FR2939567A1 - Antenne a monopole central - Google Patents

Abstract

L'antenne de liaison sans-fil, comporte : - une couche de plan de masse (3), - un noyau d'excitation d'antenne (2), de couplage à : - un certain nombre de piliers périphériques (11, 12), chacun électriquement conducteur et relié à la couche de plan de masse (3), et situé en regard d'une portion particulière de surface (21, 22, 23) du noyau (2), - le noyau (2) et les piliers périphériques (11, 12) étant disposés pour que le couplage du noyau (2) avec les éléments périphériques (11, 12) présente une intensité propre à chaque pilier (11, 12) et / ou qui varie d'un tronçon à un autre (111, 112, 113) d'un pilier considéré (11).

Description

Antenne à monopôle central 1. Domaine de l'invention La présente invention concerne les antennes de liaison sans-fil.

Le développement des applications de transmission d'informations vers des terminaux mobiles a nécessité d'accroître notablement la bande passante des canaux radio de transmission. La transmission d'images animées requiert en effet un débit très élevé. Il faut aussi que l'antenne émette un maximum de puissance radio utile, pour optimiser la portée de la liaison et aussi optimiser le rapport de la puissance radio par rapport à la consommation électrique du circuit fournissant le signal d'excitation. Une antenne HF comporte classiquement des constituants radiatifs excités par l'âme d'un câble coaxial de sortie d'un circuit amplificateur d'émission, dont l'impédance de sortie, égale à l'impédance caractéristique du câble, est habituellement de 50 ohms. Le câble sert ainsi à déporter, jusqu'à l'entrée de l'antenne, l'impédance de sortie de l'amplificateur. 2. Solutions de l'art antérieur Pour que l'antenne émette une puissance relative maximale, elle doit présenter une impédance d'entrée égale à l'impédance caractéristique du câble d'excitation. Cette impédance d'entrée dépend de la nature et de la disposition relative des divers constituants radiatifs, par exemple la forme d'un ruban microstrip et son couplage avec d'autres constituants. Chaque constituant peut être modélisé comme étant essentiellement un assemblage d'éléments à caractéristiques capacitives ou selfiques qui présentent des interactions mutuelles. L'impédance d'entrée de l'antenne représente ainsi la somme vectorielle des divers couplages de la pluralité d'éléments avec l'âme en sortie du câble. Si la fréquence d'émission se trouve en partie haute de la bande passante, les éléments capacitifs présentent une impédance minimale et, au contraire, les éléments selfiques présentent une impédance maximale, et inversement si la fréquence d'émission est minimale. En d'autres termes, un élément capacitif tend à équivaloir à une coupure de connexion si la fréquence diminue, alors qu'un élément selfique tend à devenir un court-circuit. En particulier, un élément capacitif peut par exemple, à haute fréquence, court-circuiter un élément selfique, alors que, à une fréquence intermédiaire, il va coopérer avec l'élément selfique pour former un circuit bouchon, d'impédance infinie, ou former un court-circuit si ces deux éléments sont montés en série. 3. Inconvénients de l'art antérieur On conçoit donc que le calcul des caractéristiques des constituants d'antenne, pour obtenir la valeur voulue d'impédance d'entrée, n'est valable que pour une certaine fréquence. Cette fréquence est prise comme fréquence centrale d'une plage de bande passante dont les deux extrémités sont définies comme étant les fréquences pour lesquelles on atteint un niveau limite acceptable de dispersion d'impédance, c'est-à-dire de désadaptation vis-à-vis du câble. Cette désadaptation se traduit par le fait que l'entrée de l'antenne réfléchit une partie du signal du câble. La perte d'excitation correspondante représente donc une baisse de rendement. 4. Objectifs de l'invention La présente invention vise à proposer une solution permettant d'obtenir une antenne qui présente une grande bande passante. 5. Caractéristiques essentielles de l'invention A cet effet, l'invention concerne tout d'abord une antenne de liaison sans-fil, comportant : - une couche de plan de masse, - un noyau d'excitation d'antenne, de couplage à : - un certain nombre d'éléments périphériques, chacun électriquement conducteur et relié à la couche de plan de masse, et situé en regard d'une portion particulière de surface du noyau, - le noyau et les éléments périphériques étant agencés pour que le couplage du noyau avec les éléments périphériques présente une intensité propre à chaque 30 élément et / ou qui varie d'un tronçon à un autre d'un élément considéré.

Le concept à la base de l'invention porte sur le fait que, comme le noyau est couplé au volume d'air environnant, qui constitue une charge à impédance caractéristique constante pour l'antenne, c'est-à-dire la charge tout en aval par rapport à l'amplificateur, ce couplage peut être modifié par interposition d'éléments intercalaires dont le rayonnement va se composer vectoriellement avec celui du noyau, c'est-à-dire avec une phase particulière. Il existe donc des couplages capacitifs et inductifs distribués entre le noyau central et la pluralité de tronçons eux-mêmes couplés entre eux, ce qui entraîne un fonctionnement autour d'une fréquence centrale et détermine une bande passante associée.

