseau de distribution RS couplé aux éléments rayonnants unitaires du sous-réseau central SC.
  • Le troisième réseau de distribution RS est configuré et couplé au réseau R de façon à permettre d'exciter les éléments rayonnants au niveau des quatre ports d'excitation du sous-réseau S lorsqu'un signal d'excitation est injecté dans le troisième réseau de distribution RS à la troisième entrée de distribution E3, et réciproquement, de générer un signal de réception au niveau de la troisième entrée de réception à partir de signaux électromagnétiques reçus au niveau des quatre ports d'excitation du sous-réseau S.
  • Avantageusement, le troisième réseau de distribution RS est un réseau de distribution arborescent dit non lacunaire.
  • Par réseau de distribution arborescent K-aire non lacunaire, on entend, dans la présente demande de brevet, un réseau étant un arbre K-aire dont les lignes de distribution terminales sont toutes des lignes de distribution terminales actives LA. K est un nombre premier supérieur à 1.
  • Chaque des lignes de distribution terminale active LA est couplée à un des ports d'excitation PE du sous-réseau central S de sorte à permettre d'exciter le réseau au niveau des ports d'excitation du sous-réseau S lorsqu'un signal d'excitation est injectée dans le troisième réseau de distribution au niveau de la troisième entrée E3 et réciproquement.
  • Ainsi, le réseau de distribution non lacunaire RS est dépourvu de lignes de distribution terminales inactives. Cela permet de limiter les pertes dans le réseau de distribution secondaire.
  • Un réseau de distribution arborescent non lacunaire RS est avantageusement prévu lorsque le sous-réseau de ports d'excitation à exciter au moyen du réseau secondaire comprend L ports d'excitation, L étant une puissance de K (c'est-à-dire L= Kk où k est un entier supérieur ou égal à 1).
  • Avantageusement, le réseau de distribution arborescent non lacunaire est un arbre parfait. Par arbre parfait, on entend un arbre dont tous les nœuds feuille NF présentent la même hauteur.
  • Dans l'exemple non limitatif de la figure 6, le sous-réseau central SC est constitué de quatre ports appartenant à quatre éléments rayonnants unitaires respectifs. Le réseau de distribution non lacunaire est un arbre binaire parfait de hauteur égale à 3.
  • Un réseau de distribution non lacunaire est de conception relativement simple et permet d'éviter d'avoir à prévoir des lignes inactives ce qui permet de limiter les pertes de puissance rayonnée lorsque le nombre d'éléments rayonnants ou de ports d'excitation est une puissance d'un nombre premier supérieur à 1, par exemple, une puissance de 2.
  • En effet, à chaque nœud intermédiaire NI, si un élément résistif absorbant l'énergie est relié à l'extrémité d'une des lignes terminales, cela correspond à une perte de la moitié de la puissance de rayonnement c'est-à-dire à une perte de la puissance rayonnée de 3dB (10* log(1-1/2)). Si cet élément résistif n'est pas situé à la première division mais à la seconde, cela correspond à une perte de 1,25dB (cette valeur étant obtenue par le calcul (10 * log(1- 0,5*0,5)=10*log(0,75).
  • En variante et/ou en sus, l'antenne comprend au moins un réseau de distribution arborescent lacunaire configuré et couplé au réseau R de façon à permettre d'exciter les ports d'excitation d'un sous-réseau de L ports d'excitation présentant un nombre tel que L= Kk où K est un nombre premier supérieur à 1 et k est un entier supérieur ou égal à 1. Ce réseau de distribution comprend alors des lignes inactives. Ce type de réseau de distribution limite toutefois plus importante qu'un réseau de distribution non lacunaire.
  • Dans une réalisation, une seule source est utilisée pour générer les signaux d'excitation injectés en entrée de réseaux de distributions respectifs couplés à des sous-réseaux de ports d'excitation respectifs différents et/ou un seul récepteur est utilisé pour recevoir les signaux d'excitation générés en entrée des réseaux de distribution respectifs.
