FR2705167A1 - Antenne plaquée large bande à encombrement réduit, et dispositif d'émission/réception correspondant. - Google Patents
Antenne plaquée large bande à encombrement réduit, et dispositif d'émission/réception correspondant. Download PDFInfo
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Abstract
L'invention concerne une antenne plaquée à simple polarisation comprenant un plan de masse (1) dans lequel sont découpées une première fente rayonnante (2) et au moins une fente rayonnante supplémentaire (3) couplée à ladite première fente rayonnante (2), ladite première fente rayonnante (2) et la ou lesdites fentes rayonnantes supplémentaires (3) étant parallèles entre elles, proches les unes des autres, et alimentées par une même ligne d'alimentation (4). L'invention concerne également une antenne plaquée à double polarisation comprenant un plan de masse dans lequel sont découpées des fentes rayonnantes réparties en un premier et un second groupes, chacun desdits premier et second groupes de fentes correspondant à une polarisation distincte et comprenant au moins un couple de fentes rayonnantes couplées, les fentes rayonnantes desdits premier et second groupes de fentes étant alimentées respectivement par une première et une seconde ligne d'alimentation correspondant chacune à une desdites polarisations, les fentes rayonnantes dudit premier groupe de fentes étant perpendiculaires aux fentes rayonnantes dudit second groupe de fentes.
Description
Antenne plaquée large bande à encombrement réduit, et dispositif
d'émission/réception correspondant.
Le domaine de l'invention est celui des transmissions hertziennes. Plus précisément, l'invention concerne les antennes réalisées en technologie imprimée
et possédant soit une simple soit une double polarisation.
Ce type d'antennes est d'un grand intérêt pour la réalisation d'antennes à
commande électronique.
L'invention a de nombreuses applications, telles que, par exemple, le
réalisation d'antennes de communication avec les mobiles ou encore de télécommu-
nication spatiale.
Ces applications de télécommunication requièrent d'une façon générale des antennes possédant une large bande passante et un faible niveau de polarisation
croisée. A ces contraintes radioélectriques s'ajoutent des contraintes d'encombre-
ment et de poids, notamment pour les antennes destinées à être embarquées sur un satellite. Une première solution connue de réalisation d'une antenne plaquée à simnple polarisation consiste à alimenter un élément rayonnant, à travers une fente
de couplage découpée dans un plan de masse, par une ligne d'alimentation.
Généralement, les lignes d'alimentation sont soit du type microruban, soit du type triplaque. Le couplage des deux résonateurs que sont la fente et l'élément rayonnant permet d'obtenir une antenne possédant une large bande passante et un
faible niveau de polarisation croisée.
Cependant, ce premier type connu d'antenne plaquée à simple polarisation possède un inconvénient majeur, à savoir un encombrement important du fait de
la présence de l'élément rayonnant.
De plus, la présence de cet élément rayonnant nécessite des couches de matériau diélectrique et une couche métallique supplémentaires, qui non seulement
augmentent l'épaisseur de l'antenne plaquée mais l'alourdissent également.
Une seconde solution connue de réalisation d'une antenne plaquée à simple polarisation, visant à s'affranchir de cet inconvénient de l'encombrement, consiste à supprimer l'élément rayonnant. Ainsi, une ligne d'alimentation alimente
simplement une fente rayonnante découpée dans un plan de masse, et l'encombre-
ment de l'antenne peut effectivement être réduit. Toutefois, ce second type connu d'antenne plaquée à simple polarisation possède une très faible bande passante, ce qui lui confère un faible intérêt d'utilisation. Concernant les antennes plaquées à double polarisation, il existe également
deux solutions connues de réalisation d'une telle antenne.
La première solution connue consiste à alimenter un élément rayonnant à travers deux fentes de couplage découpées dans un plan de masse, par deux lignes
d'alimentation correspondant chacune à une des deux polarisations.
Cette antenne à double polarisation comprend donc deux voies de transmission distinctes, chaque voie étant associée à une ligne d'alimentation et à
une fente.