L'association de ces antennes élémentaires (noyau et tronçons) conduit à une antenne résultante dont la réponse, telle que l'impédance d'entrée de l'antenne, par exemple, est la combinaison complexe des impédances propres et mutuelles du noyau et des différents tronçons. Si le couplage varie de façon continue pour tout point courant, la bande passante élémentaire va ainsi balayer toute une plage.

Si, par contre, l'évolution du couplage pour un point courant présente une discontinuité, cela peut se traduire par un saut à une plage de fréquence disjointe, c'est-à-dire que l'antenne présente alors un nombre déterminé de bandes passantes disjointes. La variation du couplage peut être réalisée par variation de la distance d'un point courant des éléments par rapport à la zone en regard du noyau ou encore par modification des caractéristiques des éléments ou du milieu de couplage entre eux, par exemple une valeur de constante diélectrique. On notera que l'on peut aussi prévoir un mécanisme de déplacement relatif entre le noyau et les éléments pour, par exemple, déplacer globalement la bande passante totale de l'antenne. Cela signifie que, en plus de la variation spatiale des caractéristiques de l'antenne selon le point courant que l'on considère dans celle-ci, on peut aussi prévoir une possibilité d'évolution temporelle des positions et largeurs des diverses bandes passantes élémentaires, c'est-à-dire un réglage évoluant en fonction des besoins particuliers.

Il faut aussi noter que l'appellation "plan de masse" désigne une surface conductrice, qui, géométriquement, peut avoir toute forme convenable, c'est-à-dire pas nécessairement plane. On remarquera aussi que l'antenne est utilisable dans divers milieux de 5 transmission d'ondes, comme par exemple l'air ou l'eau ou encore des matériaux diélectriques tels que des polymères ou des céramiques. Dans une forme de réalisation particulière, le noyau présente une section variable en s'éloignant de la couche de plan de masse. En particulier, il peut être prévu que la dite section du noyau croisse en s'éloignant de la couche de plan de 10 masse. De façon commode et avantageuse, les éléments périphériques sont des tiges. On peut ainsi assurer un couplage qui varie d'un tronçon à l'autre d'une tige considérée, ceci en orientant la tige comme il convient et en tenant compte de l'éventuelle variation de section du noyau. 15 En pareil cas, on peut prévoir que les tiges soient rectilignes et s'étendent en des directions obliques respectives par rapport à des plans respectifs d'extension globale des dites portions de surface respectives du noyau. L'inclinaison ci-dessus implique ainsi une évolution du couplage d'un point courant, en fonction de la distance variable vis-à-vis du noyau. 20 Commodément, les tiges sont perpendiculaires à un plan géométrique d'extension globale de la couche de plan de masse. Les éléments périphériques portent avantageusement une couche sommitale conductrice opposée à la couche de plan de masse. Le noyau peut, en particulier, être relié à une surface interne de la couche 25 sommitale. La longueur de l'antenne peut ainsi être réduite puisque la plaque sommitale constitue un prolongement du noyau. De façon avantageuse, le noyau est cylindrique autour d'un axe perpendiculaire à un plan d'extension globale de la couche de plan de masse. 30 Le noyau présente ainsi une forme très simple, qui en facilite la fabrication et le montage.

