FR2572592A1 - Antenne en nappe pour micro-ondes - Google Patents

Abstract

LA PRESENTE ANTENNE EN NAPPE POUR MICRO-ONDES POLARISEES CIRCULAIREMENT COMPREND DES CORPS D'ANTENNE 12 QUI PORTENT CHACUN AU MOINS UNE PAIRE DE LIGNES FORMEES PAR DES MICROBANDES 13, 13A ET QUI SONT MONTEES SUR UN BATI DE SUPPORT 11 A L'AIDE DE MOYENS PERMETTANT DE POSITIONNER DE FACON MOBILE CES CORPS LE LONG D'UN PLAN COMPRENANT UN AXE PERPENDICULAIRE AU PLAN DU CORPS D'ANTENNE ET UN AUTRE AXE S'ETENDANT DANS LA DIRECTION DE LA LARGEUR DE CHAQUE PAIRE DE MICROBANDES. ON PEUT AINSI REGLER AU CHOIX LA DIRECTION DE RAYONNEMENT PRINCIPALE DE L'ANTENNE EN NAPPE DANS UNE ZONE TRIDIMENSIONNELLE DE MANIERE QUE CETTE DIRECTION SOIT OPTIMALE PAR RAPPORT AU SATELLITE DE RADIO ET TELEDIFFUSION GEOSTATIONNAIRE AFIN D'AMELIORER CONSIDERABLEMENT LE GAIN DE RECEPTION.

Description

Antenne en nappe pour micro-ondes La présente invention concerne une

antenne en nappe pour micro-ondes destinée à recevoir des ondes polarisées circulairement. L'antenne en nappe pour micro-ondes du type concerné se révèle efficace pour recevoir des ondes polarisées circulairement transmises dans la bande SHF, en particulier dans la bande de 12 GHz, à partir d'un satellite de radio et télédiffusion géostationnaire lancé dans l'espace cosmique à

une altitude de 36 ooo km par rapport à la terre.

Les antennes utilisées d'une façon générale par les

auditeurs pour recevoir de telles ondes polarisées circulai-

rement et envoyées par un satellite de radio et télé-

diffusion géostationnaire sont des antennes paraboliques érigées sur le toit, ou à un endroit analogue, des immeubles d'habitation. Toutefois, l'antenne parabolique soulève des problèmes en ce sens qu'elle est susceptible de tomber facilement en présence d'un vent violent par suite de sa structure volumineuse, ce qui fait qu'un moyen supplémentaire destiné à supporter de façon stable cette antenne est nécessaire et que ce moyen de support exige, en outre, un travail difficile de fixation d'éléments de renforcement formant la partie principale du moyen de support, ce travail pouvant même se traduire par un coût plus élevé que celui de

l'antenne elle-même.

Pour tenter d'éliminer ces problèmes propres à l'antenne parabolique, on a suggéré dans la demande de brevet Japonais publiée N 57-99803 une antenne en nappe dont la configuration complète est plane et qui comprend

une multiplicité de lignes coudées formées par des micro-

bandes disposées par paires sur la surface supérieure d'un corps d'antenne formé d'un substrat isolant en une fibre de verre noyée dans du Téflon, en polyéthylène ou analogue, et d'un conducteur de mise à la terre présent sur la

totalité de la surface inférieure du corps de l'antenne.

Les paires des lignes que constituent les microbandes sont reliées respectivement à une de leurs extrémités à chacun des conducteurs de ligne ramifiés formés par des bandes que comporte un circuit d'alimentation en énergie d'une connexion rotative, tandis qu'une résistance de terminaison est reliée à l'autre extrémité des paires respectives, de sorte qu'un courant d'ondes progressives peut être fourni en parallèle à ces paires avec la même amplitude et la même phase. Dans ce cas, les parties coudées comprises dans chaque microbande de chaque paire sont disposées de manière à être décalées par rapport aux parties coudées de la microbande adJacente, de sorte que les phases spatiales

des microbandes de chaque paire sont mutuellement diffé-

rentes et que le lobe du diagramme de rayonnement se trouve réduit au point d'accentuer la directivité de l'ensemble de l'antenne en nappe. En supposant que l'axe "x" est l'axe vertical par rapport au plan comprenant le corps de l'antenne, l'axe "y"est l'axe s'étendant dans la direction de la largeur des microbandes appariées, et l'axe "z"est l'axe s'étendant dans la direction longitudinale des microbandes respectives, il est possible de déterminer convenablement la direction de rayonnement principal de l'antenne en

nappe pour obtenir le gain maximal de réception en modi-

fiant les dimensions des parties coudées des microbandes respectives de manière à disposer leur directivité dans le

plan x-y afin qu'elle se trouve dans la direction optimale.

