FR2912266A1 - Plane printed antenna for use in e.g. telecommunication field, has radiating element arranged opposite to conducting surface forming mass plane that has thin notches to generate resonance frequency to control operation frequency of antenna - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne les antennes à polarisation circulaire ou linéaireThe invention relates to antennas with circular or linear polarization
et, plus précisément, les antennes présentant un diagramme de rayonnement de révolution autour d'un axe et présentant un maximum de rayonnement dans la direction de cet axe. L'invention concerne plus particulièrement les antennes imprimées planes. D'une façon générale, une antenne imprimée comprend au moins une plaque de substrat diélectrique, un plan de masse constitué par une première surface conductrice déposée sur une première face de la plaque de substrat diélectrique, un élément rayonnant constitué par une seconde surface conductrice déposée sur une seconde face de la plaque de substrat diélectrique en regard du plan de masse et des moyens d'alimentation. Les domaines d'application de cet aérien tels que les télécommunications nécessitent des antennes à l'encombrement toujours plus réduit. Or, la miniaturisation d'une antenne influe sur les fréquences de résonance de la structure et sur ses propriétés radioélectriques qui sont notamment l'adaptation, l'allure du diagramme de rayonnement et la bande passante. En effet, la réduction de taille d'une antenne se traduit généralement par une diminution importante de la bande passante et une dégradation de l'adaptation et du diagramme de rayonnement. Ainsi, les antennes imprimées conventionnelles présentent une bande passante limitée ainsi qu'une adaptation et un taux d'ellipticité non satisfaisants. Un des buts de l'invention est d'améliorer les antennes existantes. Un autre but de l'invention est de proposer une antenne de dimensions réduites conservant des performances équivalentes par rapport à des antennes aux dimensions plus importantes. Un autre but de la présente invention est de proposer une antenne présentant un faible taux d'ellipticité et une bonne adaptation sur une large bande fréquentielle tout en gardant des dimensions réduites. and, more specifically, the antennas having a radiation pattern of revolution about an axis and having a maximum of radiation in the direction of this axis. The invention relates more particularly to flat printed antennas. In general, a printed antenna comprises at least one dielectric substrate plate, a ground plane constituted by a first conductive surface deposited on a first face of the dielectric substrate plate, a radiating element constituted by a second conductive surface deposited. on a second face of the dielectric substrate plate opposite the ground plane and the supply means. The fields of application of this aerial such as telecommunications require antennas to congestion always smaller. However, the miniaturization of an antenna influences the resonance frequencies of the structure and its radio properties which are in particular the adaptation, the shape of the radiation pattern and the bandwidth. Indeed, reducing the size of an antenna generally results in a significant decrease in the bandwidth and a degradation of the adaptation and the radiation pattern. Thus, the conventional printed antennas have a limited bandwidth and an unsatisfactory fit and ellipticity rate. One of the aims of the invention is to improve the existing antennas. Another object of the invention is to provide an antenna of reduced dimensions maintaining equivalent performance compared to antennas of larger dimensions. Another object of the present invention is to provide an antenna having a low ellipticity rate and good adaptation over a wide frequency band while keeping dimensions small.
Il est également désirable d'offrir une antenne simplifiée sur le plan de la réalisation présentant une facilité de fabrication et des coûts de production réduits. Ces buts, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite sont atteints à l'aide d'une antenne produisant un diagramme de rayonnement de révolution autour d'un axe géométrique et présentant un maximum de rayonnement dans la direction dudit axe comprenant au moins un élément rayonnant constitué par une première surface conductrice, ledit élément rayonnant étant destiné à être disposé en regard d'une seconde surface conductrice formant plan de masse, l'élément rayonnant et le plan de masse étant séparés par un matériau diélectrique disposé perpendiculairement à l'axe géométrique, caractérisé en ce que le plan de masse comprend des moyens pour générer une fréquence de résonance afin de contrôler la fréquence de fonctionnement de l'antenne. It is also desirable to provide a simplified implementation antenna with ease of manufacture and reduced production costs. These and other objects which will appear subsequently are achieved by means of an antenna producing a radiation pattern of revolution about a geometric axis and having a maximum of radiation in the direction of said axis comprising at least a radiating element constituted by a first conductive surface, said radiating element being intended to be arranged facing a second conductive surface forming a ground plane, the radiating element and the ground plane being separated by a dielectric material arranged perpendicular to the geometric axis, characterized in that the ground plane comprises means for generating a resonant frequency to control the frequency of operation of the antenna.
