EP4402755A1 - Réseau antennaire reconfigurable - Google Patents

Réseau antennaire reconfigurable

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EP4402755A1
EP4402755A1 EP22772538.9A EP22772538A EP4402755A1 EP 4402755 A1 EP4402755 A1 EP 4402755A1 EP 22772538 A EP22772538 A EP 22772538A EP 4402755 A1 EP4402755 A1 EP 4402755A1
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EP
European Patent Office
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antenna array
ports
antenna
elementary
pair
Prior art date
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EP22772538.9A
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German (de)
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EP4402755B1 (fr
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Hussein JAAFAR
Serge Bories
Raffaele D'ERRICO
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Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP4402755A1 publication Critical patent/EP4402755A1/fr
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Publication of EP4402755B1 publication Critical patent/EP4402755B1/fr
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/065—Patch antenna array
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/24—Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
    • H01Q5/314—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors
    • H01Q5/321—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors within a radiating element or between connected radiating elements

Definitions

  • TITLE Reconfigurable antenna array
  • the present invention relates to a reconfigurable antenna array comprising a plurality of identical elementary meshes, each mesh having at least one symmetry, in particular a square mesh, and comprising a radiating element having: at least four ports distributed two by two on either side of each median of a mesh side.
  • the invention also relates to a ground-penetrating radar comprising such a reconfigurable antenna array.
  • the invention lies in the field of antenna arrays, in particular miniature antenna arrays capable of responding to numerous constraints in terms of bandwidth, multi-polarization, decoupling, antenna density, etc.
  • the invention relates to the family of networked antennas with reconfigurable electromagnetic properties comprising a plurality of identical elementary meshes, also called pixels of the antenna array considered, an elementary mesh or pixel corresponding to the pattern of the network reproduced identically on the entire antenna array by translation along one or two dimensions.
  • a mesh is suitable for being smaller in size than an antenna element (i.e. antenna) of the network as such, an antenna element suitable for providing radiation according to one or two distinct polarizations being suitable for corresponding to a combination comprising one to several elementary meshes.
  • a dipole strand constitutes the unit cell of a dipole corresponding to an antenna element as such.
  • the present invention aims to make optimum use of the network surface occupied by the radiating elements of each elementary mesh of the network and falls more particularly within the field of application of antenna networks with shared radiating elements to produce reconfigurable antennas in frequency, geometry or even in polarization.
  • antenna arrays with shared radiating elements are known as described in particular in documents US 5,926,137, EP 3 105 818, and US 2012/0146869 A1.
  • the excitation position of each of the radiating elements is unique, which blocks the modularity and the obtaining of multiple radiation configurations from the same antenna array.
  • the antenna array disclosed in document EP 3 105 818 discloses a possible reconfiguration in terms of geometry and position in imposing a predetermined and identical number of radiating elements forming each antenna and a common polarization, namely the circular polarization obtained thanks to an ad hoc power supply network.
  • the antenna array disclosed in document US 2012/0146869 A1 proposes an antenna array with simultaneous dual polarization with specific and non-reconfigurable common mode excitation such that such an antenna array is not easily reconfigurable in frequency either. .
  • the object of the invention is to remedy the drawbacks of the state of the art by proposing an alternative network architecture of antenna network to allow optimal exploitation of the available network surface of radiating elements and the synthesis of antenna networks (i.e. multi antennas) both reconfigurable in frequency in order in particular to sequentially access a very wide band, for example of several octaves, and/or reconfigurable in polarization in order in particular to address two orthogonal polarizations for example along an axis Ox and an axis Oy respectively.
  • the invention proposes a reconfigurable antenna array comprising a plurality of identical elementary meshes, each mesh having at least one symmetry, in particular a square mesh, and comprising a radiating element having: at least four ports distributed two by two on either side and on the other side of each median on one mesh side, the antenna array further comprising a reconfigurable switching circuit suitable for generating three distinct connection states between each port of each pair of facing ports, each port of a pair belonging to two distinct elementary cells, vertically superimposed or horizontally adjacent, within said antenna array.
  • the antenna network architecture proposed according to the present invention allows, via the geometry of the elementary mesh combined with the reconfigurable switching circuit, the sequential selection of the arrangement of the excitations of each unitary radiating element located within a mesh element of said antenna array.
  • the antenna array architecture proposed according to this invention makes it possible to act on the way of connecting the elementary meshes together to obtain the desired radiation in terms of polarization, phase center, density of radiating elements, inter-radiating element distance of the network, frequency bands , etc.
  • each port also called RF radiofrequency access
  • each port is capable of being powered via the reconfigurable switching circuit, distinctly from one port to another, by a RF signal source or receiver.
  • the antenna array according to the present invention can also have one or more of the characteristics below, taken independently or according to all the technically possible combinations:
  • the radiating element within the elementary mesh corresponds to a circular pattern
  • At least one antenna of said antenna array is formed of at least two vertically and/or horizontally contiguous elementary meshes, said at least two contiguous elementary meshes being connected, via said reconfigurable switching circuit, by means of a connection in the state of excitation of the ports of the pair of ports facing said at least two contiguous elementary meshes;
  • said antenna array is square and formed of four contiguous elementary meshes two by two, vertically and horizontally, and capable of being excited according to four distinct configurations, associated respectively, via said reconfigurable switching circuit, with a distinct arrangement of one configuration to another, of connections between each port of each pair of facing ports, each port of a pair belonging to two distinct elementary meshes superimposed vertically or horizontally within said square part formed of four meshes elements contiguous two by two, vertically and horizontally;
  • - at least one antenna of said antenna array is H-shaped and comprises two identical vertical branches, each comprising at least five vertically contiguous elementary meshes, the two identical vertical branches being connected to each other by a horizontal central branch comprising at least four horizontally contiguous unit cells, each unit cell located at one of the ends of the horizontal central branch corresponding respectively to the third elementary mesh of each of the two vertical branches;
  • said H-shaped antenna is capable of being excited, via the switching circuit, by means of a connection in the excited state of the ports of the pair of ports facing said at least two contiguous elementary meshes centers of said horizontal central branch, the ports facing other contiguous elementary meshes forming said H-shaped antenna being placed in a short-circuit state, the ports facing elementary meshes of said external network to said H-shaped antenna being placed in an open circuit state.
  • the reconfigurable switching circuit comprises an electronic assembly comprising at least:
  • balun configured to transform an electrical input signal into differential mode
  • each unit cell is placed in an electromagnetic cubic cavity
  • each electronic assembly associated with each pair of facing ports is integrated within a metal wall of said cubic cavity, said wall separating said ports of said pair.
  • the invention also relates to a ground-penetrating radar comprising such a reconfigurable antenna array.
  • Figure 1 schematically illustrates an elementary mesh and a first example of antenna array or part of antenna array according to one embodiment of the invention
  • Figure 2 illustrates four distinct radiation configurations associated with the same antenna array part
  • Figure 3 illustrates another example of an antenna array according to one embodiment of the invention, the array comprising three types of sequentially selectable antennas;
  • FIG 4 Figure 4 illustrates the reconfigurable switching circuit of the antenna array proposed according to the present invention
  • FIG 5 Figure 5 illustrates the application of the antenna array according to the present invention to a ground penetrating radar.
  • FIG. 1 first of all schematically illustrates the geometry of an elementary mesh 10, also called a pixel, of an antenna array according to the present invention.
  • each elementary mesh 10 i.e. pixel
  • each elementary mesh is, according to the embodiment of FIG. 1, square and comprises a radiating element 12.
  • each elementary mesh has a shape distinct from the square shape of FIG. 1, such a distinct shape having at least one symmetry such as a rhombus, an octagon, a disc, etc.
  • a square unit cell is optimal in terms of radiant surface filling.
  • the radiating element 12 within the square mesh corresponds to a conductive circular pattern.
  • Such a circular pattern has symmetry along the two diagonals Di and D 2 of said 10 mesh square.
  • any other form of radiating element suitable for being housed within the square elementary mesh 10 is suitable for use provided that this form also has a symmetry according to the two diagonals Di and D 2 of said 10 mesh square.
  • the radiating element 12 also has four ports (also called RF radio frequency access) Pi, P 2 , P 3 , P4 distributed two by two on either side of each horizontal and vertical median MH Mv of the elementary mesh square 10. More specifically, in the example of FIG. 1, the ports Pi and P3 are located at each end, respectively left and right, of the horizontal median MH of the radiating element 12, and the ports P 2 and P4 are located at each end, respectively upper and lower, of the vertical median Mv of the radiating element 12.
  • ports Pi and P3 are located at each end, respectively left and right, of the horizontal median MH of the radiating element 12
  • the ports P 2 and P4 are located at each end, respectively upper and lower, of the vertical median Mv of the radiating element 12.
  • Such an elementary mesh geometry A reproduced identically over the whole of the antenna array by translation along one or two dimensions makes the antenna array according to the present invention modular (i.e. reconfigurable in particular in terms of radiation), because it allows a selection sequence of the radiating elements 12 to be excited via a reconfigurable switching circuit (also called the antenna array power supply network), not shown, capable of controlling the individual connection of each RF radio frequency access port.
  • a reconfigurable switching circuit also called the antenna array power supply network
  • each port can be powered by an RF signal source or receiver, which makes the application of the present invention compatible with a multi-antenna network, in particular of the MIMO type, because the location of the excitation as such is then reconfigurable.