  • La figure 7 représente schématiquement, à gauche, la Puissance Isotrope Rayonnée Equivalente (PIRE) souhaitée en fonction de l'ouverture angulaire d'un faisceau et, à droite, la PIRE réelle d'une antenne en fonction de l'ouverture angulaire si une seule source d'énergie est utilisée pour exciter les différents sous-ensembles de ports d'excitation générant les différents faisceaux d'ouvertures différentes. Lorsqu'une seule source est utilisée pour tous les faisceaux, les PIRE correspondant à la somme de la puissance électrique appliquée à l'antenne et du gain de l'antenne, sont différentes pour les différentes ouvertures. Plus le faisceau créé est fin, plus le nombre d'éléments rayonnants excités est élevé. La puissance rayonnée (PIRE) est proportionnelle au nombre d'éléments rayonnants. Plus le faisceau est large, plus la puissance est répartie sur un petit nombre d'éléments rayonnants et la PIRE est faible. Il est possible de compenser les amplitudes des signaux appliqués aux réseaux de distribution des sous-ensembles de ports d'excitation afin de générer les faisceaux respectifs, par exemple par des atténuateurs. Cela permet, par exemple, d'équilibrer les PIRE de chaque faisceau, c'est-à-dire d'obtenir une plus grande puissance rayonnée pour le faisceau le plus large et une plus faible puissance rayonnée pour les faisceaux les plus fins.
  • La diminution de la PIRE n'est pas problématique dans certaines applications. Il n'est alors pas nécessaire d'ajuster les amplitudes des signaux injectés dans les différents sous-réseaux pour éviter cette diminution.
  • En variante, plusieurs sources indépendantes et/ou plusieurs récepteurs indépendants sont utilisées pour générer les signaux d'excitation injectés en entrée de réseaux de distributions respectifs et/ou respectivement pour recevoir les signaux générés en entrée des réseaux de distribution respectifs. Autrement dit, un premier réseau de distribution est relié à une première source ou à un premier récepteur et un deuxième réseau de distribution est relié à une deuxième source distincte de la première source ou respectivement à un deuxième récepteur distinct du premier récepteur. Cela permet d'ajuster les amplitudes aisément et de générer des faisceaux concentriques à des fréquences différentes.
  • On a décrit l'invention dans le cas où les éléments rayonnants unitaires sont couplés aux réseaux de distribution de façon que chaque élément rayonnant soit apte à être excité en un seul port d'excitation. Autrement dit, chaque élément rayonnant unitaire est couplé à un seul réseau de distribution de façon que le réseau de distribution soit apte à l'exciter en un unique port d'excitation.
  • En variante, au moins un élément rayonnant est couplé au réseau de façon que l'élément rayonnant soit apte à être excité simultanément en plusieurs ports d'excitation. Avantageusement, l'élément rayonnant unitaire est couplé à plusieurs réseaux de distribution de façon que chaque réseau de distribution soit apte à exciter un des ports d'excitation respectif de l'élément rayonnant. Cela permet d'exciter un même élément rayonnant simultanément par deux signaux différents. Cela permet également d'obtenir une polarisation duale : soit linéaire (verticale pour l'un des ports et horizontale pour l'autre) soit circulaire (droite pour l'un et gauche pour l'autre).
  • La figure 8 représente différents sous-réseaux de ports d'excitation d'un réseau R1 d'éléments rayonnants E. Le réseau R1 est une matrice de 8*8 = 64 éléments rayonnants unitaires agencés de façon régulière en lignes et en colonnes. Les lignes sont parallèles entre elles et perpendiculaires entre elles. Chaque élément rayonnant E comprend un port d'excitation PE Les ports d'excitation PE sont, par exemple mais non nécessairement, situés aux centres des éléments rayonnants E respectifs.
  • Les sous-réseaux respectifs P1, P2, P3, P4 de ports d'excitation PE sont répartis sur des surfaces respectives contiguës comprenant une première surface carrée SC, et trois surfaces L1, L2 et L3 en forme de L séparées deux à deux par des lignes pointillées sur la figure 8.
  • Les trois surfaces L1, L2, L3 en forme de L entourent la première surface rectangulaire. La première surface L1 en forme de L entoure partiellement la première surface rectangulaire SC. La deuxième surface L2 en forme de L entoure partiellement la première surface en forme de L et la troisième surface L3 en forme de L entoure partiellement la deuxième surface L2 en forme de L. De la sorte, la surface de la première surface L1 en forme de L est supérieure à celle de la surface carrée CC et elle comprend plus de points d'excitation PE, à savoir 12, que la surface carrée CC qui en comprend 4. La surface de la deuxième surface L2 en forme de L est supérieure à celle de la première surface L1 en forme de L et elle comprend plus de ports d'excitation, à savoir 20, que la première surface L1. La surface de la troisième surface L3 en forme de L est supérieure à celle de la deuxième surface L2 en forme de L et elle comprend plus de ports d'excitation, à savoir 28, que la deuxième surface L2.
