EP4167378A1 - Insulated radio frequency antenna device - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to the field of radio frequency devices comprising a plurality of antennas.
- the invention applies in particular when the antennas operate in adjacent or even similar frequency bands.
- Some recent electrical equipment for example residential gateways , comprise a plurality of antennas in order to transmit and receive radio frequency signals in different frequency bands.
- To limit interference between the antennas it is necessary to ensure that said antennas are properly isolated from each other. This is particularly critical when the frequency bands used in the same equipment are adjacent (for example 5GHz Wi-Fi and 6GHz Wi-Fi), or even similar.
- Diversity techniques are also known, for example spatial diversity, polarization diversity or radiation diversity. Nevertheless, the performances of these techniques are generally limited when they are implemented in a compact equipment. In particular, they do not make it possible to ensure a omnidirectional propagation of radiofrequency signals in multiple-input multiple - output (MIMO) radiofrequency systems exploiting adjacent frequency bands.
- MIMO multiple-input multiple - output
- insulating elements such as screens, reflectors or absorbers from one or more metal parts.
- the insulating elements thus created perform poorly when integrated into a compact device.
- An object of the invention is to propose a compact radiofrequency device meeting the insulation constraints set out above when adjacent frequency bands are used.
- the radio frequency device according to the invention is particularly advantageous, because the arrangement of the first antenna and of the second antenna, as well as the configuration of the first insulator which is not electrically connected to a ground plane between said antennas, ensure that the radiofrequency device is compact while meeting the insulation constraints set out above.
- the first frequency band and the second frequency band are separated by a frequency difference between 0 MHz and 1 GHz.
- the first set of antennas and the first insulator are positioned on a support made of a dielectric material, the support extending along the first plane.
- the first insulator comprises a first branch and a second branch, both of which are electrically conductive, the second branch being substantially perpendicular to the first branch and extending from a central portion of the first branch, a free end of the second branch being in open circuit, the first insulator thus having a “T” shape.
- the first antenna and the second antenna are planar dipole antennas each having a rectangular shape, the first antenna being arranged to generate a first maximum electric field on a first axis, the second antenna being arranged to generate a second electric field maximum on a second axis, the first axis and the second axis being substantially parallel to each other.
- the first axis and the second axis are oriented substantially at 45 degrees with respect to the second branch.
- the first axis and the second axis are substantially perpendicular to the second branch.
- the first maximum electric field is greater than the second maximum electric field, one end of the first branch of the first insulator being positioned at a distance of between 5 millimeters and 1.5 centimeters from the first axis.
- the second branch of the first insulator has a predefined length substantially equal to a quarter of the first wavelength ⁇ A.
- the first branch of the first insulator has a predefined width so that the characteristic impedance of said first branch is substantially equal to the characteristic impedance of an antenna selected from among the first antenna and the second antenna, the second branch of the first insulator having a predefined width so that the characteristic impedance of said second branch is substantially equal to the characteristic impedance of the antenna selected from among the first antenna and the second antenna.
- the first branch of the first insulator has a predefined width so that the characteristic impedance of said first branch is substantially between 75 ⁇ and 120 ⁇ , the second branch of the first insulator having a predefined width so that the characteristic impedance of said second branch is substantially between 75 ⁇ and 120 ⁇ .
- the first insulator comprises three branches, all three of which are electrically conductive and arranged in such a way that said first insulator has a "Y" shape.
- the radiofrequency device as previously described comprises at least a second insulator comprising at least one electrically conductive branch, the second insulator being electrically floating, the second insulator being positioned on one side of a particular antenna among the first antenna or the second antenna, said side of the particular antenna being opposite the first insulator, the second insulator being arranged to correct a change in directivity of the particular antenna caused by the presence of the first insulator.
- the second insulator comprises a single electrically conductive branch, said insulator thus having a longitudinal shape.
- the radiofrequency device as previously described comprises a third antenna extending in a second plane, the second isolator also being arranged to reduce a second coupling by electromagnetic radiation between the third antenna and the particular antenna , on a particular frequency band in which the particular antenna operates and on a third frequency band in which the third antenna operates.
- the branch of the second insulator has a predefined width so that the characteristic impedance of said branch is substantially equal to the characteristic impedance of an antenna selected from the particular antenna and the third antenna.
- the branch of the first insulator has a predefined width so that the characteristic impedance of said branch is substantially between 75 ⁇ and 120 ⁇ .
- the second insulator is located close to an intersection of the first plane and the second plane.
- the second insulator is positioned in a secant plane in the foreground and in the second plane.
- the second insulator forms a rounded corner between the first plane and the second plane.
- the first plane and the second plane are perpendicular.
- the radio frequency device as previously described comprises a second set of antennas comprising the third antenna and a fourth antenna, and which is similar to the first set of antennas, as well as a third insulator similar to the first isolator and positioned between the third antenna and the fourth antenna.
- the radio frequency device as previously described comprises a support comprising four faces comprising two first faces parallel to each other and two second faces parallel to each other, two first sets of antennas each positioned on a first distinct face and two second sets of antennas each positioned on a second separate face, the radiofrequency device further comprising two first insulators each positioned between the first antenna and the second antenna of a first set of separate antennas, two third insulators each positioned between a third antenna and a fourth antenna of a second separate set of antennas, as well as four second insulators each positioned in a separate corner of the support.
- the invention also relates to a MIMO system comprising a radio frequency device as previously described as well as a radio frequency transmitter and a radio frequency receiver connected to the first sets of antennas and to the second sets of antennas of said radio frequency device.
- the invention also relates to electronic equipment comprising a MIMO system as previously described.
- the electronic equipment is a residential gateway.
- radiofrequency device 1 With reference to the figure 1 , there is described a radiofrequency device 1 according to one embodiment.
- the radiofrequency device 1 comprises a first set of antennas 2 comprising a first antenna 2a and a second antenna 2b.
- the first antenna 2a and the second antenna 2b are flat in shape and both extend in a first plane 3.
- the first plane 3 is defined by an axis X and by an axis Z, the axis X and the axis Z being perpendicular.
- the first antenna 2a and the second antenna 2b are here positioned on a support 4 made of a dielectric material and extending in the first plane 3.
- the support 4 is here made of a plastic material having a dielectric permittivity greater than 1 (for example, the dielectric permittivity of the plastic material used is approximately equal to 3).
- the first antenna 2a operates in a first frequency band and the second antenna 2b operates in a second frequency band. It is understood here that an antenna operates in a frequency band (or at a frequency) means that said antenna is designed to transmit and/or receive, in an optimal manner, radio frequency signals in said frequency band (or respectively at said frequency).
- first frequency band and the second frequency band are here different but adjacent.
- adjacent means that the first band of frequencies and the second band of frequencies are separated by a frequency difference between about 0 MHz and about 1 GHz.
- said frequency deviation is the difference between the minimum frequency of the second band of frequencies and the maximum frequency of the first band of frequencies.
- the first antenna 2a could be a dual- band antenna operating at a frequency equal to 2.4 GHz and at a frequency equal to 5 GHz
- the second antenna 2b could be a simple mono-band antenna operating at a frequency of 6 GHz.
- the first antenna 2a could be a mono-band antenna operating in a 5 GHz frequency band, ranging from 5170 MHz to 5835 MHz
- the second antenna 2 b could be a mono-band antenna operating in a band of 6GHz frequency, ranging from 5925MHz to 7125MHz.
- the first antenna 2a and the second antenna 2b are here planar dipole antennas on supports of rectangular shapes.
- the first antenna 2a and the second antenna 2b both have an omnidirectional radiation pattern having the shape of a torus.
- the first antenna 2a generates a first maximum electric field on a first axis E 2a and the second antenna 2b generates a second maximum electric field on a second axis E 2b .
- the first axis E 2a is an axis of symmetry of the first antenna 2a parallel to the width thereof.
- the second axis E 2b is an axis of symmetry of the second antenna 2b parallel to the width thereof.
- first axis E 2a and the second axis E 2b are parallel.
- the radiofrequency device 1 further comprises a first insulator 5 of flat shape which extends in the first plane 3 between the first antenna 2a and the second antenna 2b.
- the first insulator 5 is here generally centered between the first antenna 2a and the second antenna 2b.
- the first insulator 5 is positioned on the support 4 and fixed by fixing means comprising for example dowels, glue or even screws.
- the first insulator 5 comprises a first branch 6 and a second branch 7.
- the first branch 6 and the second branch 7 of the first insulator 5 are here formed by flat and rectilinear tracks made of a conductive material, for example aluminum, copper or even iron.
- the second branch 7 of the first insulator 5 is here perpendicular to the first branch 6 of the first insulator 5 and extends from a central portion of said first branch 6.
- the first insulator 5 thus has a “T” shape.
- the “T” shape is simple and facilitates the manufacture of the first insulator 5 because it is a shape which can be cut with precision (in particular in a metal plate) and which is easily reproducible.
- the first branch 6 of the first insulator 5 is a transmission line which is in open circuit between a first end 6a and a second end 6b.
- the second branch 7 of the first insulator 5 is a stub which is in open circuit at a free end 7a.
- the first insulator 5 is thus a passive element which performs the reciprocal bandstop resonator function.
- the first insulator 5 thus has a transmission coefficient which is the same regardless of the direction of flow of an electric current flowing through its first branch 6 and its second branch 7.
- the first insulator 5 is not electrically connected.
- the first insulator 5 is not connected to an electrical ground plane.
- the first insulator 5 is thus electrically floating. It is noted in particular that this floating configuration of the first insulator 5 is particularly different from the solutions of the prior art. Indeed, according to art Previously, there are insulators mounted on PCBs (in English Printed Circuit Board), but the use of a PCB (which in particular has magnetic permeability) requires connecting said insulators to the electrical ground plane of said PCB.
- the first axis E 2a and the second axis E 2b are both oriented here at an angle equal to 45 degrees with respect to the second branch 7 of the first insulator 5.
- the first axis E 2a extends directly in the vicinity of the first end 6a of first branch 6 of first insulator 5.
- the dimensions of the first isolator 5 are predefined according to the space available, the environment in which it is used and a frequency band in which its influence must be maximum. It is indeed important to consider the environment in which the device 1 according to one embodiment is applied, and in particular the electrical parameters of the materials used (such as the dielectric permittivity) which impact the wavelengths, the resonance frequencies as well as as the characteristic impedances of the transmission lines (i.e. tracks).
- the first branch 6 of the first insulator 5 has a length approximately equal to at least a quarter of a first wavelength ⁇ A taking into account a medium in which the first insulator 5 extends.
- the first isolator 5 is here designed to attenuate the coupling by electromagnetic radiation between the first antenna 2a and the second antenna 2b in the first frequency band and in the second frequency band but more significantly in the first. frequency band (in which operates the first antenna 2a). If the medium in which the first insulator 5 extends is air, the first wavelength ⁇ A is calculated with a dielectric permittivity equal to 1.
- the first frequency band is a frequency band ranging from 5.1 GHz to 5.9 GHz
- the first central frequency ⁇ 1 is approximately equal to 5.5 GHz.
- the first isolator 5 is here designed to attenuate the coupling by electromagnetic radiation between the first antenna 2a and the second antenna 2b in a balanced (or equal) manner between the first frequency band and the second frequency band.
- the first frequency band is for example a frequency band called the 5 GHz band and the second frequency band is for example a frequency band called the 6 GHz band.
- ⁇ 1 is the first center frequency of the first frequency band (for example, 5.5 GHz)
- ⁇ 2 is a second center frequency which is centered between a maximum frequency and a frequency minimum of the second frequency band (for example 6.5 GHz).
- Other examples of dimensioning of the first branch 6 of the first insulator 5 can be obtained according to the isolation of the first frequency band or of the second frequency band sought.
- the second branch 7 of the first insulator 5 has a length approximately equal to a quarter of the first wavelength ⁇ A retained.
- the first wavelength ⁇ A selected corresponds to a first selected frequency which is for example equal to 6.2 GHz when insulation at the start of the frequency band called the 6 GHz band (UNII-5) is sought.
- the first frequency selected can also be, for example, dependent on the first central frequency ⁇ 1 of the first frequency band (in which the first antenna 2a operates) and on the second central frequency ⁇ 2 of the second frequency band (in which the second antenna 2b).
- the central frequency adopted is equal to ( ⁇ 1 + ⁇ 2 )/2.
- the dimensions of the first insulator 5, in particular the respective widths of the first branch 6 and of the second branch 7, are related to the characteristics of an antenna selected from among the first antenna 2a and the second antenna 2b.
- the respective dimensions of the first antenna 2a and of the second antenna 2b are considered in order to select the largest dimension(s). For example, when the first frequency band (in which the first antenna 2a operates) is the so-called 5GHz band frequency band and the second frequency band (in which the second antenna 2b operates) is the so-called 6GHz band frequency band , radiating strands or tracks of the first antenna 2a have larger dimensions or sizes than strands or radiating tracks of the second antenna 2b.
- the width of the radiating strands or tracks of the selected antenna makes it possible to determine the width of the first branch 6 and/or of the second branch 7 of the first insulator 5. If the first frequency band (first antenna 2a) is the band of frequencies called 5 GHz band and the second frequency band (second antenna 2b) is the frequency band called 6 GHz band, the respective widths of the first branch 6 and the second branch 7 of the first isolator 5 can be of the order of 2.5 mm-3mm.
- the first antenna 2a is selected to determine the dimensions of the first insulator 5 and the first antenna 2a is positioned on a PCB, itself resting on a first dielectric support (made for example with a plastic material), the assembly (the PCB and the first dielectric support) having a dielectric permittivity approximately equal to 4.3.
- the first insulator 5 is for its part, in one example, positioned on a second dielectric support (made for example with a plastic material) which can be identical to or different from the first dielectric support on which the first antenna 2a is positioned, and having a permittivity dielectric approximately equal to 3.
- the respective characteristic impedances of the first branch 6 and of the second branch 7 of the first insulator 5 are approximately equal to the characteristic impedance of the first antenna 2a.