Les éléments périphériques sont par exemple disposés à une même distance du noyau. On obtient ainsi rayonnement relativement homogène dans tous les azimuts. Avantageusement, au moins une partie d'un volume de pourtour du noyau est remplie d'un matériau diélectrique. On peut ainsi ajuster finement la capacité parasite, et donc la réponse en fréquence, par le choix de la géométrie et de la position du matériau diélectrique. Comme évoqué plus haut, il peut être prévu que l'antenne comporte des moyens de déplacement de l'un au moins parmi le noyau et les éléments périphériques, agencés pour modifier une valeur d'une distance séparant le noyau de l'un au moins des éléments périphériques. On dispose ainsi d'une antenne universelle, adaptable à toute une gamme de besoins en fréquence de résonance et en bande passante. En particulier, il peut par exemple être prévu que les moyens de 15 déplacement soient agencés pour commander un pivotement des éléments périphériques. On peut ainsi faire varier la distance entre le noyau et un ou plusieurs des éléments périphériques, ce qui permet de régler les caractéristiques de fréquence centrale et de bande passante. 20 Il peut aussi être prévu que les moyens de déplacement soient agencés pour translater le noyau selon une direction perpendiculaire à un plan global d'extension de la couche de plan de masse. On modifie ainsi le couplage du noyau avec la couche de plan de masse, de même que le couplage du noyau avant les éléments périphériques. En effet, si 25 ceux-ci sont par exemple des brins de longueur finie, la translation du noyau l'amène dans une position de couplage maximal, en regard de ceux-ci, ou bien l'en éloigne. De même, si les éléments périphériques sont des brins inclinés par rapport à la direction de translation du noyau, celui-ci va donc s'en rapprocher ou s'en éloigner, selon la valeur et le signe de l'angle de chaque brin. 30 L'invention concerne aussi un procédé de détermination d'une valeur voulue de résistance d'entrée d'une antenne selon l'invention, à partir d'une valeur observée qu'il s'agit de faire varier dans un sens allant vers la valeur voulue, procédé dans lequel on fait varier, dans le dit sens, la valeur d'au moins l'un des paramètres du groupe constitué par : . le nombre d'éléments périphériques, . une valeur de section transversale des éléments périphériques, une valeur de distance entre le noyau et la couche de plan de masse, une valeur de profondeur d'un puits de logement d'un connecteur d'excitation, et / ou on fait varier dans le sens opposé la valeur d'au moins l'un des paramètres du groupe constitué par : - une valeur de distance respective entre le noyau et chaque élément périphérique, - une valeur axialement courante de section transversale du noyau - une valeur d'épaisseur d'une couche de matériau diélectrique, et - une valeur de constante diélectrique du dit matériau diélectrique. 6. Liste des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 est une vue en section axiale d'une antenne selon l'invention, 20 - la figure 2 est une vue schématique, en section axiale, d'une première variante de l'antenne de la figure 1, - la figure 3 illustre de même une deuxième variante, et - les figures 4 à 13 illustrent des résultats d'essais, relatifs à l'impédance d'entrée de l'antenne, en ce qui concerne les figures 4 à 1l, et relatifs à sa hauteur et à sa 25 bande passante, pour les figures respectives 12 et 13, et, précisément : - la figure 4 illustre la variation d'impédance d'entrée d'antenne selon la fréquence, - la figure 5 illustre l'influence du nombre d'éléments périphériques, sous forme de piliers , - la figure 6 illustre l'influence du diamètre des piliers, 30 - la figure 7 illustre l'influence de la distance radiale entre noyau et piliers, - la figure 8 illustre l'influence de la distance axiale entre noyau et une couche de masse inférieure, - la figure 9 illustre l'influence du diamètre du tronçon de noyau de plus faible diamètre, - la figure 10 illustre l'influence de la profondeur d'un puits de connexion, - la figure 11 illustre l'influence de l'épaisseur d'une couche de mousse de matériau diélectrique, - la figure 12 illustre la relation entre la fréquence et la hauteur d'antenne, et - la figure 13 illustre la variation de la bande passante en fonction de la fréquence de résonance. 7. Description d'une forme de réalisation de l'invention et de variantes La figure 1 représente une section axiale d'une antenne 1 haute fréquence présentant une symétrie axiale autour d'un axe géométrique 10, vertical sur la figure 1. Dans la présente description, les directions axiale et radiales se réfèrent à l'axe général 10, sauf indication ou évidence contraire.