  • Dans l'exemple non limitatif de la figure 8, les points d'excitation de chaque L sont répartis sur deux lignes formant une branche du L et sur deux colonnes formant l'autre branche du L. Le nombre de lignes ou de colonnes de points d'excitation par branche du L peut bien entendu être différent et varier d'un L à l'autre.
  • Les figures 9 à 14 représentent différents réseaux de distribution envisageables pour exciter les sous-réseaux respectifs de ports d'excitation P1, P2, P3, P4. Ces réseaux de distribution sont des arbres binaires présentant des nœuds feuilles NF, reliés à des lignes de distribution actives LA, représentés sous forme de carrés matérialisant les positions des éléments rayonnants E auxquels ils sont couplés
  • La figure 9 représente un premier exemple de réseau de distribution RDa a couplé aux quatre ports d'excitation PE du premier sous-réseau P1 de ports d'excitation. Le réseau de distribution RDa est un réseau de distribution lacunaire réalisé sous forme d'un arbre binaire de hauteur 7 comprenant quatre lignes de distribution terminales actives LA et quatre lignes de distribution terminales inactives LI reliées à des éléments résistifs respectifs T représentés par des ovales sur les figures 9 à 14. Le réseau de distribution RDa comprend une première entrée de distribution Ea. Cet exemple présente des pertes de puissance rayonnée plus importantes que celle émise par un réseau de distribution non lacunaire. Ces pertes s'expriment en 10 ∗ LOG 1 − ∑ n = 1 4 1 2 n
    Figure imgb0002
     où n est l'indice de chaque élément résistif T. II peut être intéressant quand il est nécessaire d'atténuer la puissance rayonnée. Cela permet d'éviter le recours à des atténuateurs.
  • La figure 10 représente un deuxième exemple de réseau de distribution RDb couplé aux quatre ports d'excitation PE du premier réseau P1. Ce deuxième exemple est plus avantageux en termes de puissance rayonnée dans la mesure où le réseau de distribution est un réseau de distribution non lacunaire. Plus précisément, il s'agit d'un arbre binaire parfait de hauteur égale à 3. Ce réseau de distribution a été obtenu en déplaçant la première entrée de distribution Ea par rapport à la figure 5 et en positionnant le nœud racine au centre de symétrie C1 du sous-réseau P1 alors que le nœud racine NR du réseau Rda était au centre de symétrie C1 du réseau R1.
  • Les ports d'excitation des autres sous réseaux L1, L2, L3, ne présentant pas de centre de symétrie et étant constitués de nombres respectifs de ports d'excitation distincts d'une puissance de deux, ils sont avantageusement alimentés par des réseaux de distribution lacunaires étant, par exemple, des arbres binaires parfaits.
  • La figure 11 représente un premier exemple de réseau de distribution RD1 a couplé aux douze ports d'excitation du sous-réseau L1. Ce réseau de distribution RD1a est un réseau de distribution lacunaire qui est un arbre binaire parfait de hauteur égale à 7 comprenant douze lignes de distribution finales actives LA et trois lignes de distribution finales inactives LI reliées à des éléments résistifs T respectifs. Cet exemple présente une limitation de la puissance rayonnée plus importante. Le réseau de distribution RD1a comprend une deuxième entrée de distribution E1a et un nœud racine NR situé au niveau du centre de symétrie C.
  • Les deux premiers éléments résistifs T rencontrés après l'entrée E1a limitent la puissance rayonnée de 6dB par rapport à celle d'un réseau complet, le dernier élément résistif étant d'un quart de réseau (ligne divisée en quatre), une perte de 1,25dB supplémentaire intervient, le réseau implique donc une perte de 7,25dB correspondant à 10 ∗ LOG 1 − 1 2 + 1 2 2 + 1 2 4
    Figure imgb0003
    .
  • La figure 12 représente un deuxième exemple de réseau de distribution RD1b couplé aux douze ports d'excitation du sous-réseau L1. Ce réseau de distribution est un réseau de distribution lacunaire qui est un arbre binaire parfait de hauteur égale à 5 comprenant douze lignes de distribution terminales actives LA et une ligne de distribution terminale inactive LI. Cet exemple présente une limitation de la puissance rayonnée moins importante que le réseau de la figure 10. Ce réseau de distribution a été obtenu en déplaçant la deuxième entrée E1b de distribution par rapport à la figure 10 et le nœud racine NR.