- the first branch 6 and the second branch 7 of the first insulator 5 respectively have a width which ensures that the characteristic impedances respectively of said first branch 6 and of said second branch 7 are included in the interval [75 ⁇ , 120 ⁇ ]. This makes it possible to maximize an electric current flowing through said first branch 6 and said second branch 7 and thus to maximize the attenuation of the coupling by electromagnetic radiation.
- the first isolator 5 operates in the near field. Still considering that the first isolator 5 is arranged to more significantly attenuate the coupling by electromagnetic radiation between the first antenna 2a and the second antenna 2b in the first frequency band, a distance between the first end 6a of the first branch 6 of the first insulator 5 and the first axis E 2a is between 5 millimeters and 1 centimeter. This distance makes it possible to optimally limit the intensity of the electric field generated by the first antenna 2a and picked up by the second antenna 2b. In another example, this distance is greater than 1 centimeter, for example 1.5 centimeters.
- the figure 2 , 3, 4 and 5 highlight the role of the first isolator 5 in the radiofrequency device 1.
- the first antenna 2a is here a Wi-Fi antenna operating in a frequency band ranging from 5.1 GHz to 5.9 GHz.
- the second antenna 2b is here a Wi-Fi antenna operating in a frequency band ranging from 5.9 GHz to 7.2 GHz.
- the first frequency band of the first antenna 2a and the second frequency band of the second antenna 2b are thus adjacent.
- curved field lines represent the orientation of the electric field in the first plane 3.
- intensity of said electric field (in Vm -1 ) is represented here in gray level.
- the first antenna 2a operates here in transmission, that is to say it transmits radiofrequency signals in its frequency band.
- Field lines 8 therefore represent here the orientation of the electric field generated by the first antenna 2a.
- the second antenna 2b is inactive here, that is to say that it neither emits nor receives any radiofrequency signal in its frequency band.
- the radiofrequency device 1 does not include the first isolator 5 ( figure 2 )
- the electric field generated by the first antenna 2a propagates without obstacle through the support 4 to the second antenna 2b.
- the second antenna 2b thus picks up a large part of the electric field generated by the first antenna 2a.
- the field lines 8 are thus concentrated on and in the vicinity of the second antenna 2b.
- the radiofrequency device 1 includes the first isolator 5 ( picture 3 )
- the electric field generated by the first antenna 2a is filtered, that is to say attenuated thanks to the reciprocal band-stop resonator function of said first insulator 5.
- the field lines 8 are thus concentrated on and in the vicinity of the first isolator 5 (and not in the vicinity of the second antenna 2b). More precisely, the electric field generated by the first antenna 2a is concentrated at the level of the first end 6a of the first branch 6 of the first insulator 5 and at the level of the free end 7a of the second branch 7 of the first insulator 5.
- the coupling by electromagnetic radiation between the first antenna 2a and the second antenna 2b is thus significantly reduced.
- the first insulator 5 modifies the near-field orientation of the electric field generated by the first antenna 2a.
- the first antenna 2a is here inactive and the second antenna 2b operates in transmission.
- Field lines 9 therefore represent here the orientation of the electric field generated by the second antenna 2b.
- the radiofrequency device 1 does not include the first isolator 5 ( figure 4 )
- the electric field generated by the second antenna 2b propagates without obstacle through the support 4 to the first antenna 2a.
- the field lines 9 are therefore concentrated on and in the vicinity of the first antenna 2a.
- the coupling by electromagnetic radiation between the first antenna 2a and the second antenna 2b is important.
- the radiofrequency device 1 includes the first isolator 5 ( figure 5 )
- the field lines 9 are concentrated at the level of the first end 6a and of the second end 6b of the first branch 6 of the first insulator 5 and at the level of the free end 7a of the second branch 7 of the first insulator 5.
- the number of field lines 9 in the vicinity of the first antenna 2a is greatly reduced.
- the coupling by electromagnetic radiation between the first antenna 2a and the second antenna 2b is therefore significantly reduced.
- the first isolator 5 has better performance when it is the first antenna 2a which is transmitting (compared to the case where it is the second antenna 2b which is transmitting). This result is logical because the first isolator 5 is here sized to operate in the vicinity of a maximum frequency of the first frequency band (ranging from 5.1 GHz to 5.9 GHz).
- FIG. 6 represents the amplitude in decibels of a parameter (in English Scattering Parameter ) S 21 as a function of the frequency.
- the parameter S 21 corresponds to the transmission coefficient between the second antenna 2b and the first antenna 2a.
- Curve 10 is the curve of parameter S 21 when the first insulator 5 is not present and curve 11 is the curve of parameter S 21 when the first insulator 5 is present.
- the first isolator 5 is here sized to attenuate the coupling by electromagnetic radiation between the first antenna 2a and the second antenna 2b in a frequency band ranging from 5 GHz to 7 GHz. It is clear that the first isolator 5 reduces the amplitude of the parameter S 21 in the frequency band for which it is dimensioned.
- the first isolator 5 therefore makes it possible to effectively reduce the coupling by electromagnetic radiation between the first antenna 2a and the second antenna 2b in the frequency band for which it is dimensioned.
- a Y axis is introduced here, perpendicular to the X axis and to the Z axis so that the three axes X, Y, Z form an orthogonal Cartesian coordinate system (space of dimension 3) defining three cuts, a first XZ cut (i.e. a cut according to the first plane 3), a second YZ cut and a third XY cut.
- FIG 7 represents a radiation pattern 12 of the first antenna 2a along the first XZ section, a radiation pattern 13 of the first antenna 2a along the second YZ section and a radiation pattern 14 of the first antenna 2a along the third XY section.
- the radiation patterns 12, 13, 14 correspond to the scenario of the figure 2 And 3 , that is to say that the first antenna 2a is transmitting (in the first frequency band ranging from 5.1 GHz to 5.9 GHz) and the second antenna 2 b is inactive. It is common in the radiofrequency domain to characterize an antenna using its radiation pattern which represents the angular distribution (in degrees) of the gain of said antenna (in isotropic decibels).
- the solid line curve corresponds to the far field directivity of the first antenna 2a when the first insulator 5 is not present and the dotted line curve corresponds to the field directivity distant from the first antenna 2a when the first insulator 5 is present.
- the radiation patterns 12, 13, 14 show that the first insulator 5 modifies the directivity in the far field of the first antenna 2a.
- the radiation pattern 12 according to the first section XZ shows that the directivity in the far field of the first antenna 2a is more homogeneous when the first insulator 5 is present (curve 12b).
- the gain of the first antenna 2a is approximately constant as a function of the propagation angle of the radiation emitted by said first antenna 2a. More precisely, when the first insulator 5 is not present (curve 12a), the maximum relative variation in gain of the first antenna 2a is of the order of 8 dBi, whereas when the first isolator 5 is present (curve 12b), the maximum relative variation in gain of the first antenna 2a is the order of 3dBi.
- the radiation pattern 13 according to the second section YZ does not reveal a significant shift in the directivity in the far field of the first antenna 2a.
- the radiation pattern 14 according to the third XY section shows that the maximum gain of the first antenna is shifted when the first insulator 5 is present. Indeed, when the first isolator 5 is not present (curve 14a), the gain of the first antenna 2a is maximum in the vicinity of an angle of 270 degrees whereas when the first isolator 5 is present (curve 14b), the gain of the first antenna 2a is maximum in the vicinity of an angle of 180 degrees.
- FIG 8 shows a radiation pattern 15 of the second antenna 2b along the first XZ section, a radiation pattern 16 of the second antenna 2b along the second YZ section and a radiation pattern 17 of the second antenna 2b along the third XY section.
- the radiation patterns 15, 16, 17 correspond to the scenario of the figures 4 and 5 , that is to say that the first antenna 2a is inactive and the second antenna 2b is transmitting (in the second frequency band ranging from 5.9 GHz to 7.2 GHz).
- the solid line curve corresponds to the directivity in the far field of the second antenna 2b when the first insulator 5 is not present and the dotted line curve corresponds to the far-field directivity of the second antenna 2b when the first insulator 5 is present.
- the radiation patterns 15, 16, 17 demonstrate that the first insulator 5 has a moderate influence on the directivity in the far field of the second antenna 2b. Indeed, the profile of the directivity in the far field of the second antenna 2b when the first insulator 5 is not present is generally similar to the profile of the directivity in the far field of the second antenna 2b when the first insulator 5 is present. This is due to the fact that the second axis E 2b of the second maximum electric field of the second antenna 2b does not extend directly in the vicinity of the first insulator 5.
- the dimensions of the first isolator 5 can be adjusted according to a target frequency band.
- first axis E 2a of the first maximum electric field (of the first antenna 2a) and the second axis E 2b of the second maximum electric field (of the second antenna 2b) could be perpendicular to the second branch 7 of the first insulator 5 .
- the radiofrequency device 1 further comprises at least one second isolator 18.
- the radiofrequency device 1 may further comprise a single second isolator 18.
- the second isolator 18 is positioned on one side of a particular antenna among the first antenna 2a or the second antenna 2b, said side of the particular antenna being opposed to the first insulator.
- the particular antenna is the first antenna 2a (which this time is positioned to the left of the antenna 2b, not represented on the figure 9 ).
- the second insulator 18 is used to modify and reorient the directivity in the far field of the first antenna 2a caused by the presence of the first insulator 5.
- the second insulator 18 is considered as a parasitic element influencing the cartography of the electric field on the support 54 .
- the first antenna 2a is here positioned on a support 54 comprising a first face extending along the first plane 3 and a second face extending along a second plane 21.
- the second plane 21 is defined by the Y axis and the axis Z.
- the second plane is therefore oriented by an angle ⁇ equal to 90 degrees with respect to the first plane 3. It should be noted that the angle ⁇ of inclination between the first plane 3 and the second plane 21 could be different 90 degrees
- the second insulator 18 is here positioned in a corner of the support 54 defined by an intersection of the first plane 3 and the second plane 21 via fixing means comprising for example riveting pins, glue or even screws.
- the second insulator 18 here comprises a single branch 19.
- the branch 19 of the second insulator 18 is here formed by a flat and rectilinear track made of a conductive material, for example aluminum, copper or even iron.
- the second insulator 18 thus has an “I” or slender shape.
- the "I" shape is simple and facilitates the manufacture of the second insulator 18 because it is a shape which can be cut with precision (in particular in a metal plate) and which is easily reproducible.
- branch 19 of second insulator 18 is a transmission line which is in open circuit between one end 19a and one end 19b.
- the second insulator is thus a passive element.
- the second insulator 18 is not electrically connected.
- the second insulator 18 is not connected to an electrical ground plane. The second insulator 18 is thus electrically floating.
- the radiofrequency device 1 further comprises a third antenna 20b.
- the third antenna 20b is flat in shape and here extends into the second plane 21.
- the third antenna 20b operates in a third frequency band.
- the third frequency band could be different from the first frequency band and the second frequency band but could also be similar to the first frequency band or the second frequency band.
- the third antenna 20b could be a single-band antenna operating in the so-called 6 GHz band frequency band.
- the third antenna 20b is here a planar dipole antenna of rectangular shape.
- the third antenna 20b has an omnidirectional radiation pattern having the shape of a torus.
- the third antenna 20b generates a third maximum electric field on a third axis E 20b .
- the position of the third antenna 20b in the second plane 21 is thus defined along the third axis E 20b .
- the second insulator 18 is here positioned in a corner of the support 54 between a antenna which is the first antenna 2a and the third antenna 20b.
- the second insulator 18 can be positioned in a secant plane 22 to the first plane 3 and to the second plane 21.
- the second insulator 18 is thus positioned at least partially on a chamfer of the support 54.
- the second insulator 18 can also form a rounded corner 23 between the first plane 3 and the second plane 21.
- the second insulator 18 is thus positioned at least partially on a fillet of the support 54.
- the second insulator 18 When it is placed between the first antenna 2a and the third antenna 20b, the second insulator 18 makes it possible to reduce coupling by electromagnetic radiation between said first antenna 2a and said third antenna 20b.
- the dimensions of the second isolator 18 are predefined according to the space available, the environment in which it is used and a frequency band in which its influence must be maximum.
- the dimensions of the second insulator 18 are indicated here in the case where the second insulator 18 is arranged to insulate the third antenna 20b from the electric field generated by the first antenna 2a.
- the branch 19 of the second insulator 18 has a length approximately equal to half of a second wavelength ⁇ B taking into account a medium in which the second insulator 18 extends.
- the second isolator 18 is here designed to attenuate the coupling by electromagnetic radiation between the first antenna 2a and the third antenna 20b in the first frequency band (in which the first antenna 2a operates) and in the third frequency band (in which the third antenna 20b operates) but more significantly in the first frequency band. If the medium in which the second insulator 18 extends is air, the second wavelength ⁇ B is calculated with a dielectric permittivity equal to 1.
- the second isolator 18 is here designed to attenuate the coupling by electromagnetic radiation between the first antenna 2a and the third antenna 20b in a balanced (or equal) manner between the first band of frequencies and the third band of frequencies.
- the first frequency band is for example the so-called 5 GHz frequency band and the third frequency band is for example the so-called 6 GHz frequency band.
- ⁇ 1 is the first center frequency of the first frequency band (for example, 5.5 GHz)
- ⁇ 3 is a third center frequency which is centered between a maximum frequency and a minimum frequency of the third frequency band (for example example 6.5GHz).
- Other examples of dimensioning of branch 19 of second isolator 18 can be obtained depending on the isolation of the first frequency band or the third frequency band sought.
- the dimensions of the second insulator 18, in particular the width of the branch 19 is related to the characteristics of an antenna selected from among the first antenna 2a and the third antenna 20b.
- the respective dimensions of the first antenna 2a and of the third antenna 20b are considered in order to select the largest dimension(s).
- the first frequency band (in which the first antenna 2a operates) is the frequency band known as the 5 GHz band
- the third frequency band (in which the third antenna 20b operates) is the frequency band known as the 6 GHz band
- the radiating strands or tracks of the first antenna 2a have larger dimensions or sizes than the radiating strands or tracks of the third antenna 20b.
