FR2935198A1 - Element rayonnant compact a faibles pertes - Google Patents

Abstract

L'élément rayonnant compact à faibles pertes comporte au moins un résonateur (10) monté sur un plan de masse rayonnant et au moins une ligne d'alimentation triplaque (1) comportant, en épaisseur, une piste métallique interne (2) comprise entre deux substrats diélectriques (3 4), chaque substrat ayant une face externe métallisée, la piste métallique (2) ayant une longueur s'étendant entre une première et une deuxième extrémités (7, 8) de la ligne triplaque (1), caractérisé en ce que : - la ligne triplaque (1) est montée orthogonalement par rapport au plan de masse rayonnant du résonateur (10) et en ce qu'il comprend en outre, - au moins une première (5) et une deuxième (6) rangées de trous métallisés traversant l'épaisseur des deux substrats de la ligne triplaque (1), les deux rangées de trous métallisés (5, 6) étant disposées de part et d'autre de la piste métallique (2) sur toute la longueur de ladite piste (2).

Description

Elément rayonnant compact à faibles pertes

La présente invention concerne un élément rayonnant compact à 5 faibles pertes. Elle s'applique notamment au domaine des antennes actives d'émission/réception de signaux radio-fréquences.

Les antennes actives sont généralement constituées d'un réseau d'éléments rayonnants connectés à des composants hyperfréquences 10 passifs et actifs, tels que des filtres, des amplificateurs, des déphaseurs, et à un réseau de formation de faisceaux qui combine les signaux électromagnétiques émis par chaque élément rayonnant. Les connections entre les éléments rayonnants et les équipements actifs doivent être les plus courtes possibles de façon à réduire les pertes de transmission. En outre, les 15 moyens de traitement des signaux électromagnétiques doivent être placés le plus près possible de la source d'émission et les moyens d'émission et de réception doivent être localisés dans la maille du réseau. L'alimentation des éléments rayonnants s'effectue le plus souvent par couplage électromagnétique de la structure résonante à la ligne d'alimentation 20 qui est parallèle au plan de masse rayonnant et réalisée dans une technologie dite planaire. La ligne d'alimentation peut être, par exemple, de type micro-ruban, coplanaire ou triplaque (stripline, en anglais) et elle peut être couplée à la structure résonante soit par couplage de proximité, soit par couplage électromagnétique au travers d'une fente de couplage réalisée dans le plan de 25 masse rayonnant. Cette technologie planaire pose un certain nombre de problèmes techniques. En effet, le circuit d'alimentation étant placé sur le plan de masse rayonnant ou sous celui-ci, la structure résonante peut être perturbée par des 30 radiations indésirables ou des couplages parasites. Par ailleurs, le circuit d'alimentation étant placé parallèlement au plan de masse rayonnant, il est difficile d'insérer dans la maille du réseau des équipements actifs. Cette difficulté est encore renforcée lorsque le réseau fonctionne en polarisations orthogonales, puisqu'il faut alors doubler certains équipements (notamment ceux actifs). Ce sont donc les contraintes d'insertion qui imposent les tailles minimales des mailles des réseaux. La technologie planaire avec une excitation parallèle au plan de masse rayonnant est donc handicapée par la nécessité de réaliser des circuits multicouches sur lesquels sont reportés les circuits hyperfréquences tels que les circuits de filtrage, les commutateurs de redondance, l'amplificateur faible bruit, etc.... Elle nécessite des connections entre les couches de bonne qualité pour les signaux hyperfréquences, ce qui est complexe à réaliser. Le document EP 1 605 546 décrit des exemples d'éléments rayonnants compacts comportant une ligne orthogonale d'alimentation et une ouverture de couplage pour transférer l'énergie électromagnétique de la ligne orthogonale à un résonateur diélectrique. Dans le cas où les éléments rayonnants sont noyés dans un parallélépipède de résine pourvu d'un blindage métallique, le résonateur diélectrique est monté sur la face supérieure du parallélépipède et les équipements actifs sont disposés le long de la ligne d'alimentation et moulés dans le parallélépipède. Tous les dispositifs actifs sont intégrés dans un volume très compact et très près de l'élément rayonnant. Cependant, cette technologie présente deux inconvénients. Dans le cas d'un fonctionnement en double polarisation, il est nécessaire de décentrer les fentes de couplage par rapport au centre du résonateur diélectrique pour en accommoder une pour chaque polarisation. Ce décentrage entraîne une moindre efficacité de couplage, et un rayonnement arrière significatif.

