FR2461373A1

FR2461373A1 - Antenne a cavite cylindrique

Info

Publication number: FR2461373A1
Application number: FR8015378A
Authority: FR
Inventors: Kenneth James Edney
Original assignee: EMI Ltd
Current assignee: EMI Ltd
Priority date: 1979-07-12
Filing date: 1980-07-10
Publication date: 1981-01-30
Also published as: US4369447A; FR2461373B1; DE3023055A1

Abstract

ANTENNE. ELLE COMPORTE UNE CAVITE CYLINDRIQUE 1 A EXTREMITE OUVERTE DELIMITEE PAR UNE PAROI LATERALE 1 ET PAR UNE PAROI DE FOND 12. UN REVETEMENT CONDUCTEUR 5 DISPOSE SUR UN SUBSTRAT ISOLANT 4 REPOSE SUR LA PAROI DE FOND 12. LE REVETEMENT 5 EST SEPARE DE LA PAROI LATERALE 11 PAR UN ESPACE ANNULAIRE 2. UNE LIGNE COAXIALE 7, 8 INTRODUIT L'ENERGIE HYPERFREQUENCE DANS LA ZONE SITUEE ENTRE LE REVETEMENT 5 ET LA PAROI 12. CETTE ZONE SERT DE LIGNE DE TRANSMISSION RADIALE QUI ASSURE LE COUPLAGE ENTRE LE CABLE COAXIAL ET LA CAVITE. APPLICATION AUX ANTENNES.

Description

i

La présente invention concerne des antennes.

Il est désirable dans de nombreuses situations

de réaliser une petite antenne à profil surbaissé de fa-

çon à ne pas avoir d'effet important sur la forme du corps sur lequel l'antenne est montée. Des exemples de telles antennes ont été décrits dans l'ouvrage "Antenna Engineering Handbook" de Jasik publié par McGraw Hill,

pages 27-35 et 27-36 et pages 8-8 à 8-15. L'une des an-

tennes décrites est une antenne à fente annulaire. Une antenne à fente annulaire peut être représentée par

l'extrémité ouverte d'un câble coaxial de grand dia-

mètre, à faible impédance caractéristique. La caracté-

ristique essentielle des antennes à fente annulaire dé-

crites est que l'ouverture de la fente annulaire est de

niveau avec le plan de mise à la masse conducteur.

Il est déjà connu de placer des cavités

derrière les antennes, par exemple, de réaliser une an-

tenne à fente rectangulaire renforcée par une cavité, comme représenté dans le paragraphe 8-9 de l'ouvrage de

Jasik précité. La page 27-36 de l'ouvrage de Jasik re-

présente une antenne à fente annulaire renforcée par une

cavité. Cependant, dans ce cas, la cavité est essentiel-

lement un résonateur à élément concentrés et non une structure résonante à éléments répartis. Dans ce cas également, la fente annulaire est essentiellement de

niveau avec un plan de mise à la masse.

L'un des buts de la présente invention est

de réaliser une antenne différente perfectionnée.

Conformément à la présente invention, il est prévu une antenne qui comprend une cavité cylindrique délimitée par une paroi latérale et par une paroi de fond électriquement conductrices, une plaque conductrice espacée de l'embouchure de la cavité à laquelle elle fait face et espacée des parois de la cavité dont elle est électriquement isolée et des moyens pour introduire

une énergie électromagnétique hyperfréquence dans l'es-

pace situé entre la plaque et la paroi de fond ou pour

recevoir une telle énergie de cet espace de façon à in-

troduire cette énergie dans la cavité ou à la recevoir de la cavité.

On comprendra mieux l'invention et la ma-

nière dont elle peut être mise en oeuvre en se référant aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels: Les figures 1A et 2A sont des vues en coupe verticale respectivement suivant la ligne B-B de la figure 1A et suivant la ligne B-B de la figure 2A; La figure 3A représente la variation de la

fréquence de résonance pour divers paramètres d'une an-

tenne; et

La figure 3B représente un diagramme de rayon-

nement type.

Comme représenté sur les figures 1A et 1B auxquelles on se référera, une cavité circulaire 1 ayant une embouchure ouverte est formée à l'intérieur dNUnorgane, au moins la paroi latérale 11 et la paroi

de fond 12 de la cavité étant électriquement conduc-

trices. La cavité est entourée d'un plan 10 de mise à la masse. Un disque circulaire 3 est placé à l'intérieur

de la cavité, ce disque étant espacé de la paroi laté-

rale de la cavité, comme représenté, de sorte qu'une

région annulaire 2 est formée entre le disque et la pa-

roi latérale de la cavité. Le disque comprend un substrat

diélectrique 4 électriquement isolé sur lequel est dis-

posé un revêtement 5 électriquement conducteur. Le

substrat repose sur la paroi de fond ou base de la ca-

vité et, de ce fait, le disque est espacé de l'embou-

chure de la cavité. Un alésage 6 est formé dans la pa-

roi de fond de la cavité concentriquement avec le dis-

que et la cavité. Une partie de câble coaxial s'étend à travers l'alésage, le conducteur intérieur 7 de ce câble étant raccordé au revêtement 5 et le conducteur extérieur 8 du câble étant raccordé aux parois de la cavité. Le revêtement 5 et le substrat 4 forment une ligne de transmission radiale qui introduit l'énergie

du câble coaxial 7, 8 dans la cavité. La région annu-

laire 2 forme une région de transition entre la ligne

de transmission radiale et la cavité.