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif et grâce aux dessins annexés parmi lesquels: - La figure 1 est une vue en coupe transversale d'une antenne selon la présente invention alimentée par une sonde coaxiale; - La figure 2 présente une vue en perspective d'une antenne selon la présente invention; - La figure 3 présente une vue axiale d'une antenne selon la présente invention; - La figure 4 présente une vue axiale du plan de masse de l'antenne des figures 1, 2 et 3. The invention will be better understood and other advantages will become apparent on reading the following detailed description given by way of nonlimiting example and with the appended drawings in which: FIG. 1 is a cross-sectional view of FIG. an antenna according to the present invention fed by a coaxial probe; - Figure 2 shows a perspective view of an antenna according to the present invention; - Figure 3 shows an axial view of an antenna according to the present invention; FIG. 4 shows an axial view of the ground plane of the antenna of FIGS. 1, 2 and 3.
Structure de l'antenne L'antenne illustrée sur les figures 1 et 2 est une antenne imprimée produisant un diagramme de rayonnement de révolution autour d'un axe géométrique X, le maximum de rayonnement de ce diagramme se présentant dans la direction de cet axe (dans la suite on considérera cet axe vertical par convention et par commodité pour la description). Antenna structure The antenna illustrated in FIGS. 1 and 2 is a printed antenna producing a radiation pattern of revolution about a geometric axis X, the radiation maximum of this diagram occurring in the direction of this axis ( in the following we will consider this vertical axis by convention and convenience for the description).
Elle est constituée de trois éléments principaux, à savoir, au moins un élément rayonnant 100, un plan de masse 200 et des moyens d'alimentation 300. L'élément rayonnant 100 est constitué par une première surface conductrice placée en regard d'une seconde surface conductrice formant le plan de masse 200, l'élément rayonnant 100 et le plan de masse 200 étant séparés par un matériau diélectrique 400. L'antenne présentée ici est réalisée en technologie planaire imprimée sur un substrat diélectrique 400 d'une certaine épaisseur et disposé perpendiculairement à l'axe X. L'élément rayonnant 100, centré géométriquement sur l'axe géométrique X, est constitué d'un fin conducteur métallique 110 déposé sur la face supérieure du substrat diélectrique 400. Le plan de masse 200, essentiellement de révolution autour de l'axe X, est constitué, quant à lui, d'un fin conducteur métallique 210 imprimé sur la face inférieure du substrat diélectrique 400 en regard de l'élément rayonnant 100. It consists of three main elements, namely, at least one radiating element 100, a ground plane 200 and power supply means 300. The radiating element 100 consists of a first conductive surface placed facing a second conductive surface forming the ground plane 200, the radiating element 100 and the ground plane 200 being separated by a dielectric material 400. The antenna shown here is made in planar technology printed on a dielectric substrate 400 of a certain thickness and arranged perpendicular to the axis X. The radiating element 100, geometrically centered on the geometric axis X, consists of a thin metal conductor 110 deposited on the upper face of the dielectric substrate 400. The ground plane 200, essentially of revolution around the X axis, is constituted, meanwhile, a thin metal conductor 210 printed on the underside of the dielectric substrate 400 in re guard of the radiating element 100.