L'antenne 1 comporte un noyau 2 en forme de monopôle axial logé dans un volume de logement 9 délimité axialement par une couche de plan de masse 3, représentée en partie inférieure de la figure 1, et une couche sommitale 28 opposée, les deux couches étant en matériau électriquement conducteur. La couche de plan de masse 3 présente, dans cet exemple, une forme plane et radiale avec toutefois un décrochement en forme de puits 4 ou goulot en saillie externe. Une surface d'extrémité inférieure du puits 4 présente un passage axial destiné au passage d'un connecteur 5 portant un tronçon d'extrémité d'un câble coaxial 6 dont un brin d'extrémité d'âme 7 est relié à une partie inférieure 20 du noyau 2 pour l'exciter par un signal HF à émettre. Le puits 4 est donc un logement du connecteur d'excitation 5. Le volume de logement 9 contient en outre ici, en partie inférieure dans cet exemple, un volume de matériau 8 à constante diélectrique relative déterminée, supérieure à 1. Le volume de logement 9 est délimité radialement par un cercle, centré sur l'axe 10, d'une pluralité de piliers 19 en matériau électriquement conducteur, deux dits piliers 11, 12 étant représentés en des positions ici diamétralement opposées. Dans cet exemple, les piliers 11, 12 sont rectilignes et orientés en direction axiale, donc parallèles. Les piliers 19 sont ici tous de même longueur et portent la couche sommitale 28, ici en forme de plaque radiale ou radôme, par appui d'une zone de pourtour d'une surface inférieure 29 de celle-ci, pour assurer une liaison électrique entre la couche de plan de masse 3 et la couche sommitale 28. On notera que la notion de volume de logement 9, ici utilisée pour décrire les positions relatives des éléments, n'implique pas la présence d'une paroi de logement. Le noyau 2 est ainsi couplé, de façon électromagnétique, aux piliers 19. Le noyau 2 est toutefois divisé fonctionnellement en une pluralité d'ici trois tronçons 21, 22, 23, étagés axialement, à sections croissantes en s'éloignant de la couche de plan de masse 3, c'est-à-dire vers la couche sommitale 28. Dans cet exemple, la symétrie de révolution indiquée au début fait que ces sections sont circulaires. Si l'on considère, à titre de référence, que les piliers 19 sont disposés sur un cercle de rayon unitaire, représentant le rayon du volume de logement 9, les fronçons inférieur 21, intermédiaire 22 et supérieur 23, présentent des diamètres relatifs respectifs d'environ 0,3, 0,5 et 0,9, et ils présentent des longueurs axiales respectives représentant un facteur d'environ 0,1, 0,2 et 0,6 par rapport à la hauteur des piliers 19. Chaque tronçon de noyau 21-23 est ainsi couplé selon une intensité spécifique à un tronçon radialement en regard de chacun des piliers 19. Ainsi, d'un point de vue géométrique, et si l'on considère une tranche radiale de longueur élémentaire en épaisseur, le tronçon inférieur de noyau 21 est le plus faiblement couplé à un tronçon inférieur 111 du pilier 11 puisque la distance radiale les séparant est maximale. Au contraire, une tranche de même épaisseur axiale du tronçon supérieur de noyau 23 présente le couplage le plus grand, du fait de sa plus grande proximité radiale avec un tronçon supérieur 113 du pilier 11, relié au tronçon inférieur 111 par un tronçon intermédiaire 112 en regard radial du tronçon intermédiaire de noyau 22. Toutefois, l'intensité du couplage, fonction de ce premier paramètre 30 géométrique, dépend aussi d'un deuxième paramètre lié à l'influence de la constante diélectrique du milieu de transmission des ondes électromagnétiques, c'est-à-dire ici l'air ou le matériau diélectrique 8. La présence du matériau diélectrique 8 augmente en effet le niveau de couplage, c'est-à-dire qu'il compense partiellement, voire surcompense, l'effet de la distance radiale maximale de couplage du tronçon inférieur de noyau 21 avec le tronçon inférieur 111. Il en est ici de même pour le tronçon intermédiaire 22, qui est, lui aussi, totalement entouré du matériau diélectrique 8. Cet effet n'est toutefois que partiel pour le tronçon supérieur 23, dont seule la partie inférieure est entourée du matériau diélectrique 8.

L'explication ci-dessus a porté sur la partie purement radiale du couplage du noyau 2. Toutefois, chaque tronçon de noyau 21-23 est aussi couplé aux deux autres tronçons du pilier 11 qui ne lui sont pas directement radialement en regard. Là encore, l'intensité du couplage oblique correspondant va être réduite par l'accroissement de la distance, oblique, séparant les points courants considérés mais la présence du matériau diélectrique 8 peut augmenter le couplage. Ainsi, la partie inférieure du tronçon supérieur de noyau 23, entourée par, voire noyée dans, le matériau diélectrique 8, est couplée avec la partie inférieure du tronçon supérieur 113 du pilier 11 mais aussi se trouve aussi couplée de façon renforcée avec le tronçon intermédiaire 112, à travers un volume de mousse du matériau diélectrique 8. Le noyau 2 constitue ainsi trois antennes élémentaires ayant chacune un couplage spécifique entre un dit tronçon 21-23 du noyau 2 et un tronçon 111-113 du pilier 11 et des autres. De la sorte, l'impédance présentée par chaque tronçon 111-113 des piliers 19 vis-à-vis du noyau 2 d'entrée d'antenne se compose avec l'impédance du milieu ambiant, c'est-à-dire l'air et le matériau diélectrique 8. Une valeur voulue d'impédance d'entrée d'antenne peut ainsi être obtenue en réglant au moins l'un des paramètres de couplage ci-dessus, c'est-à-dire la distance radiale ou la nature du milieu de transmission, et aussi le nombre de piliers 19. En effet, toute antenne constitue un adaptateur, transformant l'impédance du coaxial d'excitation, usuellement 50 ohms, en une valeur d'impédance aval égale à celle de l'air, qui représente quelques centaines d'ohms. Précisément ici, la charge ou impédance aval d'antenne du noyau 2, constituée par l'air et les piliers 19 ainsi que le matériau diélectrique 8, se retrouve donc ramenée en entrée de l'antenne 1, avec une transformation inverse de celle d'émission. Comme l'impédance aval, côté aérien, peut être réglée à volonté, on conçoit donc que ce réglage remonte jusqu'à l'entrée de l'antenne, c'est-à-dire permet de définir l'impédance d'entrée voulue. D'autres paramètres de réglage, lors de la conception de l'antenne, sont indiqués plus loin, en relation avec les figures 4 à 13. Les figures 2 et 3 représentent très schématiquement, en coupe axiale, des première et deuxième variantes, dans lesquelles la distance radiale du noyau 2 par rapport aux piliers 19 est réglable. Les références des éléments homologues de ceux de la figure 1 sont inchangées, avec toutefois une lettre de suffixe. Ces références indiquent aussi la position occupée par l'élément considéré. Dans la première variante, selon la figure 2, le noyau 2A est cylindrique, ou conique comme dessiné, et la particularité porte sur le fait que les piliers 11A et 12A, globalement référencés 19A, sont montés pivotants autour d'axes respectifs 11X, 12X (globalement référencés 19X) à direction circonférentielle par rapport à l'axe général 10. Un utilisateur peut commander un dispositif actionneur 9A provoquant les rotations synchrones des divers piliers 19A. La liaison du sommet des piliers 19A avec le sommet du noyau 2A s'effectue alors par un fil conducteur de préférence souple et élastique, pour rester rectiligne par un maintien sous une force de tension. En variante, le pivotement des piliers 19A est remplacé, ou complété, par une translation à composante radiale ou axiale par rapport à l'axe général 10.