La disposition mentionnée ci-dessus simplifie efficacement la structure de l'antenne destinée aux ondes polarisées circulairement et la rend peu coûteuse et même apte à être montée directement sur une surface d'un mur d'immeuble d'habitation, en supprimant ainsi la nécessité de tout moyen de support supplémentaire de manière à

réduire considérablement les coûts de montage nécessaires.

Toutefois, dans cette antenne en nappe, on peut modifier dans une certaine mesure la direction de rayonnement principale dans le plan x-z, mais on ne peut pas encore la régler dans le plan x-y, c'est-à-dire qu'il n'est pas possible de régler la direction de rayonnement principal au choix dans tous les plans ou, autrement dit, dans une zone tridimensionnelle. Pour cette raison, l'antenne mentionnée ci-dessus présente encore des défauts, en ce sens qu'il faut abaisser le gain de réception quand la surface de montage d'antenne des immeubles d'habitation est inclinée par rapport à une position voulue permettant d'obtenir le gain de réception maximal dans le plan correspondant au plan x-y de l'antenne, ou lorsqu'il est nécessaire d'incliner l'antenne par rapport à la position donnant le gain de réception maximal pour minimiser

l'influence du vent ou de la neige.

La présente invention a donc pour objet principal de fournir une antenne en nappe pour micro-ondes dont on peut régler le faisceau principal non seulement dans le plan x-z mais également dans le plan x-y, afin de pouvoir

régler au choix l'angle d'incidence des micro-ondes trans-

mises par le satellite de radio et télédiffusion géo-

stationnaire dans une zone tridimensionnelle et d'améliorer

ainsi le gain à la réception.

Selon la présente invention, on atteint cet objet en réalisant une antenne en nappe pour miero-ondes qui comprend une multiplicité de paires de lignes formées par des microbandes coudées comportant chacune des parties coudées disposées en chicane dans chacune des paires, et un circuit d'alimentation en énergie comprenant, sous forme d'une connexion rotative, des lignes ramifiées et reliées respectivement à une des extrémités de chaque paire de

microbandes, cette antenne comprenant,en outreune multi-

plicité de corps d'antenne en une matière diélectrique, supportant respectivement au moins une des paires de lignes formées par les microbandeset un bâti de support de corps d'antenne, les corps d'antenneétant montés-dans le bâti à l'aide de moyens permettant de positionner de façon mobile ces corps d'antenne le long d'un plan comprenant un axe perpendiculaire au plan de chaque corps d'antenne et un autre axe s'étendant dans la direction de la largeur de

chaque paire de lignes formées par les microbandes.

D'autres objets et avantages de la présente invention

apparaitront dans la description détaillée donnée ci-après

en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective schématique d'une antenne en nappe vue d'un de ses c8tés longitudinaux pour montrer la disposition complète adoptée dans un mode de réalisation selon la présente invention; la figure 2 est une vue en perspective agrandie pour montrer les détails d'un des corps d'antenne utilisés dans l'antenne en nappe de la figure 1; la figure 3 est une vue en perspective schématique d'une antenne en nappe vue d'un de ses c8tés longitudinaux pour montrer la disposition complète adoptée dans un autre mode de réalisation selon la présente invention; la figure 4 est une vue en perspective agrandie d'un circuit d'alimentation en énergie utilisé dans l'antenne en nappe de la figure 3; la figure 5 est une vue en perspective montrant la disposition complète adoptée dans un autre mode de réalisation encore de l'antenne en nappe selon la présente invention; la figure 6 est une vue en perspective agrandie d'un premier moyen de positionnement de l'antenne en nappe de la figure 5; et la figure 7 est une vue en perspective agrandie d'un second moyen de positionnement de l'antenne en nappe de la

figure 5.