Par ailleurs, une perte d'énergie se produit dans le parallélépipède de résine, ce qui provoque un risque d'excitation d'un mode de cavité et des résonances parasites dans le parallélépipède blindé. Ces pertes sont dues au rayonnement arrière et au fait que la ligne d'alimentation n'est pas blindée.

La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un élément rayonnant compact à faibles pertes comportant un guide d'onde plan orthogonal, en particulier une ligne triplaque, totalement blindée pour exciter orthogonalement un résonateur diélectrique. A cet effet, l'invention a pour objet un élément rayonnant compact à faibles pertes comportant au moins un résonateur monté sur un plan de masse rayonnant et au moins une ligne d'alimentation triplaque comportant, en épaisseur, une piste métallique interne comprise entre deux substrats diélectriques, chaque substrat ayant une face externe métallisée, la piste métallique ayant une longueur s'étendant entre une première et une deuxième extrémité de la ligne triplaque, caractérisé en ce que : - la ligne triplaque est montée orthogonalement par rapport au plan de masse rayonnant du résonateur et en ce qu'il comprend en outre, - au moins une première et une deuxième rangées de trous métallisés traversant l'épaisseur des deux substrats de la ligne triplaque, les deux rangées de trous métallisés étant disposées de part et d'autre de la piste métallique sur toute la longueur de ladite piste.

Avantageusement, l'élément rayonnant compact comporte en outre un élément de transition métallique relié à la deuxième extrémité de la piste métallique de la ligne triplaque de manière à prolonger cette piste métallique, l'élément de transition métallique étant plaqué contre une face du résonateur pour exciter directement ledit résonateur.

L'élément de transition métallique peut être formé par la piste 30 métallique prolongée à l'extérieur de la ligne triplaque.

Préférentiellement, le résonateur est réalisé dans un matériau diélectrique ayant une forme parallélépipédique comportant quatre faces latérales, une face supérieure et une face inférieure montée sur le plan de masse 35 rayonnant, et l'élément de transition métallique est positionné perpendiculairement au plan de masse rayonnant, dans une rainure usinée dans l'une des faces latérales du résonateur.

Avantageusement, l'élément rayonnant compact comporte en outre un 5 connecteur électrique relié à la première extrémité ce la piste métallique. Le connecteur électrique peut être moulé.

Avantageusement, la ligne triplaque est moulée dans un parallélépipède de résine ayant deux faces supérieure et inférieure et quatre 10 faces latérales, la face supérieure du parallélépipède de résine étant recouverte d'une couche métallique constituant le plan de masse rayonnant, et en ce que le résonateur est monté sur le plan de masse rayonnant.

Préférentiellement, le connecteur électrique est moulé dans le 15 parallélépipède de résine.

Préférentiellement, l'élément rayonnant compact comporte en outre des composants actifs intégrés dans le parallélépipède de résine. 20 Dans un premier mode de réalisation particulier, l'élément rayonnant compact comporte au moins deux lignes d'alimentation triplaques réalisées sur un même circuit imprimé, chaque ligne triplaque ayant une piste métallique, les deux lignes triplaques étant espacées l'une de l'autre et blindées respectivement par au moins une première et une deuxième 25 rangées de trous métallisés traversants, le résonateur diélectrique étant orienté à 45° par rapport au circuit imprimé contenant les deux lignes triplaques.

Dans un deuxième mode de réalisation particul er, l'élément rayonnant 30 compact comporte au moins un premier et un deuxième résonateurs diélectriques polarisés orthogonalement et deux lignes triplaques indépendantes réalisées sur deux circuits imprimés différents, les deux circuits imprimés étant orientés selon deux plans perpendiculaires, chaque ligne triplaque comportant une piste métallique et un élément de transition 35 métallique relié à la piste, les éléments de transition métalliques étant fixés sur une face latérale du premier, respectivement du deuxième, résonateur.