Le plan de masse Concernant la surface conductrice 210 formant plan de masse 200, elle 20 comprend des moyens pour générer une fréquence de résonance du plan de masse 200. Plus précisément, tel qu'illustré sur la figure 4, une ou plusieurs encoches 220 fines sont ménagées dans le plan de masse 200 pour générer une fréquence de résonance de ce dernier. 25 La surface conductrice 210, de forme circulaire, présente un diamètre externe identique à celui du substrat diélectrique 400 et supérieur à celui de l'élément rayonnant 100. Cette surface conductrice 210 peut aussi dans d'autres variantes de réalisation avoir un diamètre différent de celui du substrat diélectrique 400 30 ainsi que inférieur ou bien encore égal à celui de l'élément rayonnant 100. Elle comprend huit encoches 220 fines radiales équi-réparties sur sa périphérie externe. The ground plane With respect to the conductive surface 210 forming a ground plane 200, it comprises means for generating a resonant frequency of the ground plane 200. More precisely, as illustrated in FIG. 4, one or more notches 220 are arranged in the ground plane 200 to generate a resonance frequency of the latter. The conductive surface 210, of circular shape, has an outer diameter identical to that of the dielectric substrate 400 and greater than that of the radiating element 100. This conductive surface 210 may also in other variants have a diameter different from that of the dielectric substrate 400 30 as well as less than or equal to that of the radiating element 100. It comprises eight radial thin notches 220 equi-distributed on its outer periphery.
Chacune de ces encoches radiales 220, de forme rectangulaire, s'étend longitudinalement vers la périphérie externe de la surface conductrice 210 où elles débouchent. De préférence, elles présentent toutes des dimensions (profondeur P3 et largeur L3) identiques. Chacune de ces encoches fines 220 constitue un résonateur dont la fréquence de résonance va permettre de définir une fréquence de résonance pour le plan de masse 200 et influer sur la fréquence de fonctionnement de l'antenne comme cela sera décrit plus loin. Each of these radial notches 220, of rectangular shape, extends longitudinally towards the outer periphery of the conductive surface 210 where they open. Preferably, they all have identical dimensions (depth P3 and width L3). Each of these fine notches 220 constitutes a resonator whose resonant frequency will make it possible to define a resonant frequency for the ground plane 200 and influence the frequency of operation of the antenna as will be described later.
La fréquence de résonance de ces résonateurs 220 et, par conséquent, la fréquence de résonance du plan de masse 200 peut être ajustée en modifiant leurs dimensions. Par ailleurs, la forme, le nombre et la nature des encoches fines 220 peuvent faire l'objet de nombreuses variantes de réalisations. Ils ne sont pas limités aux illustrations données sur les figures annexées. En particulier, on peut prévoir de ménager dans le plan de masse 200 des encoches fines radiales faisant saillie de la périphérie externe du plan de masse 200. The resonance frequency of these resonators 220 and, consequently, the resonance frequency of the ground plane 200 can be adjusted by changing their dimensions. Moreover, the shape, the number and the nature of the fine notches 220 can be the subject of numerous variants of embodiments. They are not limited to the illustrations given in the appended figures. In particular, provision can be made in the ground plane 200 for radial notches projecting from the outer periphery of the ground plane 200.
L'élément rayonnant Par ailleurs, tel qu'illustré sur les figures 2 et 3, l'élément rayonnant 100 n'est pas plan mais présente également des encoches. Plus précisément, l'élément rayonnant 100, de forme circulaire, comprend une série d'encoches rayonnantes larges 120 et une série d'encoches rayonnantes fines 130. Le diamètre de l'élément rayonnant 100 et les dimensions des encoches rayonnantes fines 130 permettent de définir les fréquences de résonance de l'élément rayonnant 100 et, par conséquent, les fréquences de fonctionnement de l'antenne. The radiating element Moreover, as shown in Figures 2 and 3, the radiating element 100 is not plane but also has notches. More precisely, the radiating element 100, of circular shape, comprises a series of wide radiating notches 120 and a series of fine radiating notches 130. The diameter of the radiating element 100 and the dimensions of the fine radiating notches 130 make it possible to define the resonant frequencies of the radiating element 100 and, consequently, the operating frequencies of the antenna.