Bien que la présente invention sera décrite en référence aux modes de réalisation préférés représentés sur les dessins, il est bien entendu qu'elle n'est pas

limitée à ces modes de réalisation particuliers.

Selon la présente invention, une multiplicité de corps d'antenne comportant chacun au moins une paire de lignes formées par des microbandes sont disposés en étages espacés d'une distance correspondant à un multiple entier d'une longueur d'onde spatiale Jo d'une micro-onde transmise à partir d'un satellite de radio et télédiffusion géo- stationnaire. En se référant aux figures 1 et 2, on voit qu'une antenne en nappe 10 comprend un bâti de support ll sur lequel sont montés respectivement une multiplicité de corps 12 d'antenne suivant un angle 0 par rapport au plan du bâti auquel ces corps sont fixés directement ou enrvue d'une rotation à l'aide d'un accouplement rotatif approprié

(non représenté ici) à leurs deux extrémités longitudinales.

Les corps 12 d'antenne sont espacés mutuellement d'une distance "d" séparant leurs surfaces opposées, et cette distance "d" est calculée de manière à être égale à "n" fois ("n" étant un nombre naturel) la longueur d'onde spatiale AO de l'onde d'émission arrivant du satellite, mais peut être modifiée de façon appropriée par déplacement

des corps 12 d'antenne le long du bâti de support 11.

Les corps 12 d'antenne comprennent respectivement un substrat diélectrique sur la face arrière duquel est fixé un conducteur de mise à la terre et sur la face avant duquel ont été formées, par exemple au moyen d'un procédé d'attaque chimique, 2n lignes formées par des microbandes 13 et 13a("n" étant un nombre naturel, bien que le dessin

ne montre que deux de ces microbandes à titre d'exemple).

La formation et la disposition des microbandes 13 et 13a

ou la formation et la disposition adoptées spécifiquement -

en fonction du réglage de la direction de rayonnement a0 principal dans le plan x-z peuvent être sensiblement identiques à la formation et à la disposition décrites dans la demande de brevet japonais publiée mentionnée précédemment. En d'autres termes, les microbandes parallèles l'une à l'autre dans chaque paire sont coudées à des positions mutuellement décalées, de manière à procurer des phases spatiales mutuellement différentes et une action

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d'interférence entre les microbandes appariées, afin de restreindre le lobe du diagramme de rayonnement et d'accentuer

la directivité de l'antenne.

Sur un des c'tés du bâti de support 11, un connecteur coaxial 14 est relié à une des extrémités des microbandes appariées 13 et 13a de chacun des corps 12 d'antenne,et des câbles coaxiaux ramifiés 16, reliés par l'intermédiaire de connecteurs ramifiés 15 pour former un circuit d'alimentation

en énergie d'une connexion rotative, sont connectés respective-

ment à chacune des paires de connecteurs coaxiaux adJacents 14, tandis qu'une résistance de terminaison 17 est reliée à l'autre extrémité de chaque paire des microbandes 13 et 13a, de sorte qu'un courant d'ondes progressives peut être fourni

aux microbandes appariées respectives 13 et 13a par l'inter-

médiaire du circuit d'alimentation des câbles coaxiaux 16,

cela parallèlement,avec la même amplitude et la même phase.

Dans la disposition adoptée ci-dessus, la distance "'d" séparant les phases opposées des corps d'antenne respectifs 12 et qui est fixée de manière à être un multiple entier de la longueur d'onde spatiale O de la micro-onde reçue (ou émise) entra!ne l'inclinaison en fonction de la distance "d" de la surface à phase mutuelle égale des paires respectives de microbandes du corps 12 d'antenne de sorte que la direction de rayonnement principale peut être inclinée suivant un certain angle par rapport à l'axe "x" dans le plan x-y, grâce à quoi, en combinaison avec la disposition connue adoptée pour régler la direction de rayonnement principaledans le plan x-z, on peut régler de façon optimale le faisceau principal dans les limites de -0 la zone tridimensionnelle comprenant à la fois le plan x-z et le plan x-y et on peut doter librement l'antenne d'une

fonction dite de "vision latérale".