Dans ce type connu d'antenne plaquée à double polarisation, l'élément rayonnant résonne d'une part selon un premier axe de résonnance perpendiculaire à l'axe de la première fente, et d'autre part selon un second axe de résonnance perpendiculaire à l'axe de la seconde fente. L'intersection des premier et second
axes de résonnance se fait selon un angle droit et définit un centre de résonnance.
Cette antenne connue à double polarisation présente de nombreux inconvénients, et notamment un dépointage du faisceau, une dépolarisation croisée et un couplage entre les deux voies, ainsi qu'un encombrement et un poids
importants.
Comme expliqué précédemment (dans le cadre de la simple polarisation), la présence d'un ou plusieurs éléments rayonnants augmente l'épaisseur de l'antenne et l'alourdit (plus de couches de matériau diélectriques et plus de couches métalliques). Par ailleurs, l'obtention d'une large bande passante, à l'aide des deux résonateurs que sont la fente et l'élément rayonnant, nécessite que ceux-ci aient des dimensions longitudinales proches. Par conséquent, les fentes sont de tailles importantes, ce qui oblige à les décaler longitudinalement et transversalement par
rapport à leur axe de résonance respectif.
Du fait du décalage longitudinal de chaque fente, le centre de résonance des fentes n'est pas aligné avec le centre de l'élément rayonnant. Ceci crée, pour le résonateur, une différence de phase entre les deux éléments constituant ce résonateur (à savoir la fente et l'élément rayonnant), et donc un dépointage du faisceau. De plus, le décalage transversal de chaque fente provoque l'apparition de
courants transversaux qui sont générateurs de polarisation croisée.
Enfin, la proximité des fentes entre elles, ainsi que la dissymétrie générée par les divers décalages des fentes par rapport à leur axe de résonance respectif, ne
permettent pas d'obtenir un très grand découplage entre les deux voies.
La seconde solution connue de réalisation d'une antenne plaquée à double polarisation visant à s'affranchir de ces inconvénients consiste à utiliser un réseau de deux paires de fentes découpées dans un même plan de masse, chaque paire de fentes étant alimentée par une ligne d'alimentation distincte correspondant à une
des deux polarisations.
La disposition topologique des fentes est telle que les fentes d'une même paire sont parallèles et les fentes de deux paires distinctes sont perpendiculaires,
les barycentres des deux paires étant confondus.
Cette seconde solution ne nécessitant pas d'élément rayonnant permet
effectivement de réduire l'épaisseur de l'antenne.
De plus, les centres de phase des deux paires de fentes étant confondus, cette seconde solution permet d'éviter un dépointage du faisceau, une polarisation
croisée et un couplage entre les deux voies.
Toutefois, ce second type connu d'antenne plaquée à double polarisation
présente plusieurs inconvénients.
En effet, cette seconde solution permet de réduire l'épaisseur de l'antenne mais entraîne une augmentation de l'encombrement surfacique afin que deux fentes
adjacentes ne soient pas couplées.
De plus, ce second type connu d'antenne à double polarisation possède une
très faible bande passante.
L'invention a notamment pour objectif de pallier ces différents inconvé-
nients de l'état de la technique, que l'antenne soit à simple ou à double polarisa-
tion. Plus précisément, un objectif principal de l'invention est de fournir une antenne plaquée à simple ou double polarisation présentant un encombrement et un poids réduit tout en possédant une large bande passante et un faible niveau de
polarisation croisée.
Un autre objectif de l'invention est de fournir une telle antenne qui soit
peu coûteuse.
Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints, dans un premier mode de réalisation de l'invention correspondant au cas d'une simple polarisation, à l'aide d'une antenne plaquée du type comprenant un plan de masse dans lequel est découpée une première fente rayonnante, ladite première fente rayonnante étant alimentée par une ligne d'alimentation, cette antenne comprenant au moins une fente rayonnante supplémentaire couplée à ladite première fente rayonnante, la ou lesdites fentes rayonnantes supplémentaires étant découpées dans ledit plan de masse et parallèles à ladite
première fente rayonnante et alimentées par ladite ligne d'alimentation.