Par ailleurs, la position relative des encoches larges 120 et du point d'alimentation 321 de l'élément rayonnant 100 ainsi que les dimensions des encoches 120 déterminent le mode de rayonnement de l'antenne et la qualité de discrimination de la polarisation de cette dernière. Furthermore, the relative position of the wide notches 120 and the feed point 321 of the radiating element 100 as well as the dimensions of the notches 120 determine the radiation mode of the antenna and the discrimination quality of the polarization thereof. .
L'élément rayonnant 100 comprend deux encoches rayonnantes larges 120 de forme rectangulaire. Ces encoches rayonnantes 120 sont radiales et s'étendent latéralement vers la périphérie externe de l'élément rayonnant 100 où elles débouchent. The radiating element 100 comprises two wide radiating notches 120 of rectangular shape. These radiating notches 120 are radial and extend laterally towards the outer periphery of the radiating element 100 where they open.
Elles sont diamétralement opposées et disposées à + 45 et + 225 du point d'alimentation 321 définissant une antenne à polarisation circulaire droite comme cela sera décrit plus loin. Dans l'exemple illustré sur la figure 3, elles présentent une largeur L1 et une profondeur P1 supérieures respectivement à la largeur L2 et la profondeur P2 des encoches rayonnantes fines 130. Ces encoches rayonnantes fines 130 sont au nombre de huit équi réparties sur la périphérie externe de l'élément rayonnant 100. Elles sont radiales et s'étendent longitudinalement vers la périphérie externe de l'élément rayonnant 100 où elles débouchent. They are diametrically opposed and arranged at +45 and +225 of the feed point 321 defining a right circular polarization antenna as will be described later. In the example illustrated in FIG. 3, they have a width L1 and a depth P1 respectively greater than the width L2 and the depth P2 of the thin radiating notches 130. These fine radiating notches 130 are eight in number distributed on the periphery. external of the radiating element 100. They are radial and extend longitudinally towards the outer periphery of the radiating element 100 where they open.
Deux de ces encoches rayonnantes fines 130 coïncident avec les encoches rayonnantes larges 120. Leur profondeur P2 étant plus petite que la profondeur P1 des encoches larges 120, elles ne sont pas visibles sur les figures 2 et 3. De plus, sur la figure 3, l'ensemble des encoches fines 130 est agencé de 20 façon à être superposées aux encoches fines 220 présentes dans le plan de masse 200. Toutefois, une autre variante de réalisation propose de ne pas superposer les encoches fines 130 et 220 respectives de l'élément rayonnant 100 et du plan de masse 200. 25 La forme de l'élément rayonnant 100 ainsi que la forme, les dimensions et le nombre des encoches 120, 130 peut faire l'objet de nombreuses variantes de réalisation. Ils ne sont pas limités aux illustrations données sur les figures annexées. En particulier, on peut prévoir un élément rayonnant 100 de forme carrée 30 ou rectangulaire. Two of these thin radiating notches 130 coincide with the wide radiating notches 120. Their depth P2 being smaller than the depth P1 of the wide notches 120, they are not visible in FIGS. 2 and 3. Moreover, in FIG. the set of fine notches 130 is arranged so as to be superimposed on the fine notches 220 present in the ground plane 200. However, another variant embodiment proposes not to superimpose the respective thin notches 130 and 220 of the element The shape of the radiating element 100 as well as the shape, the dimensions and the number of the notches 120, 130 can be the subject of numerous variants. They are not limited to the illustrations given in the appended figures. In particular, it is possible to provide a radiating element 100 of square or rectangular shape.