Dans le mode de réalisation illustré, un déphaseur (bien que non représenté) peut être connecté aux paires respectives des microbandes 13 et 13a de chacun des corps 12 d'antenne de manière que l'on puisse aJuster de façon 7. fine la phase des courants d'ondes progressives parcourant les microbandes respectives 13 et 13a, grâce à quoi on peut

obtenir que la surface à phases égales mutuelles des micro-

bandes appariées respectives 13 et 13a soit inclinée de manière que la direction de rayonnement principale puisse être réglée dans le plan x-y. Quand l'angle 0 des corps 12 d'antenne par rapport au bâti de support 11 est relativement faible, il est souhaitable d'augmenter la largeur du corps 12 d'antenne ainsi que le nombre de paires de microbandes

13 et 13a.

De plus, le circuit d'alimentation en énergie comprenant les connecteurs de ramification 15 et les câbles coaxiaux 16 dans le mode de réalisation précédent peuvent être remplacés par des cartes 28 de circuits imprimés, comme représenté sur les figures 3 et 4. Dans ce cas, la carte 28 de circuits imprimés est réalisée de manière à comporter dans la connexion rotative des lignes sous forme de bandes 26 ramifiées et reliées respectivement à leur extrémité de terminaison à un connecteur coaxial associé 24 de chaque corps d'antenne 22 par l'intermédiaire de

connecteurs coaxiaux 29 et de raccords de connexion 30.

Les autres dispositions de construction et de fonctionnement

de ce mode de réalisation des figures 3 et 4 sont sensible-

ment identiques à celles du mode de réalisation des figures 1 et 2, et les éléments constitutifs correspondant à ceux de ce dernier sont désignés par les mêmes références

numériques auxquelles a été 10.

Selon une autre caractéristique de la présente invention, une multiplicité de corps d'antenne comprenant o30 respectivement une multiplicité de paires de lignes-sous forme de microbandes et le circuit d'alimentation en énergie de ces corps d'antenne sont montés sur un bâti de support

de telle sorte que les corps d'antenne puissent être dé-

placés mécaniquement dans les modes tridimensionnels comprenant les plans x-z et x-y. En se référant aux figures 5 à 7, une antenne en nappe 110 comprend un bâti de support 111 sur lequel les corps d'antenne 114 et 114a sont montés respectivement en étant supportés à leurs extrémités longitudinales par une paire de premièr et

second moyens de positionnement 112 et 113 ou 112a et l3a.

Bien que cela n'ait pas été représenté, les corps d'antenne 114 et 114a eux-mêmes sont identiques à ceux de la demande de brevet Japonais publiée mentionnée précédemment, c'est-à-dire qu'une pluralité de paires de lignes constituées

par des microbandes sont formées sur chaque substrat di-

électrique de manière à s'étendre de préférence dans la direction longitudinale du corps, entre les premier et

second moyens de positionnement, et que le circuit d'ali-

mentation en énergie est connecté aux paires des microbandes

de chaque substrat, à l'une de leurs extrémités longitudi-

nales, tandis qu'une résistance de terminaison est connectée

à chaque paire de microbandes, à leur autre extrémité.

Lespremiersmoyensde positionnement 112 et 112a comprennent respectivement un guide 115 ou 115a à section en U qui a une forme allongée et qui est érigé sur le bâti de support 111. Comme les moyens 112 et 112a ont sensiblement la même structure, on ne donnera une explication que pour un seul de ces moyens. Comme on peut-le voir sur la figure 6, un support coulissant 116 en forme-de botte est inséré dans le guide 115 en vue d'un coulissement vertical dans ce dernier, c'est-à-dire le long de l'axe "x" perpendiculaire au plan du corps d'antenne 114. Le support coulissant 116 est ouvert au moins à son c8té supérieur etcomporte au centre de sa plaque de base 117 un trou taraudé dans lequel se visse une vis 118 de réglage de hauteur dont l'extrémité inférieure vient buter contre la surface supérieure du bâti de support 111. Une paroi latérale 119 du support coulissant 116 découverte par l'ouverture verticale du guide 115 supporte une tige 120 qui y est fixée et qui s'étend latéralement et est accouplée à l'extrémité longitudinale du corps d'antenne 114 sur le c8té circuit d'alimentation en énergie. Le guide 115 est pourvu, sur une de ses parois latérales, d'une fente de guidage 121, une vis de calage 122 sur laquelle est vissé un écrou de calage 123 traverse cette fente de guidage 121 ainsi qu'une des parois latérales du support coulissant 116 disposée en face de la fente 121, et un ressort de traction 124 e s t accroché à une de ses extrémités à la vis 122 et à son autre extrémité à une saillie d'accrochage 125 solidaire du guide 115 à la partie