  • Le réseau implique une limitation de la puissance rayonnée de 1,25dB due à l'élément résistif unique.
  • Pour exciter le sous-réseau L1, il est plus avantageux de prévoir le réseau de la figure 12 que celui de la figure 11. A l'inverse, s'il y a nécessité d'atténuer la puissance émise rayonnée, la configuration de la figure 12 permet d'éviter l'utilisation d'atténuateurs.
  • La figure 13 représente un exemple de réseau de distribution RD2 couplé aux douze ports d'excitation du sous-réseau L2. Ce réseau de distribution RD2 est un réseau de distribution lacunaire étant un arbre binaire parfait de hauteur égale à 7 comprenant 20 lignes de distribution terminale actives LA et cinq lignes de distribution terminales inactives LI reliées à des éléments résistifs respectifs T. Le réseau de distribution RD2 comprend une entrée de distribution ED2.
  • La figure 14 représente un exemple de réseau de distribution RD3 couplé aux 28 ports d'excitation du sous-réseau L2. Ce réseau de distribution RD3 est un réseau de distribution lacunaire qui est un arbre binaire parfait de hauteur égale à 7 formant 28 lignes de distribution actives LA et 5 lignes de distribution inactives LI reliées à des éléments résistifs respectifs T. Le réseau de distribution RD3 comprend une entrée de distribution ED3.
  • Avantageusement, l'antenne comprend quatre réseaux d'alimentation dont un de celui des figures 9 et 10, un de celui des figures 11 et 12 et ceux des figures 13 et 14. Cette architecture permet de créer quatre faisceaux simultanément en alimentant les quatre réseaux de distribution par des signaux d'excitation distincts ou un seul faisceau en alimentant les réseaux de distribution de façon que les différents ports d'excitation soient excités par le même signal d'excitation. Avantageusement, les réseaux d'alimentation sont situés dans des couches respectives distinctes empilées afin d'éviter le chevauchement des lignes.
  • L'invention a été décrite dans le cas où chaque réseau de distribution lacunaire ou non lacunaire d'une antenne est couplé à un sous-réseau de ports d'excitation du réseau de ports d'excitation de l'antenne.
  • L'invention se rapporte également à une antenne comprenant un réseau de distribution lacunaire couplé à tous les ports d'excitation du réseau de ports d'excitation de l'antenne.
  • Dans ce cas, l'antenne peut en outre comprendre des éléments rayonnants dépourvus de ports d'excitation, c'est-à-dire non couplés à un réseau de distribution.
  • En variante, chaque élément rayonnant comprend un des ports d'excitation du réseau de ports d'excitation couplé au réseau de distribution lacunaire.
  • Dans ce cas, les éléments résistifs T du réseau de ports d'excitation sont, par exemple, situés en regard de zones du réseau d'éléments rayonnants dépourvues d'éléments rayonnants ou les éléments résistifs T appartiennent à la même surface rayonnante que les éléments rayonnants, elles sont, par exemple, coplanaires avec les éléments rayonnants dans le cas d'une antenne planaire. L'invention se rapporte également à une antenne comprenant un réseau de distribution lacunaire couplé à un sous-réseau de ports d'excitation du réseau de ports d'excitation de l'antenne, dans lequel au moins un élément résistif est situé en regard d'une zone du réseau d'éléments rayonnants dépourvue d'élément rayonnant ou dans lequel au moins un élément résistif est coplanaire avec les éléments rayonnants.
  • L'invention se rapporte à un procédé de fabrication d'une antenne selon l'invention.
  • L'antenne comprend un réseau d'éléments rayonnants unitaires couplés à un réseau de distribution en un réseau de ports d'excitation ou à une pluralité de réseaux de distribution en des sous-réseaux de ports d'excitation respectifs. Chaque réseau de distribution est couplé aux ports d'excitation du réseau ou aux ports d'un sous-réseau de ports de façon à permettre d'exciter simultanément les éléments rayonnants au niveau de ports d'excitation du réseau ou du sous-réseau de ports d'excitation à partir d'un signal d'excitation injecté à l'entrée du réseau de distribution et réciproquement.
  • Le procédé de fabrication comprend une étape de conception du réseau de ports d'excitation ou du ou des sous-réseaux de ports d'excitation.