Les moyens d'alimentation Par ailleurs, le plan de masse 200 est relié électriquement à un point d'alimentation 311 constitué par l'armature 310 d'une sonde coaxiale 300 comprenant également une âme centrale 320, ladite sonde coaxiale 300 formant les moyens d'alimentation de l'antenne. L'âme centrale 320 de la sonde coaxiale, portée à un potentiel différent de celui de l'armature 310, se prolonge, au delà du plan de masse 200, vers l'élément rayonnant 100 pour constituer un fil d'alimentation. Ce fil d'alimentation 320 s'arrête au niveau de l'élément rayonnant 100 au point d'alimentation précité 321. Quant à l'armature 310, elle ne se prolonge pas au delà du plan de masse 200. The supply means Moreover, the ground plane 200 is electrically connected to a feed point 311 constituted by the armature 310 of a coaxial probe 300 also comprising a central core 320, said coaxial probe 300 forming the means antenna power supply. The central core 320 of the coaxial probe, brought to a potential different from that of the armature 310, extends, beyond the ground plane 200, towards the radiating element 100 to form a supply wire. This feed wire 320 stops at the radiating element 100 at the aforementioned feed point 321. As for the armature 310, it does not extend beyond the ground plane 200.
Le fil d'alimentation 320 est ainsi excité à une extrémité par la sonde coaxiale 300 et chargé par l'élément rayonnant 100 à l'extrémité opposée. Par ailleurs, d'autres variantes de moyens d'alimentation de l'antenne peuvent être proposées. Ainsi, la sonde coaxiale 300 peut être remplacée par d'autres alimentations par contact telles que l'alimentation par ligne micro ruban ou l'alimentation à la fois par ligne et par sonde ou encore par des alimentations par couplage comme l'alimentation par fente ou par ligne micro ruban d'alimentation dans le plan de l'élément rayonnant 100. The feed wire 320 is thus excited at one end by the coaxial probe 300 and loaded by the radiating element 100 at the opposite end. In addition, other variants of antenna feed means may be proposed. Thus, the coaxial probe 300 can be replaced by other contact power supplies such as micro-line power supply or both line and probe power supply or by coupling power supplies such as slot power supply. or by micro line supply ribbon in the plane of the radiating element 100.
Le principe de fonctionnement de l'antenne En réalisant des encoches fines 220 et 130 dans le plan de masse 200 et dans l'élément rayonnant 100, on contrôle la fréquence de fonctionnement de l'antenne sans en modifier son encombrement. D'une part, les encoches rayonnantes fines 130 sur l'élément rayonnant 100 sont des obstacles sur le chemin des lignes de courant de l'antenne excitée. Ces dernières doivent les contourner, ce qui augmente leur longueur électrique effective et permet de diminuer la fréquence de résonance d'un mode particulier de l'antenne. L'élément rayonnant 100 parait plus grand électriquement que ces dimensions physiques réelles. The Operating Principle of the Antenna By producing fine notches 220 and 130 in the ground plane 200 and in the radiating element 100, the operating frequency of the antenna is controlled without modifying its size. On the one hand, the fine radiating notches 130 on the radiating element 100 are obstacles in the path of the current lines of the excited antenna. The latter must bypass them, which increases their effective electrical length and reduces the resonance frequency of a particular mode of the antenna. The radiating element 100 appears to be larger electrically than these real physical dimensions.
Ainsi, préférentiellement, les encoches 130 sont agencées de façon perpendiculaire aux lignes de courant du mode fondamental de fonctionnement de l'antenne. Ainsi, cela permet d'obtenir une antenne de taille réduite optimale à une fréquence donnée. Thus, preferably, the notches 130 are arranged perpendicularly to the current lines of the fundamental mode of operation of the antenna. Thus, this makes it possible to obtain an antenna of reduced size which is optimal at a given frequency.