- the width of the radiating strands or tracks of the selected antenna makes it possible to determine the width of the formwork 19 of the second insulator 18. If the first frequency band (first antenna 2a) is the frequency band called 5 GHz band and the third frequency band (third antenna 20b) is the frequency band called 6 GHz band, the width of the branch 19 of the second insulator 18 can be of the order of 2.5 mm-3 mm.
- the first antenna 2a is selected to determine the dimensions of the second insulator 18 and the first antenna 2a is positioned on a PCB, itself resting on a first dielectric support (made for example with a plastic material), the assembly (the PCB and the first dielectric support) having a dielectric permittivity approximately equal to 4.3.
- the second insulator 18 is for its part, in one example, positioned on a second dielectric support (made for example with a plastic material) which can be identical to or different from the first support on which the first antenna 2a is positioned, and having a dielectric permittivity approximately equal to 3. Due to the proximity of two different dielectric permittivities, and knowing that the first antenna 2a is selected to size the second insulator 18, the characteristic impedance of the branch 19 of the second insulator 18 is approximately equal to the impedance characteristic of the first antenna 2a.
- the branch 19 of the second insulator 18 has a width which ensures that the characteristic impedance of said branch 19 is included in the interval [75 ⁇ , 120 ⁇ ]. This makes it possible to maximize an electric current flowing through said branch 19 and thus to maximize the attenuation of the coupling by electromagnetic radiation.
- the width of the branch 19 of the second insulator 18 is at least equal to the width of the first branch 6 and/or of the second branch 7 of the first insulator 5. In yet another example, the width of the branch 19 of the second insulator 18 is approximately equal to twice the width of the first branch 6 and/or of the second branch 7 of the first insulator 5.
- the second isolator 18 operates in the near field. Still considering that the second insulator 18 is here arranged to insulate the third antenna 20b from the electric field generated by the first antenna 2a, a distance between the second insulator 18 and the first axis E 2a is between 5 millimeters and 1 centimeter. This distance makes it possible to optimally limit the intensity of the electric field generated by the first antenna 2a and picked up by the third antenna 20b. In another example, this distance is greater than 1 centimeter, for example 1.5 centimeters.
- the first antenna 2a is here a Wi-Fi antenna operating in a frequency band ranging from 5.1 GHz to 5.9 GHz, that is to say in the band of frequencies known as the 5 GHz band.
- the third antenna 20b is here a Wi-Fi antenna operating in a frequency band ranging from 5.9 GHz to 7.2 GHz, that is to say in the frequency band known as the 6 GHz band.
- the first frequency band of the first antenna 2a and the third frequency band of the third antenna 20b are thus adjacent.
- curved field lines 24 represent the orientation of the electric field in the first plane 3 and in the second plane 21.
- the intensity of said electric field (in Vm ⁇ 1 ) is represented here in gray level.
- the first antenna 2a operates here in transmission and the third antenna 20b is inactive here.
- THE figure 11 And 12 represent the orientation and intensity of the electric field generated by the first antenna 2a in the first plane 3.
- THE figure 13 And 14 represent the orientation and intensity of the electric field generated by the first antenna 2a in the second plane 21.
- the radiofrequency device 1 does not include the second insulator 18, the electric field generated by the first antenna 2a propagates through the support 54 according to the first axis E 2a ( figure 11 ).
- the field lines 24 are concentrated at the level of the third antenna 20b which shows that said third antenna 20b picks up a significant part of the electric field generated by the first antenna 2a ( figure 13 ).
- the radiofrequency device 1 includes the second isolator 18 ( figure 12 And figure 14 )
- the electric field generated by the first antenna 2a does not propagate along the first axis E 2a .
- the field lines 24 are thus concentrated at the level of the end 19a and the end 19b of the branch 19 of the second insulator 18.
- the field lines 24 are deflected from their initial orientation (i.e. say of their orientation when the second insulator 18 is not present).
- the deviation of the field lines 24 also makes it possible to attenuate the part of the electric field generated by the first antenna 2a picked up by the third antenna 20b.
- the second insulator 18 thus makes it possible to reduce the coupling by electromagnetic radiation between the first antenna 2a and the third antenna 20b.
- the parameter S 21 corresponds to the transmission coefficient between the third antenna 20b and the first antenna 2a.
- a curve 25 is the curve of the S parameter 21 when the second isolator 18 is not present and a curve 26 is the curve of the S parameter 21 when the second isolator 18 is present.
- the second isolator 18 is here sized to attenuate the coupling by electromagnetic radiation between the first antenna 2a and the third antenna 20b in a frequency band ranging from 5 GHz to 7 GHz.
- the second isolator 18 slightly reduces the amplitude of the parameter S 21 in the band of frequencies for which it is dimensioned.
- the second isolator 18 therefore makes it possible to slightly reduce the coupling by electromagnetic radiation between the first antenna 2a and the third antenna 20b in the frequency band for which it is dimensioned.
- FIG 16 shows a radiation pattern 27 of the first antenna 2a along the first XZ section, a radiation pattern 28 of the first antenna 2a along the second YZ section and a radiation pattern 29 of the first antenna 2a along the third XY section.
- the radiation patterns 27, 28, 29 correspond to the scenario of the figure 11 , 12 , 13 , 14 that is to say that the first antenna 2a is transmitting (in the first frequency band ranging from 5.1 GHz to 5.9 GHz) and the third antenna 20b is inactive.
- the solid line curve corresponds to the far field directivity of the first antenna 2a when the second insulator 18 is not present and the dotted line curve corresponds to the field directivity distant from the first antenna 2a when the second insulator 18 is present.
- the radiation patterns 27, 28, 29 show that the second insulator 18 modifies the directivity in the far field of the first antenna 2a.
- the radiation pattern 27 according to the first section XZ shows that the directivity in the far field of the first antenna 2a is globally more homogeneous when the second insulator 18 is present (curve 27b). More precisely, when the second isolator 18 is not present (curve 27a), the maximum relative gain variation of the first antenna 2a is of the order of 7dBi whereas when the second isolator 18 is present (curve 27b), the maximum relative gain variation of the first antenna 2a is of the order of 5dBi.
- the radiation pattern 28 according to the third XY section shows that the maximum of the gain of the first antenna 2a is shifted when the second insulator 18 is present. Indeed, when the second isolator 18 is not present (curve 28a), the gain of the first antenna 2a is maximum for an angle interval ranging from 210 degrees to 300 degrees whereas when the second isolator 18 is present ( curve 28b), the gain of the first antenna 2a is maximum in the vicinity of a first angle equal to 0 degrees and in the vicinity of a second angle equal to 180 degrees.
- FIG 17 shows a radiation pattern 30 of the third antenna 20b along the first XZ section, a radiation pattern 31 of the third antenna 20b along the second YZ section and a radiation pattern 32 of the third antenna 20b along the third XY section.
- the radiation patterns 30, 31, 32 correspond to the case in which the third antenna 20b is transmitting (in the third frequency band ranging from 5.9 GHz to 7.2 GHz).
- the solid line curve corresponds to the far field directivity of the third antenna 20b when the second insulator 18 is not present and the dotted line curve corresponds to the field directivity away from the third antenna 20b when the second insulator 18 is present.
- the radiation patterns 30, 31, 32 show that the second insulator 18 has an almost negligible influence on the directivity in the far field of the third antenna 20b. Indeed, the profiles of the far-field directivity as well as the gain values of the third antenna 20b when the second isolator 18 is not present and when the second isolator 18 and present are globally similar. This is due to the fact that the third axis E 20b of the third maximum electric field of the third antenna 20b does not extend directly in the vicinity of the second insulator 18.
- the attenuation produced by the second insulator 18 is generally lower than that produced by the first insulator 5. This is explained by the fact that the second insulator 18 can be seen as a parasitic wave director element .
- first isolator 5 and/or of the second isolator 18 can be adjusted according to a target frequency band.
- the radiofrequency device 1 further comprises a second set of antennas 20 comprising the third antenna 20b and a fourth antenna 20a.
- the second set of antennas 20 is here similar to the first set of antennas 2.
- the third antenna 20b is similar to the second antenna 2b and the fourth antenna 20a is similar to the first antenna 2a.
- the third antenna 20b and the fourth antenna 20a extend in the second plane 21 and are positioned on the support 54.
- a third isolator 33 similar to the first isolator 5 is positioned between the third antenna 20b and the fourth antenna 20a.
- the third insulator 33 is thus arranged to reduce coupling by electromagnetic radiation between the third antenna 20b and the fourth antenna 20a.
- the radiofrequency device 1 comprises two first sets of antennas 2, two second sets of antennas 20, two first isolators 5, two third isolators 33 and four second isolators 18.
- the radiofrequency device 1 here rests on a cylindrical support 40 of square section (with slightly rounded corners).
- the cylindrical support 40 has two first faces 40a, the two first faces 40a being parallel to each other; and two second faces 40b, the two second faces 40b being parallel to each other.
- Cylindrical support 40 thus has four corners 41, 42, 43, 44. Cylindrical support 40 thus has the overall shape of a rectangular crown.
- the cylindrical support 40 is made from a material having a dielectric permittivity greater than 1.
- the cylindrical support 40 is made from a plastic material or from a polymer material.
- a first set of antennas 2 is positioned on each of the first two faces 40a of the cylindrical support 40.
- a first insulator 5 is positioned between the first antenna 2a and the second antenna 2b of each of the first two sets of antennas 2.
- a second set of antennas 20 is positioned on each of the two second faces 40b of the cylindrical support 40.
- a third insulator 33 is positioned between the third antenna 20b and the fourth antenna 20a of each of the two second sets of antennas 20.
- a second insulator 18 is positioned on each of the four corners, 41, 42, 43, 44 of the cylindrical support 40.
- a first group of antennas G1 and a second group of antennas G2 are defined.
- the first group of antennas G1 comprises the first antenna 2a of each of the first two sets of antennas 2 and the fourth antenna 20a of each of the two second sets of antennas 20.
- the first group of antennas G1 thus comprises four antennas.
- the antennas of group G1 are here dual-band Wi-Fi antennas operating in a frequency band called the 2.4GHz band and in the frequency band called the 5GHz band.
- the antennas of group G1 are antennas according to 802.11 technology and are single-band and operate in the so-called 5 GHz band frequency band.
- the antennas of group G1 are antennas according to 802.11 technology and are single-band and operate in the frequency band known as the 6 GHz band.
- the antennas of group G1 are tri-band antennas comprising different subsets of electrical conductors allowing said antennas of group G1 to operate both in the frequency band known as the 2.4 GHz band, in the band of frequencies called 5GHz band and in the frequency band called 6GHz band.
- the second group of antennas G2 comprises the second antenna 2b of each of the two first sets of antennas 2 and the third antenna 20b of each of the two second sets of antennas 20.
- the second group of antennas G2 thus comprises four antennas.
- Group G2 antennas Here are mono-band Wi-Fi antennas operating in the frequency band known as the 6GHz band.
- the first two insulators 5, the two third insulators 33 and the four second insulators 18 will be referred to as an isolation device.
- THE figures 19, 20 , 21, 22 highlight the role of the first isolator 5, the second isolator 18 and the third isolator 33 in the radio frequency device 1.
- the first antenna 2a which belongs to the first group of antenna G1 is here in transmission.
- the intensity of the electric field (in Vm -1 ) is represented here according to three distinct zones.
- a first zone Z1 from 0 Vm -1 to 1000 Vm -1 a second zone Z2 from 1000 Vm -1 to 1400 Vm -1 and a third zone Z3 from 1400 Vm -1 to about 2360 V.m -1 .
- the first antenna 2a (belonging to the first group of antennas G1) is transmitting and the other antennas are inactive.
- the isolation device When the isolation device is present ( figure 21 ), the electric field generated by the first antenna 2a is picked up by the isolation device, here in particular by the first insulator 5. The coupling by electromagnetic radiation between the antennas of the radiofrequency device 1 is thus greatly reduced.
- the second antenna 2b (belonging to the second group of antennas G2) is transmitting and the other antennas are inactive.
- the isolation device When the isolation device is present ( figure 22 ), the electric field generated by the second antenna 2b is picked up by the isolation device, here in particular by the second insulator 18. The coupling by electromagnetic radiation between the antennas of the radio frequency device 1 is thus greatly reduced.
- FIG 23 represents a radiation pattern 46 along the first XZ section, a radiation pattern 47 along the second YZ section and a radiation pattern 48 along the third XY section of the antennas of the first group of antennas G1. More precisely, the radiation patterns 46, 47, 48 are here average combined gain radiation patterns.
- the solid line curve corresponds to the combined far-field directivity of the antennas of the first group of antennas G1 when the isolation device is not present and the dotted line curve corresponds to the combined far-field directivity of the antennas of the first group of antennas G1 when the isolation device is present.
- the radiation patterns 46, 47, 48 demonstrate that the isolation device makes it possible to substantially homogenize the directivity in the far field of the antennas of the first group of antennas G1.
- FIG 24 represents a radiation pattern 49 along the first XZ section, a radiation pattern 50 along the second YZ section and a radiation pattern 51 according to the third section XY of the antennas of the second group of antennas G2. More precisely, the radiation patterns 49, 50, 51 are here average combined gain radiation patterns.
- the solid line curve corresponds to the combined far-field directivity of the antennas of the second group of antennas G2 when the isolation device is not present and the dotted line curve corresponds to the combined far-field directivity of the antennas of the second group of antennas G2 when the isolation device is present.
- the radiation patterns 49, 50, 51 demonstrate that the isolation device has a limited influence on the directivity in the far field of the antennas of the second group of antennas G2.
- the isolation device thus has a greater influence on a frequency band in which the antennas of the first group of antennas G1 operate than on a frequency band in which the antennas of the second group of antennas G2 operate.
- the radio frequency device 1 therefore makes it possible to respond to the isolation constraints between antennas when adjacent frequency bands are used while guaranteeing that the radiation pattern of said antennas is omnidirectional (that is to say that the angular distribution of the gain of said antennas is homogeneous).