  • Cette étape est avantageusement réalisée en fonction du faisceau que l'on souhaite rayonner ou recevoir ou des faisceaux que l'on souhaite être aptes à rayonner ou recevoir indépendamment les uns des autres.
  • Le procédé comprend également une étape de conception du ou des réseaux de distribution de façon qu'ils soient aptes à exciter, le réseau d'éléments rayonnants unitaires au niveau du réseau ou sous-réseau de ports d'excitation ou au niveau des sous-réseaux de ports d'excitation respectifs, et réciproquement. Cette étape peut, par exemple, être mise en œuvre par ordinateur ou réalisée manuellement.
  • Le procédé comprend une étape de fabrication du ou des réseaux de distribution conçus lors de l'étape de conception et une étape de couplage du réseau de distribution au réseau de ports d'excitation ou du sous-réseau de ports d'excitation correspondant de façon qu'il soit apte à exciter le réseau d'éléments rayonnants en le(s) port(s) d'excitation du réseau ou respectivement du sous-réseau ou une étape de couplage de chaque réseau de distribution au(x) port(s) d'excitation du réseau ou respectivement sous-réseau de port(s) d'excitation correspondant de façon qu'il soit aptes à exciter le réseau d'éléments rayonnants unitaires au niveau du ou des ports d'excitation du réseau ou respectivement du sous-réseau de port(s) d'excitation à partir de signaux respectifs injectés au niveau de leurs entrées respectives, et réciproquement.
  • Le procédé comprend également une étape de fabrication d'au moins un réseau de distribution lacunaire, une étape de couplage du réseau de distribution lacunaire, et plus particulièrement de ses lignes de distribution actives, aux ports d'excitation du réseau de ports d'excitation ou au ports d'excitation du sous-réseau de ports d'excitation du réseau de ports d'excitation et une étape consistant à relier électriquement de chaque ligne de distribution terminale inactive à un élément résistif.
  • Avantageusement, le réseau de distribution arborescent lacunaire est relié à un réseau ou sous-réseau de ports d'excitation primaire.
  • Par réseau sous-réseau de ports d'excitation primaire, on entend un réseau ou sous-réseau de M1 ports d'excitation tel que M1 est différent de Nx où N est un nombre premier supérieur à 1 et x est un entier supérieur ou égal à 1.
  • Avantageusement, l'antenne comprend au moins un réseau ou sous-réseau de ports d'excitation primaire couplé à un réseau de distribution arborescent lacunaire.
  • Avantageusement, lors de procédé selon l'invention, on couple le réseau ou sous-réseau de ports d'excitation, lorsqu'il est primaire, à un réseau de distribution lacunaire ou on couple chaque sous-réseau de ports d'excitation primaire à un réseau de distribution lacunaire respectif.
  • Dans une réalisation, l'antenne comprend au moins un réseau ou sous-réseau de Q ports d'excitation dit secondaire tel que Q= Nx où x est un entier supérieur à 1.
  • Le procédé comprend une étape de conception et de fabrication d'un réseau de distribution arborescent lacunaire destiné à permettre d'exciter chaque port d'excitation du réseau ou sous-réseau de ports d'excitation secondaire et une étape de couplage du réseau ou sous-réseau de ports d'excitation secondaire au réseau de distribution lacunaire et plus particulièrement aux lignes de distribution terminales actives du réseau de distribution arborescent lacunaire et une étape consistant à relier chaque ligne de distribution terminale inactive de ce réseau de distribution arborescent lacunaire à un élément résistif. Ce mode de réalisation peut présenter un intérêt pour limiter la puissance rayonnée.
  • Le procédé comprend en variante ou en sus une étape de conception et de fabrication d'un réseau de distribution non lacunaire destiné à permettre d'exciter les ports d'excitation d'un sous-réseau de ports d'excitation secondaire et une étape de couplage du sous-réseau de ports d'excitation secondaire au réseau de distribution non lacunaire par couplage aux lignes de distribution terminales active du réseau non lacunaire. Cette solution est plus performante que la précédente du point de vue puissance rayonnée.
  • Le procédé de fabrication selon l'invention est simple et robuste.
  • Il permet de réaliser des antennes de coût relativement faible ne nécessitant pas de composants électroniques discrets, passifs ou réactifs comme des circulateurs, isolateurs, etc. ou actifs comme dans le cas d'un RADAR MIMO possédant un émetteur/récepteur par élément rayonnant unitaire.