D'autre part, l'ajout d'encoches 220 suffisamment étroites dans le plan de masse 200 constituant des résonateurs permet de créer de nouvelles résonances de l'antenne. De manière schématique, l'antenne présente, pour un mode particulier, une première résonance correspondant à la résonance de l'élément rayonnant 100 à une première fréquence de résonance fi. Une résonance supplémentaire créée par les encoches fines 220 dans le plan de masse 200 donne une seconde fréquence de résonance f2. L'antenne possède alors une bande fréquentielle plus large découlant de ces résonances multiples. La fréquence de résonance f2 des résonateurs 220 est couplée avec celle de l'élément rayonnant 100. La combinaison de ces résonances a pour effet l'obtention d'une plus large bande fréquentielle pour l'antenne. Les fréquences de fonctionnement de l'antenne sont ajustées par l'optimisation des dimensions des différents éléments (élément rayonnant 100, plan de masse 200, encoches fines 220 ,130), de leurs agencements les uns par rapport aux autres et du choix des paramètres du substrat diélectrique 400. Ainsi, il est possible de modifier les dimensions des encoches fines 220 et 130 afin d'obtenir un comportement multifréquence de l'antenne au lieu d'un comportement de large bande fréquentielle. Pour cela, la fréquence de résonance f2 du plan de masse 200 doit être suffisamment distincte de celle de l'élément rayonnant 100. Par ailleurs, sur la bande de fréquence de fonctionnement relative élargie, l'antenne génère soit une polarisation circulaire soit une polarisation linéaire suivant la géométrie de l'antenne et la présence ou non des encoches larges 120. On rappelle que l'axe géométrique X est l'axe de révolution du diagramme de rayonnement de l'antenne. On the other hand, the addition of notches 220 sufficiently narrow in the ground plane 200 constituting resonators can create new resonances of the antenna. In a schematic manner, the antenna has, for a particular mode, a first resonance corresponding to the resonance of the radiating element 100 at a first resonance frequency f 1. An additional resonance created by the fine notches 220 in the ground plane 200 gives a second resonance frequency f2. The antenna then has a larger frequency band resulting from these multiple resonances. The resonance frequency f2 of the resonators 220 is coupled with that of the radiating element 100. The combination of these resonances has the effect of obtaining a wider frequency band for the antenna. The operating frequencies of the antenna are adjusted by optimizing the dimensions of the various elements (radiating element 100, ground plane 200, fine notches 220, 130), their arrangements relative to one another and the choice of parameters. of the dielectric substrate 400. Thus, it is possible to modify the dimensions of the fine notches 220 and 130 in order to obtain a multifrequency behavior of the antenna instead of a broadband frequency behavior. For this, the resonant frequency f2 of the ground plane 200 must be sufficiently distinct from that of the radiating element 100. In addition, on the expanded relative operating frequency band, the antenna generates either a circular polarization or a polarization linear according to the geometry of the antenna and the presence or not of wide notches 120. It is recalled that the geometric axis X is the axis of revolution of the radiation pattern of the antenna.
Un maximum de rayonnement est émis dans la direction définie par l'axe de symétrie X. La création des déformations 120 dans la structure de l'antenne permet l'apparition de la polarisation circulaire. A maximum of radiation is emitted in the direction defined by the axis of symmetry X. The creation of the deformations 120 in the structure of the antenna allows the appearance of the circular polarization.
Plus précisément, l'introduction des encoches rayonnantes larges 120 dans un plan situé à 45 du point d'alimentation 321 de l'élément rayonnant 100 permet d'exciter deux modes de rayonnement orthogonaux modl et mod2 de même amplitude et déphasés de 90 comme illustré sur la figure 3. More specifically, the introduction of the wide radiating notches 120 in a plane at 45 of the feed point 321 of the radiating element 100 makes it possible to excite two orthogonal modl and mod2 orthogonal radiation modes of the same amplitude and out of phase by 90 as illustrated. in Figure 3.