- the radio frequency device does not require a particular antenna technology (for example, ceramic antennas) and can be implemented using antennas having conventional dimensions.
- the radiofrequency device 1 is here integrated into a MIMO system 101 (in English Multiple-Input Multiple-Output ) which itself is integrated into an electronic equipment 100.
- the MIMO system 101 comprises a radiofrequency transmitter 102 and a radio frequency receiver 103 which are both connected to the radio frequency device 1 according to different embodiments, such as for example the radio frequency device 1 comprising the first sets of antennas 2 and the second sets of antennas 20.
- the radio frequency transmitter 102 is arranged to transmit electrical signals to the radiofrequency device 1.
- the radiofrequency receiver 103 is arranged to receive electrical signals from radiofrequency signals received by the radiofrequency device 1.
- the radiofrequency device 1 is integrated in particular into an electronic equipment 100 which is a residential gateway.
- the residential walkway here has a tower shape.
- the radiofrequency device applies beneficially to any electronic equipment requiring the combination of multiple radiofrequency interfaces (in particular communication technologies using different but adjacent frequency bands) and/or requiring a plurality of transmission paths on the same frequency band, all in a small space.
- the first insulator 5 here has a “T” shape but that it is entirely possible for the first insulator 5 to have another shape.
- the first insulator 5 could comprise three branches, all three of which are electrically conductive, arranged so that said first insulator 5 has a "Y" shape.
- the shape of the first insulator 5 can be adapted according, for example, to the specified performance of the radio frequency device 1. The same is true for the third insulator 33 which is similar to the first insulator 5.
- the second insulator 18 here has an "I" shape but it is quite possible that the second insulator 18 has another shape. It should be noted that the shape of the second isolator 18 can be adapted according, for example, to the specified performance of the radio frequency device 1.
- the first insulator 5 is not necessarily fixed on the same support as that on which the first antenna 2a and the second antenna 2b are fixed.
- the first insulator 5 could be fixed on a first auxiliary support, different from the support 4 or from the support 54 and thus be maintained “in the air” between the first antenna 2a and the second antenna 2b.
- the third insulator 33 which is similar to the first insulator 5.
- the third insulator 33 is therefore not necessarily fixed on the same support as that on which the third antenna 20b and the fourth antenna 20a are fixed.
- the second insulator 18 is not necessarily attached to a corner of the support 54.
- the second insulator 18 could be attached to a second additional support, different from the support 54 and thus be kept in the air, for example on one side of the first antenna 2a or of the second antenna 2b opposite the first insulator 5.
- first antenna 2a and the second antenna 2b are not necessarily fixed on the same support.
- the first antenna 2a and the second antenna 2b could respectively be fixed on separate supports while extending in the same plane.
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Input Circuits Of Receivers And Coupling Of Receivers And Audio Equipment (AREA)
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
- Details Of Aerials (AREA)
Abstract
Dispositif radiofréquence (1) comportant un premier ensemble d'antennes (2) comprenant une première antenne (2a) et une deuxième antenne (2b), la première antenne et la deuxième antenne étant de formes planes et s'étendant toutes deux dans un même premier plan (3), la première antenne étant agencée pour opérer dans une première bande de fréquences, la deuxième antenne étant agencée pour opérer dans une deuxième bande de fréquences ; un premier isolateur (5), le premier isolateur étant de forme plane et s'étendant dans le premier plan (3) entre la première antenne (2a) et la deuxième antenne (2b), le premier isolateur (5) comportant au moins une branche qui est électriquement conductrice, le premier isolateur étant électriquement flottant, le premier isolateur étant agencé pour réduire un premier couplage par rayonnement électromagnétique, entre la première antenne (2a) et la deuxième antenne (2b), sur la première bande de fréquences et/ou la deuxième bande de fréquences.Radio frequency device (1) comprising a first set of antennas (2) comprising a first antenna (2a) and a second antenna (2b), the first antenna and the second antenna being flat in shape and both extending in the same first plane (3), the first antenna being arranged to operate in a first frequency band, the second antenna being arranged to operate in a second frequency band; a first insulator (5), the first insulator being planar in shape and extending in the first plane (3) between the first antenna (2a) and the second antenna (2b), the first insulator (5) comprising at least one branch which is electrically conductive, the first insulator being electrically floating, the first insulator being arranged to reduce a first coupling by electromagnetic radiation, between the first antenna (2a) and the second antenna (2b), on the first frequency band and/ or the second frequency band.
Description
L'invention concerne le domaine des dispositifs radiofréquences comportant une pluralité d'antennes. L'invention s'applique en particulier lorsque les antennes opèrent dans des bandes de fréquences adjacentes, voire similaires.The invention relates to the field of radio frequency devices comprising a plurality of antennas. The invention applies in particular when the antennas operate in adjacent or even similar frequency bands.
Certains équipements électriques récents, par exemple des passerelles résidentielles (en anglais gateways), comprennent une pluralité d'antennes afin de transmettre et recevoir des signaux radiofréquences dans des bandes de fréquences différentes. Pour limiter les interférences entre les antennes, il convient d'assurer que lesdites antennes soient correctement isolées les unes des autres. Cela est particulièrement critique lorsque les bandes de fréquences exploitées dans un même équipement sont adjacentes (par exemple le Wi-Fi 5GHz et le Wi-Fi 6GHz), voire similaires.Some recent electrical equipment, for example residential gateways , comprise a plurality of antennas in order to transmit and receive radio frequency signals in different frequency bands. To limit interference between the antennas, it is necessary to ensure that said antennas are properly isolated from each other. This is particularly critical when the frequency bands used in the same equipment are adjacent (for example 5GHz Wi-Fi and 6GHz Wi-Fi), or even similar.
Il est connu d'intégrer des moyens de filtrage, comportant par exemple des composants électroniques analogiques, dans la chaine d'émission et la chaine de réception des signaux radiofréquences. Cependant, une telle solution vient impacter les signaux radiofréquences émis ou reçus quelle que soit leur direction de propagation. De plus, cette solution est généralement peu performante lorsque les bandes de fréquences sont adjacentes.It is known to integrate filtering means, comprising for example analog electronic components, in the transmission chain and the reception chain of radio frequency signals. However, such a solution has an impact on the radio frequency signals transmitted or received regardless of their direction of propagation. Moreover, this solution is generally inefficient when the frequency bands are adjacent.
On connaît aussi des techniques de diversité, par exemple de diversité spatiale, de diversité de polarisation ou encore de diversité de rayonnement. Néanmoins, les performances de ces techniques sont généralement limitées lorsqu'elles sont mises en œuvre dans un équipement compact. En particulier, elles ne permettent pas d'assurer une propagation omnidirectionnelle des signaux radiofréquences dans les systèmes radiofréquences à entrées multiples et sorties multiples ou MIMO (en anglais Multiple-Input Multiple-Output) exploitant des bandes de fréquences adjacentes.Diversity techniques are also known, for example spatial diversity, polarization diversity or radiation diversity. Nevertheless, the performances of these techniques are generally limited when they are implemented in a compact equipment. In particular, they do not make it possible to ensure a omnidirectional propagation of radiofrequency signals in multiple-input multiple - output (MIMO) radiofrequency systems exploiting adjacent frequency bands.
Il est également connu de créer des éléments isolants tels que des écrans, des réflecteurs ou encore des absorbeurs à partir d'une ou plusieurs pièces métalliques. Cependant, les éléments isolants ainsi créés sont peu performants lorsqu'ils sont intégrés dans un dispositif compact.It is also known to create insulating elements such as screens, reflectors or absorbers from one or more metal parts. However, the insulating elements thus created perform poorly when integrated into a compact device.
Un but de l'invention est de proposer un dispositif radiofréquence compact répondant aux contraintes d'isolation exposées ci-dessus lorsque des bandes de fréquences adjacentes sont exploitées.An object of the invention is to propose a compact radiofrequency device meeting the insulation constraints set out above when adjacent frequency bands are used.
En vue de la réalisation de cet objet, on propose un dispositif radiofréquence comportant :
- un premier ensemble d'antennes comprenant une première antenne et une deuxième antenne, la première antenne et la deuxième antenne étant de formes planes et s'étendant toutes deux dans un même premier plan, la première antenne étant agencée pour opérer dans une première bande de fréquences, la deuxième antenne étant agencée pour opérer dans une deuxième bande de fréquences ;
- un premier isolateur, le premier isolateur étant de forme plane et s'étendant dans le premier plan entre la première antenne et la deuxième antenne, le premier isolateur comportant au moins une branche qui est électriquement conductrice, le premier isolateur étant électriquement flottant, le premier isolateur étant agencé pour réduire un premier couplage par rayonnement électromagnétique, entre la première antenne et la deuxième antenne, sur la première bande de fréquences et/ou la deuxième bande de fréquences.
- a first set of antennas comprising a first antenna and a second antenna, the first antenna and the second antenna being planar in shape and both extending in the same first plane, the first antenna being arranged to operate in a first band of frequencies, the second antenna being arranged to operate in a second frequency band;
- a first insulator, the first insulator being planar in shape and extending in the first plane between the first antenna and the second antenna, the first insulator having at least one leg which is electrically conductive, the first insulator being electrically floating, the first isolator being arranged to reduce a first coupling by electromagnetic radiation, between the first antenna and the second antenna, on the first frequency band and/or the second frequency band.
Le dispositif radiofréquence selon l'invention est particulièrement avantageux, car la disposition de la première antenne et de la deuxième antenne, ainsi que la configuration du premier isolateur qui n'est pas électriquement connecté à un plan de masse entre lesdites antennes, assurent que le dispositif radiofréquence est compact tout en répondant aux contraintes d'isolation exposées ci-dessus.The radio frequency device according to the invention is particularly advantageous, because the arrangement of the first antenna and of the second antenna, as well as the configuration of the first insulator which is not electrically connected to a ground plane between said antennas, ensure that the radiofrequency device is compact while meeting the insulation constraints set out above.
Selon un mode de réalisation particulier, la première bande de fréquences et la deuxième bande de fréquences sont séparées par un écart de fréquence compris entre 0MHz et 1GHz.According to a particular embodiment, the first frequency band and the second frequency band are separated by a frequency difference between 0 MHz and 1 GHz.
Selon un mode de réalisation particulier, le premier ensemble d'antennes et le premier isolateur sont positionnés sur un support fabriqué dans un matériau diélectrique, le support s'étendant selon le premier plan.According to a particular embodiment, the first set of antennas and the first insulator are positioned on a support made of a dielectric material, the support extending along the first plane.
Selon un mode de réalisation particulier, le premier isolateur comporte une première branche et une deuxième branche toutes deux électriquement conductrices, la deuxième branche étant sensiblement perpendiculaire à la première branche et s'étendant depuis une portion centrale de la première branche, une extrémité libre de la deuxième branche étant en circuit ouvert, le premier isolateur ayant ainsi une forme de « T ».According to a particular embodiment, the first insulator comprises a first branch and a second branch, both of which are electrically conductive, the second branch being substantially perpendicular to the first branch and extending from a central portion of the first branch, a free end of the second branch being in open circuit, the first insulator thus having a “T” shape.
Selon un mode de réalisation particulier, la première antenne et la deuxième antenne sont des antennes planes dipolaires ayant chacune une forme rectangulaire, la première antenne étant agencée pour générer un premier champ électrique maximal sur un premier axe, la deuxième antenne étant agencée pour générer un deuxième champ électrique maximal sur un deuxième axe, le premier axe et le deuxième axe étant sensiblement parallèles entre eux.According to a particular embodiment, the first antenna and the second antenna are planar dipole antennas each having a rectangular shape, the first antenna being arranged to generate a first maximum electric field on a first axis, the second antenna being arranged to generate a second electric field maximum on a second axis, the first axis and the second axis being substantially parallel to each other.
Selon un mode de réalisation particulier, le premier axe et le deuxième axe sont orientés sensiblement à 45 degrés par rapport à la deuxième branche.According to a particular embodiment, the first axis and the second axis are oriented substantially at 45 degrees with respect to the second branch.
Selon un mode de réalisation particulier, le premier axe et le deuxième axe sont sensiblement perpendiculaires à la deuxième branche.According to a particular embodiment, the first axis and the second axis are substantially perpendicular to the second branch.
Selon, un mode de réalisation particulier, le premier champ électrique maximal est supérieur au deuxième champ électrique maximal, une extrémité de la première branche du premier isolateur étant positionnée à une distance comprise entre 5 millimètres et 1,5 centimètre du premier axe.According to a particular embodiment, the first maximum electric field is greater than the second maximum electric field, one end of the first branch of the first insulator being positioned at a distance of between 5 millimeters and 1.5 centimeters from the first axis.
Selon un mode de réalisation particulier, le premier isolateur est agencé pour réduire le premier couplage par rayonnement électromagnétique de manière plus importante sur la première bande de fréquences, la première branche du premier isolateur ayant une longueur prédéfinie sensiblement égale à au moins un quart d'une première longueur d'onde λA, la première longueur d'onde λA étant telle que :
Selon un mode de réalisation particulier, le premier isolateur est agencé pour réduire le premier couplage par rayonnement électromagnétique de façon égale sur la première bande de fréquences et sur la deuxième bande de fréquences, la première branche du premier isolateur ayant une longueur prédéfinie sensiblement égale à au moins un quart d'une première longueur d'onde λA, la première longueur d'onde λA étant telle que :
Selon un mode de réalisation particulier, la deuxième branche du premier isolateur a une longueur prédéfinie sensiblement égale à un quart de la première longueur d'onde ÀA.According to a particular embodiment, the second branch of the first insulator has a predefined length substantially equal to a quarter of the first wavelength λA.