  • Le procédé selon l'invention est reproductible car il est basé sur une technologie de réseau de distribution en arbres N-aire maîtrisée industriellement.
  • Ce procédé présente des étapes de conception relativement simples.
  • Il permet de créer plusieurs faisceaux avec des centres identiques (concentriques) ou différents en divisant les réseaux d'éléments rayonnants ou de ports d'excitation en plusieurs sous-réseaux. Ce réseau peut être divisé un grand nombre de fois ce qui permet et peut ainsi créer un grand nombre de faisceaux indépendants. Ce procédé permet donc de réaliser une antenne à dimension variable avec un même réseau de patchs. Il permet de répondre à différents besoins à partir d'un réseau seul réseau d'éléments rayonnants.
  • En fonction des caractéristiques du faisceau voulu, plus ou moins d'éléments rayonnants sont excités.
  • La solution proposée permet de générer ou de recevoir plusieurs faisceaux radioélectriques simultanément de façon relativement bon marché et peu volumineuse. Elle permet notamment d'éviter l'utilisation de composants du type duplexeur, circulateur, diviseur de puissance, isolateur. Toutefois ces éléments sont chers et volumineux.

Claims (13)

  1. Antenne comprenant un réseau d'éléments rayonnants unitaires, l'antenne comprenant au moins un réseau de distribution lacunaire étant un réseau arborescent N-aire comprenant des lignes de distribution reliées entre elles en des nœuds présentant une même impédance Z prédéterminée, les lignes de distribution comprenant des lignes de distributions primaires, chaque ligne de distribution primaire étant reliée, en un nœud intermédiaire, à Nz autres lignes de distribution où z est un entier supérieur ou égal à 1 et N est un nombre premier supérieur à 1, et des lignes de distribution terminales, chaque ligne de distribution terminale étant reliée à une seule autre des lignes de distribution, les lignes de distribution terminales comprenant au moins une ligne de distribution terminale active couplée au réseau d'éléments rayonnants unitaires en un premier réseau d'au moins un port d'excitation du réseau d'éléments rayonnants unitaires de sorte à permettre d'exciter le réseau d'éléments rayonnants unitaires simultanément en l'au moins un port d'excitation du premier réseau d'au moins un port d'excitation à partir d'un signal électrique injecté en une entrée du réseau de distribution, les lignes de distribution terminales comprenant au moins une ligne de distribution terminale inactive reliée électriquement à un élément résistif présentant une impédance de l'élément résistif égale à l'impédance Z.
  2. Antenne selon la revendication précédente, dans laquelle ledit réseau de distribution lacunaire est un premier réseau de distribution lacunaire comprenant M1 ligne(s) de distribution terminale(s) active(s) couplée(s) à M1 premiers port(s) d'excitation du réseau d'éléments rayonnants unitaires, dans lequel M1 est un entier supérieur ou égal à 1 différent de N1x1, N1 étant un nombre premier supérieur à 1 et x1 étant un entier supérieur ou égal à 1, le premier réseau de distribution lacunaire étant un réseau arborescent N1-aire.
  3. Antenne selon la revendication précédente, comprenant en outre un deuxième réseau de distribution lacunaire tel que défini en revendication 1 et comprenant M2 lignes de distribution terminales actives couplées à M2 deuxièmes ports d'excitation du réseau d'éléments rayonnants unitaires, dans lequel M2 est égal à N2x2, N2 étant un nombre premier supérieur à 1 et x2 étant un entier supérieur ou égal à 1, le deuxième réseau de distribution lacunaire étant un réseau arborescent N2-aire.
  4. Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un réseau de distribution non lacunaire étant un réseau arborescent comprenant des lignes de distribution reliées entre elles en des nœuds présentant une même impédance prédéterminée, les lignes de distribution comprenant des lignes de distributions primaires, chaque ligne de distribution primaire étant reliée, en un nœud intermédiaire, à Kk autres lignes de distribution où k est un entier supérieur ou égal à 1 et K est un nombre premier supérieur à 1, et des lignes de distribution terminales reliées à une unique autre des lignes de distribution, les lignes de distribution terminales étant des lignes de distribution terminales actives couplées à K troisièmes ports d'excitation du réseau d'éléments rayonnants unitaires de sorte à permettre d'exciter le réseau d'éléments rayonnants unitaires simultanément en les K troisièmes ports d'excitation à partir d'un signal électrique injecté en une entrée du réseau de distribution non lacunaire.
