FR2843239A1 - Manufacture of semi-circular disc monopole antenna for digital terrestrial television, recesses then metallizes plastic block in form of required antenna shape - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne le domaine des antennes à rayonnementThe present invention relates to the field of radiation antennas
omnidirectionnel destinées à recevoir et/ou à émettre des signaux électromagnétiques utilisables dans le domaine des communications sans fils, plus particulièrement dans le cadre des transmissions pour la télévision numérique terrestre. La présente invention concerne plus particulièrement un procédé de réalisation d'une antenne monopole telle que, notamment, les antennes appelées " CDM " pour " Circular Disk Monopole ", plus particulièrement omnidirectional intended to receive and / or emit electromagnetic signals usable in the field of wireless communications, more particularly in the context of transmissions for digital terrestrial television. The present invention relates more particularly to a method of producing a monopoly antenna such as, in particular, the antennas called "CDM" for "Circular Disk Monopole", more particularly
une antenne dite SDM " Semi-Circular Disk Monopole ". a so-called SDM "Semi-Circular Disk Monopole" antenna.
Les études réalisées dans le domaine des antennes utilisées pour la réception des signaux de télévision en numérique ont montré que les antennes de type CDM étaient particulièrement intéressantes du fait de leur large bande de fonctionnement et d'un rayonnement sensiblement omnidirectionnel. De manière connue et comme représenté schématiquement sur la figure 1, une antenne de type CDM est un monopole constitué d'un disque métallique 1 placé verticalement au-dessus d'un plan de masse 2. Pour pouvoir maintenir le disque 1 perpendiculaire au plan de masse 2, il est nécessaire d'utiliser des supports 3 qui, le plus souvent, sont réalisés en un matériau plastique et présentent une permittivité relative différente de celle de l'air. L'utilisation de ces supports 3 entraîne donc une modification des propriétés électromagnétiques de l'environnement proche de l'antenne, ce qui peut dégrader le niveau d'adaptation et le rayonnement de la structure et Studies carried out in the field of antennas used for the reception of digital television signals have shown that CDM type antennas are particularly advantageous because of their wide operating band and substantially omnidirectional radiation. In known manner and as shown diagrammatically in FIG. 1, a CDM type antenna is a monopoly consisting of a metal disc 1 placed vertically above a ground plane 2. In order to be able to keep the disc 1 perpendicular to the plane of mass 2, it is necessary to use supports 3 which, most often, are made of a plastic material and have a relative permittivity different from that of air. The use of these supports 3 therefore results in a modification of the electromagnetic properties of the environment close to the antenna, which can degrade the level of adaptation and the radiation of the structure and
même modifier la fréquence de fonctionnement. even change the operating frequency.
La présente invention propose donc un procédé de fabrication d'une antenne monopole telle que, notamment, les antennes de type CDM, plus particulièrement d'une antenne SDM pour " Semi Circular Disk Monopole " qui permet, entre autres, d'éviter l'utilisation de supports tels que The present invention therefore provides a method of manufacturing a monopoly antenna such as, in particular, CDM type antennas, more particularly an SDM antenna for "Semi Circular Disk Monopole" which allows, among other things, to avoid the use of supports such as
décrits ci-dessus.described above.
Le procédé de fabrication d'une antenne monopole (SDM) conforme à la présente invention est caractérisé en ce qu'il consiste à creuser un bloc d'une matière plastique à la forme de l'antenne et à métalliser la forme ainsi obtenue. Dans ce cas, la structure de l'antenne est réalisée en négatif. Cette structure en négatif correspond à une antenne de type SDM pour " Semi-Circular Disk Monopole ", la partie supérieure de la forme devant être suffisamment large pour permettre la métallisation interne The method of manufacturing a monopoly antenna (SDM) according to the present invention is characterized in that it consists in digging a block of plastic material in the shape of the antenna and in metallizing the shape thus obtained. In this case, the structure of the antenna is produced in negative. This negative structure corresponds to an SDM type antenna for "Semi-Circular Disk Monopole", the upper part of the shape must be wide enough to allow internal metallization
de la forme.of shape.