Le mécanisme actionneur 9A comporte par exemple des biellettes de manoeuvre reliées de façon articulée aux piliers 19A pour les repousser ou les attirer axialement. Les biellettes peuvent être remplacées par des crémaillères couplées à un segment denté porté latéralement par chaque pilier 19A. Il peut encore être prévu une bague radiale mobile axialement, en appui, radialement interne ou externe, sur une zone de bord des piliers 19A. Les piliers 19A sont radialement rappelés contre la bague par un élément de rappel tel qu'une contre- bague, en appui radialement respectivement externe ou interne, ou par élasticité de leur montage au niveau de l'axe de pivotement 19X. Ainsi, sur la figure 2, la montée axiale d'une telle bague qui serait radialement externe provoquerait une diminution de l'angle de conicité des piliers 19A.

Les piliers 19A s'étendent donc sur une surface conique virtuelle à angle au sommet plus ou moins ouvert, la variation d'ouverture provoquant ainsi une variation de la distance radiale d'un point courant de la surface latérale du noyau 2A par rapport au pilier 19A en regard. Les piliers 11A, 12A peuvent ainsi occuper des positions respectives 11B, 12B, globalement référencées 19B, correspondant ici à un angle de conicité réduit. Deux paramètres peuvent essentiellement être choisis. Le premier paramètre concerne la conicité et le deuxième paramètre concerne la position axiale, par rapport à l'axe général 10, des axes de pivotement 19X des piliers 19A.

Ainsi, sur la figure 2, le noyau 2A présente ici une forme tronconique allant en s'élargissant vers le haut, c'est-à-dire à l'opposé du connecteur 5. Comme toutefois les piliers 19A sont mobiles radialement, le noyau 2A peut présenter toute forme voulue, c'est-à-dire aussi une forme cylindrique ou encore une forme tronconique inverse, c'est-à-dire à section radiale maximale près du connecteur 5.

Selon la forme choisie pour le noyau 2A, une valeur déterminée de pivotement des piliers 19A va se traduire par un "différentiel" particulier de distance radiale des points axialement courants de la surface latérale du noyau 2A par rapport aux piliers 19A. Ainsi, dans le cas de la figure 2, les deux formes tronconiques, du noyau 2A et des piliers 19A, sont de même sens, c'est-à-dire toutes deux s'élargissant en s'éloignant du connecteur 5. La position axiale, par rapport à l'axe général 10, des axes de pivotement 19X des piliers 19A étant ici située sensiblement près du connecteur 5, c'est-à-dire au niveau de la partie basse du noyau 2A, la valeur de distance radiale d'un point courant, en partie basse, de la surface latérale du noyau 2A par rapport aux piliers 19A est donc sensiblement insensible au pivotement des piliers 19A. Au contraire, cette valeur de distance radiale présente une sensibilité maximale pour le point courant au sommet du noyau 2A, puisque le point en regard, d'extrémité supérieure des piliers 19A, présente, lors du pivotement, un déplacement circonférentiel d'amplitude maximale, en direction radiale. De la sorte, le spectre des couplages de l'ensemble des points axialement courants du noyau 2A avec les piliers 19A varie selon la position angulaire des piliers 19A, ce qui fait donc évoluer la taille et la position de chaque bande passante élémentaire associée à chaque point courant. Comme indiqué, la position axiale, par rapport à l'axe général 10, des axes 19X de pivotement des piliers 19A constitue le deuxième paramètre. En effet, si les axes de pivotement 19X sont situés plus bas que la partie basse du noyau 2A, la distance radiale d'un point courant de la surface du noyau 2A par rapport aux piliers 19A va diminuer si l'angle de conicité des piliers 19A diminue. Inversement, si les axes de pivotement 19X sont situés plus haut que la partie basse du noyau 2A, et si les piliers 19A se prolongent en dessous de ceux-ci, une diminution de l'angle de conicité des piliers 19A va accroître la dite distance radiale pour les points courants axialement situés sous le niveau des axes de pivotement 19X. En outre, les divers axes de pivotement 19X peuvent être situés en des positions axiales différentes. La figure 3 diffère de la figure 2 par le fait que la position axiale relative entre le noyau, référencé 2C, et les dits piliers, référencés 19C, est réglable au moyen d'un dispositif actionneur 9C. Sur la figure 3, c'est le noyau 2C qui présente un montage permettant de la translater axialement, par un piston ou par une extrémité supérieure d'une tige dont un tronçon d'extrémité opposée comporte une crémaillère couplée à une roue dentée entraînée par un moteur pas à pas constituant le dispositif actionneur 9C. Le noyau 2C peut être monté coulissant sur une tige de guidage en direction axiale. On voit ainsi que, dans une position axialement supérieure 2D du noyau, les distances radiales des divers points courants de la surface latérale du noyau 2C par rapport aux piliers 19C se sont accrues, puisqu'il s'agit alors de deux formes tronconiques qui se "déboîtent".