Dans un troisième mode de réalisation particulier, l'élément rayonnant compact comporte au moins deux lignes triplaques réalisées sur le même circuit imprimé et au moins un premier et un deuxième résonateur montés sur une première, respectivement sur une deuxième, face métallisée du parallélépipède de résine, chaque ligne triplaque ayant une piste métallique, les deux lignes triplaques étant espacées l'une de l'autre et blindées respectivement par au moins une première et une deuxième rangées de trous métallisés traversants, les deux pistes métalliques étant respectivement reliés à une face latérale du premier, respectivement du deuxième, résonateur.

Avantageusement, le parallélépipède de résine est intégré dans une lentille de diélectrique ayant une surface interne comportant une cavité épousant la forme du parallélépipède de résine et une surface externe sensiblement sphérique, la lentille de diélectrique remplaçant le résonateur.

L'invention concerne également une antenne active comportant au moins un élément rayonnant compact.

D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la suite de la description donnée à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, en référence aux dessins schématiques annexés qui représentent : figures 1 a, 1 b, 1c : trois vues schématiques en perspective et en coupe transversale, d'un exemple de ligne d'alimentation triplaque, selon l'invention ; - figures 2a et 2b : deux vues schématiques partielles, en perspective, d'un exemple d'élément rayonnant compact selon l'invention; figure 3 : une vue schématique en perspective d'un circuit excitateur pour élément rayonnant compact muni d'un premier exemple de connecteur, selon l'invention; 25 30 figures 4a, 4b, 4c : trois vues schématiques en perspective et de face, d'un circuit excitateur pour élément rayonnant compact muni d'un deuxième exemple de connecteur, selon l'invention ; figure 5a : une vue schématique en perspective d'un 5 exemple d'élément rayonnant compact intégré dans un parallélépipède de résine selon l'invention ; figure 5b : une vue en perspective d'un exemple d'antenne comportant un élément rayonnant compact, selon l'invention ; - figures 6a et 6b : deux vues schématiques de face et de 10 dessus, d'un premier exemple de réalisation d'un élément rayonnant compact comportant deux sources excitatrices, selon l'invention ; - figures 7a et 7b : deux vues schématiques de face et de dessus, d'un deuxième exemple de réalisation d'un élément rayonnant • compact comportant deux sources excitatrices, selon l'invention ; 15 - figure 8: une vue schématique de dessus d'un troisième exemple de réalisation d'un élément rayonnant compact permettant d'améliorer le découplage entre les sources excitatrices, selon l'invention ; figures 9a, 9b : deux vues schématiques de dessus et en coupe dans le plan du circuit excitateur pour un quatrième exemple de 20 réalisation d'un élément rayonnant compact à trois résonateurs permettant d'améliorer le découplage entre les sources excitatrices, selon l'invention ; - figure 10 : une vue schématique d'un exemple d'implantation d'un élément rayonnant dans une antenne sphérique selon l'invention. 25 En se référant aux figures 1 a et 1 b, la ligne triplaque 1 comporte une piste métallique 2 comprise entre deux substrats 3, 4, chaque substrat étant constitué d'un matériau diélectrique 3b, 4b, ayant une face externe complètement métallisée 3a, 4a. Les plans métalliques externes 3a, 4a, constituent les plans de masse de la ligne triplaque. Cette ligne triplaque 30 peut par exemple être réalisée en utilisant deux circuits imprimés double face montés tête-bêche ou un circuit imprimé multicouches. Selon l'invention, la piste métallique est totalement blindée latéralement par au moins une première et une deuxième rangée de trous métallisés 5, 6, traversant l'épaisseur des deux substrats 3, 4 et reliant ainsi les deux plans métalliques externes 3a, 4a. Les deux rangées de trous métallisés sont disposées de part et d'autre de la piste métallique 2 et le long de cette dernière entre ses deux extrémités 7, 8. Pour améliorer le blindage, il est possible de disposer plusieurs rangées de trous métallisés de part et d'autre de la piste, comme représenté par exemple sur la figure 1c. Dans ce cas, les trous 18, 19, disposés sur deux rangées adjacentes peuvent être de préférence disposés en quinconce. La ligne triplaque étant complètement blindée, le risque de fuites par les côtés est alors nettement diminué, voire supprimé.