Selon un mode de réalisation préférentiel, la matière plastique io utilisée présente une permittivité sr proche de celle de l'air (de préférence < 1.6) et une tangente de perte tang ô la plus faible possible (de l'ordre de 1 04 à 10-3). De préférence, la matière plastique est constituée d'une mousse plastique telle que du polystyrène expansé ou du polyméthacritilide. La métallisation de la forme ainsi obtenue est réalisée avec un matériau à base d'argent présentant une teneur en argent d'au moins 50% de manière à According to a preferred embodiment, the plastic material io used has a permittivity sr close to that of air (preferably <1.6) and the lowest possible loss tangent tang ô (of the order of 1 04 to 10 -3). Preferably, the plastic material consists of a plastic foam such as expanded polystyrene or polymethacritilide. The metallization of the shape thus obtained is carried out with a silver-based material having a silver content of at least 50% so as to
assurer une bonne conductivité électrique. ensure good electrical conductivity.
Le procédé de la présente invention comporte, de préférence, les étapes suivantes: - dans deux blocs de matière plastique acollables, réalisation sur la face acollable d'un évidement correspondant à une partie d'antenne, - assemblage des deux blocs de manière à obtenir une forme correspondant à la forme de l'antenne, et The method of the present invention preferably comprises the following steps: - in two blocks of plastic material which can be bonded, production on the adhesive side of a recess corresponding to an antenna part, - assembly of the two blocks so as to obtain a shape corresponding to the shape of the antenna, and
- métallisation de la forme.- metallization of the shape.
L'évidement réalisé dans le bloc de matière plastique peut être obtenue par moulage ou par usinage dudit bloc. De préférence, l'évidement se prolonge par un évidemment supplémentaire permettant l'insertion d'un connecteur, ce qui facilite la liaison aux circuits de traitement des signaux électromagnétiques. D'autre part, selon une autre caractéristique de la présente invention, on métallise la partie inférieure des deux blocs pour réaliser le The recess made in the plastic block can be obtained by molding or by machining said block. Preferably, the recess is extended by an additional recess allowing the insertion of a connector, which facilitates the connection to the circuits for processing electromagnetic signals. On the other hand, according to another characteristic of the present invention, the lower part of the two blocks is metallized to achieve the
plan de masse.ground plan.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention Other features and advantages of the present invention
apparaîtront à la lecture de la description de différents modes de réalisation, will appear on reading the description of various embodiments,
cette description étant faite avec référence aux dessins ci-annexés dans this description being made with reference to the attached drawings in
lesquels: La figure 1 déjà décrite représente une vue schématique d'une which: FIG. 1 already described represents a schematic view of a
antenne de type CDM conforme à l'art antérieur. CDM type antenna according to the prior art.
La figure 2 est une vue en perspective d'un bloc de matière plastique dans lequel a été réalisé un évidement, conformément à l'invention. La figure 3 est une vue en perspective éclatée de blocs de matière plastique selon la figure 2 munis de moyens d'assemblage et d'un FIG. 2 is a perspective view of a block of plastic material in which a recess has been made, according to the invention. Figure 3 is an exploded perspective view of plastic blocks according to Figure 2 provided with assembly means and a
connecteur selon un mode de réalisation de la présente invention. connector according to an embodiment of the present invention.
La figure 4 est une vue en perspective schématique des éléments Figure 4 is a schematic perspective view of the elements
de la figure 3 une fois assemblés.of Figure 3 once assembled.
La figure 5 est une vue en perspective d'une antenne réalisée Figure 5 is a perspective view of an antenna made
conformément à la présente invention. in accordance with the present invention.