  • each unit cell (10) is placed in a cubic electromagnetic cavity, for example of dimension
  • the cavity height has a cavity height distinct from the cavity length and/or cavity width.
  • GPR Ground Penetrating Radar
  • FIG. 1 also illustrates a first example of an antenna array or of part 14 of an antenna array according to one embodiment of the invention
  • this part 14 corresponds to a square antenna array formed of four elementary meshes 10 contiguous two to two, vertically and horizontally (i.e. vertically superimposed and horizontally adjacent).
  • the antenna array corresponds to 2 x 2 elementary meshes 10.
  • Such an antenna array 14 formed of four elementary meshes 10 has an area equal to L x L, with L the dimension of one of the four sides of the antenna array 14, an elementary mesh 10 having an equal area
  • Part B of FIG. 1 makes it possible to illustrate the way of connecting the elementary meshes 10 (i.e. the pixels) to each other via the reconfigurable switching circuit proposed according to the present invention to obtain the desired radiation in terms of polarization, center of phase, etc
  • the antenna array or part of the antenna array 14 comprises four pairs 16 of facing ports, namely:
  • the reconfigurable switching circuit also called the antenna array power supply network
  • the reconfigurable switching circuit makes it possible to individually excite each pair 16 of ports opposite the antenna array or part antenna array 14, so that in a modular manner from the antenna array or part of antenna array 14, it is possible according to the present invention to excite four separate antennas as illustrated below in relation to Figure 2, each antenna comprising two contiguous elementary meshes 10 (i.e. two contiguous pixels) being superimposed vertically, or adjacent horizontally, within the antenna array or part of the antenna array 14.
  • the reconfigurable switching circuit (also called network of power supplies of the antenna network) of the antenna network is specifically capable of generating three distinct connection states between each port of each pair of ports facing each other. -vis, each state and associated electronic circuit being described below in relation to Figure 3.
  • connection states correspond to a short circuit, an excitation and an open circuit.
  • FIG. 2 illustrates four distinct radiation configurations Ci, C2, C3, C4 associated with the same antenna array part 14 previously illustrated on side B of FIG.
  • the antenna which is excited is shown hatched and comprises two pixels (i.e. two elementary meshes 10) superimposed vertically, or adjacent horizontally within the antenna array or part of the array antenna 14 composed of four elementary meshes 10i, I O2, I O3 and I O4.
  • the antenna 18, shown hatched is composed of elementary meshes 10i and 103 superposed (ie contiguous) vertically within the antenna array or part of antenna array 14, and connected, via said reconfigurable switching circuit, by means of a connection in the excited state 20 of the ports of the pair of ports facing said at least two contiguous elementary meshes 10i and 103, this excited pair 20 corresponding to the vertical pair left 16 of ports P4 and P2 facing each other, the port P4 belonging to the upper left elementary network mesh 10i while the port P2 belongs to the lower left elementary network mesh I O3.
  • the other pairs 22 of facing ports within the antenna array or part of the antenna array 14 are maintained via said reconfigurable switching circuit in an open circuit state.
  • the excitation activated by the reconfigurable switching circuit at the level of the pair of facing ports 20 produces an antenna 18 vertically polarized along the axis Oy represented via the arrows 24 in FIG. 2, the excitation activated by the reconfigurable switching circuit corresponding to the application of a potential difference between for example the potential 7/ associated with the port P2 of the mesh 103 and the potential 7 associated with the port P4 of the mesh 10i.
  • the antenna 26, shown hatched is composed of elementary meshes 10i and I O2 horizontally adjacent (i.e. contiguous horizontally) within the antenna array or part of antenna array 14, and connected, via said circuit reconfigurable switching mode, by means of a connection in the excited state 28 of the ports of the pair of ports facing said at least two contiguous elementary meshes 10i and I O2, this excited pair 28 corresponding to the horizontal pair upper 16 of ports P3 and Pi facing each other, port P3 belonging to the upper left elementary network mesh 10i while port P3 belongs to the horizontally adjacent upper right elementary network mesh I O2.
  • the other pairs 22 of facing ports within the antenna array or part of the antenna array 14 are maintained via said reconfigurable switching circuit in an open circuit state.
  • the excitation activated by the reconfigurable switching circuit at the level of the pair of facing ports 28 produces an antenna 26 horizontally polarized along the axis Ox represented via the arrows 30 in FIG. 2, the excitation activated by the reconfigurable switching circuit corresponding to the application of a potential difference between for example the potential 7 associated with the port P3 of the mesh 10i and the potential 7/ associated with the port Pi of the mesh I O2.
  • the antenna 32 is composed of elementary meshes I O2 and 104 superimposed (ie contiguous) vertically within the antenna array or part of antenna array 14, and connected, via said circuit of reconfigurable switching, by means of a connection in the excited state 34 of the ports of the pair of ports facing said at least two contiguous elementary meshes I O2 and 104, this excited pair 34 corresponding to the right vertical pair 16 of ports P4 and P2 facing each other, the port P4 belonging to the upper right elementary network mesh I O2 while the port P2 belongs to the lower right elementary network mesh I O4.
  • the other pairs 22 of facing ports within the antenna array or part of the antenna array 14 are maintained via said reconfigurable switching circuit in an open circuit state.
  • the excitation activated by the reconfigurable switching circuit at the level of the pair of facing ports 34 produces an antenna 18 vertically polarized along the axis Oy represented via the arrows 36 in FIG. 2, the excitation activated by the reconfigurable switching circuit corresponding to the application of a potential difference between for example the potential 7/ associated with the port P2 of the mesh 104 and the potential 7 associated with the port P4 of the mesh I O2.
  • the antenna 38 is composed of elementary meshes I O3 and 104 adjacent horizontally (i.e. contiguous horizontally) within the antenna array or part of antenna array 14, and connected, via said circuit reconfigurable switching mode, by means of a connection in the excited state 40 of the ports of the pair of ports facing said at least two contiguous elementary meshes I O3 and 104, this excited pair 40 corresponding to the horizontal pair lower 16 of ports P3 and Pi facing each other, the port P3 belonging to the lower left elementary network mesh I O3 while the port P3 belongs to the horizontally adjacent, lower right elementary network mesh I O4.
  • the other pairs 22 of facing ports within the antenna array or part of the antenna array 14 are maintained via said reconfigurable switching circuit in an open circuit state.
  • the excitation activated by the reconfigurable switching circuit at the level of the pair of facing ports 40 produces an antenna 38 polarized horizontally along the axis Ox represented via the arrows 42 in FIG. 2, the excitation activated by the reconfigurable switching circuit corresponding to the application of a potential difference between for example the potential 7 associated with the port P3 of the mesh 103 and the potential 7/ associated with the port Pi of the mesh I O4.
  • the antenna array or the antenna array part 14 is capable of providing two separate antennas 26 and 40 polarized along the Ox axis and two other separate antennas 18 and 32 polarized along the Oy axis, which provides reconfigurability in polarization (ie a modularity in polarization) of the antenna array or part of antenna array 14 thanks to a sequential selection of the arrangement of the excitations between the radiating elements of each elementary mesh constituting said antenna array or said part of antenna array 14.
  • the antenna array or part of antenna array 14 makes it possible, from four distinct elementary cells 10i, 102, 103 and 104 to selectively obtain four distinct antennas 18, 26, 32 and 38, including two antennas 18 and 32 are associated with vertical polarization, while two other antennas 26 and 38 are associated with horizontal polarization.
  • Such modularity is advantageous and allows optimal surface exploitation of the antenna array or said part of the antenna array 14, in particular with respect to the technical solutions disclosed in documents US 5,926,137 and EP 3,105,818 which notably require the use of four meshes separate elements to create a single antenna.
  • the principle of the shared radiating element is implemented, the radiating element of the elementary mesh 10i being for example shared between the antenna 18 and the antenna 26 respectively associated with configurations Ci and C2.
  • the pixel i.e. elementary mesh 10
  • the access points i.e. ports
  • Such modularity makes it possible to create other examples of antenna arrays such as the one illustrated in Figure 3, of enlarged dimension 4L x 4L, an elementary mesh 10 (i.e. array pixel) having an equal area
  • an elementary mesh 10 i.e. array pixel having an equal area
  • such an antenna array is versatile in terms of possible antenna configurations and comprises for example at least three distinct types of antennas 44, 46, 48, which can be synthesized simultaneously or preferentially, in order to avoid the use of the same pixel on two different antennas, or a coupling between antennas due to their proximity, such a coupling being capable of modifying the performance of each antenna, selected sequentially, via the reconfigurable switching circuit of the antenna network according to the present invention, each antenna being composed of at least two network pixels (ie elementary mesh 10), the antenna 44 being formed of eight vertically superimposed pixels, the antenna 46 being formed of two vertically superimposed pixels, and the antenna 48 having an H-shape and comprising two identical vertical branches, each comprising at least five elementary meshes (ie pixels) vertically contiguous, the two identical vertical branches being connected to one another by a horizontal central branch comprising at least four horizontally contiguous elementary meshes, each elementary mesh located at one of the ends of the horizontal central branch corresponding respectively to the third elementary mesh of each
  • FIG. 3 aims to illustrate the possibility according to the present invention of producing a plurality of antenna shapes and/or geometries by combining unit cells and reciprocal adaptation of the switching circuit, which corresponds optimal exploitation of the proposed elementary meshes.