Selon un mode de réalisation particulier, la première branche du premier isolateur a une largeur prédéfinie pour que l'impédance caractéristique de ladite première branche soit sensiblement égale à l'impédance caractéristique d'une antenne sélectionnée parmi la première antenne et la deuxième antenne, la deuxième branche du premier isolateur ayant une largeur prédéfinie pour que l'impédance caractéristique de ladite deuxième branche soit sensiblement égale à l'impédance caractéristique de l'antenne sélectionnée parmi la première antenne et la deuxième antenne.According to a particular embodiment, the first branch of the first insulator has a predefined width so that the characteristic impedance of said first branch is substantially equal to the characteristic impedance of an antenna selected from among the first antenna and the second antenna, the second branch of the first insulator having a predefined width so that the characteristic impedance of said second branch is substantially equal to the characteristic impedance of the antenna selected from among the first antenna and the second antenna.
Selon un mode de réalisation particulier, la première branche du premier isolateur a une largeur prédéfinie pour que l'impédance caractéristique de ladite première branche soit sensiblement comprise entre 75Ω et 120Ω, la deuxième branche du premier isolateur ayant une largeur prédéfinie pour que l'impédance caractéristique de ladite deuxième branche soit sensiblement comprise entre 75Ω et 120Ω.According to a particular embodiment, the first branch of the first insulator has a predefined width so that the characteristic impedance of said first branch is substantially between 75Ω and 120Ω, the second branch of the first insulator having a predefined width so that the characteristic impedance of said second branch is substantially between 75Ω and 120Ω.
Selon un mode de réalisation particulier, le premier isolateur comporte trois branches toutes trois électriquement conductrices et agencées de telle sorte que ledit premier isolateur ait une forme de « Y ».According to a particular embodiment, the first insulator comprises three branches, all three of which are electrically conductive and arranged in such a way that said first insulator has a "Y" shape.
Selon un mode de réalisation particulier le dispositif radiofréquence tel que précédemment décrit comprend au moins un deuxième isolateur comportant au moins une branche électriquement conductrice, le deuxième isolateur étant électriquement flottant, le deuxième isolateur étant positionné d'un côté d'une antenne particulière parmi la première antenne ou la deuxième antenne, ledit côté de l'antenne particulière étant opposé au premier isolateur, le deuxième isolateur étant agencé pour corriger une modification de directivité de l'antenne particulière causée par la présence du premier isolateur.According to a particular embodiment, the radiofrequency device as previously described comprises at least a second insulator comprising at least one electrically conductive branch, the second insulator being electrically floating, the second insulator being positioned on one side of a particular antenna among the first antenna or the second antenna, said side of the particular antenna being opposite the first insulator, the second insulator being arranged to correct a change in directivity of the particular antenna caused by the presence of the first insulator.
Selon un mode de réalisation particulier, le deuxième isolateur comporte une seule branche électriquement conductrice, ledit isolateur ayant ainsi une forme longitudinale.According to a particular embodiment, the second insulator comprises a single electrically conductive branch, said insulator thus having a longitudinal shape.
Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif radiofréquence tel que précédemment décrit comprend une troisième antenne s'étendant dans un deuxième plan, le deuxième isolateur étant en outre agencé pour réduire un deuxième couplage par rayonnement électromagnétique entre la troisième antenne et l'antenne particulière, sur une bande de fréquences particulière dans laquelle opère l'antenne particulière et sur une troisième bande de fréquences dans laquelle opère la troisième antenne.According to a particular embodiment, the radiofrequency device as previously described comprises a third antenna extending in a second plane, the second isolator also being arranged to reduce a second coupling by electromagnetic radiation between the third antenna and the particular antenna , on a particular frequency band in which the particular antenna operates and on a third frequency band in which the third antenna operates.
Selon un mode de réalisation particulier, le deuxième isolateur est agencé pour réduire le deuxième couplage par rayonnement électromagnétique de manière plus importante sur la bande de fréquences particulière, la branche du deuxième isolateur ayant une longueur prédéfinie sensiblement égale à une moitié d'une deuxième longueur d'onde λB, la deuxième longueur d'onde λB étant telle que :
Selon un mode de réalisation particulier, le deuxième isolateur est agencé pour réduire le deuxième couplage par rayonnement électromagnétique de façon égale sur la bande de fréquences particulière et sur la troisième bande de fréquences, la branche du deuxième isolateur ayant une longueur prédéfinie sensiblement égale à au moins une moitié d'une deuxième longueur d'onde λB, la deuxième longueur d'onde λB étant telle que :
Selon un mode de réalisation particulier, la branche du deuxième isolateur a une largeur prédéfinie pour que l'impédance caractéristique de ladite branche soit sensiblement égale à l'impédance caractéristique d'une antenne sélectionnée parmi l'antenne particulière et la troisième antenne.According to a particular embodiment, the branch of the second insulator has a predefined width so that the characteristic impedance of said branch is substantially equal to the characteristic impedance of an antenna selected from the particular antenna and the third antenna.
Selon un mode de réalisation particulier, la branche du premier isolateur a une largeur prédéfinie pour que l'impédance caractéristique de ladite branche soit sensiblement comprise entre 75Ω et 120Ω.According to a particular embodiment, the branch of the first insulator has a predefined width so that the characteristic impedance of said branch is substantially between 75Ω and 120Ω.
Selon un mode de réalisation particulier, le deuxième isolateur est situé à proximité d'une intersection du premier plan et du deuxième plan.According to a particular embodiment, the second insulator is located close to an intersection of the first plane and the second plane.
Selon un mode de réalisation particulier, le deuxième isolateur est positionné dans un plan sécant au premier plan et au deuxième plan.According to a particular embodiment, the second insulator is positioned in a secant plane in the foreground and in the second plane.
Selon un mode de réalisation particulier, le deuxième isolateur forme un coin arrondi entre le premier plan et le deuxième plan.According to a particular embodiment, the second insulator forms a rounded corner between the first plane and the second plane.
Selon un mode de réalisation particulier, le premier plan et le deuxième plan sont perpendiculaires.According to a particular embodiment, the first plane and the second plane are perpendicular.
Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif radiofréquence tel que précédemment décrit comprend un deuxième ensemble d'antennes comportant la troisième antenne et une quatrième antenne, et qui est similaire au premier ensemble d'antennes, ainsi qu'un troisième isolateur semblable au premier isolateur et positionné entre la troisième antenne et la quatrième antenne.According to a particular embodiment, the radio frequency device as previously described comprises a second set of antennas comprising the third antenna and a fourth antenna, and which is similar to the first set of antennas, as well as a third insulator similar to the first isolator and positioned between the third antenna and the fourth antenna.
Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif radiofréquence tel que précédemment décrit comporte un support comportant quatre faces comprenant deux premières faces parallèles entre elles et deux deuxièmes faces parallèles entre elles, deux premiers ensembles d'antennes positionnés chacun sur une première face distincte et deux deuxièmes ensembles d'antennes positionnés chacun sur une deuxième face distincte, le dispositif radiofréquence comprenant en outre deux premiers isolateurs positionnés chacun entre la première antenne et la deuxième antenne d'un premier ensemble d'antennes distinct, deux troisièmes isolateurs positionnés chacun entre une troisième antenne et une quatrième antenne d'un deuxième ensemble d'antennes distinct, ainsi que quatre deuxièmes isolateurs positionnés chacun dans un coin distinct du support.According to a particular embodiment, the radio frequency device as previously described comprises a support comprising four faces comprising two first faces parallel to each other and two second faces parallel to each other, two first sets of antennas each positioned on a first distinct face and two second sets of antennas each positioned on a second separate face, the radiofrequency device further comprising two first insulators each positioned between the first antenna and the second antenna of a first set of separate antennas, two third insulators each positioned between a third antenna and a fourth antenna of a second separate set of antennas, as well as four second insulators each positioned in a separate corner of the support.
L'invention concerne également un système MIMO comprenant un dispositif radiofréquence tel que précédemment décrit ainsi qu'un émetteur radiofréquence et un récepteur radiofréquence reliés aux premiers ensembles d'antennes et aux deuxièmes ensembles d'antennes dudit dispositif radiofréquence.The invention also relates to a MIMO system comprising a radio frequency device as previously described as well as a radio frequency transmitter and a radio frequency receiver connected to the first sets of antennas and to the second sets of antennas of said radio frequency device.
L'invention concerne également un équipement électronique comprenant un système MIMO tel que précédemment décrit.The invention also relates to electronic equipment comprising a MIMO system as previously described.
Selon un mode de réalisation particulier, l'équipement électronique est une passerelle résidentielle.According to a particular embodiment, the electronic equipment is a residential gateway.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation particuliers non limitatifs de l'invention.Other characteristics and advantages of the invention will become apparent on reading the following description of particular non-limiting embodiments of the invention.
La description de modes de réalisation fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels :
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Fig. 1 ] lafigure 1 représente une vue de dessus d'un dispositif radiofréquence selon un mode de réalisation. - [
Fig. 2 ] lafigure 2 représente une simulation du fonctionnement du dispositif radiofréquence illustré à lafigure 1 lorsque la première antenne est en émission et que le premier isolateur n'est pas présent. - [
Fig. 3 ] lafigure 3 représente une simulation du fonctionnement du dispositif radiofréquence illustré à lafigure 1 lorsque la première antenne est en émission et que le premier isolateur est présent. - [
Fig. 4 ] lafigure 4 représente une simulation du fonctionnement du dispositif radiofréquence illustré à lafigure 1 lorsque la deuxième antenne est en émission et que le premier isolateur n'est pas présent. - [
Fig. 5 ] lafigure 5 représente une simulation du fonctionnement du dispositif radiofréquence illustré à lafigure 1 lorsque la deuxième antenne est en émission et que le premier isolateur est présent. - [
Fig. 6 ] lafigure 6 représente le paramètre S21 en fonction de la fréquence du dispositif radiofréquence illustré à lafigure 1 . - [
Fig. 7 ] lafigure 7 représente les diagrammes de rayonnement de la première antenne du dispositif radiofréquence illustré à lafigure 1 . - [
Fig. 8 ] lafigure 8 représente les diagrammes de rayonnement de la deuxième antenne du dispositif radiofréquence illustré à lafigure 1 . - [
Fig. 9 ] lafigure 9 représente une vue en perspective d'une première variante du dispositif radiofréquence selon un mode de réalisation. - [
Fig. 10A ] lafigure 10A illustre une première position du deuxième isolateur du dispositif radiofréquence illustré à lafigure 9 . - [
Fig. 10B ] lafigure 10B illustre une deuxième position du deuxième isolateur du dispositif radiofréquence illustré à lafigure 9 . - [
Fig. 11 ] lafigure 11 représente une simulation de champ électrique selon un premier plan du dispositif radiofréquence illustré à lafigure 9 lorsque la première antenne est en émission et que le premier isolateur n'est pas présent. - [
Fig. 12 ] lafigure 12 représente une simulation de champ électrique selon un premier plan du dispositif radiofréquence illustré à lafigure 9 lorsque la première antenne est en émission et que le premier isolateur est présent. - [
Fig. 13 ] lafigure 13 représente une simulation de champ électrique selon un deuxième plan du dispositif radiofréquence illustré à lafigure 9 lorsque la première antenne est en émission et que le premier isolateur n'est pas présent. - [
Fig. 14 ] lafigure 14 représente une simulation de champ électrique selon un deuxième plan du dispositif radiofréquence illustré à lafigure 9 lorsque la première antenne est en émission et que le premier isolateur est présent. - [
Fig. 15 ] lafigure 15 représente le paramètre S21 en fonction de la fréquence du dispositif radiofréquence illustré à lafigure 9 . - [
Fig. 16 ] lafigure 16 représente les diagrammes de rayonnement de la première antenne du dispositif radiofréquence illustré à lafigure 9 . - [
Fig. 17 ] lafigure 17 représente les diagrammes de rayonnement de la troisième antenne du dispositif radiofréquence illustré à lafigure 9 . - [
Fig. 18 ] lafigure 18 représente une vue en relief d'une troisième variante du dispositif radiofréquence selon un mode de réalisation. - [
Fig. 19 ] lafigure 19 représente une simulation de champ électrique du dispositif radiofréquence illustré à lafigure 18 lorsque la première antenne est en émission et que le dispositif d'isolation n'est pas présent. - [
Fig. 20 ] lafigure 20 représente une simulation de champ électrique du dispositif radiofréquence illustré à lafigure 18 lorsque la deuxième antenne est en émission et que le dispositif d'isolation n'est pas présent. - [
Fig. 21 ] lafigure 21 représente une simulation de champ électrique du dispositif radiofréquence illustré à lafigure 18 lorsque la première antenne est en émission et que le dispositif d'isolation est présent. - [
Fig. 22 ] lafigure 22 représente une simulation de champ électrique du dispositif radiofréquence illustré à lafigure 18 lorsque la deuxième antenne est en émission et que le dispositif d'isolation est présent. - [
Fig. 23 ] lafigure 23 représente les diagrammes de rayonnement en gain combiné du premier groupe d'antennes du dispositif radiofréquence illustré à lafigure 18 . - [
Fig. 24 ] lafigure 24 représente les diagrammes de rayonnement en gain combiné du deuxième groupe d'antennes du dispositif radiofréquence illustré à lafigure 18 . - [
Fig. 25 ] lafigure 25 représente un diagramme de définition de bloc d'un équipement électronique intégrant un système MIMO comportant le dispositif radiofréquence illustré à lafigure 18 . - [
Fig. 26 ] lafigure 26 représente une passerelle résidentielle intégrant le dispositif radiofréquence illustré à lafigure 18 .