inférieure de la fente de guidage 121. Grâce à cette dispo-

sition, si on fait tourner axialement dans un sens la vis de réglage 118 sur le bâti de support 111, le support coulissant 116 se déplace vers le haut ou vers le bas en même temps que l'extrémité, côté circuit d'alimentation en énergie, du corps d'antenne 114 etsi on bloque l'écrou de calage 123 dans la position voulue le long de la fente 121, on peut fixer de façon réglable dans la position voulue l'extrémité concernée du corps d'antenne 114. En d'autres

termes, le corps d'antenne 114 peut être déplacé mécanique-

ment le long du plan x-z défini par l'axe "x" vertical par rapport au plan du corps d'antenne et par l'axe "z" s'étendant dans la direction longitudinale des lignes

formées par les microbandes.

Les seconds moyens de positionnement 113 et 13a comprennent respectivement un bâti de réglage 126 ou 126a qui a une section droite en forme de L et qui est érigé sur le bâti de support 111. Ces moyens 113 et 113a ont sensiblement la même structure et on n'en décrira qu'un seul. Comme on peut le voir sur la figure 7, le bâti de réglage 126 est fixé au bâti de support 111 par le bord d'extrémité inférieure de la branche 127 de côté plus long 0 du bâti de réglage en forme de L à l'aide d'une charnière 128 de sorte que, lorsque l'on déplace vers le haut et vers le bas l'extrémité, côté circuit d'alimentation en énergie,

du corps d'antenne 114 à l'aide du premier moyen de position-

nement 112, le second moyen de positionnement 113 bascule dans le plan xz, c'est-à-dire dans un plan vertical

perpendiculaire au plan de l'aile 127 de côté plus long.

Une vis de réglage 130 se visse dans un trou taraudé ménagé dans l'aile 129 de côté plus long du bâti de réglage 126 en forme de L de manière à s'étendre horizontalement dans la direction de la largeur du corps d'antenne 114, un élément de basculement 131 est fixé à son extrémité inférieure à une partie terminale extérieure d'une tige d'accouplement 132 qui est accouplée à son autre extrémitéiou extrémité intérieure,à l'extrémité, c8té résistance de terminaison, du corps d'antenne 114 et est supportéede façon axialement tournante par l'aile 127 de c8té plus long du bâti 126, et l'élément de basculement 131 est disposé de manière à buter contre l'extrémité de la vis 130. Une fente de guidage curviligne 133 est formée dans l'aile 127 de c8té plus long du bâti de réglage 126, une vis de calage 134 sur laquelle est vissé un écrou de calage 135 fait saillie hors de l'élément mobile 131 pouvant coulisser le long de l'aile 127 de c8té plus long du bâti 126 et traverse la fente 133, et un ressort de traction 136 est accroché à une de ses extrémités à la vis de calage 134 et à son autre extrémité à une saillie d'accrochage 137 solidaire de l'aile 127 de côté plus long à la partie d'angle inférieure de cette dernière. Par conséquent, grâce à cette disposition, une rotation axiale de la vis de réglage 130 dans l'un ou l'autre sens autour de son axe a pour effet de faire tourner l'élément de basculement 131 avec la tige 132 autour de son axe et, de ce fait, le corps d'antenne 114 tourne autour de la tige 132. C'est pourquoi, si on bloque dans une position voulue l'écrou de calage 135 que la rotation-ci-dessus fait glisser le long de la fente 133, on peut fixer le corps d'antenne 114 dans une position angulaire voulue. En d'autres

termes, le corps d'antenne 114 est ainsi déplaçable mécani-

quement dans le plan x-y défini par l'axe "x" vertical par rapport au plan du corps de l'antenne et par l'axe "y" s'étendant dans la direction de la largeur des lignes

formées par les microbandes.