La composition de ces différents rayonnements produit alors une polarisation circulaire droite observée avec un maximum de rayonnement dirigé suivant l'axe géométrique X. L'exemple illustré sur les figures 2 et 3 est un exemple non limitatif d'antenne à polarisation circulaire. D'autres variantes de réalisation de moyens pour générer une antenne à polarisation circulaire peuvent être proposés. En particulier, la polarisation circulaire peut être obtenue par excitation, en deux points d'alimentation de l'élément rayonnant 100, de deux ondes à polarisation linéaire orthogonale de même amplitude et déphasées de 90 . Par ailleurs, en l'absence des encoches larges 120 sur l'élément rayonnant 100, l'antenne présente une polarisation linéaire avec un maximum de rayonnement dirigé dans la direction de l'axe géométrique X. L'antenne proposée est de taille réduite et très compacte du fait de la présence des encoches minces 130 et 220 sur l'élément rayonnant 100 et le plan de masse 200. The composition of these different radiations then produces a right circular polarization observed with a maximum of radiation directed along the geometric axis X. The example illustrated in FIGS. 2 and 3 is a nonlimiting example of a circularly polarized antenna. Other embodiments of means for generating a circular polarization antenna may be proposed. In particular, the circular polarization can be obtained by excitation, at two supply points of the radiating element 100, of two orthogonal linear polarization waves of the same amplitude and out of phase by 90. Moreover, in the absence of the wide notches 120 on the radiating element 100, the antenna has a linear polarization with a maximum of radiation directed in the direction of the geometric axis X. The antenna proposed is of reduced size and very compact because of the presence of the thin notches 130 and 220 on the radiating element 100 and the ground plane 200.
Ainsi, le diamètre de l'élément rayonnant 100 est de l'ordre de 0,2524 étant la longueur d'onde de travail choisie. Par ailleurs, avec la présence des encoches fines 220 dans le plan de masse 200, l'antenne présente des performances accrues sur une large bande de fréquence que ce soit pour l'adaptation et le taux d'ellipticité. Thus, the diameter of the radiating element 100 is of the order of 0.2524 being the chosen working wavelength. Moreover, with the presence of the fine notches 220 in the ground plane 200, the antenna has increased performance over a wide frequency band whether for the adaptation and the ellipticity rate.
Ainsi pour un même substrat et des fréquences de travail comparables, l'adaptation demeure inférieure à -10 dB pour une bande de fréquence relative de l'ordre de 9% contre 3% pour une antenne classique sans encoches ou bien avec encoches seulement dans l'élément rayonnant, ce qui souligne le caractère large bande de la présente antenne. Thus for the same substrate and comparable working frequencies, the adaptation remains below -10 dB for a relative frequency band of the order of 9% against 3% for a conventional antenna without notches or with notches only in the radiating element, which underlines the wide band nature of this antenna.
De même, un taux d'ellipticité inférieur à 5 dB peut être obtenu sur une bande de fréquences relative de l'ordre de 4 % contre environ 1,5 % pour une antenne classique sans encoches ou bien avec des encoches seulement dans l'élément rayonnant 100. Similarly, an ellipticity rate of less than 5 dB can be obtained over a relative frequency band of about 4% against about 1.5% for a conventional antenna without notches or with notches only in the element radiating 100.
Il est également possible d'élargir la bande de fréquences en optimisant les paramètres du substrat tels que la hauteur ou la constante diélectrique et les dimensions des encoches et d'obtenir des performances intéressantes sur la bande choisie. It is also possible to widen the frequency band by optimizing the substrate parameters such as the height or the dielectric constant and the dimensions of the notches and to obtain interesting performances on the chosen band.