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Fig. 1 ] therefigure 1 shows a top view of a radio frequency device according to one embodiment. - [
Fig. 2 ] therefigure 2 represents a simulation of the operation of the radio frequency device illustrated infigure 1 when the first antenna is transmitting and the first isolator is not present. - [
Fig. 3 ] therepicture 3figure 1 when the first antenna is transmitting and the first isolator is present. - [
Fig. 4 ] therefigure 4 represents a simulation of the operation of the radio frequency device illustrated infigure 1 when the second antenna is transmitting and the first isolator is not present. - [
Fig. 5 ] therefigure 5 represents a simulation of the operation of the radio frequency device illustrated infigure 1 when the second antenna is transmitting and the first isolator is present. - [
Fig. 6 ] therefigure 6 represents the parameter S 21 as a function of the frequency of the radio frequency device illustrated infigure 1 . - [
Fig. 7 ] therefigure 7 represents the radiation patterns of the first antenna of the radiofrequency device illustrated infigure 1 . - [
Fig. 8 ] therefigure 8 represents the radiation patterns of the second antenna of the radiofrequency device illustrated infigure 1 . - [
Fig. 9 ] therefigure 9 shows a perspective view of a first variant of the radiofrequency device according to one embodiment. - [
Fig. 10A ] therefigure 10A illustrates a first position of the second isolator of the radiofrequency device shown infigure 9 . - [
Fig. 10B ] therefigure 10B illustrates a second position of the second isolator of the radiofrequency device shown infigure 9 . - [
Fig. 11 ] therefigure 11 represents an electric field simulation according to a first plane of the device radio frequency shown infigure 9 when the first antenna is transmitting and the first isolator is not present. - [
Fig. 12 ] therefigure 12 represents an electric field simulation according to a first plane of the radiofrequency device illustrated infigure 9 when the first antenna is transmitting and the first isolator is present. - [
Fig. 13 ] therefigure 13 represents an electric field simulation according to a second plane of the radiofrequency device illustrated infigure 9 when the first antenna is transmitting and the first isolator is not present. - [
Fig. 14 ] therefigure 14 represents an electric field simulation according to a second plane of the radiofrequency device illustrated infigure 9 when the first antenna is transmitting and the first isolator is present. - [
Fig. 15 ] therefigure 15 represents the parameter S 21 as a function of the frequency of the radio frequency device illustrated infigure 9 . - [
Fig. 16 ] therefigure 16 represents the radiation patterns of the first antenna of the radiofrequency device illustrated infigure 9 . - [
Fig. 17 ] therefigure 17 represents the radiation patterns of the third antenna of the radiofrequency device illustrated infigure 9 . - [
Fig. 18 ] therefigure 18 shows a view in relief of a third variant of the radiofrequency device according to one embodiment. - [
Fig. 19 ] therefigure 19 shows an electric field simulation of the radio frequency device shown inface 18 - [
Fig. 20 ] therefigure 20 shows an electric field simulation of the radio frequency device shown infigure 18 when the second antenna is transmitting and the isolation device is not present. - [
Fig. 21 ] therefigure 21 shows an electric field simulation of the radio frequency device shown infigure 18 when the first antenna is transmitting and the isolation device is present. - [
Fig. 22 ] therefigure 22 shows an electric field simulation of the radio frequency device shown infigure 18 when the second antenna is transmitting and the isolation device is present. - [
Fig. 23 ] therefigure 23 represents the combined gain radiation patterns of the first group of antennas of the radio frequency device shown infigure 18 . - [
Fig. 24 ] therefigure 24 represents the combined gain radiation patterns of the second group of antennas of the radio frequency device shown infigure 18 . - [
Fig. 25 ] therefigure 25 represents a block definition diagram of electronic equipment integrating a MIMO system comprising the radio frequency device illustrated infigure 18 . - [
Fig. 26 ] therefigure 26 represents a residential gateway integrating the radiofrequency device illustrated infigure 18 .
En référence à la
Le dispositif radiofréquence 1 comporte un premier ensemble d'antennes 2 comprenant une première antenne 2a et une deuxième antenne 2b. La première antenne 2a et la deuxième antenne 2b sont de formes planes et s'étendent toutes les deux dans un premier plan 3. Le premier plan 3 est défini par un axe X et par un axe Z, l'axe X et l'axe Z étant perpendiculaires.The
La première antenne 2a et la deuxième antenne 2b sont ici positionnés sur un support 4 fabriqué dans un matériau diélectrique et s'étendant dans le premier plan 3. En l'occurrence, le support 4 est ici fabriqué dans un matériau plastique présentant une permittivité diélectrique supérieure à 1 (par exemple, la permittivité diélectrique du matériau plastique utilisé est environ égale à 3).The
La première antenne 2a opère dans une première bande de fréquences et la deuxième antenne 2b opère dans une deuxième bande de fréquences. Il est ici entendu qu'une antenne opère dans une bande de fréquences (ou à une fréquence) signifie que ladite antenne est conçue pour émettre et/ou recevoir, de façon optimale, des signaux radiofréquences dans ladite bande de fréquences (ou respectivement à ladite fréquence).The
En outre, la première bande de fréquences et la deuxième bande de fréquences sont ici différentes mais adjacentes. Ici, par « adjacentes », on entend que la première bande de fréquences et la deuxième bande de fréquences sont séparées par un écart de fréquence compris entre environ 0MHz et environ 1GHz. Par exemple, si la première bande de fréquences est supérieure à la deuxième bande de fréquences, ledit écart de fréquence est la différence entre la fréquence minimale de la deuxième bande de fréquences et la fréquence maximale de la première bande de fréquences.Furthermore, the first frequency band and the second frequency band are here different but adjacent. Here, “adjacent” means that the first band of frequencies and the second band of frequencies are separated by a frequency difference between about 0 MHz and about 1 GHz. For example, if the first band of frequencies is greater than the second band of frequencies, said frequency deviation is the difference between the minimum frequency of the second band of frequencies and the maximum frequency of the first band of frequencies.
A titre d'exemple, la première antenne 2a pourrait être une antenne bi-bande (en anglais dual-band) opérant à une fréquence égale à 2.4GHz et à une fréquence égale à 5GHz, et la deuxième antenne 2b pourrait être une antenne simple mono-bande opérant à une fréquence de 6GHz.By way of example, the
A titre d'autre exemple, la première antenne 2a pourrait être une antenne mono-bande opérant dans une bande de fréquences de 5GHz, allant de 5170MHz à 5835MHz, et la deuxième antenne 2b pourrait être une antenne mono-bande opérant dans une bande de fréquence de 6GHz, allant de 5925MHz à 7125MHz.As another example, the
La première antenne 2a et la deuxième antenne 2b sont ici des antennes planes dipolaires sur des supports de formes rectangulaires. La première antenne 2a et la deuxième antenne 2b présentent toutes les deux un diagramme de rayonnement omnidirectionnel ayant une forme de tore. La première antenne 2a génère un premier champ électrique maximal sur un premier axe E2a et la deuxième antenne 2b génère un deuxième champ électrique maximal sur un deuxième axe E2b. Le premier axe E2a est un axe de symétrie de la première antenne 2a parallèle à la largeur de celle-ci. Le deuxième axe E2b est un axe de symétrie de la deuxième antenne 2b parallèle à la largeur de celle-ci.The
Ici, le premier axe E2a et le deuxième axe E2b sont parallèles.Here, the first axis E 2a and the second axis E 2b are parallel.
Le dispositif radiofréquence 1 comporte de plus un premier isolateur 5 de forme plane qui s'étend dans le premier plan 3 entre la première antenne 2a et la deuxième antenne 2b. Le premier isolateur 5 est ici globalement centré entre la première antenne 2a et la deuxième antenne 2b.The
Le premier isolateur 5 est positionné sur le support 4 et fixé par des moyens de fixation comprenant par exemple des pions de bouterollage, de la colle ou encore des vis.The
Toujours en référence à la
En outre, la deuxième branche 7 du premier isolateur 5 est ici perpendiculaire à la première branche 6 du premier isolateur 5 et s'étend depuis une portion centrale de ladite première branche 6. Le premier isolateur 5 a ainsi une forme de « T ». La forme de « T » est simple et permet de faciliter la fabrication du premier isolateur 5 car c'est une forme qui peut être découpée avec précision (notamment dans une plaque métallique) et qui est facilement reproductible.Furthermore, the
Ainsi, la première branche 6 du premier isolateur 5 est une ligne de transmission qui est en circuit ouvert entre une première extrémité 6a et une deuxième extrémité 6b. De plus, la deuxième branche 7 du premier isolateur 5 est un stub qui est en circuit ouvert en une extrémité libre 7a. Ainsi, la deuxième branche 7 et la première branche 6 du premier isolateur 5 sont connectées électriquement en parallèle. Le premier isolateur 5 est ainsi un élément passif qui assure la fonction de résonateur coupe bande réciproque. Le premier isolateur 5 présente ainsi un coefficient de transmission qui est le même quel que soit le sens de circulation d'un courant électrique circulant à travers sa première branche 6 et sa deuxième branche 7.Thus, the
En outre, le premier isolateur 5 n'est pas électriquement connecté. En particulier, le premier isolateur 5 n'est pas connecté à un plan de masse électrique. Le premier isolateur 5 est ainsi électriquement flottant. On note en particulier que cette configuration flottante du premier isolateur 5 est particulièrement différente des solutions de l'art antérieur. En effet, selon l'art antérieur, il existe des isolateurs montés sur des PCB (en anglais Printed Circuit Board), mais l'utilisation d'un PCB (qui présente notamment une perméabilité magnétique) impose de raccorder lesdits isolateurs au plan de masse électrique dudit PCB.Furthermore, the
Le premier axe E2a et le deuxième axe E2b sont ici orientés tous les deux d'un angle égal à 45 degrés par rapport à la deuxième branche 7 du premier isolateur 5. Le premier axe E2a s'étend directement au voisinage de la première extrémité 6a de la première branche 6 du premier isolateur 5.The first axis E 2a and the second axis E 2b are both oriented here at an angle equal to 45 degrees with respect to the
Les dimensions du premier isolateur 5 sont prédéfinies en fonction de l'espace disponible, de l'environnement dans lequel il est utilisé et d'une bande de fréquences dans laquelle son influence doit être maximale. Il est en effet important de considérer l'environnement dans lequel le dispositif 1 selon un mode de réalisation est appliqué, et notamment les paramètres électriques des matériaux utilisés (comme la permittivité diélectrique) qui impactent les longueurs d'onde, les fréquences de résonance ainsi que les impédances caractéristiques des lignes de transmission (c'est-à-dire des pistes).The dimensions of the
De préférence, la première branche 6 du premier isolateur 5 a une longueur environ égale à au moins un quart d'une première longueur d'onde λA en prenant en compte un milieu dans lequel s'étend le premier isolateur 5.Preferably, the
Dans un premier exemple, le premier isolateur 5 est ici conçu pour atténuer le couplage par rayonnement électromagnétique entre la première antenne 2a et la deuxième antenne 2b dans la première bande de fréquences et dans la deuxième bande de fréquences mais de façon plus importante dans la première bande de fréquences (dans laquelle opère la première antenne 2a). Si le milieu dans lequel s'étend le premier isolateur 5 est l'air, la première longueur d'onde λA est calculée avec une permittivité diélectrique égale à 1. Par contre, si le milieu dans lequel s'étend le premier isolateur 5 est un support diélectrique (par exemple un support plastique), la permittivité diélectrique dudit support diélectrique est prise en compte et la première longueur d'onde λA est telle que:
Dans un autre exemple, le premier isolateur 5 est ici conçu pour atténuer le couplage par rayonnement électromagnétique entre la première antenne 2a et la deuxième antenne 2b de manière équilibrée (ou égale) entre la première bande de fréquences et la deuxième bande de fréquence. La première bande de fréquences est par exemple une bande de fréquences dite bande 5GHz et la deuxième bande de fréquences est par exemple une bande de fréquences dite bande 6GHz. Si le milieu dans lequel s'étend le premier isolateur 5 est différent de l'air alors la première longueur d'onde λA est telle que :
La deuxième branche 7 du premier isolateur 5 a une longueur environ égale à un quart de la première longueur d'onde λA retenue. La première longueur d'onde λA retenue correspond à une première fréquence retenue qui est par exemple égale à 6.2GHz lorsqu'une isolation en début de la bande de fréquences dite bande 6GHz (UNII-5) est recherchée. La première fréquence retenue peut également être par exemple dépendante de la première fréquence centrale ν1 de la première bande de fréquences (dans laquelle opère la première antenne 2a) et de la deuxième fréquence centrale ν2 de la deuxième bande de fréquences (dans laquelle opère la deuxième antenne 2b). Par exemple, la fréquence centrale retenue est égale à (ν1+ν2)/2.The
Dans un exemple, les dimensions du premier isolateur 5, en particulier les largeurs respectives de la première branche 6 et de la deuxième branche 7, sont en rapport avec les caractéristiques d'une antenne sélectionnée parmi la première antenne 2a et la deuxième antenne 2b. Les dimensions respectives de la première antenne 2a et de la deuxième antenne 2b sont considérées afin de sélectionner la ou les dimensions les plus grandes. Par exemple, lorsque la première bande de fréquences (dans laquelle la première antenne 2a opère) est la bande de fréquences dite bande 5GHz et que la deuxième bande de fréquences (dans laquelle la deuxième antenne 2b opère) est la bande de fréquences dite bande 6GHz, des brins ou pistes rayonnants de la première antenne 2a ont des dimensions ou tailles plus grandes que des brins ou pistes rayonnants de la deuxième antenne 2b. La largeur des brins ou pistes rayonnants de l'antenne sélectionnée permet de déterminer la largeur de la première branche 6 et/ou de la deuxième branche 7 du premier isolateur 5. Si la première bande de fréquences (première antenne 2a) est la bande de fréquences dite bande 5GHz et que la deuxième bande de fréquences (deuxième antenne 2b) est la bande de fréquences dite bande 6GHz, les largeurs respectives de la première branche 6 et la deuxième branche 7 du premier isolateur 5 peuvent être de l'ordre de 2.5mm-3mm.In one example, the dimensions of the