Par conséquent, dans le mode de réalisation des il

figures 5 à 7, on peut obtenir mécaniquement les déplace-

ments de réglage des corps d'antenne respectifs dans les plans x-z et x-y à l'aide des premier et second moyens de positionnement 112, 112a et 113, 113a, de sorte que l'on peut déplacer de façon réglable dans la zone tridimension- nelle de façon indépendante chacun des corps d'antenne disposés parallèlement sur le bâti de support 111, on peut de ce fait éliminer convenablement toute fluctuation de la directivité entre les corps d'antenne respectifs et on peut lO disposer de façon appropriée les surfaces réceptrices de micro-ondes des corps d'antenne respectifs afin d'obtenir le gain de réception maximal et d'améliorer ainsi le gain

total de l'ensemble des corps d'antenne.

Il est bien entendu que diverses variantes peuvent être apportées à la présente-invention. Par exemple, on a décrit l'utilisation de deux corps d'antenne dans le mode de réalisation des figures 5 à 7, mais ce nombre peut être

augmenté suivant les besoins.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1. Antenne en nappe (10; 20; 110) pour micro-ondes comprenant une multiplicité de paires de lignes sensiblement parallèles formées par des microbandes (13, 13a; 23, 23a) coudées à des endroits mutuellement décalés, et un circuit d'alimentation en énergie ramifié, relié à une des extrémités de chacune desdites paires desdites microbandes en vue de leur connexion rotative, caractérisé en ce qu'elle comprend

des corps d'antenne (12; 22; 114) formés d'une matière di-

électrique et portant respectivement au moins une desdites paires de microbandes (13, 13a; 23, 23a), un bâti (11; 21; 111) pour supporter deux ou plus de deux desdits corps d'antenne, et des moyens pour positionner de façon réglable des corps d'antenne par rapport audit bâti de support par déplacement des corps d'antenne respectifs dans un plan comprenant un premier axe vertical par rapport au plan du

corps d'antenne et un second axe s'étendant dans la direc-

tion de la largeur de la paire de lignes formées par des

microbandes (13, 13a; 23, 23a).

2. Antenne en nappe selon la revendication 1,

caractérisée par le fait que lesdits moyens de position-

nement comprennent le bâti de support (11; 21; 111) qui est agencé pour supporter les corps d'antenne (12; 22; 114) en plusieurs étages mutuellement espacés d'une distance correspondant à un multiple entier d'une longueur

d'onde spatiale d'une micro-onde de transmission.

3. Antenne en nappe selon la revendication 2, caraetérisée par le fait que les corps d'antenne (12; 22; 114) sont montés sur le bâti de support (11; 21; 111) de manière à pouvoir tourner par rapport à ladite micro-onde

de transmiss on.

4. Antenne en nappe selon la revendication 2, caractérisée par le fait que chacun des corps d'antenne (12; 22; 114) supporte 2n (n étant un nombre naturel)

lignes formées par des microbandes (13, 13a; 23, 23a).

5. Antenne en nappe selon la revendication 2, caractérisée par le fait qu'elle comprend, en outre, un déphaseur connecté à chacune desdites paires de lignes

formées par des microbandes (13, 13a; 23, 23a).

6. Antenne en nappe selon la revendication 1,

caractérisée par le fait que lesdits moyens de position-

nement comprennent des premier et second moyens de positionnement (112, 113; 112a, 113a) dirigés sur ledit bâti de support, les premiers moyens de positionnement (112, 113) supportant lesdits corps d'antenne à une de leurs extrémités longitudinales en vue d'un déplacement de cette extrémité verticalement par rapport au bâti sur lequel les moyens sont dirigés, et ledit second moyen de positionnement (112a, ll3a) supportant lesdits corps d'antenne à leur autre extrémité en vue d'une rotation du

corps autour de son axe longitudinal.--

7. Antenne en nappe selon la revendication 6, caractérisée par le fait que le déplacement précité dudit corps d'antenne par les premiers moyens de positionnement (112, 113) est effectué dans un plan comprenant le premier axe précité et un troisième axe s'étendant dans la direction longitudinale des lignes formées par des microbandes (13, 13a; 23, 23a) et la rotation précitée du corps d'antenne par lesdits seconds moyens de positionnement (112a, ll3a) est effectuée dans le plan précité comprenant lesdits

premier et second axes.