Ainsi, en plus des encoches dans le plan de masse et en augmentant l'épaisseur de substrat, il est possible d'atteindre un taux d'ellipticité meilleur que 5 dB sur une bande de fréquences relative de l'ordre de 7%. Avec la structure de l'antenne présentée, on obtient ainsi un fonctionnement en large bande ou en multifréquence tout en conservant une polarisation satisfaisante. Elle présente notamment une application dans le cadre de gammes de fréquences proches comme les fréquences GPS et Iridium ou Galileo et Iridium. Thus, in addition to the notches in the ground plane and increasing the thickness of the substrate, it is possible to achieve an ellipticity rate better than 5 dB over a relative frequency band of the order of 7%. With the structure of the antenna shown, one obtains broadband operation or multifrequency while maintaining a satisfactory polarization. It notably presents an application in the context of close frequency ranges such as GPS and Iridium frequencies or Galileo and Iridium.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012110215A1 (en) * | 2011-02-17 | 2012-08-23 | Kathrein-Werke Kg | Patch antenna and method for tuning the frequency of such a patch antenna |
| WO2015110485A1 (en) * | 2014-01-24 | 2015-07-30 | Centre National D'etudes Spatiales | Communication device for an aircraft cabin |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2251340A (en) * | 1990-12-27 | 1992-07-01 | Gen Electric | Antenna |
| EP0805512A1 (en) * | 1996-04-24 | 1997-11-05 | France Telecom | Compact printed antenna with little radiation in elevation |
| WO2003023900A1 (en) * | 2001-09-13 | 2003-03-20 | Fractus, S.A. | Multilevel and space-filling ground-planes for miniature and multiband antennas |
| FR2866987A1 (en) * | 2004-03-01 | 2005-09-02 | Thomson Licensing Sa | MULTIBAND PLANAR ANTENNA |
| WO2006097496A1 (en) * | 2005-03-15 | 2006-09-21 | Fractus, S.A. | Slotted ground-plane used as a slot antenna or used for a pifa antenna |
| WO2006114477A1 (en) * | 2005-04-28 | 2006-11-02 | Pulse Finland Oy | Slot antenna |
-
2007
- 2007-02-07 FR FR0753115A patent/FR2912266B1/en active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2251340A (en) * | 1990-12-27 | 1992-07-01 | Gen Electric | Antenna |
| EP0805512A1 (en) * | 1996-04-24 | 1997-11-05 | France Telecom | Compact printed antenna with little radiation in elevation |
| WO2003023900A1 (en) * | 2001-09-13 | 2003-03-20 | Fractus, S.A. | Multilevel and space-filling ground-planes for miniature and multiband antennas |
| FR2866987A1 (en) * | 2004-03-01 | 2005-09-02 | Thomson Licensing Sa | MULTIBAND PLANAR ANTENNA |
| WO2006097496A1 (en) * | 2005-03-15 | 2006-09-21 | Fractus, S.A. | Slotted ground-plane used as a slot antenna or used for a pifa antenna |
| WO2006114477A1 (en) * | 2005-04-28 | 2006-11-02 | Pulse Finland Oy | Slot antenna |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| HALL P S: "DUAL POLARISATION ANTENNA ARRAYS WITH SEQUENTIALLY ROTATED FEEDING", IEE PROCEEDINGS H. MICROWAVES, ANTENNAS & PROPAGATION, INSTITUTION OF ELECTRICAL ENGINEERS. STEVENAGE, GB, vol. 139, no. 5, 1 October 1992 (1992-10-01), pages 465 - 471, XP000355102, ISSN: 0950-107X * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012110215A1 (en) * | 2011-02-17 | 2012-08-23 | Kathrein-Werke Kg | Patch antenna and method for tuning the frequency of such a patch antenna |
| WO2015110485A1 (en) * | 2014-01-24 | 2015-07-30 | Centre National D'etudes Spatiales | Communication device for an aircraft cabin |
| FR3017013A1 (en) * | 2014-01-24 | 2015-07-31 | Centre Nat Etd Spatiales | DEVICE FOR COMMUNICATING AN AIRCRAFT CAB |
| CN106464341A (en) * | 2014-01-24 | 2017-02-22 | 国家空间研究中心 | Communication device for an aircraft cabin |
| JP2017506478A (en) * | 2014-01-24 | 2017-03-02 | セントレ ナショナル デテュッド スパティアレＣｅｎｔｒｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｄ‘Ｅｔｕｄｅｓ Ｓｐａｔｉａｌｅｓ | Communication equipment for aircraft cabins |
| US10224616B2 (en) | 2014-01-24 | 2019-03-05 | Centre National D'etudes Spatiales | Communication device for an aircraft cabin |
| AU2015208199B2 (en) * | 2014-01-24 | 2019-05-02 | Centre National D'etudes Spatiales | Communication device for an aircraft cabin |
| CN106464341B (en) * | 2014-01-24 | 2019-12-17 | 国家空间研究中心 | Communication device for an aircraft cabin |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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