La figure 6 représente respectivement l'adaptation sous forme d'un abaque de Smith (figure a) et d'une courbe en dB (figure b), pour une antenne SDM classique et pour une antenne réalisée selon la figure 5 et La figure 7 représente le diagramme de rayonnement dans les FIG. 6 represents respectively the adaptation in the form of a Smith abacus (FIG. A) and a curve in dB (FIG. B), for a conventional SDM antenna and for an antenna produced according to FIG. 5 and FIG. 7 represents the radiation pattern in the
plans Phi = 0 et Phi = 900 de l'antenne de la figure 5. Phi = 0 and Phi = 900 planes of the antenna in Figure 5.
Pour simplifier la description, dans les figures les mêmes To simplify the description, in the figures the same
éléments portent les mêmes références. elements have the same references.
On décrira donc tout d'abord avec référence aux figures 2, 3 et 4, les différentes étapes du procédé de fabrication d'une antenne monopole We will therefore first describe with reference to Figures 2, 3 and 4, the different stages of the manufacturing process of a monopoly antenna
conforme à la présente invention.according to the present invention.
Comme représenté sur la figure 2, le procédé conforme à la présente invention consiste à prendre un bloc d'une matière plastique 10, plus particulièrement un bloc de mousse qui, dans le présent cas, est constitué par un élément semi-cylindrique et à réaliser sur la face plane du bloc un évidement représentant une partie de la forme d'une antenne monopole. Cet évidement 11 peut être réalisé par moulage ou par usinage du bloc 10. Cet évidement 11 correspond, par exemple, à la moitié de la forme de l'antenne qui, dans le présent mode de réalisation, est une antenne SDM pour " Semi-Circular Disk Monopole ". Il est évident pour l'homme de l'art que le même procédé peut être utilisé pour la réalisation d'autres types d'antennes monopoles. La mousse utilisée pour réaliser le bloc est choisie parmi le polyméthacrilitide ou le polystyrène expansé. Les mousses de polyméthacrilitide connues sont par exemple: Le Rohacell 51 HF présentant des valeurs: sr = 1,07, tanS = As shown in FIG. 2, the method according to the present invention consists in taking a block of a plastic material 10, more particularly a block of foam which, in the present case, consists of a semi-cylindrical element and in making on the flat face of the block, a recess representing part of the shape of a monopoly antenna. This recess 11 can be produced by molding or by machining the block 10. This recess 11 corresponds, for example, to half of the shape of the antenna which, in the present embodiment, is an SDM antenna for "Semi- Circular Disk Monopoly ". It is obvious to those skilled in the art that the same method can be used for the production of other types of monopoly antennas. The foam used to make the block is chosen from polymethacrilitide or expanded polystyrene. Known polymethacrilitide foams are for example: Rohacell 51 HF having values: sr = 1.07, tanS =
0,0002;0.0002;
Le Rohacell 71 HF présentant des valeurs Er = 1,08, tanô = Rohacell 71 HF with Er = 1.08, tanô =
0,0003.0.0003.
La mousse en polystyrène expansé est par exemple de l'EPS (sr The expanded polystyrene foam is for example EPS (sr
= 1,56, tans = 0,002), vendue par Emerson et Cuming. = 1.56, tans = 0.002), sold by Emerson and Cuming.
Comme représenté sur la figure 2, l'évidement 11 se prolonge dans sa partie basse par une ouverture 12 qui est utilisée, comme cela sera expliqué ci-après, pour le passage d'un connecteur permettant de relier As shown in FIG. 2, the recess 11 is extended in its lower part by an opening 12 which is used, as will be explained below, for the passage of a connector making it possible to connect
l'antenne à des circuits de traitement des signaux électromagnétiques. the antenna to electromagnetic signal processing circuits.