En se référant aux figures 2a et 2b, l'élément rayonnant compact comporte un guide d'onde plan orthogonal, plus particulièrement une ligne triplaque comme décrit à la figure 1 montée orthogonalement par rapport au résonateur 10. Le résonateur 10 peut être par exemple un résonateur diélectrique, ou un patch gravé sur un substrat ou un résonateur diélectrique sur lequel est gravé un patch. Le résonateur 10 est par exemple de forme parallélépipédique comme représenté sur les figures 2a et 2b et comporte quatre faces latérales et deux faces respectivement supérieure et inférieure.

L'une des faces latérales 11 du résonateur 10 est disposée parallèlement au plan de la ligne triplaque 1 et au droit de la piste métallique 2. Un élément de transition métallique 13 est relié à la deuxième extrémité 8 de la piste métallique 2 de manière à prolonger cette piste métallique, l'élément de transition métallique 13 étant plaqué contre ladite face 11 du résonateur 10 pour exciter directement ce résonateur. Cet élément de transition métallique 13 constitue une source excitatrice du résonateur 10. Avantageusement, le positionnement de l'élément de transition métallique 13 sur la face 11 du résonateur 10 est calculé de manière à optimiser le couplage de la ligne triplaque 1 au résonateur 10. En particulier, l'élément de transition métallique 13 est, de préférence, positionné au milieu de la face 11 par rapport aux deux parois latérales adjacentes 14, 15 à cette face 11. Le résonateur 10 peut être réalisé en un matériau diélectrique, par exemple en céramique tel que l'alumine, ou en un matériau organique, et peut comporter une cavité d'air usinée dans le diélectrique, la cavité d'air permettant d'élargir la bande passante du résonateur.

L'élément de transition métallique 13 peut être constitué par un prolongement de la piste métallique 2 hors de la ligne triplaque 1 et positionné, puis fixé, par exemple par collage, sur la face 11 du résonateur 10.

Alternativement, comme représenté sur les figures 2a et 2b, l'élément de transition métallique 13 peut être constitué par une broche métallique montée dans un orifice 16 pratiqué dans le substrat de la ligne triplaque 1 en regard de la piste métallique. La broche métallique est alors positionnée et fixée, par exemple par collage, dans une rainure 17 usinée sur la face 11 du résonateur 10.

L'alimentation électrique de l'élément rayonnant peut être réalisée par l'intermédiaire d'un connecteur 20 rapporté ayant une âme centrale 21 reliée à la première extrémité 7 de la piste comme représenté sur la figure 3.

Le montage du connecteur 20 sur la ligne triplaque 1 peut par exemple être réalisé, après moulage dans le parallélépipède de résine 30, par insertion de l'âme centrale 21 dans un trou percé au travers de la ligne triplaque 1, l'âme 21 pouvant être fixée sur la piste métallique 2 par une colle conductrice, le corps du connecteur 20 pouvant être fixé sur la surface externe de la ligne triplaque 1 par une colle conductrice, éventuellement renforcée par une deuxième colle pour obtenir une bonne adhérence mécanique.