Ainsi, le principe de l'invention consiste à coupler plusieurs fentes rayonnantes (c'est-à-dire plusieurs résonateurs) sur une même couche métallique
(ou plan de masse).
De cette façon, l'encombrement et le poids de l'antenne sont réduits. En effet, l'antenne ainsi obtenue ne comprend pas d'élément rayonnant, et le nombre de couches de matériau diélectrique et le nombre de couches métalliques peuvent
être diminués.
De plus, cette antenne possède une large bande passante. En effet, les fentes rayonnantes étant adjacentes et fortement couplées entre elles, elles agissent comme un élément unique et la bande passante de l'ensemble est obtenue en
couplant les fréquences de résonnance de chacune des fentes rayonnantes.
Enfm, cette antenne possède un faible niveau de polarisation croisée. Cette grande pureté de polarisation s'explique par le fait que l'antenne plaquée conserve des qualités de rayonnement très proche de celles des fentes rayonnantes, ces dernières possédant elles-mêmes un très faible niveau de polarisation croisée dans
l'axe perpendiculaire au plan de masse et passant par son centre.
Avantageusement, ladite ligne d'alimentation passe approximativement sous
le centre de chacune desdites fentes rayonnantes.
De façon préférentielle, elle comprend au moins un couple de fentes rayonnantes, les deux fentes rayonnantes d'un même couple étant de longueurs
légèrement différentes.
De façon avantageuse, les fréquences de résonance desdites fentes rayonnantes sont fonction d'au moins un des paramètres appartenant au groupe comprenant: - la longueur de chacune desdites fentes rayonnantes; et - la longueur de la partie de ligne d'alimentation s'étendant au-delà d'un point situé à égale distance desdites premières et secondes
fente rayonnantes.
Avantageusement, une position exacte de ladite ligne d'alimentation par rapport au centre de chacune desdites fentes rayonnantes est déterminée en
fonction d'une valeur recherchée d'impédance d'entrée de ladite antenne.
De plus, préférentiellement, la distance entre deux fentes rayonnantes adjacentes est déterminée en fonction d'une valeur recherchée de couplage des
fréquences de résonance desdites fentes rayonnantes.
Dans une première application préférentielle de ce premier mode de réalisation à simple polarisation de l'invention, ladite distance entre deux fentes rayonnantes adjacentes est telle que ladite antenne possède une première bande passante obtenue en couplant les fréquences de résonance fondamentales desdites
fentes rayonnantes.
Dans cette première application, l'antenne plaquée de l'invention est donc monobande. Dans une seconde application préférentielle de ce premier mode de réalisation à simple polarisation de l'invention, ladite distance entre deux fentes rayonnantes adjacentes est telle que ladite antenne possède également au moins une seconde bande passante, ladite seconde bande passante étant obtenue en
couplant les fréquences de résonance d'ordre supérieur desdites fentes rayonnantes.
Dans cette seconde application, l'antenne plaquée de l'invention est donc bibande Avantageusement, ladite ligne d'alimentation est soit une ligne microruban,
soit une ligne triplaque, et comprend éventuellement un tronçon d'adaptation.
Préférentiellement, lesdites fentes sont de forme sensiblement rectangulai-
res. Dans un second mode de réalisation, correspondant au cas d'une double polarisation, l'invention atteint également les objectifs précités à l'aide d'une antenne plaquée à double polarisation du type comprenant un plan de masse dans lequel sont découpées des fentes rayonnantes réparties en un premier et un second
groupes de fentes, chacun desdits premier et second groupes de fentes correspon-
dant à une polarisation distincte et comprenant au moins un couple de fentes rayonnantes: - les fentes rayonnantes desdits premier et second groupes de fentes étant alimentées respectivement par une première et une seconde
ligne d'alimentation correspondant chacune à une desdites polarisa-
tions,
- les fentes rayonnantes dudit premier groupe de fentes étant perpen-
diculaires aux fentes rayonnantes dudit second groupe de fentes.
Selon le type d'application, la double polarisation de l'antenne correspond soit à une polarisation circulaire (droite ou gauche), soit à une double polarisation
linéaire.