  • the present invention allows the production of any antenna shape or geometry meeting a specific need, including shapes/geometries distinct from those presented and illustrated by way of example in FIGS. 2 and 3 .
  • Each of these antennas 44, 46, 48 are produced by applying to each port of each pair of ports facing the elementary meshes of the entire antenna array of FIG. 3 one of the three distinct connection states specific to be selected by the reconfigurable switching circuit implemented specifically according to the present invention, namely a short-circuit state 50, an excitation state 52 or even an open-circuit state 54.
  • an excitation 52 is applied between the opposite accesses (i.e. ports) of the fourth and fifth vertical pixels, a short-circuit 50 is applied between the other pixels constituting the antenna 44, while all the ports not concerned (i.e. adjacent to pixels of the antenna array outside the antenna 44) are left open circuit 54.
  • the ports P3 as represented in FIG. 1
  • the ports P3 as represented in FIG. 1 of each of the eight vertical pixels constituting the antenna 44 are in an open circuit state 54 with the ports Pi of the horizontally adjacent set of eight following vertical pixels along a horizontal direction Ox.
  • an excitation 52 is applied between the accesses (i.e. ports) opposite P2 and P4 belonging respectively to the lower pixel and upper pixel of the antenna 46, the other ports being in an open circuit state 54 (not shown so as not to load the figure).
  • the H-shaped antenna 48 is adapted to be driven, via the reconfigurable switching circuit implemented specifically according to the present invention, by means of an excitation state connection 52 of the ports of the pair of screw ports. -in relation to said at least two contiguous central elementary meshes of the horizontal central branch of the H, the ports facing the other contiguous elementary meshes forming said H-shaped antenna 48 being placed in a short-circuit state 50 , the ports facing elementary meshes of said network external to said H-shaped antenna 48 all being placed in an open circuit state 54 (although this is not explicitly shown in FIG. 3 so as not to overload the figure 3).
  • FIG. 4 illustrates the reconfigurable switching circuit of the antenna array proposed according to the present invention.
  • Such a reconfigurable switching circuit allows a high degree of reconfigurability and involves only three connection states (ie mode) at the level of the ports (ie access) of each elementary mesh (ie pixel). These three modes correspond to short-circuit 50, excitation 52 and open-circuit 54. For this, a switching circuit is connected between each corresponding access (ie port).
  • the architecture of the switching circuit presented in FIG. 4 illustrates that the reconfigurable switching circuit according to the present invention comprises an electronic assembly comprising at least:
  • balun 58 configured to transform an electrical input signal into differential mode
  • an input signal 56 is transformed into differential mode thanks to the balun 58, each of whose two differential outputs V and 7 C “ are respectively transmitted, via a transmission line 60, to the input of each single pole switch has one input and two SPDT 62 outputs.
  • Each unipolar switch with one input and two SPDT outputs 62 has two outputs, one connected via a resistive load 64, for example 50 Ohm to ground, and the other connected both to the input of the unipolar switch to single throw SPST 66, and at potential 7 for the unipolar switch with one input and two outputs SPDT 62 connected at the input to the differential output 7 C + , and respectively at potential 7/ for the unipolar switch with one input and two outputs SPDT 62 connected at the input to the differential output 7 C “.
  • a resistive load 64 for example 50 Ohm to ground
  • the differential outputs 7 C + and Vc are directed to the resistive loads 64, and the SPST single-throw switch 66 is closed.
  • differential outputs 7 C + and 7 C “ are directed to potentials 7 and 7/ respectively, and SPST single-throw switch 66 is open.
  • the differential outputs C + and 7 C ′′ are directed to the resistive loads 64, respectively, and the SPST single-throw switch 66 is open.
  • FIG. 5 illustrates the electromagnetic simulation environment 68 of the application of the antenna array according to the present invention to a ground-penetrating radar.
  • a power supply 70 supplies such a ground penetrating radar 72 GPR (Ground Penetrating Rada) capable of allowing the study of the composition and structure of the ground, and especially the detection and the location of objects buried within the ground.
  • GPR Ground Penetrating Rada
  • the radiating element 12 of FIG. 1 corresponding to a circular pattern is replaced by an alternative quasi-rectangular shape, the pixel geometry having, according to this example, been optimized to minimize the reflection coefficient of the antenna 80 seen from above represented in hatched form and composed of two pixels each comprising such a quasi-rectangular radiating element represented with a dotted texture within the pixel (ie elementary mesh) of square shape whose side measures for example 100mm if although an antenna array 78 consisting of four contiguous elementary meshes two by two, similarly to the antenna array of FIG. 2, vertically and horizontally, occupies a flat surface equal to 200 mm ⁇ 200 mm.
  • each elementary mesh is advantageously placed in a cubic electromagnetic cavity, in order to focus the radiation from the antenna array towards the ground and avoid any interference with RF applications above ground.
  • the cavity height is 100 mm.
  • the antenna must have the lowest time dispersion in order to avoid overlap between the direct coupling between the Tx transmission antenna and the reception Rx and also the echo of the target, to reduce time dispersion, four resistive loads not shown in FIG. 5 are in particular added between the pixel and the four upper corners of the cavity surrounding it.
  • each electronic assembly of the reconfigurable switching circuit specifically proposed according to the present invention, and associated with each pair of facing ports is integrated within a metal wall of said cubic cavity, said wall separating said ports of said pair, as illustrated in the side view 82 of the wall of Figure 5 where the reconfigurable switching circuit 84 specifically proposed according to the present invention and its power supply 86 are integrated.
  • Such use of the walls of cavities makes it possible to produce transmission lines.
  • an antenna array with dual polarization and comprising four elementary meshes (2 ⁇ 2) making it possible to obtain four distinct configurations of antennas, namely two antennas horizontally polarized and two vertically polarized antennas
  • an application 68 of the antenna array to a ground-penetrating radar is likely to require an ultra-wideband ULB multi-antenna system enabled by an antenna array according to the present invention comprising other configurations of antenna (in polarization and/or geometry).
  • another antenna array according to the present invention comprising three distinct antenna geometries not shown, namely vertical with two pixels, vertical with four pixels, and in H with two identical horizontal branches, each comprising at least five elementary meshes ( i.e. pixels) horizontally contiguous, the two identical horizontal branches being connected to each other by a vertical central branch comprising at least four vertically contiguous unit cells, is suitable for use as an alternative to respond to other needs.
  • These three geometries are sequentially selected via the reconfigurable switching circuit of the antenna array according to the present invention.
  • These three distinct antenna geometries are in fact suitable for presenting useful UWB behaviors for the application referred to in FIG.
  • the vertical antenna with four pixels and the aforementioned H-shaped antenna at two horizontal branches due to their greater electrical size, being in particular more effective in the low frequency bands making it possible to detect deep targets for a GPR application and presenting an improvement in the level of gain compared to a vertical antenna with two pixels.
  • the antenna array according to the present invention has an architecture capable of being reconfigured as desired, depending on the application, to obtain a desired resolution or detection direction.
  • the aforementioned H-shape is not optimal and is indicated above just by way of example, the architecture of the antenna array according to the present invention making it possible to exploit other antenna configurations having for example higher performance than the aforementioned H-shape on predetermined low frequency bands.
  • the size of the antenna (formed of a plurality of elementary meshes according to the activated configuration) is a key element which defines its operating frequency, this which is an important parameter for GPR application.
  • the geometric reconfiguration obtained thanks to the present invention, and as illustrated above also by FIG. 3 is capable of contributing significantly to improving the performance of a GPR system, this reconfiguration, providing a degree of freedom to synthesize antenna performance in accordance with the instantaneous system needs, and allowing the creation of even more antennas whose geometry is not limited to a specific number of pixels.
  • the present invention thus makes it possible to reconfigure the antenna geometry according to the system need corresponding for example to the need and/or to move its operating frequency to widen the electrical size (height and/or width) of the antenna to increase its efficiency. of radiation and its gain, if necessary to move the phase center of the excited antenna on the surface of the grating, if necessary to increase the number of sources to densify (reduce the inter-element space (i.e.
  • the elementary mesh size in order to to decrease the space between the antennas the reduction of the unit cell size implying a reduction of the inter-element space)) in the high frequency bands, if necessary to change the polarization of the unit cells to exploit the polarization properties , if necessary to load the ends of antennas to attenuate the phenomena of internal reflections at the end of the line suitable for deforming the signals emitted (English ringing) e n temporal (useful in ground radar applications) but also to attenuate inter-element coupling (i.e. between elementary meshes), while remaining reconfigurable at the request of the telecommunication or radar system capable of integrating the antenna array according to the present invention.
  • an antenna array part comprising, according to a first example, 2 ⁇ 2 pixels can be designed in particular according to the present invention, from which it is possible to configure the excitation of neighboring accesses (i.e. ports) (i.e. facing each other), thanks to the integration of an RF switching circuit (otherwise called power supply network) for create four polarized antennas either according to Ox or according to Oy.
  • an RF switching circuit otherwise called power supply network
  • Such an RF switching circuit makes it possible to impose a specific excitation mode on each access (ie port) to excite antennas of larger electrical size and thus makes it possible to make optimal use of the surface occupied by the radiating elements, in particular for an application to an antenna array for ground radar (GPR), or to an antenna array for spectrum monitoring and direction finding, or even for any telecommunications or radar application where the spectrum is scanned by successive sub-bands or else using multiple polarizations successively.