Alternativement, comme représenté sur les figures 4a, 4b, 4c, l'alimentation électrique de l'élément rayonnant peut être réalisée par l'intermédiaire d'un connecteur moulé 22. Dans ce cas, la ligne triplaque doit comporter un aménagement particulier au niveau de la transition avec le connecteur 22. Selon l'invention, l'un des substrats 3 de la ligne triplaque comporte un usinage 23 à l'extrémité 7 de façon à pouvoir disposer le connecteur 22. L'usinage 23 peut s'étendre sur toute la largeur du substrat comme représenté sur les figures 4a et 4b, ou seulement sur une partie de la largeur du substrat comme représenté sur la figure 4c. Le connecteur 22 est muni de deux pattes métalliques latérales 24, 25, situées de part et d'autre de son âme métallique 26. A la transition avec le connecteur, au niveau de l'évidement, la ligne n'est alors plus du type iriplaque mais du type coplanaire, c'est-à-dire que deux plans de masse métalliques 27, 28, sont aménagés sur le substrat 4 non usiné, de part et d'autre de la piste 2. Au niveau de la zone de transition, la ligne coplanaire est optimisée avec des trous métallisés 29 pratiqués au travers de l'épaisseur du substrat 4 et des plans de masse latéraux 27, 28, de part et d'autre de la piste 2. Le connecteur 22 est positionné sur le substrat 4 muni de la ligne coplanaire, son âme métallique centrale 26 est soudée sur la piste 2 et ses deux pattes latérales 24, 25, sont soudées sur les plans de masse latéraux 27, 28, de la ligne coplanaire. Pour éviter que des pertes par rayonnement se produisent au niveau de l'évidement 23 de la zone de transition où la piste 2 n'est pas surmontée d'un plan de masse métallique supérieur, un capuchon métallique, non représenté, peut être ajouté au-dessus de la zone de transition équipée du connecteur moulé. Dans le cas représenté sur la figure 4c, le connecteur 22 est entouré par les plans de masse de la ligne triplaque.

Avantageusement, comme représenté sur la figure 5a, pour faciliter le montage du résonateur 10 par rapport à la ligne triplaque 1, ladite ligne triplaque 1 peut être moulée dans un parallélépipède de résine 30. Dans le cas où le connecteur est un connecteur moulé 22, l'ensemble constitué par la ligne triplaque 1 et le connecteur 22 peut être intégré dans un même parallélépipède de résine 30. De même, il est également possible d'intégrer dans le parallélépipède de résine 30, différents composants hyperfréquences 31, tels que des amplificateurs, des filtres, des déphaseurs. Le parallélépipède de résine comporte 4 faces latérales, une face inférieure 33 et une face supérieure 34. Au moins l'une des faces, par exemple la face supérieure 34, du parallélépipède 30 est recouverte d'une couche métallique constituant un plan de masse rayonnant. Bien que ce ne soit pas indispensable, les autres faces du parallélépipède de résine peuvent également être métallisées pour réaliser un blindage du cube.

La ligne triplaque 1 est positionnée orthogonalement par rapport au plan de masse rayonnant du parallélépipède 30 et orientée de façon que le plan du guide d'onde formé par la ligne triplaque soit parallèle à deux faces latérales 32, 35 du parallélépipède 30.

La face inférieure du résonateur 10 est montée sur la face supérieure 34 métallisée du parallélépipède 30 et orientée de façon que la face latérale 11 du résonateur 10 soit parallèle aux faces latérales 32, 35, du parallélépipède 30 ainsi qu'au plan du guide d'onde formé par la ligne triplaque. L'élément de transition métallique 13, constituant la source excitatrice, prolonge la piste métallique 2 à l'extérieur du parallélépipède 30 et est fixé sur la face latérale 11 du résonateur comme indiqué ci-dessus en référence aux figures 2a et 2b.

L'élément rayonnant ainsi réalisé en technologie à trois dimensions, dite technologie 3D, est très compact et à faibles pertes. II rayonne de l'énergie selon une longueur d'onde choisie lorsqu'il est excité par la ligne d'alimentation triplaque. Comme représenté sur la figure 5b, une antenne peut être réalisée en disposant un guide d'onde riuni d'un cornet 36 au-dessus du résonateur diélectrique de l'élément rayonnant, l'antenne pouvant fonctionner en bande Ka ou Ku en mono-polarisation.