Si les deux angles de conicité sont identiques, c'est-à-dire si les piliers 19C sont parallèles à des génératrices respectives du noyau 2C, une translation du noyau 2C n'apporte, partout, qu'un incrément, positif ou négatif, à la valeur de distance radiale considérée. Si la conicité du noyau 2C est retournée, avec donc une partie basse de largeur radiale maximale, on conçoit que, lors d'un changement de position axiale du noyau 2C, la distance radiale d'un dit point courant par rapport aux piliers 19C présente alors un pourcentage de variation qui est maximal pour la partie basse du noyau 2C. En effet, un point courant en partie basse correspond à une dite distance radiale qui est minimale par rapport à celle des points courants situés axialement plus haut. A l'extrême, en cas de descente maximale, ce serait donc le bord de la partie basse du noyau 2C qui viendrait buter sur les piliers 19C. On conçoit donc que la variation du couplage entre le noyau 2C et les piliers 19C présente un pourcentage de variation, ou sensibilité, qui est maximal pour la partie basse du noyau 2C. Le montage de la figure 3 n'exclut toutefois pas les possibilités de 15 mouvement des piliers 19A indiquées en relation avec la figure 2. Dans les exposés ci-dessus, on a supposé une symétrie globale de révolution par rapport à l'axe général 10. Ce n'est toutefois qu'un cas particulier. Il peut en effet être prévu que les divers piliers 11A, 12A, ou encore 11C, 12C, soient chacun à une distance radiale particulière par rapport au noyau 2A, 2C. 20 Ceci peut être réalisé par un positionnement axialement particulier des piliers 19A, 19C ou par une forme particulière de la section radiale du noyau 2A, 2C, qui peut présenter des creux ou des renflements sur des secteurs angulaires particuliers. De même, les axes de pivotement 19X peuvent chacun être prévus en des positions radiales spécifiques. 25 Dans un tel cas d'absence de symétrie de révolution, il peut aussi être prévu que le noyau 2 et l'ensemble des piliers 19 puissent occuper des positions angulaires relatives qui soient réglables. Par exemple, le noyau 2 peut être monté rotatif autour d'un axe longitudinal, parallèle ou sensiblement parallèle à l'axe général 10 mais décalé latéralement. Ainsi, si l'on part d'un état pour lequel le 30 noyau 2 occupe une position centrée sur l'axe géométrique 10, comme sur les figures 1 à 3, une légère rotation autour de son axe de pivotement va décentrer la position du noyau 2 et donc le rapprocher des piliers 19 situés en regard d'une demi-portion de périphérie et l'éloigner des piliers 19 situés en regard de la demi-portion de périphérie opposée. Les couplages correspondants sont ainsi modifiés. Selon une variante du cas précédent, le noyau 2 est monté rotatif sur un axe ou un palier centré sur l'axe général 10. Le noyau 2 présente une section radiale à bord ondulé, sa surface latérale globalement conique, voire cylindrique, présentant des nervures et des rainures, correspondant à une alternance de génératrices de crête et de génératrices de fond de rainure, selon deux formes coniques à sommets décalés axialement, ou bien confondus et alors à respectivement angle de conicité maximal et minimal, à la façon d'un parapluie partiellement reployé. Certaines des ondulations, voire toutes, sont associées à un pilier 19 respectif en regard. Dans une position de repos, arbitraire, les piliers 19 sont en regard d'une nervure, donc à distance radiale minimale, et une rotation du noyau 2 amène les piliers 19 en regard de la rainure adjacente, donc accroît leur distance radiale, par le recul radial de la surface du noyau 2 provoqué par sa rotation. Il peut être prévu que le "pas" angulaire des diverses nervures ne soit pas le même pour toutes, afin d'élargir les possibilités de réglage des couplages élémentaires. Ainsi, d'une façon générale, la surface latérale du noyau 2 forme une sorte de came électronique dont la translation en direction circonférentielle, provoquée par la rotation du noyau 2, fait varier la distance de points courants par rapport à un ou plusieurs piliers 19, et donc le couplage correspondant. Il peut en outre être prévu que la forme de came, de la section transversale, évolue selon la position axiale de la section considérée, ce qui offre un degré de liberté supplémentaire entre les variations de distance radiale en partie basse et les dites variations en partie sommitale du noyau 2. Dans le même but, il peut aussi être prévu que les nervures / rainures ou les piliers 19 soient vrillés, de façon continue ou par paliers, pour que les positions angulaires relatives rainures / piliers 19, et donc leurs distances dans un plan radial, se déphasent spatialement pour un point axialement courant. Ainsi, lorsque le tronçon inférieur 111 des piliers 19 se trouve dans la position de repos ci-dessus, globalement en regard de la nervure associée, donc à distance radiale minimale, le tronçon intermédiaire 112 et / ou le tronçon supérieur 113 n'est alors pas en regard de la nervure considérée. Le déphasage angulaire correspondant implique ainsi une distance accrue, par rapport à la propre distance minimale du tronçon considéré. Le vrillage peut même, au total, dépasser la valeur de 1 "pas".