  • GPR ground radar

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

L'invention concerne un réseau antennaire (14) reconfigurable comprenant une pluralité de mailles élémentaires (10) identiques, chaque maille présentant au moins une symétrie, notamment une maille carrée, et comprenant un élément rayonnant (12) présentant : au moins quatre ports (P1, P2, P3, P4) répartis deux à deux de part et d'autre de chaque médiane (MH, MV) d'un côté de maille (10), le réseau antennaire comprenant en outre un circuit de commutation reconfigurable propre à générer trois états (50, 52, 54) de connexion distincts entre chaque port de chaque paire (16) de ports en vis-à-vis, chaque port d'une paire (16) appartenant à deux mailles élémentaires (10) distinctes, superposées verticalement ou adjacentes horizontalement, au sein dudit réseau antennaire (14).

Description

TITRE : Réseau antennaire reconfigurable
La présente invention concerne un réseau antennaire reconfigurable comprenant une pluralité de mailles élémentaires identiques, chaque maille présentant au moins une symétrie, notamment une maille carrée, et comprenant un élément rayonnant présentant : au moins quatre ports répartis deux à deux de part et d’autre de chaque médiane d’un côté de maille.
L’invention concerne également un radar à pénétration du sol comprenant un tel réseau antennaire reconfigurable.
L’invention se situe dans le domaine des réseaux d’antennes, notamment les réseaux d’antennes miniatures propres à répondre à de nombreuses contraintes en termes de bande passante, multi-polarisation, découplage, densité d’antennes, etc.
Plus précisément l’invention concerne la famille des antennes mise en réseau aux propriétés électromagnétiques reconfigurables comprenant une pluralité de mailles élémentaires identiques, également appelées pixels du réseau antennaire considéré, une maille élémentaire ou pixel correspondant au motif du réseau reproduit à l’identique sur l’ensemble du réseau antennaire par translation selon une ou deux dimensions. Il est à noter qu’une maille est propre à être de taille inférieure à un élément antennaire (i.e. antenne) du réseau en tant que tel, un élément antennaire propre à assurer un rayonnement selon une ou deux polarisations distinctes étant propre à correspondre à une combinaison comprenant une à plusieurs mailles élémentaires.
A titre d’exemple un brin de dipôle constitue la maille élémentaire d’un dipôle correspondant à un élément antennaire en tant que tel.
Plus précisément, la présente invention vise à exploiter de manière optimale la surface réseau occupée par les éléments rayonnants de chaque maille élémentaire du réseau et s’inscrit plus particulière dans le champ d’application des réseaux antennaires à éléments rayonnants partagés pour réaliser des antennes reconfigurables en fréquence, géométrie ou encore en polarisation.
Dans l’état de la technique, on connaît des réseaux antennaires à éléments rayonnants partagés tel que notamment décrits dans les documents US 5,926,137, EP 3 105 818, et US 2012/0146869 A1 . T outefois, dans le réseau antennaire du document US 5,926,137 il est à noter que la position d’excitation de chacun des éléments rayonnants est unique ce qui bloque la modularité et l’obtention de multiples configuration de rayonnement à partir d’un même réseau antennaire. Le réseau antennaire divulgué au sein du document EP 3 105 818 divulgue une reconfiguration possible en termes de géométrie et position en imposant un nombre prédéterminé et identique d’élément rayonnant formant chaque antenne et une polarisation commune à savoir la polarisation circulaire obtenue grâce à un réseau d’alimentation ad hoc. Enfin le réseau antennaire divulgué au sein du document US 2012/0146869 A1 propose un réseau antennaire à double polarisation simultanée avec une excitation en mode commun spécifique et non reconfigurable de sorte qu’un tel réseau antennaire n’est pas non plus aisément reconfigurable en fréquence.
SONG SICHAO et al. divulgue au sein de l’article intitulé « An efficient approach for Optimizing Frequency Reconfigurable Pixel Antennas Using Genetic Algorithms » également un réseau antennaire reconfigurable avec une seule excitation dont la localisation est fixe et non reconfigurable, ce qui limite sa compatibilité avec un réseau multi-antennes.
Autrement dit, les solutions actuelles de l’état de la technique n’exploitent pas de manière optimale la surface rayonnante disponible, le nombre d’éléments rayonnants constitutifs de tels réseaux existants étant fixe, ce qui limite le nombre d’antennes excitables, et ses formes géométriques.
L’invention a pour objet de remédier aux inconvénients de l’état de la technique en proposant une architecture réseau alternative de réseau antennaire pour permettre une exploitation optimale de la surface réseau disponible d’éléments rayonnants et la synthèse de réseaux d’antennes (i.e. multi antennes) à la fois reconfigurables en fréquence afin notamment d’accéder séquentiellement à une très large bande, par exemple de plusieurs octaves, et/ou reconfigurable en polarisation afin notamment d’adresser deux polarisations orthogonales par exemple selon un axe Ox et un axe Oy respectivement.
A cet effet, l’invention propose un réseau antennaire reconfigurable comprenant une pluralité de mailles élémentaires identiques, chaque maille présentant au moins une symétrie, notamment une maille carrée, et comprenant un élément rayonnant présentant : au moins quatre ports répartis deux à deux de part et d’autre de chaque médiane d’un côté de maille, le réseau antennaire comprenant en outre un circuit de commutation reconfigurable propre à générer trois états de connexion distincts entre chaque port de chaque paire de ports en vis-à-vis, chaque port d’une paire appartenant à deux mailles élémentaires distinctes, superposées verticalement ou adjacentes horizontalement, au sein dudit réseau antennaire.
Avantageusement, l’architecture de réseau antennaire proposée selon la présente invention permet, via la géométrie de la maille élémentaire combinée au circuit de commutation reconfigurable, la sélection séquentielle de l’agencement des excitations de chaque élément rayonnant unitaire localisé au sein d’une maille élémentaire dudit réseau antennaire. Autrement dit, l’architecture de réseau antennaire proposée selon la présente invention permet d’agir sur la manière de connecter les mailles élémentaires entre elles pour obtenir le rayonnement désiré en termes de polarisation, de centre de phase, de densité d’éléments rayonnant, de distance inter-élément rayonnant du réseau, de bandes de fréquence, etc. Plus précisément, par « agencement des excitations de chaque élément rayonnant unitaire », on entend que chaque port (également appelés accès radiofréquence RF) est propre à être alimenté via le circuit de commutation reconfigurable, distinctement d’un port à un autre, par une source ou un récepteur de signal RF.
Le réseau antennaire selon la présente invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, prises indépendamment ou selon toutes les combinaisons techniquement envisageables :
- les trois états de connexion correspondent à :
- un court-circuit ;
- une excitation ;
- un circuit ouvert ;
- l’élément rayonnant au sein de la maille élémentaire correspond à un motif circulaire ;
- au moins une antenne dudit réseau antennaire est formée d’au moins deux mailles élémentaires contiguës verticalement et/ou horizontalement, lesdites au moins deux mailles élémentaires contiguës étant connectées, via ledit circuit de commutation reconfigurable, au moyen d’une connexion en état d’excitation des ports de la paire de ports en vis-à-vis desdites au moins deux mailles élémentaires contiguës ;
- au moins une partie dudit réseau antennaire est carrée et formée de quatre mailles élémentaires contiguës deux à deux, verticalement et horizontalement, et propre à être excitée selon quatre configurations distinctes, associées respectivement, via ledit circuit de commutation reconfigurable, à un agencement distinct d’une configuration à une autre, de connexions entre chaque port de chaque paire de ports en vis-à-vis, chaque port d’une paire appartenant à deux mailles élémentaires distinctes superposées verticalement ou horizontalement au sein de ladite partie carrée formée de quatre mailles élémentaires contiguës deux à deux, verticalement et horizontalement ;
- deux desdites quatre configurations distinctes sont associées à une polarisation horizontale et deux autres desdites quatre configurations distinctes sont associées à une polarisation verticale ;
- au moins une antenne dudit réseau antennaire est en forme de H et comprend deux branches verticales identiques, comprenant chacune au moins cinq mailles élémentaires verticalement contiguës, les deux branches verticales identiques étant connectées l’une à l’autre par une branche centrale horizontale comprenant au moins quatre mailles élémentaires horizontalement contiguës, chaque maille élémentaire localisée à l’une des extrémités de la branche centrale horizontale correspondant respectivement à la troisième maille élémentaire de chacune des deux branches verticales ;
- ladite antenne en forme de H est propre à être excitée, via le circuit de commutation, au moyen d’une connexion en état d’excitation des ports de la paire de ports en vis-à-vis desdites au moins deux mailles élémentaires contiguës centrales de ladite branche centrale horizontale, les ports en vis-à-vis des autres mailles élémentaires contiguës formant ladite antenne en forme de H étant placés en état de court-circuit, les ports en vis-à-vis de mailles élémentaires dudit réseau externes à ladite antenne en forme de H étant placés en état de circuit ouvert.