Les figures 6a et 6b montrent un premier exemple de réalisation d'un élément rayonnant compact adapté pour la réalisation d'une antenne fonctionnant en bi-polarisation. Dans ce mode de réalisation, deux lignes triplaques indépendantes 61, 62, sont réalisées sur deux circuits imprimés différents. Chaque ligne peut comporter un moyen d'adaptation d'impédance 63 appelé stub. Le stub peut être constitué par exemple, par un élargissement local de la piste. Les deux lignes triplaques 61, 62, sont disposées selon des plans perpendiculaires et comportent chacune un élément de transition métallique, 64, 65, relié respectivement à la piste 60, 69, de la ligne triplaque correspondante. De préférence, les deux lignes triplaques sont intégrées dans un parallélépipède de résine 30, chaque ligne triplaque étant orientée parallèlement à deux faces latérales différentes du parallélépipède de résine. La face supérieure du parallélépipède de résine est métallisée pour constituer un plan de masse rayonnant. Un résonateur diélectrique 10 est monté sur le plan de masse rayonnant de façon que les deux éléments de transition 64, 65 soient respectivement en contact avec deux faces latérales 11,15 du résonateur 10. Un guide d'onde associé à un cornet 68 est placé au-dessus du résonateur pour former une antenne. L'antenne ainsi obtenue fonctionne en bipolarisation lorsqu'elle est alimentée par l'intermédiaire de deux connecteurs montés en extrémité de chaque piste, comme décrit ci-dessus en liaison avec les figues 3, 4a, 4b, 4c. 11 De façon similaire, il est possible d'obtenir une antenne multipolarisation en utilisant quatre lignes triplaques munies chacune d'un élément de transition métallique, chaque élément de transition métallique étant respectivement fixé sur l'une des faces latérales du résonateur.

Les figures 7a et 7b représentent un deuxième exemple de réalisation d'un élément rayonnant compact adapté pour la réalisation d'une antenne fonctionnant en bi-polarisation. Dans cet exemple, deux lignes triplaques sont réalisées sur le même circuit imprimé 75. Les deux pistes 1 o métalliques 71, 72, sont espacées l'une de l'autre et blindées respectivement par au moins une première et une deuxième rangée de trous traversants, non représentées sur les figures 7a et 7b. Les rangées de trous sont positionnées le long de chaque piste et de part et d'autre de celle-ci. Le circuit imprimé contenant les deux lignes triplaques est moulé dans un 15 parallélépipède de résine 30 et monté orthogonalernent par rapport au plan de masse rayonnant formé par une couche métallique déposée sur la face supérieure du parallélépipède de résine 30. Un réscnateur 10 est positionné sur le plan de masse rayonnant et orienté à 45' par rapport au circuit imprimé contenant les lignes triplaques. Deux éléments de transition 73, 74, 20 fixés respectivement sur les pistes 71, 72, et sur deux faces latérales consécutives du résonateur 10 permettent d'exciter ce dernier. Une antenne à double polarisation est alors obtenue en couplant 'e résonateur à un guide d'onde muni d'un cornet 68. De façon similaire, une antenne multi-polarisation peut être obtenue en 25 utilisant quatre lignes triplaques réalisées par paire sur deux circuits imprimés différents, les quatre éléments de transition fixés sur les pistes respectives des lignes triplaques étant respectivement fixés sur les quatre faces latérales du résonateur. Les deux configurations décrites en liaison avec les figures 6a, 6b, 30 7a, 7b utilisant un seul résonateur pour plusieurs sources excitatrices fonctionnent bien. Par l'intermédiaire des sources excitatrices, le résonateur diélectrique capte la puissance radio-fréquence se propageant dans les lignes triplaques et la restitue au cornet de l'antenne. Cependant, en présence de plusieurs sources excitatrices, la restitution de la puissance 35 radio-fréquence par le résonateur au cornet de l'antenne est incomplète en raison d'un couplage entre les deux sources excitatrices, ce qui engendre des pertes de puissance importantes au niveau du cornet de l'antenne.

La figure 8 montre un troisième exemple de réalisation d'un élément 5 rayonnant compact permettant d'améliorer le découplage entre les sources excitatrices. Dans cet exemple, deux lignes triplaques indépendantes 81, 82, réalisées sur deux circuits imprimés différents, sont montées orthogonalement par rapport à un plan rayonnant métallique 85 selon une 10 configuration identique à celle représentée sur les figures 6a et 6b. Les deux lignes triplaques sont orientées selon deux plans perpendiculaires et comportent chacune un élément de transition métallique, respectivement 86, 87, relié à la piste de la ligne triplaque correspondante. Les deux éléments de transition métallique 86, 87, ne sont pas reliés sur deux faces adjacentes 15 d'un même résonateur mais sont reliés à deux résonateurs diélectriques 83, 84, différents, les deux résonateurs 83, 84, étant polarisés orthogonalement. Ainsi chaque source excitatrice excite un résonateur différent fonctionnant en mono-polarisation, ce qui accroît le découplage entre les sources par rapport à l'utilisation d'un résonateur commun excité en double polarisation. Des 20 configurations similaires avec quatre résonateurs arrangés selon des plans orientés à 90° les uns par rapport aux autres peuvent être réalisées de la même façon.