Cornmme dans le cas de la simple polarisation, le principe de l'invention permet de réduire l'encombrement (épaisseur et surface) et le poids de l'antenne
en ne nécessitant aucun élément rayonnant.
De plus, les fentes d'un même couple étant fortement couplées entre elles, l'antenne possède une très large bande passante. Enfm, de même qu'expliqué précédemment pour l'antenne à simple polarisation, cette antenne à double polarisation, possède un faible niveau de
polarisation croisée.
Avantageusement, chacun desdits premier et second groupes de fentes comprend deux couples de fentes rayonnantes, lesdits couples d'un même groupe
étant situés de part et d'autre et à égale distance du centre dudit plan de masse.
De cette façon, les barycentres et donc les centres de phases des deux couples de fentes sont confondus. Cette disposition topologique des quatre couples de fentes permet d'éviter un dépointage du faisceau, une polarisation croisée et un
couplage entre les deux voies.
Enfin, l'invention concerne également un dispositif d'émission/réception comportant une antenne selon l'invention possédant les caractéristiques présentées précédemment. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la
lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel de
l'invention, donné à titre d'exemple indicatif et non limitatif, et des dessins annexés, dans lesquels: - les figures 1 et 2 présentent chacune une vue, respectivement de dessus et en coupe, d'un mode de réalisation préférentiel d'une antenne simple polarisation selon l'invention; - les figures 3 et 4 présentent chacune une courbe de variation, en fonction de la fréquence, de la partie réelle de l'impédance d'une antenne à simple polarisation comprenant un plan de masse dans lequel sont découpées respectivement deux fentes non couplées et deux fentes couplées; - les figures 5 et 6 présentent chacune une vue de dessus d'un
exemple d'antenne à simple polarisation, respectivement mono-
bande et bibande, permettant de préciser les dimensions caractéris-
tiques correspondantes; - les figures 7 et 8 présentent chacune une courbe de variation, en
fonction de la fréquence, du rapport d'onde stationnaire, respective-
ment pour l'antenne présentée sur la figure 5 et l'antenne présentée sur la figure 6;
- les figures 9 et 10 présentent chacune un diagramme de rayonne-
ment, respectivement en polarisation copolaire et en polarisation contrapolaire, de l'antenne présentée sur la figure 5; - la figure 11 présente un tableau de correspondance entre les références des courbes présentées sur les figures 9 et 10 et les différents niveaux de champ rayonné par l'antenne; - la figure 12 présente une vue de dessus d'un mode de réalisation
préférentiel d'une antenne double polarisation selon l'invention.
L'invention concerne donc d'une part une antenne plaquée simple polarisation (monobande ou bibande) et d'autre part une antenne plaquée double polarisation. Les figures 1 et 2 présentent chacune une vue, respectivement de dessus et en coupe, d'une mode de réalisation préférentiel d'une antenne à simple
polarisation selon l'invention.
Cette antenne comprend - un premier plan de masse 1 dans lequel sont découpées deux fentes rayonnantes 2, 3; - une ligne d'alimentation 4;
- un second plan de masse 5 et plusieurs couches de substrat 6 à 8.
Ces différents éléments constitutifs de l'antenne sont disposés selon des plans superposés dans l'ordre suivant, en partant du plan inférieur - le second plan de masse 5; - deux couches de substrat 7, 8 - la ligne d'alimentation 4; - une couche de substrat 6; - le premier plan de masse 1 dans lequel sont découpées les deux fentes rayonnantes 2, 3. Les deux fentes rayonnantes, 2, 3 sont de petite taille, très proches les unes des autres et parallèles entre elles, de façon à être couplées. De plus, une fente est
légèrement plus longue que l'autre.
L'antenne décrite ici comprend deux fentes. Il est clair que d'autres modes de réalisation de l'invention, comprenant plus de deux fentes, peuvent être envisagés à condition que ces fentes soient couplées entre elles. De même, le principe de l'invention n'est pas lié à la forme (rectangulaire dans l'exemple
présenté) des fentes rayonnantes.