- pour chaque paire de ports en vis-à-vis, appartenant à deux mailles élémentaires distinctes superposées verticalement ou horizontalement, le circuit de commutation reconfigurable comprend un ensemble électronique comprenant au moins :
- un balun configuré pour transformer un signal électrique d’entrée en mode différentiel ;
- deux commutateurs unipolaires à une entrée et deux sorties SPDT,
- un commutateur unipolaire à simple jet SPST ;
- chaque maille élémentaire est placée dans une cavité cubique électromagnétique ;
- chaque ensemble électronique associé à chaque paire de ports en vis-à-vis est intégré au sein d’un mur métallique de ladite cavité cubique, ledit mur séparant lesdits ports de ladite paire.
Selon un autre aspect, l’invention concerne également un radar à pénétration du sol comprenant un tel réseau antennaire reconfigurable.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles :
[Fig 1 ] la figure 1 illustre schématiquement une maille élémentaire et un premier exemple de réseau antennaire ou de partie de réseau antennaire selon un mode de réalisation de l’invention ;
[Fig 2] la figure 2 illustre quatre configurations de rayonnement distinctes associées à la même partie de réseau antennaire ;
[Fig 3] la figure 3 illustre un autre exemple de réseau antennaire selon un mode de réalisation de l’invention, le réseau comprenant trois types d’antennes sélectionnables séquentiellement ;
[Fig 4] la figure 4 illustre le circuit de commutation reconfigurable du réseau antennaire proposé selon la présente invention ; [Fig 5] la figure 5 illustre l’application du réseau antennaire selon la présente invention à un radar à pénétration du sol.
Du côté A, la figure 1 illustre tout d’abord schématiquement la géométrie d’une maille élémentaire 10, également appelée pixel, d’un réseau antennaire selon la présente invention.
Plus précisément, chaque maille élémentaire 10 (i.e. pixel) est, selon le mode de réalisation de la figure 1 , carrée et comprend un élément rayonnant 12. Selon un autre exemple non représenté, chaque maille élémentaire présente une forme distincte de la forme carrée de la figure 1 , une telle forme distincte présentant au moins une symétrie telle qu’un losange, un octogone, un disque, etc. Toutefois, il est à noter qu’une maille élémentaire carrée est optimale en termes de remplissage de surface rayonnante.
Selon l’illustration de la figure 1 , l’élément rayonnant 12 au sein de la maille carrée correspond à un motif circulaire conducteur. Un tel motif circulaire présente une symétrie selon les deux diagonales Di et D2 dudit carré de maille 10.
A titre d’alternative, notamment illustré ultérieurement au sein de la figure 5, toute autre forme d’élément rayonnant propre à être logé au sein de la maille élémentaire carrée 10 est propre à être utilisé sous réserve que cette forme présente également une symétrie selon les deux diagonales Di et D2 dudit carré de maille 10.
Par ailleurs, selon la présente invention, l’élément rayonnant 12 présente également quatre ports (également appelés accès radiofréquence RF) Pi, P2, P3, P4 répartis deux à deux de part et d’autre de chaque médiane horizontale MH et verticale Mv du carré de maille élémentaire 10. Plus précisément, sur l’exemple de la figure 1 , les ports Pi et P3, sont localisés à chaque extrémité, respectivement gauche et droite, de la médiane horizontale MH de l’élément rayonnant 12, et les ports P2 et P4, sont localisés à chaque extrémité, respectivement supérieure et inférieure, de la médiane verticale Mv de l’élément rayonnant 12.
Une telle géométrie de maille élémentaire A reproduite à l’identique sur l’ensemble du réseau antennaire par translation selon une ou deux dimensions rend le réseau antennaire selon la présente invention modulaire (i.e. reconfigurable notamment en terme de rayonnement), car elle permet une sélection séquentielle des éléments rayonnants 12 à exciter via un circuit de commutation reconfigurable (également appelé réseau d’alimentations du réseau antennaire), non représenté, propre à commander la connexion individuelle de chaque port d’accès radiofréquence RF.
Par « commande de la connexion individuelle de chaque port d’accès » on entend que chaque port peut être alimenté par une source ou récepteur de signal RF, ce qui rend l’application de la présente invention compatible avec un réseau multi antennes, notamment de type MIMO, car la localisation de l’excitation en tant que telle est alors reconfigurable.
En complément optionnel, non représenté, chaque maille élémentaire (10) est placée dans une cavité cubique électromagnétique, par exemple de dimension | x | x |, avec la dimension d’un des quatre côtés de maille élémentaire 10. Selon un autre exemple, la hauteur de cavité présente une hauteur de cavité distincte de la longueur et/ou de la largeur de cavité. Un tel placement en cavité électromagnétique est notamment mis en œuvre pour une application de réseau d’antenne pour radar de sol GPR (de l’anglais Ground Penetrating Radar) afin de focaliser le rayonnement du réseau antennaire vers le sol et éviter toute interférence avec des applications RF au-dessus du sol.
Du côté B, la figure 1 illustre également un premier exemple de réseau antennaire ou de partie 14 de réseau antennaire selon un mode de réalisation de l’invention, cette partie 14 correspond à un réseau antennaire carré formé de quatre mailles élémentaires 10 contiguës deux à deux, verticalement et horizontalement (i.e. superposées verticalement et adjacentes horizontalement). Autrement dit, le réseau antennaire correspond à 2 x 2 mailles élémentaires 10.
Un tel réseau antennaire 14 formé de quatre mailles élémentaires 10 présente une surface égale à L x L, avec L la dimension d’un des quatre côtés du réseau antennaire 14, une maille élémentaire 10 présentant une surface égale | x |, avec | la dimension d’un des quatre côtés de maille élémentaire 10.
La partie B de la figure 1 permet d’illustrer la manière de connecter les mailles élémentaires 10 (i.e. les pixels) entre elles via le circuit de commutation reconfigurable proposé selon la présente invention pour obtenir le rayonnement désiré en termes de polarisation, de centre de phase, etc.
En effet, comme illustré sur la partie B de la figure 1 , le réseau antennaire ou partie de réseau antennaire 14 comprend quatre paires 16 de ports en vis-à-vis, à savoir :
- une paire horizontale supérieure 16 de ports P3 et Pi en vis-à-vis, le port P3 appartenant à la maille de réseau élémentaire supérieure gauche tandis que le port Pi appartient à la maille de réseau élémentaire supérieure droite,
- une paire horizontale inférieure 16 de ports P3 et Pi en vis-à-vis, le port P3 appartenant à la maille de réseau élémentaire inférieure gauche tandis que le port Pi appartient à la maille de réseau élémentaire inférieure droite,
- une paire verticale gauche 16 de ports P4 et Ps en vis-à-vis, le port P4 appartenant à la maille de réseau élémentaire supérieure gauche tandis que le port P2 appartient à la maille de réseau élémentaire inférieure gauche, - une paire verticale droite 16 de ports P4 et P2 en vis-à-vis, le port P4 appartenant à la maille de réseau élémentaire supérieure droite tandis que le port P2 appartient à la maille de réseau élémentaire inférieure droite.
Selon un aspect non représenté sur la figure 1 , le circuit de commutation reconfigurable (également appelé réseau d’alimentations du réseau antennaire), non représenté, permet d’exciter individuellement chaque paire 16 de ports en vis-à-vis réseau antennaire ou partie de réseau antennaire 14, si bien que de manière modulaire à partir du réseau antennaire ou partie de réseau antennaire 14, il est possible selon la présente invention d’exciter quatre antennes distinctes comme illustré ci-après en relation avec la figure 2, chaque antenne comprenant deux mailles élémentaires 10 contiguës (i.e. deux pixels contigus) en étant superposées verticalement, ou adjacentes horizontalement, au sein du réseau antennaire ou partie de réseau antennaire 14.
En effet, avantageusement, le circuit de commutation reconfigurable (également appelé réseau d’alimentations du réseau antennaire) du réseau antennaire selon la présente invention est spécifiquement propre à générer trois états de connexion distincts entre chaque port de chaque paire de ports en vis-à-vis, chaque état et circuit électronique associé étant décrit ci-après en relation avec la figure 3.
Plus précisément, ces trois états de connexion correspondent à un court-circuit, une excitation et un circuit ouvert.
La figure 2 illustre quatre configurations de rayonnement distinctes Ci, C2, C3, C4 associées à la même partie de réseau antennaire 14 illustrée précédemment côté B de la figure 1 . Dans chaque configuration de rayonnement distinctes Ci, C2, C3, C4, l’antenne qui est excitée est représentée en hachuré et comprend deux pixels (i.e. deux mailles élémentaires 10) superposées verticalement, ou adjacentes horizontalement au sein du réseau antennaire ou partie de réseau antennaire 14 composée des quatre mailles élémentaires 10i, I O2, I O3 et I O4.
En particulier, selon la configuration de rayonnement Ci, l’antenne 18, représentée en hachuré, est composée des mailles élémentaires 10i et 103 superposées (i.e. contiguës) verticalement au sein du réseau antennaire ou partie de réseau antennaire 14, et connectées, via ledit circuit de commutation reconfigurable, au moyen d’une connexion en état d’excitation 20 des ports de la paire de ports en vis-à-vis desdites au moins deux mailles élémentaires contiguës 10i et 103, cette paire excitée 20 correspondant à la paire verticale gauche 16 de ports P4 et P2 en vis-à-vis, le port P4 appartenant à la maille de réseau élémentaire supérieure gauche 10i tandis que le port P2 appartient à la maille de réseau élémentaire inférieure gauche I O3. Selon cette configuration de rayonnement Ci, les autres paires 22 de ports en vis-à- vis au sein du réseau antennaire ou partie de réseau antennaire 14, sont maintenues via ledit circuit de commutation reconfigurable en état de circuit ouvert.