La première antenne 2a est sélectionnée pour déterminer les dimensions du premier isolateur 5 et la première antenne 2a est positionnée sur un PCB, lui-même reposant sur un premier support diélectrique (fabriqué par exemple avec un matériau plastique), l'ensemble (le PCB et le premier support diélectrique) présentant une permittivité diélectrique environ égale à 4.3. Le premier isolateur 5 est quant à lui, dans un exemple, positionné sur un deuxième support diélectrique (fabriqué par exemple avec un matériau plastique) pouvant être identique ou différent du premier support diélectrique sur lequel est positionnée la première antenne 2a, et présentant une permittivité diélectrique environ égale à 3. De par la proximité de deux permittivités diélectriques différentes, et sachant que la première antenne 2a est sélectionnée pour dimensionner le premier isolateur 5, les impédances caractéristiques respectives de la première branche 6 et de la deuxième branche 7 du premier isolateur 5 sont environ égales à l'impédance caractéristique de la première antenne 2a.The
Dans différents exemples, la première branche 6 et la deuxième branche 7 du premier isolateur 5 ont respectivement une largeur qui assure que les impédances caractéristiques respectives de ladite première branche 6 et de ladite deuxième branche 7 sont comprises dans l'intervalle [75Ω, 120Ω]. Cela permet de maximiser un courant électrique circulant à travers ladite première branche 6 et ladite deuxième branche 7 et ainsi de maximiser l'atténuation du couplage par rayonnement électromagnétique.In various examples, the
En outre, le premier isolateur 5 fonctionne en champ proche. Toujours en considérant que le premier isolateur 5 est agencé pour atténuer de façon plus importante le couplage par rayonnement électromagnétique entre la première antenne 2a et la deuxième antenne 2b dans la première bande de fréquences, une distance entre la première extrémité 6a de la première branche 6 du premier isolateur 5 et le premier axe E2a est comprise entre 5 millimètres et 1 centimètre. Cette distance permet de limiter de façon optimale l'intensité du champ électrique généré par la première antenne 2a et capté par la deuxième antenne 2b. Dans un autre exemple, cette distance est supérieure à 1 centimètre, par exemple 1,5 centimètre.Furthermore, the
Les
Sur chacune des
En référence aux
Lorsque le dispositif radiofréquence 1 ne comporte pas le premier isolateur 5 (
Lorsque le dispositif radiofréquence 1 comporte le premier isolateur 5 (
En référence aux
Lorsque le dispositif radiofréquence 1 ne comporte pas le premier isolateur 5 (
Lorsque le dispositif radiofréquence 1 comporte le premier isolateur 5 (
Il est à noter que le premier isolateur 5 présente de meilleures performances lorsque c'est la première antenne 2a qui est en émission (par rapport au cas où c'est la deuxième antenne 2b qui est en émission). Ce résultat est logique car le premier isolateur 5 est ici dimensionné pour opérer au voisinage d'une fréquence maximale de la première bande de fréquences (allant de 5.1GHz à 5.9GHz).It should be noted that the
La
En référence au
La
Sur les diagrammes de rayonnement 12, 13, 14, la courbe en trait plein correspond à la directivité en champ lointain de la première antenne 2a lorsque le premier isolateur 5 n'est pas présent et la courbe en trait pointillé correspond à la directivité en champ lointain de la première antenne 2a lorsque le premier isolateur 5 est présent.On the radiation diagrams 12, 13, 14, the solid line curve corresponds to the far field directivity of the
Les diagrammes de rayonnement 12, 13, 14 mettent en évidence que le premier isolateur 5 vient modifier la directivité en champ lointain de la première antenne 2a.The
En particulier, le diagramme de rayonnement 12 selon la première coupe XZ montre que la directivité en champ lointain de la première antenne 2a est plus homogène lorsque le premier isolateur 5 est présent (courbe 12b). Par homogène, il est entendu que le gain de la première antenne 2a est à peu près constant en fonction de l'angle de propagation du rayonnement émis par ladite première antenne 2a. Plus précisément, lorsque le premier isolateur 5 n'est pas présent (courbe 12a), la variation relative maximale de gain de la première antenne 2a est de l'ordre de 8dBi alors que lorsque le premier isolateur 5 est présent (courbe 12b), la variation relative maximale de gain de la première antenne 2a est de l'ordre de 3dBi.In particular, the
Le diagramme de rayonnement 13 selon la deuxième coupe YZ ne met pas en évidence un décalage significatif de la directivité en champ lointain de la première antenne 2a.The
Le diagramme de rayonnement 14 selon la troisième coupe XY montre que le maximum du gain de la première antenne est décalé lorsque le premier isolateur 5 est présent. En effet, lorsque le premier isolateur 5 n'est pas présent (courbe 14a, le gain de la première antenne 2a est maximum au voisinage d'un angle de 270 degrés alors que lorsque le premier isolateur 5 est présent (courbe 14b), le gain de la première antenne 2a est maximum au voisinage d'une angle de 180 degrés.The
La
Sur les diagrammes de rayonnement 15, 16, 17, la courbe en trait plein correspond à la directivité en champ lointain de la deuxième antenne 2b lorsque le premier isolateur 5 n'est pas présent et la courbe en trait pointillé correspond à la directivité en champ lointain de la deuxième antenne 2b lorsque le premier isolateur 5 est présent.On the radiation diagrams 15, 16, 17, the solid line curve corresponds to the directivity in the far field of the
Les diagrammes de rayonnement 15, 16, 17 mettent en évidence que le premier isolateur 5 a une influence modérée sur la directivité en champ lointain de la deuxième antenne 2b. En effet, le profil de la directivité en champ lointain de la deuxième antenne 2b lorsque le premier isolateur 5 n'est pas présent est globalement similaire au profil de la directivité en champ lointain de la deuxième antenne 2b lorsque le premier isolateur 5 est présent. Cela est dû au fait que le deuxième axe E2b du deuxième champ électrique maximal de la deuxième antenne 2b ne s'étend pas directement dans le voisinage du premier isolateur 5.The
Il est à noter que les dimensions du premier isolateur 5 peuvent être ajustées en fonction d'une bande de fréquences visée.It should be noted that the dimensions of the
Il est à noter que plus la conductivité du matériau utilisé pour fabriquer le premier isolateur 5 est grande, plus les performances en isolation dudit premier isolateur 5 sont élevées.It should be noted that the greater the conductivity of the material used to manufacture the
En outre, le premier axe E2a du premier champ électrique maximal (de la première antenne 2a) et le deuxième axe E2b du deuxième champ électrique maximal (de la deuxième antenne 2b) pourraient être perpendiculaires à la deuxième branche 7 du premier isolateur 5.In addition, the first axis E 2a of the first maximum electric field (of the
En référence à la
Le deuxième isolateur 18 est positionné d'un côté d'une antenne particulière parmi la première antenne 2a ou la deuxième antenne 2b, ledit côté de l'antenne particulière étant opposé au premier isolateur. Sur la
La première antenne 2a est ici positionnée sur un support 54 comportant une première face s'étendant selon le premier plan 3 et une deuxième face s'étendant selon un deuxième plan 21. Le deuxième plan 21 est défini par l'axe Y et l'axe Z. Le deuxième plan est donc orienté d'un angle Ω égal à 90 degrés par rapport au premier plan 3. Il est à noter que l'angle Ω d'inclinaison entre le premier plan 3 et le deuxième plan 21 pourrait être différent de 90 degrésThe
Le deuxième isolateur 18 est ici positionné dans un coin du support 54 défini par une intersection du premier plan 3 et du deuxième plan 21 via des moyens de fixation comportant par exemple des pions de bouterollages, de la colle ou encore des vis.The
Le deuxième isolateur 18 comporte ici une unique branche 19. La branche 19 du deuxième isolateur 18 est ici formée par une piste plane et rectiligne fabriquée dans un matériau conducteur, par exemple en aluminium, en cuivre ou encore en fer. Le deuxième isolateur 18 a ainsi une forme de « I » ou longiligne. La forme de « I » est simple et permet de faciliter la fabrication du deuxième isolateur 18 car c'est une forme qui peut être découpée avec précision (notamment dans une plaque métallique) et qui est facilement reproductible.The
Ainsi, la branche 19 du deuxième isolateur 18 est une ligne de transmission qui est en circuit ouvert entre une extrémité 19a et une extrémité 19b. Le deuxième isolateur est ainsi un élément passif.Thus,
En outre, le deuxième isolateur 18 n'est pas électriquement connecté. En particulier, le deuxième isolateur 18 n'est pas connecté à un plan de masse électrique. Le deuxième isolateur 18 est ainsi électriquement flottant.Further, the
Toujours en référence à la
La troisième antenne 20b opère dans une troisième bande de fréquences. La troisième bande de fréquences pourrait être différente de la première bande de fréquences et de la deuxième bande de fréquences mais pourrait également être similaire à la première bande de fréquences ou à la deuxième bande de fréquences.The
A titre d'exemple, la troisième antenne 20b pourrait être une antenne mono-bande opérant dans la bande de fréquences dite bande 6GHz.By way of example, the
La troisième antenne 20b est ici une antenne plane dipolaire de forme rectangulaire. Ainsi, la troisième antenne 20b présente un diagramme de rayonnement omnidirectionnel ayant une forme de tore. La troisième antenne 20b génère un troisième champ électrique maximal sur un troisième axe E20b. La position de la troisième antenne 20b dans le deuxième plan 21 est ainsi défini suivant le troisième axe E20b.The
En référence à la
En référence à la
En référence à la
Lorsqu'il est placé entre la première antenne 2a et la troisième antenne 20b, le deuxième isolateur 18 permet de réduire un couplage par rayonnement électromagnétique entre ladite première antenne 2a et ladite troisième antenne 20b.When it is placed between the
Les dimensions du deuxième isolateur 18 sont prédéfinies en fonction de l'espace disponible, de l'environnement dans lequel il est utilisé et d'une bande de fréquences dans laquelle son influence doit être maximale.The dimensions of the
Les dimensions du deuxième isolateur 18 sont ici indiquées dans le cas où le deuxième isolateur 18 est agencé pour isoler la troisième antenne 20b du champ électrique généré par la première antenne 2a.The dimensions of the
De préférence, la branche 19 du deuxième isolateur 18 a une longueur environ égale à une moitié d'une deuxième longueur d'onde λB en prenant en compte un milieu dans lequel s'étend le deuxième isolateur 18.Preferably, the
Dans un premier exemple, le deuxième isolateur 18 est ici conçu pour atténuer le couplage par rayonnement électromagnétique entre la première antenne 2a et la troisième antenne 20b dans la première bande de fréquences (dans laquelle opère la première antenne 2a) et dans la troisième bande de fréquences (dans laquelle opère la troisième antenne 20b) mais de façon plus importante dans la première bande de fréquences. Si le milieu dans lequel s'étend le deuxième isolateur 18 est l'air, la deuxième longueur d'onde λB est calculée avec une permittivité diélectrique égale à 1. Par contre, si le milieu dans lequel s'étend le deuxième isolateur 18 est un support diélectrique (par exemple un support plastique), la permittivité diélectrique dudit support diélectrique est prise en compte et la deuxième longueur d'onde λB est telle que:
Dans un autre exemple, le deuxième isolateur 18 est ici conçu pour atténuer le couplage par rayonnement électromagnétique entre la première antenne 2a et la troisième antenne 20b de manière équilibrée (ou égale) entre la première bande de fréquences et la troisième bande de fréquences. La première bande de fréquences est par exemple la bande fréquences dite bande 5GHz et la troisième bande de fréquences est par exemple la bande de fréquences dite bande 6GHz. Si le milieu dans lequel s'étend le deuxième isolateur 18 est différent de l'air alors la deuxième longueur d'onde λB est telle que :
Dans un exemple, les dimensions du deuxième isolateur 18, en particulier la largeur de la branche 19 est en rapport avec les caractéristiques d'une antenne sélectionnée parmi la première antenne 2a et la troisième antenne 20b. Les dimensions respectives de la première antenne 2a et de la troisième antenne 20b sont considérées afin de sélectionner la ou les dimensions les plus grandes. Par exemple, lorsque la première bande de fréquences (dans laquelle la première antenne 2a opère) est la bande de fréquences dite bande 5GHz et que la troisième bande de fréquences (dans laquelle la troisième antenne 20b opère) est la bande de fréquences dite bande 6GHz, des brins ou pistes rayonnants de la première antenne 2a ont des dimensions ou tailles plus grandes que des brins ou pistes rayonnants de la troisième antenne 20b. La largeur des brins ou pistes rayonnants de l'antenne sélectionnée (entre la première antenne 2a et la troisième antenne 20b) permet de déterminer la largeur de la banche 19 du deuxième isolateur 18. Si la première bande fréquences (première antenne 2a) est la bande de fréquences dite bande 5GHz et que la troisième bande de fréquences (troisième antenne 20b) est la bande de fréquences dite bande 6GHz, la largeur de la branche 19 du deuxième isolateur 18 peut être de l'ordre de 2.5mm-3mm.In one example, the dimensions of the
La première antenne 2a est sélectionnée pour déterminer les dimensions du deuxième isolateur 18 et la première antenne 2a est positionnée sur un PCB, lui-même reposant sur un premier support diélectrique (fabriqué par exemple avec un matériau plastique), l'ensemble (le PCB et le premier support diélectrique) présentant une permittivité diélectrique environ égale à 4.3. Le deuxième isolateur 18 est quant à lui, dans un exemple, positionné sur un deuxième support diélectrique (fabriqué par exemple avec un matériau plastique) pouvant être identique ou différent du premier support sur lequel est positionnée la première antenne 2a, et présentant une permittivité diélectrique environ égale à 3. De par la proximité de deux permittivité diélectriques différentes, et sachant que la première antenne 2a est sélectionnée pour dimensionner le deuxième isolateur 18, l'impédance caractéristique de la branche 19 du deuxième isolateur 18 est environ égale à l'impédance caractéristique de la première antenne 2a.The