Les figures 9a et 9b, représentent un quatrième exemple de 25 réalisation d'un élément rayonnant compact permettant d'améliorer le découplage entre les sources excitatrices. Dans cet exemple, trois lignes triplaques sont réalisées sur le même circuit imprimé, mais leur nombre pourrait être différent. Les trois pistes métalliques 91, 92, 93 sont espacées l'une de l'autre et blindées 30 respectivement par au moins une première et une deuxième rangée de trous traversants, non représentées sur les figures 9a et 9b. Les rangées de trous sont positionnées le long de chaque piste et de part et d'autre de celle-ci. Le circuit imprimé comprenant trois lignes triplaques est moulé dans un parallélépipède de résine 30 comme décrit ci-dessus en liaison avec les 35 figures 7a et 7b. Trois faces du parallélépipède de résine sont métallisées pour constituer trois plans de masse rayonnants orthogonaux sur lesquels sont respectivement montés trois résonateurs différents. Sur la figure 9b, un premier résonateur 95 est monté sur la face supérieure du parallélépipède de résine, un deuxième 94 et un troisième 96 résonateur sont respectivement montés sur deux faces latérales dudit parallélépipède de résine. Pour réaliser la liaison, par l'intermédiaire de trois éléments de transition différents, des trois pistes 91, 92, 93, avec les trois résonateurs 94, 95, 96, respectifs, les deux pistes 91 et 93 ont été coudées à 90°. Cette configuration permet d'exciter plusieurs résonateurs montés sur des faces orthogonales d'un parallélépipède et convient parfaitement pour la réalisation d'éléments rayonnants multi-faisceaux.

Avantageusement, comme représenté sur la figure 10, pour optimiser la surface de rayonnement et améliorer l'efficacité de l'antenne lorsque celle-ci est petite par rapport à la longueur d'onde du signal, le résonateur peut être remplacé par une lentille de diélectrique 97. Le parallélépipède de résine 30 comportant au moins une ligne triplaque, un connecteur, et les différents composants actifs, est alors intégré dans la lentille de diélectrique 97, cette lentille de diélectrique 97 ayant une surface interne 98 comportant une cavité 99 épousant la forme du parallélépipède de résine et une surface externe 90 sensiblement sphérique. La surface interne peut par exemple être plane de façon à ce que l'antenne soit stable si elle est destinée à être placée sur le sol.

Bien que l'invention ait été décrite en relation avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.

Claims (14)