D'une façon générale, l'antenne comprend avantageusement un nombre pair de fentes rayonnantes découpées dans le même plan de masse et couplées entre elles. Ces fentes en nombre pair peuvent être réparties en couples, les deux fentes d'un même couple étant de longueurs légèrement différentes et placées à
égale distance du centre 9 du premier plan de masse 1.
La ligne d'alimentation 4 passe approximativement sous le centre de chacune des fentes de rayonnantes 2, 3, et comprend éventuellement un tronçon d'adaptation 10. La ligne d'alimentation 4 est par exemple une ligne triplaque. Il
peut également s'agir d'une ligne microruban.
Le phénomène de couplage entre les fentes rayonnantes 2, 3 est
maintenant expliquée en relation avec les figures 3 et 4.
Ces figures 3 et 4 présentent chacune une courbe de variation, en fonction de la fréquence, de la partie réelle de l'impédance (notée Re[Z[) à simple
polarisation comprenant un plan de masse dans lequel sont découpées respective-
ment deux fentes non couplées (figure 3) et deux fentes couplées (figure 4).
On sait qu'une fente seule découpée dans un plan de masse possède un caractère très résonant et peut être représentée, au premier ordre, par un circuit
RLC parallèle.
Par conséquent, si l'on utilise deux fentes non couplées, c'est-à-dire deux fentes relativement éloignées l'une de l'autre tant sur le plan spatial que sur le plan des fréquences de résonance, on obtient, comme présenté sur la courbe de la figure 3, une antenne présentant deux fréquences de résonance distinctes F1, F2. Chacune de ces deux fréquences de résonance F1, F2 correspond à une caractéristique intrinsèque d'une des deux fentes non couplées entre elles. Il est clair qu'il n'y a aucune bande de fréquence sur laquelle I'antenne est adaptée (c'est-à-dire présente une partie réelle de l'impédance sensiblement comprise entre 25 et 75 Q et une
partie imaginaire sensiblement nulle).
Par contre, si l'on diminue la distance entre les deux fentes, et si l'on optimise cette distance ainsi que la fréquence de résonance de chaque fente, on parvient, comme c'est le cas dans l'invention, à coupler les deux résonateurs que
sont les deux fentes.
Ainsi, les fentes interagissent I'une sur l'autre, ce qui provoque une modification de I'impédance et un décalage entre la fréquence de résonance réelle et la fréquence de résonance intrinsèque de chaque fente. De cette façon, on obtient, comme présenté sur la courbe de la figure 4, une antenne possédant une large bande de fréquences BP sur laquelle elle est adaptée. On note également que l'antenne présente deux fréquences de résonance couplées F1,c et F2,c. La fréquence de résonance F1,c la plus basse correspond à la plus grande des fentes et
la fréquence de résonance F2,c la plus grande correspond à la plus petite des fentes.
On constate également que la première résonance (autour de F1,c) est plus "virulente" que la seconde résonance (autour de F2c). Ceci correspond au fait que la plus grande fente coupe les lignes de courant avant la plus petite fente (qui est
placée derrière).
Afin de mieux faire apparaître, pour chaque fente, le décalage (dû au couplage entre les deux fentes) entre la fréquence de résonance couplée F1,c, F2,c et la fréquence de résonance intrinsèque F'1, F'2, on a également représenté ces
fréquences de résonance intrinsèque F'1,F'2.
Les fentes couplées se comportent donc comme une fente unique. En d'autres termes, le principe de l'invention permet de conserver les avantages liés aux antennes à fente unique (à savoir un encombrement et un niveau de polarisation croisée très faibles) tout en permettant l'obtention d'une large bande passante. Ainsi, cette largeur de bande passante peut être multipliée de manière importante, par exemple dans un rapport de 20 ou 30, par rapport à la largeur de
la bande passante d'une antenne à fente unique de l'état de la technique.
Il existe plusieurs paramètres permettant de modifier le couplage entre les fentes, et notamment: - les fréquences de résonance intrinsèques des fentes - la position exacte de la ligne d'alimentation par rapport au centre de chacune des fentes, chaque position correspondant à une valeur distincte d'impédance d'entrée de l'antenne;
- la distance entre deux fentes rayonnantes adjacentes.