  5. Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant plusieurs réseaux de distribution selon l'une des revendications précédentes et couplés à des sous-réseaux de ports d'excitation respectifs distincts du réseau d'éléments rayonnants de façon à permettre d'émettre ou de recevoir simultanément plusieurs faisceaux électromagnétiques.
  6. Antenne selon la revendication précédente, comprenant plusieurs sources, les entrées des réseaux de distribution étant reliées à des sources respectives distinctes ou à des récepteurs respectifs distincts.
  7. Antenne selon l'une quelconque des revendications 5 à 6, comprenant des sous-réseaux de ports d'excitation respectifs répartis sur des couronnes concentriques, la (i+1)ème couronne entourant la ième couronne, i = 1 à Nss-réseaux -1, Nss-réseaux étant le nombre desdits sous-réseaux.
  8. Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'antenne est dépourvue de port d'excitation autre que les ports d'excitation du premier réseau d'au moins un port d'excitation.
  9. Antenne selon la revendication précédente, dans laquelle chaque élément rayonnant unitaire comprend un des ports d'excitation du premier réseau d'au moins un port d'excitation.
  10. Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'antenne étant planaire.
  11. Procédé de fabrication d'une antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant :
    - une étape de conception du réseau d'éléments rayonnants comprenant le premier réseau de ports d'excitation,
    - une étape de conception du réseau de distribution lacunaire de façon qu'il permette d'exciter le réseau d'éléments rayonnants unitaire simultanément en l'au moins un port d'excitation du premier réseau d'au moins un port d'excitation lorsqu'il est couplé au premier réseau d'au moins un port d'excitation et lorsqu'un signal électrique est injecté à l'entrée de distribution du réseau de distribution lacunaire,
    - une étape de fabrication du réseau de distribution lacunaire conçu lors de l'étape de conception,
    - une étape consistant à relier électriquement la ligne de distribution inactive à l'élément résistif,
    - une étape de couplage du réseau de distribution lacunaire au premier réseau d'au moins un port d'excitation comprenant une étape de couplage de chaque ligne de distribution active du réseau de distribution lacunaire à un port d'excitation de l'au moins un port d'excitation du premier réseau de ports d'excitation de façon à permettre d'exciter le réseau d'éléments rayonnants au niveau du port d'excitation lorsqu'un signal électrique est injecté à l'entrée de distribution.
  12. Procédé de fabrication selon la revendication précédente d'une antenne selon la revendication 2, dans lorsque le réseau de ports d'excitation comprend un premier ensemble de M1 premiers port(s) d'excitation tel que M1 est un entier supérieur ou égal à 1 différent de N1x1 où N1 est un nombre premier supérieur à 1 et x1 est un entier supérieur à 1, une étape de conception d'un premier réseau de distribution lacunaire comprenant M1 ligne(s) de distribution terminale(s) active(s), une étape de fabrication du premier réseau de distribution lacunaire, une étape de couplage du premier réseau de distribution lacunaire aux M1 premiers port(s) d'excitation et une étape consistant à relier électriquement la ligne de distribution terminale active à un élément résistif.
  13. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 11 à 12, d'une antenne selon la revendication 3 et dans lequel, lorsque le réseau de ports d'excitation comprend un deuxième ensemble de M2 deuxièmes ports d'excitation tel que M2 est un entier supérieur à 1 égal à de N2x2 où N2 est un nombre premier supérieur à 1 et x2 est un entier supérieur à 1, le procédé comprenant :
    - une étape de conception d'un deuxième réseau de distribution lacunaire comprenant M2 lignes de distribution terminales, les lignes de distribution terminales étant actives, une étape de fabrication du deuxième réseau de distribution lacunaire et une étape de couplage du deuxième réseau de distribution lacunaire aux M2 deuxièmes ports d'excitation, une étape consistant à relier électriquement la ligne de distribution terminale inactive à un élément résistif,
    ou,
    - une étape de conception d'un réseau de distribution non lacunaire comprenant M2 lignes de distribution terminales actives et au moins une ligne de distribution terminale inactive, une étape de fabrication du deuxième réseau de distribution non lacunaire et une étape de couplage du deuxième réseau de distribution non lacunaire aux M2 deuxièmes ports d'excitation.
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