Les résultats d'essais de la forme de réalisation selon la figure 1 sont fournis en regard des figures 4 à 13. Les figures 4 à 10 illustrent, en ordonnée exprimée en ohms, l'évolution de la valeur maximale de la composante réelle R et de la valeur de la composante imaginaire X de l'impédance d'entrée d'antenne en fonction de divers paramètres de construction. Pour l'ensemble des figures 4 à 13, sauf indication contraire, la constante diélectrique relative vaut 1,23 et il y a deux piliers 19 diamétralement opposés. Sur la figure 4, la fréquence varie entre 400 et 800 MHz. On voit qu'il s'agit d'un circuit bouchon, la composante réelle R présentant un maximum d'environ 53 ohms vers 500 MHz alors que la composante imaginaire X s'annule, en devenant capacitive pour les fréquences supérieures. La figure 5 illustre l'influence du nombre de piliers 19. La courbe supérieure, de la composante réelle R, croît depuis 45 ohms, pour 1 pilier 19, pour atteindre 145 ohms pour 6 piliers 19, avec le passage par la dite valeur 53 ohms pour deux piliers 19. On observe donc que l'effet bouchon s'accroît, de façon sensiblement parabolique, avec l'augmentation du couplage du noyau 2 avec son environnement. Corrélativement, la composante imaginaire X décroît régulièrement de 0 à -20 ohms. La figure 6 illustre l'influence du diamètre relatif des piliers 19, par rapport au diamètre du noyau 2, en abscisse. On voit que la composante réelle R croît depuis une valeur de 55 ohms, pour un dit diamètre relatif de 0,032, jusqu'à une valeur de 90 ohms pour un diamètre relatif de 0,13. Corrélativement, la composante imaginaire X décroît de 0 à -4 ohms. La figure 7 illustre l'influence de la valeur d'une distance radiale relative entre le noyau 2 et les piliers 19, c'est-à-dire la distance radiale rapportée au diamètre du noyau 2. La composante réelle R décroît depuis 61 ohms, pour une distance relative de 0,02, à 53 ohms pour une distance relative de 0,15. La composante imaginaire X décroît corrélativement depuis une valeur de 7 ohms jusqu'à une valeur de -2 ohms. La figure 8 illustre l'influence de la distance axiale du noyau 2 à la couche de plan de masse 3, normée par rapport à la hauteur H de l'antenne. Pour une valeur de distance axiale relative de 0,01, la composante réelle R vaut 41 ohms et elle monte à 77 ohms pour une distance axiale relative de 0,055. La composante imaginaire X croît corrélativement depuis une valeur de -8 ohms jusqu'à une valeur de 3 ohms.

La figure 9 illustre l'influence du diamètre du tronçon inférieur 21 du noyau 2, normé par rapport au diamètre du tronçon supérieur 23, variant d'un rapport 0,1 à 0,7. La composante réelle R décroît alors depuis une valeur de 55 ohms jusqu'à une valeur 28 ohms. La composante imaginaire X décroît corrélativement depuis une valeur de -1 ohm jusqu'à une valeur de -6 ohms.

La figure 10 illustre l'influence de la profondeur axiale du puits 4 logeant le connecteur 5, normée par rapport à la hauteur H d'antenne, variant de 0,08 à 0,18. La composante réelle R croît depuis une valeur de 52 ohms jusqu'à une valeur de 80 ohms, alors que la composante imaginaire X croît depuis une valeur de -3 ohms jusqu'à une valeur de 6 ohms.