L’excitation activée par le circuit de commutation reconfigurable au niveau de la paire de ports en vis-à-vis 20 produit une antenne 18 polarisée verticalement selon l’axe Oy représenté via les flèches 24 sur la figure 2, l’excitation activée par le circuit de commutation reconfigurable correspondant à l’application d’une différence de potentiels entre par exemple le potentiel 7/ associé au port P2 de la maille 103 et le potentiel 7 associé au port P4 de la maille 10i .
Selon la configuration de rayonnement C2, l’antenne 26, représentée en hachuré, est composée des mailles élémentaires 10i et I O2 adjacentes horizontalement (i.e. contiguës horizontalement) au sein du réseau antennaire ou partie de réseau antennaire 14, et connectées, via ledit circuit de commutation reconfigurable, au moyen d’une connexion en état d’excitation 28 des ports de la paire de ports en vis-à-vis desdites au moins deux mailles élémentaires contiguës 10i et I O2, cette paire excitée 28 correspondant à la paire horizontale supérieure 16 de ports P3 et Pi en vis-à-vis, le port P3 appartenant à la maille de réseau élémentaire supérieure gauche 10i tandis que le port P3 appartient à la maille de réseau élémentaire, adjacente horizontalement, supérieure droite I O2.
Selon cette configuration de rayonnement C2, les autres paires 22 de ports en vis-à- vis au sein du réseau antennaire ou partie de réseau antennaire 14, sont maintenues via ledit circuit de commutation reconfigurable en état de circuit ouvert.
L’excitation activée par le circuit de commutation reconfigurable au niveau de la paire de ports en vis-à-vis 28 produit une antenne 26 polarisée horizontalement selon l’axe Ox représenté via les flèches 30 sur la figure 2, l’excitation activée par le circuit de commutation reconfigurable correspondant à l’application d’une différence de potentiels entre par exemple le potentiel 7 associé au port P3 de la maille 10i et le potentiel 7/ associé au port Pi de la maille I O2.
Selon la configuration de rayonnement C3, l’antenne 32, représentée en hachuré, est composée des mailles élémentaires I O2 et 104 superposées (i.e. contiguës) verticalement au sein du réseau antennaire ou partie de réseau antennaire 14, et connectées, via ledit circuit de commutation reconfigurable, au moyen d’une connexion en état d’excitation 34 des ports de la paire de ports en vis-à-vis desdites au moins deux mailles élémentaires contiguës I O2 et 104, cette paire excitée 34 correspondant à la paire verticale droite 16 de ports P4 et P2 en vis-à-vis, le port P4 appartenant à la maille de réseau élémentaire supérieure droite I O2 tandis que le port P2 appartient à la maille de réseau élémentaire inférieure droite I O4. Selon cette configuration de rayonnement C3, les autres paires 22 de ports en vis-à- vis au sein du réseau antennaire ou partie de réseau antennaire 14, sont maintenues via ledit circuit de commutation reconfigurable en état de circuit ouvert.
L’excitation activée par le circuit de commutation reconfigurable au niveau de la paire de ports en vis-à-vis 34 produit une antenne 18 polarisée verticalement selon l’axe Oy représenté via les flèches 36 sur la figure 2, l’excitation activée par le circuit de commutation reconfigurable correspondant à l’application d’une différence de potentiels entre par exemple le potentiel 7/ associé au port P2 de la maille 104 et le potentiel 7 associé au port P4 de la maille I O2.
Selon la configuration de rayonnement C4, l’antenne 38, représentée en hachuré, est composée des mailles élémentaires I O3 et 104 adjacentes horizontalement (i.e. contiguës horizontalement) au sein du réseau antennaire ou partie de réseau antennaire 14, et connectées, via ledit circuit de commutation reconfigurable, au moyen d’une connexion en état d’excitation 40 des ports de la paire de ports en vis-à-vis desdites au moins deux mailles élémentaires contiguës I O3 et 104, cette paire excitée 40 correspondant à la paire horizontale inférieure 16 de ports P3 et Pi en vis-à-vis, le port P3 appartenant à la maille de réseau élémentaire inférieure gauche I O3 tandis que le port P3 appartient à la maille de réseau élémentaire, adjacente horizontalement, inférieure droite I O4.
Selon cette configuration de rayonnement C2, les autres paires 22 de ports en vis-à- vis au sein du réseau antennaire ou partie de réseau antennaire 14, sont maintenues via ledit circuit de commutation reconfigurable en état de circuit ouvert.
L’excitation activée par le circuit de commutation reconfigurable au niveau de la paire de ports en vis-à-vis 40 produit une antenne 38 polarisée horizontalement selon l’axe Ox représenté via les flèches 42 sur la figure 2, l’excitation activée par le circuit de commutation reconfigurable correspondant à l’application d’une différence de potentiels entre par exemple le potentiel 7 associé au port P3 de la maille 103 et le potentiel 7/ associé au port Pi de la maille I O4.
Autrement dit, le réseau antennaire ou la partie de réseau antennaire 14 est propre à fournir deux antennes distinctes 26 et 40 polarisées selon l’axe Ox et deux autres antennes distinctes 18 et 32 polarisées selon l’axe Oy ce qui fournit une reconfigurabilité en polarisation (i.e. une modularité en polarisation) du réseau antennaire ou partie de réseau antennaire 14 grâce à une sélection séquentielle de l’agencement des excitations entre les éléments rayonnants de chaque maille élémentaire constituant ledit réseau antennaire ou ladite partie de réseau antennaire 14. Ainsi, le réseau antennaire ou partie de réseau antennaire 14 permet, à partir de quatre mailles élémentaires distinctes 10i , 102, 103 et 104 d’obtenir sélectivement quatre antennes 18, 26, 32 et 38 distinctes, dont deux antennes 18 et 32 sont associées à une polarisation verticale, tandis que deux autres antennes 26 et 38 sont associées à une polarisation horizontale.
Une telle modularité est avantageuse et permet une exploitation optimale de surface du réseau antennaire ou ladite partie de réseau antennaire 14, notamment par rapport aux solutions techniques divulguées au sein des documents US 5,926,137 et EP 3 105 818 qui requièrent notamment l’utilisation de quatre mailles élémentaires distinctes pour créer une seule antenne.
Autrement dit, dans la structure de réseau antennaire selon la présente invention, le principe de l’élément rayonnant partagé est mis en œuvre, l’élément rayonnant de la maille élémentaire 10i étant par exemple partagé entre l’antenne 18 et l’antenne 26 respectivement associées aux configurations Ci et C2. Avec le bon choix du pixel (i.e. maille élémentaire 10) et des points d’accès (i.e. ports) excités spécifiquement et sélectivement via le circuit de commutation reconfigurable du réseau antennaire selon la présente invention, il est ainsi possible d’exploiter d’une manière plus optimale la surface rayonnante.
Une telle modularité permet de créer d’autres exemples de réseaux antennaires tel que celui illustré par la figure 3, de dimension élargie 4L x 4L, une maille élémentaire 10 (i.e. pixel réseau) présentant une surface égale | x |, avec | la dimension d’un des quatre côtés de maille élémentaire 10, et comprenant donc huit mailles élémentaires 10 selon Ox, et huit mailles élémentaires 10 selon Oy.
Tel qu’illustré selon la figure 3, un tel réseau antennaire est versatile en termes de configurations d’antennes possibles et comprend par exemple au moins trois types d’antennes 44, 46, 48 distincts , synthétisable simultanément ou préférentiellement, afin d’éviter l’utilisation d’un même pixel sur deux antennes différentes, ou un couplage entre antenne du fait de leur proximité, un tel couplage étant propre à modifier les performances de chaque antenne, sélectionnâmes séquentiellement, via le circuit de commutation reconfigurable du réseau antennaire selon la présente invention, chaque antenne étant composée d’au moins deux pixels réseau (i.e. maille élémentaire 10), l’antenne 44 étant formée de huit pixels superposés verticalement, l’antenne 46 étant formée de deux pixels superposés verticalement, et l’antenne 48 présentant une forme en H et comprenant deux branches verticales identiques, comprenant chacune au moins cinq mailles élémentaires (i.e. pixels) verticalement contiguës, les deux branches verticales identiques étant connectées l’une à l’autre par une branche centrale horizontale comprenant au moins quatre mailles élémentaires horizontalement contiguës, chaque maille élémentaire localisée à l’une des extrémités de la branche centrale horizontale correspondant respectivement à la troisième maille élémentaire de chacune des deux branches verticales. Il est à noter que l’exemple de la figure 3 vise à illustrer la possibilité selon la présente invention de réaliser une pluralité de formes et/ou de géométries d’antennes par combinaison de mailles élémentaire et adaptation réciproque du circuit de commutation ce qui correspond à une exploitation optimale des mailles élémentaires proposées. En d’autres termes, la présente invention permet la réalisation de toute forme ou géométrie d’antenne répondant à un besoin spécifique, y compris des formes/géométries distinctes de celles présentées et illustrées à titre d’exemple au sein des figures 2 et 3.