1. REVENDICATIONS1. Elément rayonnant compact à faibles pertes comportant au moins un résonateur (10) monté sur un plan de masse rayonnant et au moins une ligne d'alimentation triplaque (1) compertant, en épaisseur, une piste métallique interne (2) comprise entre deux substrats diélectriques (3, 4), chaque substrat ayant une face externe métallisée (3a, 4a) la piste métallique (2) ayant une longueur s'étendant entre une première et une deuxième extrémité (7, 8) de la ligne triplaque (1), caractérisé en ce que: - la ligne triplaque (1) est montée orthogonalement par rapport au plan de masse rayonnant du résonateur (10) et en ce qu'il comprend en outre, - au moins une première (5) et une deuxième (6) rangées de trous métallisés traversant l'épaisseur des deux substrats de la ligne triplaque (1), les deux rangées de trous métallisés (5, 6) étant disposées de part et d'autre de la piste métallisée (2) sur toute la longueur de ladite piste (2).
2. 2. Elément rayonnant compact selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un élément de transition métallique (13) relié à la deuxième extrémité (8) de la piste métallique (2) de manière à prolonger cette piste, l'élément de transition métallique (13) étant plaqué contre une face (11) du résonateur (10) pour exciter directement ledit résonateur (10).
3. 3. Elément rayonnant compact selon la revendication 2, caractérisé en ce que la piste métallique (2) est prolongée à l'extérieur de la ligne triplaque (1) pour former l'élément de transition métallique (13).
4. 4. Elément rayonnant compact selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le résonateur (10) est réalisé dans un matériau diélectrique et a une forme parallélépipédique comportant quatre faces latérales, une face supérieure et une face inférieure montée sur le plan 15 de masse rayonnant, et en ce que l'élément de transition métallique (13) est positionné perpendiculairement au plan de masse rayonnant, dans une rainure usinée dans l'une des faces latérales (11) du résonateur (10).
5. 5. Elément rayonnant compact selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un connecteur électrique (20, 22) relié à la première extrémité (7) de la piste métallique (2). 10
6. 6. Elément rayonnant compact selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la ligne triplaque (1) est moulée dans un parallélépipède de résine (30) ayant deux faces supérieure et inférieure et quatre faces latérales, la face supérieure (34) du parallélépipède de 15 résine (30) étant recouverte d'une couche métallique constituant le plan de masse rayonnant, et en ce que le résonateur (10) est monté sur le plan de masse rayonnant.
7. 7. Elément rayonnant compact selon la revendication 6, caractérisé en 20 ce que le connecteur électrique (22) est moulé dans le parallélépipède de résine (30).
8. 8. Elément rayonnant compact selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des composants actifs (31) intégrés dans le 25 parallélépipède de résine (30).
9. 9. Elément rayonnant compact selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux lignes triplaques indépendantes (61, 62) réalisées sur deux circuits imprimés différents, 30 les circuits imprimés étant orientés selon deux plans perpendiculaires, chaque ligne triplaque (61, 62) comportant une piste métallique (60, 69) et un élément de transition métallique (64, 65) relié à la piste (60, 69), les deux éléments de transition (64, 65) étant respectivement plaqués contre deux faces latérales (11, 15) du résonateur diélectrique (10). 35 16
10. 10. Elément rayonnant compact selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux lignes triplaques réalisées sur un même circuit imprimé (75;, chaque ligne triplaque ayant une piste métallique (71, 72) telle que les deux pistes métalliques (71, 72) sont espacées l'une de l'autre et blindées respectivement par au moins une première et une deuxième rangées de trous métallisés traversants, le résonateur diélectrique (10) étant orienté à 45° par rapport au circuit imprimé (75) comportant les deux lignes triplaques.
11. 11. Elément rayonnant compact selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un premier et un deuxième résonateurs diélectriques (83, 84) polarisés orthogonalement et deux lignes triplaques indépendantes (81, 82) réalisées sur deux circuits imprimés différents, les deux circuits imprimés étant orientés selon deux plans perpendiculaires, chaque ligne triplaque (81, 82) comportant une piste métallique et un élément de transition métallique (86, 87) relié à la piste, les éléments de transition métalliques (86, 87) étant fixés sur une face latérale du premier, respectivement du deuxième, résonateur (83, 84).
12. 12. Elément rayonnant compact selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux lignes triplaques réalisées sur un même circuit imprimé et au moins un premier et un deuxième résonateur (94, 95) montés sur une première, respectivement sur une deuxième, face métallisée du parallélépipède de résine (30), chaque ligne triplaque ayant une piste métallique (91, 92), les deux pistes (91, 92) étant espacées l'une de l'autre et blindées respectivement par au moins une première et une deuxième rangée de trous métallisés traversants, les deux pistes étant respectivement reliées à une face latérale du premier, respectivement du deuxième, résonateur (94, 95).
13. 13. Elément rayonnant compact selon l'une des revendications 6 à 11, caractérisé en ce que le parallélépipède de résine (30) est intégré dans une lentille de diélectrique (97) ayant une surface interne (98) comportant une cavité (99) épousant la forme du parallélépipède derésine (30) et une surface externe (90) sensiblement sphérique et en ce que la lentille de diélectrique (97) remplace le résonateur (10).
14. 14. Antenne active caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un élément rayonnant compact selon l'une des revendications précédentes.