Dans différents exemples, la branche 19 du deuxième isolateur 18 a une largeur qui assure que l'impédance caractéristique de ladite branche 19 est comprise dans l'intervalle [75Ω, 120Ω]. Cela permet de maximiser un courant électrique circulant à travers ladite branche 19 et ainsi de maximiser l'atténuation du couplage par rayonnement électromagnétique.In various examples, the
Dans un autre exemple, la largeur de la branche 19 du deuxième isolateur 18 est au moins égale à la largeur de la première branche 6 et/ou de la deuxième branche 7 du premier isolateur 5. Dans encore un autre exemple, la largeur de la branche 19 du deuxième isolateur 18 est environ égale au double de la largeur de la première branche 6 et/ou de la deuxième branche 7 du premier isolateur 5.In another example, the width of the
En outre, le deuxième isolateur 18 fonctionne en champ proche. Toujours en considérant que le deuxième isolateur 18 est ici agencé pour isoler la troisième antenne 20b du champ électrique généré par la première antenne 2a, une distance entre le deuxième isolateur 18 et le premier axe E2a est comprise entre 5 millimètres et 1 centimètre. Cette distance permet de limiter de façon optimale l'intensité du champ électrique généré par la première antenne 2a et capté par la troisième antenne 20b. Dans un autre exemple, cette distance est supérieure à 1 centimètre, par exemple 1,5 centimètre.Furthermore, the
Les
Sur chacune des
Les
Les
Lorsque le dispositif radiofréquence 1 ne comporte pas le deuxième isolateur 18, le champ électrique généré par la première antenne 2a se propage à travers le support 54 selon le premier axe E2a (
Lorsque le dispositif radiofréquence 1 comporte le deuxième isolateur 18 (
La
La
Sur les diagrammes de rayonnement 27, 28, 29, la courbe en trait plein correspond à la directivité en champ lointain de la première antenne 2a lorsque le deuxième isolateur 18 n'est pas présent et la courbe en trait pointillé correspond à la directivité en champ lointain de la première antenne 2a lorsque le deuxième isolateur 18 est présent.On the
Les diagrammes de rayonnement 27, 28, 29 mettent en évidence que le deuxième isolateur 18 vient modifier la directivité en champ lointain de la première antenne 2a.The
En particulier, le diagramme de rayonnement 27 selon la première coupe XZ montre que la directivité en champ lointain de la première antenne 2a est globalement plus homogène lorsque le deuxième isolateur 18 est présent (courbe 27b). Plus précisément, lorsque le deuxième isolateur 18 n'est pas présent (courbe 27a), la variation relative maximale de gain de la première antenne 2a est de l'ordre de 7dBi alors que lorsque le deuxième isolateur 18 est présent (courbe 27b), la variation relative maximale de gain de la première antenne 2a est de l'ordre de 5dBi.In particular, the
Le diagramme de rayonnement 28 selon la troisième coupe XY montre que le maximum du gain de la première antenne 2a est décalé lorsque le deuxième isolateur 18 est présent. En effet, lorsque le deuxième isolateur 18 n'est pas présent (courbe 28a), le gain de la première antenne 2a est maximum pour un intervalle d'angle allant de 210 degrés à 300 degrés alors que lorsque le deuxième isolateur 18 est présent (courbe 28b), le gain de la première antenne 2a est maximum au voisinage d'une premier angle égal à 0 degrés et au voisinage d'un deuxième angle égal à 180 degrés.The
La
Sur les diagrammes de rayonnement 30, 31, 32, la courbe en trait plein correspond à la directivité en champ lointain de la troisième antenne 20b lorsque le deuxième isolateur 18 n'est pas présent et la courbe en trait pointillé correspond à la directivité en champ lointain de la troisième antenne 20b lorsque le deuxième isolateur 18 est présent.On the
Les diagrammes de rayonnement 30, 31, 32 mettent en évidence que le deuxième isolateur 18 a une influence quasinégligeable sur la directivité en champ lointain de la troisième antenne 20b. En effet, les profils de la directivité en champ lointain ainsi que les valeurs de gain de la troisième antenne 20b lorsque le deuxième isolateur 18 n'est pas présent et lorsque le deuxième isolateur 18 et présent sont globalement similaires. Cela est dû au fait que le troisième axe E20b du troisième champ électrique maximal de la troisième antenne 20b ne s'étend pas directement dans le voisinage du deuxième isolateur 18.The
Il est à noter que l'atténuation produite par le deuxième isolateur 18 est globalement plus faible que celle produite par le premier isolateur 5. Cela s'explique par le fait que le deuxième isolateur 18 peut être vu comme un élément parasite directeur d'ondes.It should be noted that the attenuation produced by the
Il est à noter que les dimensions du premier isolateur 5 et/ou du deuxième isolateur 18 peuvent être ajustées en fonction d'une bande de fréquences visée.It should be noted that the dimensions of the
Il est à noter que plus la conductivité du matériau utilisé pour fabriquer le deuxième isolateur 18 est grande, plus les performances en isolation dudit deuxième isolateur 18 sont élevées.It should be noted that the greater the conductivity of the material used to manufacture the
En référence à la
La troisième antenne 20b et la quatrième antenne 20a s'étendent dans le deuxième plan 21 et sont positionnées sur le support 54.The
Un troisième isolateur 33 similaire au premier isolateur 5 est positionné entre la troisième antenne 20b et la quatrième antenne 20a. Le troisième isolateur 33 est ainsi agencé pour réduire un couplage par rayonnement électromagnétique entre la troisième antenne 20b et la quatrième antenne 20a.A
En référence à la
Le dispositif radiofréquence 1 repose ici sur un support cylindrique 40 de section carrée (aux coins légèrement arrondis). Le support cylindrique 40 comporte deux premières faces 40a, les deux première faces 40a étant parallèles entre elles ; et deux deuxièmes faces 40b, les deux deuxièmes faces 40b étant parallèles entre elles. Le support cylindrique 40 comporte ainsi quatre coins 41, 42, 43, 44. Le support cylindrique 40 a ainsi globalement une forme de couronne rectangulaire.The
De préférence, le support cylindrique 40 est fabriqué dans un matériau présentant un permittivité diélectrique supérieure à 1. Par exemple, le support cylindrique 40 est fabriqué avec un matériau plastique ou avec un matériau polymère.Preferably, the
Un premier ensemble d'antennes 2 est positionné sur chacune des deux premières faces 40a du support cylindrique 40. Un premier isolateur 5 est positionné entre la premier antenne 2a et la deuxième antenne 2b de chacun des deux premiers ensembles d'antennes 2.A first set of
Un deuxième ensemble d'antennes 20 est positionné sur chacune des deux deuxièmes faces 40b du support cylindrique 40. Un troisième isolateur 33 est positionné entre la troisième antenne 20b et la quatrième antenne 20a de chacun des deux deuxièmes ensembles d'antennes 20.A second set of
Un deuxième isolateur 18 est positionné sur chacun des quatre coins, 41, 42, 43, 44 du support cylindrique 40.A
Il est défini un premier groupe d'antennes G1 et un deuxième groupe d'antennes G2.A first group of antennas G1 and a second group of antennas G2 are defined.
Le premier groupe d'antennes G1 comporte la première antenne 2a de chacun des deux premiers ensembles d'antennes 2 et la quatrième antenne 20a de chacun des deux deuxièmes ensembles d'antennes 20. Le premier groupe d'antennes G1 comporte ainsi quatre antennes. Les antennes du groupe G1 sont ici des antennes Wi-Fi bi-bande opérant dans une bande de fréquences dite bande 2.4GHz et dans la bande de fréquences dite bande 5GHz. Dans un autre exemple, les antennes du groupe G1 sont des antennes selon la technologie 802.11 et sont mono-bandes et opèrent dans la bande de fréquences dite bande 5GHz. Dans un autre exemple les antennes du groupe G1 sont des antennes selon la technologie 802.11 et sont mono-bande et opèrent dans la bande de fréquences dite bande 6GHz. Encore dans un autre exemple les antennes du groupe G1 sont des antennes tri-bandes comprenant différents sous-ensembles de conducteurs électriques permettant auxdites antennes du groupe G1 d'opérer à la fois dans la bande de fréquences dite bande 2.4GHz, dans la bande de fréquences dite bande 5GHz et dans la bande de fréquences dite bande 6GHz.The first group of antennas G1 comprises the
Le deuxième groupe d'antennes G2 comporte la deuxième antenne 2b de chacun des deux premiers ensembles d'antennes 2 et la troisième antenne 20b de chacun des deux deuxièmes ensembles d'antenne 20. Le deuxième groupe d'antennes G2 comporte ainsi quatre antennes. Les antennes du groupe G2 sont ici des antennes Wi-Fi mono-bande opérant dans la bande de fréquences dite bande 6GHz.The second group of antennas G2 comprises the
En outre, dans la suite de la description, les deux premiers isolateurs 5, les deux troisièmes isolateurs 33 et les quatre deuxièmes isolateurs 18 seront désignés comme un dispositif d'isolationFurthermore, in the rest of the description, the first two
Les
Sur les
Sur les
Lorsque le dispositif d'isolation n'est pas présent (
Lorsque le dispositif d'isolation est présent (
Sur les
Lorsque le dispositif d'isolation n'est pas présent (
Lorsque le dispositif d'isolation est présent (
La
Sur les diagrammes de rayonnement 46, 47, 48, la courbe en trait plein correspond à la directivité en champ lointain combinée des antennes du premier groupe d'antennes G1 lorsque le dispositif d'isolation n'est pas présent et la courbe en trait pointillé correspond à la directivité en champ lointain combinée des antennes du premier groupe d'antennes G1 lorsque le dispositif d'isolation est présent.On the
Les diagrammes de rayonnement 46, 47, 48 mettent en évidence que le dispositif d'isolation permet de sensiblement homogénéiser la directivité en champ lointain des antennes du premier groupe d'antennes G1.The
La
Sur les diagrammes de rayonnement 49, 50, 51, la courbe en trait plein correspond à la directivité en champ lointain combinée des antennes du deuxième groupe d'antennes G2 lorsque le dispositif d'isolation n'est pas présent et la courbe en trait pointillé correspond à la directivité en champ lointain combinée des antennes du deuxième groupe d'antennes G2 lorsque le dispositif d'isolation est présent.On the
Les diagrammes de rayonnement 49, 50, 51 mettent en évidence que le dispositif d'isolation a une influence limitée sur la directivité en champ lointain des antennes du deuxième groupe d'antennes G2.The
Le dispositif d'isolation a ainsi une influence supérieure sur une bande de fréquences dans laquelle opèrent les antennes du premier groupe d'antennes G1 que sur une bande de fréquences dans laquelle opèrent les antennes du deuxièmes groupe d'antennes G2.The isolation device thus has a greater influence on a frequency band in which the antennas of the first group of antennas G1 operate than on a frequency band in which the antennas of the second group of antennas G2 operate.
Le dispositif radiofréquence 1 selon un mode de réalisation permet donc de répondre aux contraintes d'isolation entre antennes lorsque des bandes de fréquences adjacentes sont exploitées tout en garantissant que le diagramme de rayonnement desdites antennes est omnidirectionnel (c'est-à-dire que la distribution angulaire du gain desdites antennes est homogène).The
En outre, le dispositif radiofréquence ne requiert pas une technologie d'antenne particulière (par exemple, des antennes en céramique) et peut être mis en œuvre en utilisant des antennes présentant des dimensions conventionnelles.Furthermore, the radio frequency device does not require a particular antenna technology (for example, ceramic antennas) and can be implemented using antennas having conventional dimensions.
En référence à la
En référence à la
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications.Of course, the invention is not limited to the embodiments described but encompasses any variant falling within the scope of the invention as defined by the claims.
Le dispositif radiofréquence selon des modes de réalisation s'applique de façon bénéfique à tout équipement électronique nécessitant de combiner de multiples interfaces radiofréquences (notamment des technologies de communication exploitant des bandes de fréquence différentes mais adjacentes) et/ou nécessitant d'assurer une pluralité de chemins de transmission sur une même bande de fréquences, le tout dans un espace de taille réduite.The radiofrequency device according to embodiments applies beneficially to any electronic equipment requiring the combination of multiple radiofrequency interfaces (in particular communication technologies using different but adjacent frequency bands) and/or requiring a plurality of transmission paths on the same frequency band, all in a small space.
Il est à noter que le premier isolateur 5 a ici une forme de « T » mais qu'il est tout à fait possible que le premier isolateur 5 ait une autre forme. Par exemple, le premier isolateur 5 pourrait comporter trois branches toutes trois électriquement conductrices disposées de telle sorte que ledit premier isolateur 5 ait une forme de « Y ». Plus largement, la forme du premier isolateur 5 peut être adaptée en fonction, par exemple, des performances spécifiées du dispositif radiofréquence 1. Il en est de même pour le troisième isolateur 33 qui est similaire au premier isolateur 5.It should be noted that the
De la même façon, le deuxième isolateur 18 a ici une forme de « I » mais il est tout à fait possible que le deuxième isolateur 18 ait une autre forme. Il est à noter que la forme du deuxième isolateur 18 peut être adaptée en fonction, par exemple, des performances spécifiées du dispositif radiofréquence 1.Similarly, the
Il est à noter que le premier isolateur 5 n'est pas forcément fixé sur le même support que celui sur lequel la première antenne 2a et la deuxième antenne 2b sont fixées. Par exemple le premier isolateur 5 pourrait être fixé sur un premier support annexe, différent du support 4 ou du support 54 et ainsi être maintenu « en l'air » entre la première antenne 2a et la deuxième antenne 2b. Il en est de même pour le troisième isolateur 33 qui est similaire au premier isolateur 5. Le troisième isolateur 33 n'est donc pas forcément fixé sur le même support que celui sur lequel la troisième antenne 20b et la quatrième antenne 20a sont fixées.It should be noted that the
De la même façon, le deuxième isolateur 18 n'est pas forcément fixé sur un coin du support 54. Par exemple, le deuxième isolateur 18 pourrait être fixé sur un deuxième support annexe, différent du support 54 et ainsi être maintenu en l'air par exemple d'un côté de la première antenne 2a ou de la deuxième antenne 2b opposé au premier isolateur 5.Similarly, the
En outre, la première antenne 2a et la deuxième antenne 2b ne sont pas forcément fixées sur un même support. La première antenne 2a et la deuxième antennes 2b pourrait être respectivement fixées sur des supports distincts tout en s'étendant dans un même plan.Furthermore, the
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