Chacune de ces antennes 44, 46, 48 sont réalisées en appliquant à chaque port de chaque paire de ports en vis-à-vis des mailles élémentaires de l’ensemble du réseau antennaire de la figure 3 un des trois états de connexion distincts propres à être sélectionné par le circuit de commutation reconfigurable mis en œuvre spécifiquement selon la présente invention, à savoir un état de court-circuit 50, un état d’excitation 52 ou encore un état de circuit ouvert 54.
En particulier, pour l’antenne 44, une excitation 52 est appliquée entre les accès (i.e. ports) opposés des quatrième et cinquième pixels verticaux, un court-circuit 50 est appliqué entre les autres pixels constituant l’antenne 44, tandis que tous les accès non concernés (i.e. adjacent à des pixels du réseau antennaire extérieurs à l’antenne 44) sont laissés en circuit ouvert 54. Sur la figure 3, pour des raisons de clarté, l’ensemble des circuits ouverts 54 ne sont pas représentés, mais selon la présente invention il est évident que les ports P3 (tels que représentés sur la figure 1 ) de chacun des huit pixels verticaux constituant l’antenne 44 sont en état de circuit ouvert 54 avec les ports Pi de l’ensemble adjacent horizontalement des huit pixels verticaux suivant selon une direction horizontale Ox.
Pour l’antenne 46 composée de deux pixels, une excitation 52 est appliquée entre les accès (i.e. ports) opposés P2 et P4 appartenant respectivement au pixel inférieur et pixel supérieur de l’antenne 46, les autres ports étant en état de circuit ouvert 54 (non représenté pour ne pas charger la figure).
L’antenne 48 en forme de H est propre à être excitée, via le circuit de commutation reconfigurable mis en œuvre spécifiquement selon la présente invention, au moyen d’une connexion en état d’excitation 52 des ports de la paire de ports en vis-à-vis desdites au moins deux mailles élémentaires contiguës centrales de la branche centrale horizontale du H, les ports en vis-à-vis des autres mailles élémentaires contiguës formant ladite antenne 48 en forme de H étant placé en état de court-circuit 50, les ports en vis-à-vis de mailles élémentaires dudit réseau externes à ladite antenne 48 en forme de H étant tous placés en état de circuit ouvert 54 (bien que cela ne soit pas explicitement représenté sur la figure 3 pour ne pas surcharger la figure 3). La figure 4 illustre le circuit de commutation reconfigurable du réseau antennaire proposé selon la présente invention. Un tel circuit de commutation reconfigurable permet un haut degré de reconfigurabilité et implique seulement trois états de connexion (i.e. mode) au niveau des ports (i.e. accès) de chaque maille élémentaire (i.e. pixel). Ces trois modes correspondent au court-circuit 50, à l’excitation 52 et au circuit-ouvert 54. Pour cela, un circuit de commutation est connecté entre chaque accès (i.e. port) correspondants. L’architecture du circuit de commutation présentée sur la figure 4 illustre que le circuit de commutation reconfigurable selon la présente invention comprend un ensemble électronique comprenant au moins :
- un balun 58 configuré pour transformer un signal électrique d’entrée en mode différentiel ;
- deux commutateurs unipolaires à une entrée et deux sorties SPDT 62 (de l’anglais Single Pole doubleThrow),
- un commutateur unipolaire à simple jet SPST 66 (de l’anglais Single Pole single Throw).
Plus précisément, sur la figure 4, un signal d’entrée 56 est transformé en mode différentiel grâce au balun 58 dont chacune des deux sorties différentielles V et 7C“ est respectivement transmise, via une ligne de transmission 60, vers l’entrée de chaque commutateur unipolaire à une entrée et deux sorties SPDT 62.
Chaque commutateur unipolaire à un une entrée et deux sorties SPDT 62 présente deux sorties l’une reliée via une charge résistive 64, par exemple de 50 Ohm à la masse, et l’autre reliée à la fois à l’entrée du commutateur unipolaire à simple jet SPST 66, et au potentiel 7 pour le commutateur unipolaire à une entrée et deux sorties SPDT 62 relié en entrée à la sortie différentielle 7C +, et respectivement au potentiel 7/ pour le commutateur unipolaire à une entrée et deux sorties SPDT 62 relié en entrée à la sortie différentielle 7C“.
Selon la présente invention, en état de court-circuit 50, les sorties différentielles 7C + et Vc sont dirigées vers les charges résistives 64, et le commutateur unipolaire à simple jet SPST 66 est fermé.
En état d’excitation 52, les sorties différentielles 7C + et 7C“ sont dirigées respectivement vers les potentiels 7 et 7/, et le commutateur unipolaire à simple jet SPST 66 est ouvert.
En état de circuit ouvert, les sorties différentielles C + et 7C“ sont dirigées respectivement vers les charges résistives 64, et le commutateur unipolaire à simple jet SPST 66 est ouvert.
La figure 5 illustre l’environnement 68 de simulation électromagnétique de l’application du réseau antennaire selon la présente invention à un radar à pénétration du sol. Plus précisément, selon la figure 5, une alimentation 70 alimente un tel radar 72 à pénétration du sol GPR (de l’anglais Ground Penetrating Rada ) propre à permettre l’étude de la composition et de la structure du sol, et surtout la détection et la localisation d’objets enfouis au sein du sol. Un tel radar étant placé à une distance 74 propre à émuler un scénario GPR, par exemple égale à 15 mm du sol 76 dont la permittivité est par exemple sr = 15, et la tangente de perte tan 8 = 0,1, le radar à pénétration du sol 72 étant propre à générer un champs électrique Ê au sein du sol tel qu’illustré par la figure 5.
Selon cet exemple l’élément rayonnant 12 de la figure 1 correspondant à un motif circulaire est remplacé par une forme alternative quasi-rectangulaire, la géométrie de pixel ayant, selon cet exemple, été optimisée pour minimiser le coefficient de réflexion de l’antenne 80 vue de dessus représentée en hachuré et composée de deux pixels comprenant chacun un tel élément rayonnant quasi-rectangulaire représenté avec une texture pointillée au sein du pixel (i.e. maille élémentaire) de forme carrée dont le côté mesure par exemple 100mm si bien qu’un réseau antennaire 78 constitué de quatre mailles élémentaires contiguës deux à deux, de manière similaire au réseau antennaire de la figure 2, verticalement et horizontalement, occupe une surface plane égale à 200 mm x 200 mm.
Selon cet exemple de la figure 5 dédié à l’application 68 du réseau antennaire à un radar à pénétration du sol, chaque maille élémentaire est placée avantageusement dans une cavité cubique électromagnétique, afin de focaliser le rayonnement du réseau antennaire vers le sol et éviter toute interférence avec des applications RF au-dessus du sol. Par exemple, la hauteur de cavité mesure 100 mm.
De manière non représentée, du fait qu’au sein d’un système GPR, l'antenne doit présenter la dispersion temporelle la plus faible afin d'éviter le recouvrement entre le couplage direct entre l’antenne de transmission Tx et l’antenne de réception Rx et également l’écho de la cible, pour réduire la dispersion temporelle, quatre charges résistives non représentées sur la figure 5 sont notamment ajoutées entre le pixel et les quatre coins supérieurs de la cavité l’entourant.
Comme décrit auparavant en relation avec les figures 1 et 2, à partir d’un réseau antennaire constitué de quatre mailles élémentaires contiguës deux à deux, verticalement et horizontalement selon la présente invention, il est possible de créer quatre configurations antennaire (deux polarisées horizontalement selon Ox et deux polarisées verticalement selon Oy).
Selon cet exemple de la figure 5 correspondant à un aspect optionnel de la présente invention, chaque ensemble électronique du circuit de commutation reconfigurable spécifiquement proposé selon la présente invention, et associé à chaque paire de ports en vis-à-vis est intégré au sein d’un mur métallique de ladite cavité cubique, ledit mur séparant lesdits ports de ladite paire, tel qu’illustré sur la vue de côté 82 de la paroi de la figure 5 où le circuit 84 de commutation reconfigurable spécifiquement proposé selon la présente invention et son alimentation 86 sont intégrés. Une telle utilisation des parois de cavités permet de réaliser des lignes de transmission.
Selon un autre aspect, non représenté sur la figure 5 représentant, de manière similaire à la figure 2, un réseau antennaire à double polarisation et comprenant quatre mailles élémentaires (2x2) permettant l’obtention de quatre configurations distinctes d’antennes à savoir deux antennes polarisées horizontalement et deux antennes polarisées verticalement, une telle application 68 du réseau antennaire à un radar à pénétration du sol est propre à nécessiter un système multi-antennaire ultra large bande ULB permise par un réseau antennaire selon la présente invention comprenant d’autres configurations d’antenne (en polarisation et/ou en géométrie). Par exemple, un autre réseau antennaire selon la présente invention comprenant trois géométries d’antennes distinctes non représentées, à savoir verticale à deux pixels, verticale à quatre pixels, et en H avec deux branches horizontales identiques, comprenant chacune au moins cinq mailles élémentaires (i.e. pixels) horizontalement contiguës, les deux branches horizontales identiques étant connectées l’une à l’autre par une branche centrale verticale comprenant au moins quatre mailles élémentaires verticalement contiguës, est propre à être utilisé à titre d’alternative pour répondre à d’autres besoins. Ces trois géométries sont sélectionnâmes séquentiellement via le circuit de commutation reconfigurable du réseau antennaire selon la présente invention. Ces trois géométries d’antennes distinctes sont en effet propres à présenter des comportements ULB utiles pour l’application visée par la figure 5 tout en présentant des efficacités distinctes, l’antenne verticale à quatre pixels et l’antenne en forme de H précitée à deux branches horizontales, de par leur taille électrique supérieure, étant notamment plus efficaces dans les bandes de fréquence basse permettant de détecter des cibles profondes pour une application GPR et présentant une amélioration de niveau de gain par rapport à une antenne verticale à deux pixels.