Les fréquences de résonance intrinsèque des fentes sont elles-mêmes fonction - de la longueur de chacune des fentes rayonnantes, et
- de la longueur de la partie de ligne d'alimentation s'étendant au-
delà d'un point situé à égale distance entre les deux fentes rayon-
nantes les plus proches de l'extrémité de cette ligne d'alimentation.
Cette partie de ligne d'alimentation est généralement appelée "stub"
en anglo-saxon.
La figure 5 présente une vue de dessus d'un premier exemple d'antenne
selon l'invention, à simple polarisation et monobande. Les dimensions caractéristi-
ques de ce premier exemple, présentées uniquement à titre indicatif, sont les suivantes: - premier tronçon de ligne d'alimentation * longueur L1 = 26 mm
* largeur Wl = 4,5 mm.
* impédance caractéristique Zc = 50,3 Q; - second tronçon, d'adaptation (Ig/4), de la ligne d'alimentation * Iongueur L2 = 31 mm * largeur W2 = 9,5 min. * impédance caractéristique Zc = 29,3 Q; - troisième tronçon de la ligne d'alimentation * longueur L3 = 43 mm
* largeur W3 = 4,5 mm.
- "stub": * longueur: Lstub = 7,5 mm; * largeur: Wstub = 4,5 mm; première fente: * longueur de la partie gauche Lfll = 32 mm; * longueur de la partie droite: Lfl2 =34 mm; - deuxième fente: * longueur de la partie gauche: Lf21 = 32 mm; * longueur de la partie droite: Lf22 =32 mm; espacement entre les axes des fentes: Dx = 5,5 mm; - plan de masse (non représenté): surface carrée de côté Px = Py = mm. La figure 7 présente une courbe de variation, en fonction de la fréquence, du rapport d'onde stationnaire (noté ROS) pour le premier exemple d'antenne
présenté sur la figure 5.
Cette courbe permet de calculer la bande passante (fB, fH) de l'antenne, la bande passante étant définie comme la bande de fréquences pour lesquelles le R.O.S. est inférieur ou égal à 2. Cette bande passante peut également s'exprimer en pourcentage, obtenu par division de la largeur (fH - fB) de la bande passante par la fréquence centrale (fM) de cette bande passante; Ainsi, par ce premier exemple d'antenne à simple polarisation, il existe une seule bande passante, assez large et dont les fréquences sont comprises entre fB = 1,49 GHz et fH = 1, 70 GHz. Avec une fréquence centrale fM = 1,59 GHlz,
cette bande passante est égale à 13 %.
Les figures 9 et 10 présentent chacune, pour une fréquence F = 1,544 GHz, un diagramme de rayonnement, respectivement en polarisation copolaire et en polarisation contrapolaire, du premier exemple d'une antenne à simple polarisation et monobande présentée ci-dessus en relation avec les figures 5 et 7. Ces diagrammes comprennent une pluralité de courbes représentées dans un repère dont les axes sont légèrement décalés par rapport aux axes parallèle (Y)
et perpendiculaire (X) aux fentes.
Chaque courbe correspond à un niveau distinct de champ rayonné par l'antenne. Les différents niveau possibles sont représentés sur le tableau de la figure 9 qui indique la correspondance entre les références de courbe et les valeurs
associées de niveau de champ rayonné.
L'analyse du diagramme en polarisation copolaire (figure 9) montre que ce premier exemple d'antenne selon l'invention permet d'éviter le dépointage du faisceau pour la fréquence F = 1,544 GHz. En effet, le maximum de champ rayonné en polarisation copolaire correspond au centre de résonance (c'est-à-dire
au centre du repère dans cet exemple).
L'analyse du diagramme en polarisation contrapolaire (figure 10) montre que la polarisation croisée de ce premier exemple selon l'invention est inférieure
à - 35 dB dans l'axe radioélectrique de l'antenne, pour la fréquence 1, 544 GHz.
Les inventeurs ont également montré que ces résultats sont valables pour
toutes les fréquences de la bande passante.
La figure 6 présente une vue du dessus d'un second exemple d'antenne
selon l'invention, à simple polarisation et bibande.