De préférence, et comme représenté sur la figure 3, l'antenne conforme à la présente invention est obtenue en réalisant deux demi-blocs , 10' du type de celui représenté à la figure 2, en munissant ces deux demi-blocs de trous de centrage 13, 13' et en prévoyant des plots 14 en un matériau qui peut être identique au matériau des blocs 10, 10'. Une fois les deux demi-blocs assemblés avec insertion du connecteur 20 dans l'évidement 12, on réalise la partie antenne proprement dite en projetant dans la forme donnée par les évidements 11, il' une peinture métallisée, notamment une peinture à base d'argent ou une peinture en tout autre matériau conducteur électriquement. De préférence, la peinture doit avoir s une teneur en argent ou en matériaux conducteurs relativement importante, d'au moins 50% pour l'argent, pour assurer une bonne conductivité électrique. Les peintures utilisées sont (par exemple), la peinture Protavic Preferably, and as shown in FIG. 3, the antenna according to the present invention is obtained by making two half-blocks, 10 ′ of the type of that shown in FIG. 2, by providing these two half-blocks with holes for centering 13, 13 ′ and by providing studs 14 made of a material which can be identical to the material of the blocks 10, 10 ′. Once the two half-blocks assembled with insertion of the connector 20 in the recess 12, the actual antenna part is produced by projecting in the shape given by the recesses 11, there is a metallic paint, in particular a paint based on silver or a paint of any other electrically conductive material. Preferably, the paint must have a relatively high content of silver or conductive materials, at least 50% for silver, to ensure good electrical conductivity. The paints used are (for example), Protavic paint
AL-51 chargée en argent ou la peinture Beckers à base de CuAg. AL-51 loaded with silver or Beckers CuAg paint.
Dans le présent cas, la forme réalisée par les deux évidements 11, 1l' présente une ouverture maximale au sommet de la structure, ce qui correspond à une antenne monopole de type SDM (Semi-Circular Disk Monopole). Avec cette forme spécifique, l'intérieur des évidements 11,11' est complètement métallisé. L'utilisation d'une métallisation après assemblage permet outre la réalisation d'une métallisation complète de la structure, i5 d'éviter en plus toute coupure électrique entre les deux demi-évidements 11, 1l' et d'assurer la continuité électrique avec l'âme centrale du connecteur 20. Selon une autre caractéristique de la présente invention, on métallise également la partie inférieure 15 des deux blocs 10, 10' de mousse assemblés l'un à l'autre, de manière à réaliser un plan de masse. En utilisant le procédé décrit ci-dessus, on a donc réalisé une antenne monopole de type SDM (semi-circulaire) en négatif qui possède, comme démontré ciaprès, les mêmes caractéristiques en terme d'adaptation et de diagramme de rayonnement qu'une antenne SDM réalisée en positif ou même qu'une In the present case, the shape produced by the two recesses 11, 11 has a maximum opening at the top of the structure, which corresponds to a monopole antenna of the SDM (Semi-Circular Disk Monopoly) type. With this specific shape, the interior of the recesses 11, 11 ′ is completely metallized. The use of metallization after assembly makes it possible, in addition to achieving complete metallization of the structure, i5 to further avoid any electrical break between the two half-recesses 11, 11 'and to ensure electrical continuity with the 'central core of the connector 20. According to another characteristic of the present invention, the lower part 15 of the two blocks 10, 10' of foam assembled together is also metallized, so as to produce a ground plane. Using the method described above, a negative monopole type SDM (semi-circular) type antenna has therefore been produced which, as shown below, has the same characteristics in terms of adaptation and radiation pattern as an antenna. SDM performed positively or even as
antenne CDM (Circular Disk Monopole). CDM (Circular Disk Monopole) antenna.
Le procédé décrit ci-dessus présente un certain nombre d'avantages. Notamment, les supports de maintien de l'antenne sont intégrés à la structure, le procédé de réalisation est simple à mettre en The process described above has a number of advantages. In particular, the antenna holding supports are integrated into the structure, the production method is simple to implement.
oeuvre et l'antenne ainsi obtenue est légère, compacte et rigide. work and the antenna thus obtained is light, compact and rigid.