Il est à noter que le réseau antennaire selon la présente invention présente une architecture propre à être reconfigurée à souhait, en fonction de l’application, pour obtenir une résolution ou une direction de détection souhaitée. En particulier, selon les besoins, la forme en H précitée n’est pas optimale et est indiquée précédemment juste à titre d’exemple, l’architecture du réseau antennaire selon la présente invention permettant d’exploiter d’autres configurations d’antennes présentant par exemple des performances plus élevées que la forme en H précitée sur des bandes basses fréquence prédéterminées.
Il est à noter que la taille de l’antenne (formée d’une pluralité de mailles élémentaire selon la configuration activée) est un élément clé qui définit sa fréquence d’opération, ce qui est un paramètre important pour l’application GPR. Avec la solution proposée selon la présente invention, il est possible de réduire ou augmenter la fréquence d’opération de l’antenne en changeant le numéro de maille(s) qui forme(nt) cette antenne
Aussi, la reconfiguration géométrique obtenue grâce à la présente invention, et telle qu’illustrée précédemment également par la figure 3, est propre à contribuer de manière significative à l’amélioration des performances d’un système GPR, cette reconfiguration, apportant un degré de liberté pour synthétiser les performances de l’antenne en accord avec les besoins instantanés du système, et permettant de créer encore plus d’antennes dont la géométrie n’est pas limitée à un nombre spécifique des pixels.
L’homme du métier comprendra que l’invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits, ni aux exemples particuliers de la description, les modes de réalisation et les variantes mentionnées ci-dessus étant propres à être combinés entre eux pour générer de nouveaux modes de réalisation de l’invention.
La présente invention permet ainsi de reconfigurer la géométrie antennaire en fonction du besoin système correspondant par exemple au besoin et/ou de déplacer sa fréquence d’opération d’élargir la taille électrique (hauteur et/ou largeur) d’antenne pour augmenter son efficacité de rayonnement et son gain, au besoin de déplacer le centre de phase de l’antenne excitée sur la surface du réseau, au besoin de démultiplier le nombre de sources pour densifier (diminuer l’espace inter éléments (i.e. la taille de maille élémentaire afin de diminuer l’espace entre les antennes, la réduction de la taille de maille élémentaire impliquant une diminution de l’espace inter éléments)) dans les bandes de fréquence hautes, au besoin de changer la polarisation des mailles élémentaires pour exploiter les propriétés de polarisation, au besoin de charger des extrémités d’antennes pour atténuer les phénomènes de réflexions internes en bout de ligne propres à déformer les signaux émis (de l’anglais ringing) en temporel (utile en application de radar de sol) mais également pour atténuer le couplage inter-éléments (i.e. entre mailles élémentaires), tout en restant reconfigurable à la demande du système de télécommunication ou radar propre à intégrer le réseau antennaire selon la présente invention.
En effet, comme vu précédemment, à partir d’un pixel (i.e. maille élémentaire) unitaire à quatre accès (i.e. ports), une partie de réseau antennaire comportant, selon un premier exemple, 2x2 pixels peut être notamment conçue selon la présente invention, à partir de laquelle il est possible de configurer l’excitation des accès (i.e. ports) voisins (i.e. en vis-à-vis), grâce à l’intégration d’un circuit de commutation RF (autrement appelé réseau d’alimentations) pour créer quatre antennes polarisées soit selon Ox ou bien selon Oy.
Un tel circuit de commutation RF permet d’imposer un mode d’excitation spécifique à chaque accès (i.e. port) pour exciter des antennes de plus grande taille électrique et permet ainsi d’utiliser de manière optimale la surface occupée par des éléments rayonnants, notamment pour une application à un réseau d’antenne pour radar de sol (GPR), ou à un réseau d’antenne pour la surveillance de spectre et la goniométrie, ou encore pour toute application de télécommunication ou radar où le spectre est balayé par sous-bandes successives ou bien à l’aide de polarisations multiples successivement.

Claims

REVENDICATIONS
1. Réseau antennaire (14) reconfigurable comprenant une pluralité de mailles élémentaires (10) identiques, chaque maille présentant au moins une symétrie, notamment une maille carrée, et comprenant un élément rayonnant (12) présentant : au moins quatre ports (Pi, P2, P3, P4) répartis deux à deux de part et d’autre de chaque médiane (MH, Mv) d’un côté de maille (10), le réseau antennaire étant caractérisé en ce qu’il comprend en outre un circuit de commutation reconfigurable propre à imposer un mode d’excitation spécifique à chaque port en étant propre à générer trois états (50, 52, 54) de connexion distincts entre chaque port de chaque paire (16) de ports en vis-à-vis, chaque port d’une paire (16) appartenant à deux mailles élémentaires (10) distinctes, superposées verticalement ou adjacentes horizontalement, au sein dudit réseau antennaire (14).
2. Réseau antennaire selon la revendication 1 , dans lequel les trois états de connexion correspondent à : un court-circuit (50) ; une excitation (52) un circuit ouvert (54).
3. Réseau antennaire selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’élément rayonnant (12) au sein de la maille élémentaire (10) correspond à un motif circulaire.
4. Réseau antennaire selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel au moins une antenne (18, 26, 32, 38, 46) dudit réseau antennaire est formée d’au moins deux mailles élémentaires (10) contiguës verticalement et/ou horizontalement, lesdites au moins deux mailles élémentaires contiguës étant connectées, via ledit circuit de commutation reconfigurable, au moyen d’une connexion en état d’excitation (52) des ports de la paire de ports en vis-à-vis desdites au moins deux mailles élémentaires contiguës.
5. Réseau antennaire selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel au moins une partie (B) dudit réseau antennaire est carrée et formée de quatre mailles élémentaires contiguës deux à deux, verticalement et horizontalement, et propre à être excitée selon quatre configurations distinctes (Ci, C2, C3, C4), associées respectivement, via ledit circuit de commutation reconfigurable, à un agencement distinct d’une configuration à une autre, de connexions entre chaque port de chaque paire (16) de ports en vis-à-vis, chaque port d’une paire (16) appartenant à deux mailles élémentaires distinctes superposées verticalement ou horizontalement au sein de ladite partie carrée formée de quatre mailles élémentaires (10) contiguës deux à deux, verticalement et horizontalement.
6. Réseau antennaire selon la revendication 5, dans lequel deux (Ci, C3) desdites quatre configurations distinctes (Ci, C2, C3, C4) sont associées à une polarisation horizontale et deux (C2, C4) autres desdites quatre configurations distinctes sont associées à une polarisation verticale.
7. Réseau antennaire selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel au moins une antenne (48) dudit réseau antennaire est en forme de H et comprend deux branches verticales identiques, comprenant chacune au moins cinq mailles élémentaires verticalement contiguës, les deux branches verticales identiques étant connectées l’une à l’autre par une branche centrale horizontale comprenant au moins quatre mailles élémentaires horizontalement contiguës, chaque maille élémentaire localisée à l’une des extrémités de la branche centrale horizontale correspondant respectivement à la troisième maille élémentaire de chacune des deux branches verticales.
8. Réseau antennaire selon la revendication 7, dans lequel ladite antenne en forme de H est propre à être excitée, via le circuit de commutation, au moyen d’une connexion en état d’excitation (52) des ports de la paire de ports en vis-à-vis desdites au moins deux mailles élémentaires contiguës centrales de ladite branche centrale horizontale, les ports en vis-à-vis des autres mailles élémentaires contiguës formant ladite antenne en forme de H étant placés en état de court-circuit (50), les ports en vis-à-vis de mailles élémentaires dudit réseau externes à ladite antenne (48) en forme de H étant placés en état de circuit ouvert (54).
9. Réseau antennaire selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel, pour chaque paire de ports en vis-à-vis, appartenant à deux mailles élémentaires distinctes superposées verticalement ou horizontalement, le circuit de commutation reconfigurable comprend un ensemble électronique comprenant au moins :
- un balun (58) configuré pour transformer un signal électrique d’entrée en mode différentiel ;
- deux commutateurs unipolaires à une entrée et deux sorties SPDT (62),
- un commutateur unipolaire à simple jet SPST (66). 19
10. Réseau antennaire selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque maille élémentaire (10) est placée dans une cavité cubique électromagnétique.
11. Réseau antennaire selon les revendications 9 et 10, dans lequel chaque ensemble électronique associé à chaque paire de ports en vis-à-vis est intégré au sein d’un mur métallique de ladite cavité cubique, ledit mur séparant lesdits ports de ladite paire.
12. Radar à pénétration du sol comprenant un réseau antennaire reconfigurable selon la revendication 10 ou 1 1.
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