Les dimensions caractéristiques de ce second exemple, présentées uniquement à titre indicatif, sont les suivantes - ligne d'alimentation: * longueur: L1 = 60 mm; * largeur: W1 =4,5 mm; - première fente * longueur de la partie gauche: Lfll = 48 mm; * longueur de la partie droite Lfl2 = 41 mm; - deuxième fente: * longueur de la partie gauche: Lf21 = 45 mm; * longueur de la partie droite Lf22 = 37 mm; - espacement entre les axes des fentes: Dx = 5,5 mm La figure 8 présente une courbe de variation, en fonction de la fréquence, du rapport d'onde stationnaire (noté ROS) pour le second exemple d'antenne
présenté sur la figure 6.
Ce second exemple d'antenne possède deux bandes passantes assez larges, à savoir: - une première bande passante dont les fréquences sont comprises entre fB,I = 1,04 GHz et fHI = 1,33 GHz. Avec une fréquence centrale fMjI = 1,18 GHz, cette première bande passante est égale
à24 %;
- une seconde bande passante dont les fréquences sont comprises entre fBII = 2,89 GHz et fHII = 3,76 GHz. Avec une fréquence centrale fM, - = 3,32GHz, cette seconde bande passante est égale
à 26 %.
La première bande passante est obtenue en couplant les fréquences de résonance fondamentales des fentes rayonnantes, la seconde bande passante étant obtenue en couplant les fréquences de résonance d'ordre supérieur des fentes rayonnantes. La figure 12 présente une vue de dessus d'un mode de réalisation préférentiel d'une antenne à double polarisation selon l'invention; Le principe mis en oeuvre dans le cas de la double polarisation est le même que celui présenté précédemment (en relation avec les figures 1 à 11) et mis en oeuvre dans le cas d'une simple polarisation, à savoir la suppression du ou des éléments rayonnants et le remplacement de chacune des fentes par plusieurs fentes
couplées.
Dans l'exemple présenté sur la figure 12, l'antenne comprend d'une part un premier groupe de fentes 21A, 21B, 22A, 22B, alimentées par une première ligne d'alimentation 25 correspondant à une première polarisation, et d'autre part un second groupe de fentes 23A, 23B, 24A, 24B alimentées par une seconde ligne d'alimentation 26 correspondant à une seconde polarisation. Chacun des premier et second groupes de fentes comprend deux couples de fentes, les fentes d'un même couple étant parallèles, très proches et de longueurs
légèrement différentes, de façon à être couplées.
Dans un même groupe, toutes les fentes sont parallèles entre elles et les deux couples sont situés de part et d'autre et à égale distance du centre 27 du plan de masse 28. Enfin, les fentes du premier groupe sont perpendiculaires à celles du
second groupe.
Chaque couple de fentes rayonnantes (21A, 21B), (22A, 22B), (23A, 23B), et(24A, 24B) se comporte comme une fente unique. Par conséquent, l'antenne se comporte comme un réseau composé de deux sous- réseaux comprenant chacun deux fentes parallèles et situées à égale distance du centre du plan de masse. Ainsi, les barycentres des deux sous-réseaux sont confondus, et leurs centres de phase également. Les deux polarisations permettent de travailler soit en double polarisation linéaire, soit en polarisation circulaire. Dans ce dernier cas, les polarisations sont
orthogonales entre elles, c'est-à-dire déphasées de 90 l'une par rapport à l'autre.
Une telle association de quatre "double fentes" (soit huit fentes au total) permet d'obtenir une antenne possédant un encombrement réduit (du fait de l'absence d'élément rayonnant et de la taille réduite des fentes rayonnantes) et une large bande passante, tout en évitant une polarisation croisée, un couplage entre les
deux voies et un dépointage du faisceau.
L'invention concerne également tout dispositif d'émission/réception
mettant en oeuvre une antenne selon l'invention.