Sur la figure 5, on a représenté en perspective une antenne SDM fabriquée conformément à la présente invention et qui a été utilisée pour réaliser des simulations. Dans le cadre de la présente invention, la forme finale des blocs de mousse assemblés est complètement arbitraire. Elle a par exemple une forme en U inversé sur la figure 5. Dans le cadre de la présente invention, on a utilisé un matériau plastique, plus particulièrement une mousse telle que celle vendue sous la référence Rohacell 51 HF présentant une permittivité Er = 1,07 et une tangente 8 = 0,0002. D'autres types de mousse telles que ceux mentionnés ci-dessus peuvent aussi être utilisés. Deux blocs ont été réalisés et assemblés comme décrit ci-dessus pour donner la structure 100. La forme 101, correspondant à l'antenne proprement dite, a été métallisée avec une peinture à base d'argent et la face inférieure 102 des blocs assemblés a aussi été métallisée, de préférence avec la même peinture pour réaliser un plan de masse. Les résultats de la simulation ont été comparés avec les résultats obtenus dans le cas d'une structure SDM classique. Les résultats In Figure 5, there is shown in perspective an SDM antenna manufactured in accordance with the present invention and which was used to perform simulations. In the context of the present invention, the final shape of the assembled foam blocks is completely arbitrary. For example, it has an inverted U shape in FIG. 5. In the context of the present invention, a plastic material was used, more particularly a foam such as that sold under the reference Rohacell 51 HF having a permittivity Er = 1, 07 and a tangent 8 = 0.0002. Other types of foam such as those mentioned above can also be used. Two blocks were produced and assembled as described above to give the structure 100. The form 101, corresponding to the antenna proper, was metallized with a silver-based paint and the underside 102 of the assembled blocks has also been metallized, preferably with the same paint to achieve a ground plan. The results of the simulation were compared with the results obtained in the case of a classic SDM structure. The results
obtenus sont représentés sur les courbes de la figure 6. obtained are represented on the curves of FIG. 6.
La figure 6 donne l'adaptation respectivement, sous forme d'un abaque de Smith pour la figure 6a et d'une courbe donnant Su1 en dB en fonction de la fréquence. On voit d'après les courbes que les résultats obtenus sont très bien corrélés, ce qui signifie que le matériau utilisé pour FIG. 6 gives the adaptation respectively, in the form of a Smith abacus for FIG. 6a and a curve giving Su1 in dB as a function of frequency. We see from the curves that the results obtained are very well correlated, which means that the material used for
réaliser les blocs ne perturbe pas le fonctionnement de la structure. making the blocks does not disturb the functioning of the structure.
D'autre part, la figure 7 présente un diagramme de rayonnement dans les plans Phi = O' et Phi = 90 pour une antenne SDM réalisée selon le On the other hand, FIG. 7 presents a radiation diagram in the planes Phi = O 'and Phi = 90 for an SDM antenna produced according to the
procédé de la présente invention. method of the present invention.
Les diagrammes de rayonnement représentés sont issus de simulations électromagnétiques réalisées sur l'antenne de la figure 3. Ils sont donnés à une fréquence de 650MHz, dans deux plans de coupes orthogonaux (Phi=00 et Phi=90') en polarisations parallèle et croisée. La forme du diagramme est celle d'un monopole traditionnel (forme d'un tore) qui est omnidirectionnel dans un plan azimutal, avec un faible niveau de The radiation diagrams represented come from electromagnetic simulations carried out on the antenna of FIG. 3. They are given at a frequency of 650 MHz, in two orthogonal section planes (Phi = 00 and Phi = 90 ') in parallel and crossed polarizations . The shape of the diagram is that of a traditional monopoly (shape of a torus) which is omnidirectional in an azimuth plane, with a low level of
polarisation croisée (<-30dB).cross polarization (<-30dB).
Claims (7)
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| FR0301034A FR2843239A1 (en) | 2003-01-30 | 2003-01-30 | Manufacture of semi-circular disc monopole antenna for digital terrestrial television, recesses then metallizes plastic block in form of required antenna shape |
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