Il n'est pas nécessaire que la cavité et le disque soient circulaire mais ils peuvent avoir une

forme appropriée quelconque. Par exemple, on peut utili-

ser une cavité et un disque semi-circulaires. Les

figures 2A et 2B représentent deux cavités semi-circu-

laires disposées côte à côte.

Sur la figure 2, les éléments équivalents aux éléments de la figure 1 ont été désignés par les

mêmes références que sur la figure 1i Une description

des figures 2A et 2B apparaît, par conséquent, inutile.

La cavité circulaire donne un diagramme de

réponse d'antenne ayant une symétrie circulaire, d'au-

tres formes donneraient des diagrammes différents.

Le rayonnement au-delà du plan 10 de mise à

la masse est principalement influencé par les dimen-

sions de la cavité 1. La fréquence de résonance de l'antenne circulaire est fonction de la profondeur h

de la cavité, du diamètre D de la cavité et du dia-

mètre d du disque, comme représenté sur la figure 3A pour des exemples de l'antenne dans lesquels D=25 mm et

d- 20 mm et respectivement 22 mm. On pense que la fré-

quence de résonance diminue lorsque le diamètre D de la cavité s'accroit. Le diamètre D de la cavité et le

diamètre d du disque déterminent initialement une fré-

quence de résonance qui peut être déplacée à une autre fréquence à l'intérieur d'un large intervalle par un choix approprié de la Profondeur h.

La bande passante de l'antenne s'accroit lors-

que la profondeur h de la cavité s'accroit.

Par rapport à une antenne à fente annulaire

classique, l'invention a réalisé une antenne qui pos-

sède une plus grande capacité de fournir une fréquence de résonance désirée lorsqu'elle est adaptée à un càble coaxial ayant une impédance prédéterminée. Cependant,

le problème de conception de l'antenne est très com-

plexe et nécessite l'adaptation de la ligne de trans-

mission radiale (le disque imprimé), dont l'impédance

varie en fonction du diamètre de la partie de câble coa-

xiale située dans la cavité, l'impédance de la cavité

étant fonction des dimensions de la cavité.

Un diagramme de rayonnement caractéristique a été représenté sur la figure 3B. Ce diagramme est produit en montant une antenne, telle que l'une de celles représentées sur la figure 1A et sur la figure 1B, sur un plan de mise à la masse. La caractéristique de zéro est bonne et les lobes parasites dans cette

région sont pratiquement inexistants.

Bien que la cavité ait été représentée dans les figures comme étant entourée d'un plan 10 de mise à la masse,

ce plan de mise à la masse n'est-pas indispensable.

Ainsi, l'antenne peut comporter une cavité à paroi

mince, un peu comme une antenne-cornet.

Bien que l'antenne de l'invention ait été

décrite comme étant une antenne émettrice de rayon-

nement, elle peut également fonctionner en récepteur de rayonnement.

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Claims

REVENDICATIONS

1 - Antenne caractérisée en ce qu'elle com-

prend une cavité cylindrique (1) à embouchure ouverte délimitée par une paroi latérale (11) et par une paroi de fond (12) électriquement conductrices une plaque conductrice (3) espacée de l'embouchure de la cavité à laquelle elle fait face et espacée des parois de la cavité dont elle est électriquement isolée et des

moyens (7, 8) pour introduire une énergie électro-

magnétique hyperfréquence dans l'espace situé entre la plaque et la paroi de fond ou pour recevoir une telle

énergie de cet espace de façon à introduire cette éner-

gie dans la cavité ou à la recevoir de la cavité.

2 - Antenne selon la revendication 1, ca-

ractérisée en ce que la plaque est constituée par un revêtement (5) électriquement conducteur disposé sur un substrat (4) électriquement isolant qui repose sur la

paroi de fond (12).

3 - Antenne selon l'une des revendications

1 et 2, caractérisée en ce que la cavité (1) a une

section transversale circulaire.

4 - Antenne selon l'une des revendications

1 et 2, caractérisée en ce que la cavité (1) a une

section transversale emi-circulaire.

- Antenne selon l'une des revendications

1 à 4, caractérisée en ce que les moyens d'introduc-

tion d'énergie comprennent une partie de câble coaxial ayant un conducteur central (7) raccordé à la plaque (5) et un conducteur extérieur (8) raccordé à la paroi

de fond (12).

6 - Antenne selon l'une des revendications 1

à 5, caractérisée en ce qu'elle comporte, en outre, un plan de mise à la masse entourant l'embouchure de la cavité.