Claims (14)
1. Antenne plaquée du type comprenant un plan de masse (1) dans lequel est découpée une première fente rayonnante (2), ladite première fente rayonnante étant alimentée par une ligne d'alimentation (4), caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une fente rayonnante supplémentaire (3) couplée à ladite première fente rayonnante (2), la ou lesdites fentes rayonnantes supplémentaires (3) étant découpées dans ledit plan de masse (1), parallèles à ladite première fente rayonnante (2) et alimentées par ladite ligne
d'alimentation (4).
2. Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite ligne d'alimentation (4) passe approximativement sous le centre de chacune desdites
fentes rayonnantes (2, 3).
3. Antenne selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un couple de fentes rayonnantes (2, 3), les deux fentes rayonnantes d'un
même couple étant de longueurs légèrement différentes.
4. Antenne selon l'une quelconque des revendications i à 3, caractérisée en
ce que les fréquences de résonance desdites fentes rayonnantes (2, 3) sont fonction d'au moins un des paramètres appartenant au groupe comprenant: la longueur de chacune desdites fentes rayonnantes; et - la longueur (Lstub) de la partie de ligne d'alimentation s'étendant au-delà d'un point situé à égale distance desdites première et
seconde fentes rayonnantes.
5. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en
ce que une position exacte de ladite ligne d'alimentation (4) par rapport au centre de chacune desdites fentes rayonnantes (2, 3) est déterminée en fonction d'une
valeur recherchée d'impédance d'entrée de ladite antenne.
6. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en
ce que la distance (Dx) entre deux fentes rayonnantes adjacentes (2, 3) est déterminée en fonction d'une valeur recherchée de couplage des fréquences de
résonance desdites fentes rayonnantes.
7. Antenne selon la revendication 6, caractérisée en ce que ladite distance (Dx) entre deux fentes rayonnantes adjacentes (2, 3) est telle que ladite antenne possède une première bande passante obtenue en couplant les fréquences de
résonance fondamentales desdites fentes rayonnantes.
8. Antenne selon la revendication 7, caractérisée en ce que ladite distance (Dx) entre deux fentes rayonnantes adjacentes (2, 3) est telle que ladite antenne possède également au moins une seconde bande passante, ladite seconde bande passante étant obtenue en couplant les fréquences de résonance d'ordre supérieur
desdites fentes rayonnantes.
9. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en
ce que ladite ligne d'alimentation (4) appartient au groupe comprenant les lignes microruban
- les lignes triplaques.
10. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en
ce que ladite ligne d'alimentation (4) comprend un tronçon d'adaptation (10).
11. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en
ce que lesdites fentes (2, 3) sont de forme sensiblement rectangulaires.
12. Antenne plaquée à double polarisation du type comprenant un plan de masse (28) dans lequel sont découpées des fentes rayonnantes, caractérisée en ce que lesdites fentes rayonnantes (21A, 21B, 22A, 22B, 23A, 23B, 24A, 24B) sont réparties en un premier (21A, 21B, 22A, 22B) et un second (23A, 23B, 24A, 24B)
groupes de fentes, chacun desdits premier et second groupes de fentes correspon-
dant à une polarisation distincte et comprenant au moins un couple de fentes
rayonnantes selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, les fentes rayonnan-
tes desdits premier et second groupes de fentes étant alimentées respectivement par une première (25) et une seconde (26) ligne d'alimentation correspondant chacune à une desdites polarisations, et en ce que les fentes rayonnantes (21A, 21B, 22A, 22B) dudit premier groupe de fentes sont perpendiculaires aux fentes rayonnantes (23A, 23B, 24A, 24B)
dudit second groupe de fentes.
13. Antenne selon la revendication 12, caractérisée en ce que chacun desdits premier et second groupes de fentes comprend deux couples de fentes rayonnantes ( [(21 A, 21B), (22A, 22B)1, [(23A, 23B), (24A, 24B)]), lesdits couples d'un même groupe étant situés de part et d'autre et à égale distance du centre (27) dudit plan
de masse (28).
14. Dispositif d'émission/réception comportant une antenne selon l'une
quelconque des revendications 1 à 13.
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| Publication Number | Publication Date |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 1993-05-11 FR FR9305809A patent/FR2705167B1/fr not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2705167B1 (fr) | 1995-08-04 |
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Effective date: 20080131 |