La figure 11 illustre uniquement la sensibilité de la composante réelle R par rapport à l'épaisseur de la couche de matériau diélectrique 8 posée sur la couche de masse 3, épaisseur qui est normée par rapport à la hauteur H d'antenne et qui varie depuis une valeur de 0,08 jusqu'à une valeur de 0,75. Trois matériaux de diverses valeurs de constante diélectrique relative ont été testés, à savoir 1,23, 1,5 et 4, les courbes correspondantes étant empilées dans l'ordre inverse, c'est-à-dire la dernière en bas. La première courbe varie alors depuis une valeur de 56 ohms jusqu'à une valeur de 52 ohms, la deuxième courbe variant corrélativement de 51 ohms jusqu'à 44 ohms et la troisième courbe variant corrélativement de 24 ohms à 13 ohms. On voit donc que la couche de matériau diélectrique 8 présente un effet capacitif important, qui diminue le rapport classique L/C, dont la racine carrée détermine la valeur de résistance caractéristique. On notera que la faible valeur, auteur de 15 ohms, pour la constante diélectrique relative de valeur 4, n'est pas rédhibitoire car il suffit de prévoir un amplificateur d'excitation ayant une résistance de sortie de même valeur, ainsi qu'un câble coaxial, ou tout autre câble, de même valeur d'impédance caractéristique. Ainsi, un coaxial de 25 ohms convient très bien pour s'adapter aux 24 ohms de début de courbe. La figure 12 illustre la variation de hauteur normée de l'antenne en fonction de la fréquence de résonance, normée à la longueur d'onde de la fréquence de résonance quart d'onde d'une antenne monopôle ayant la hauteur de l'antenne. La fréquence normative ci-dessus vaut 300/H (hauteur d'antenne), en GHz. La fréquence ainsi normée varie entre 0,58 et 0,88. Corrélativement, la hauteur d'antenne, normée à la longueur d'onde, croît depuis une valeur de 0,13 jusqu'à une valeur maximale légèrement inférieure à 0,2. Comme la longueur d'une antenne classique est de 0,25, on voit donc que la valeur maximale de 0,2 mesurée représente un raccourcissement en longueur de 20% par rapport à la valeur classique de 0,25. Il faut aussi noter que, pour les fréquences inférieures, par exemple de valeur 0,6, la longueur d'antenne de 0,13 représente alors un raccourcissement d'environ 50% par rapport à une antenne classique, donc un facteur 2. On note que la hauteur normée d'antenne varie dans le même sens que la fréquence, contrairement au cas d'une antenne monopôle classique, dont la courbe correspondante serait à pente négative. Autrement dit, l'antenne 1 présente un avantage d'encombrement réduit, en hauteur, qui se manifeste d'autant plus que la fréquence est basse. A titre d'exemple, une antenne classique quart d'onde à 100 MHz présente une hauteur d'environ 75 cm. On conçoit donc facilement qu'il intéressant de pouvoir réduire la longueur nécessaire, et que par exemple un facteur dépassant la valeur 2 est très avantageux. En basse fréquence, pour conserver l'effet capacitif qui réduit la longueur ci-dessus, on peut utiliser de préférence une couche de matériau 8 à constante diélectrique élevée, par exemple de valeur 4, pour ainsi étendre vers le bas la plage de fonctionnement possible de l'antenne 1 et ainsi bénéficier d'autant plus de sa taille restreinte.

La figure 13 illustre la variation de la bande passante, en pourcent, en fonction de la fréquence de résonance normée. Les deux limites de bande passante correspondent à un rapport d'onde stationnaire, ROS, de 1,5. Pour une fréquence normée allant de 0,6 jusqu'à 0,88, la bande passante relative croît d'une valeur de 20% jusqu'à une valeur de 48%. Les diverses courbes montrent que l'on peut agir sur un grand nombre de paramètres pour régler l'impédance d'entrée de l'antenne 1. Ainsi, pour déterminer une valeur voulue de résistance d'entrée d'une antenne 1 à calculer, à partir d'une valeur observée qu'il s'agit de faire varier dans un sens allant vers la valeur voulue, on fait varier, dans le dit sens, la valeur d'au moins l'un des paramètres du groupe constitué par : le nombre d'éléments périphériques 19, une valeur de section transversale des éléments périphériques 19, une valeur de distance entre le noyau 2 et la couche de plan de masse 3, .une valeur de profondeur du puits 4 de logement d'un connecteur d'excitation 5, et / ou on fait varier, dans le sens opposé, la valeur d'au moins l'un des paramètres du groupe constitué par : - une valeur de distance entre le noyau 2 et chaque élément périphérique 19, - une valeur axialement courante de section transversale du noyau 2, - une valeur d'épaisseur d'une couche du matériau diélectrique 8, et - une valeur de constante diélectrique du matériau diélectrique 8.

Claims (15)

1. REVENDICATIONS1. Antenne de liaison sans-fil, comportant : - une couche de plan de masse (3), - un noyau d'excitation d'antenne (2), de couplage à : - un certain nombre d'éléments périphériques (11, 12), chacun électriquement conducteur et relié à la couche de plan de masse (3), et situé en regard d'une portion particulière de surface (21, 22, 23) du noyau (2), le noyau (2) et les éléments périphériques (11, 12) étant agencés pour que le couplage du noyau (2) avec les éléments périphériques (11, 12) présente une intensité propre à chaque élément (11, 12) et / ou qui varie d'un tronçon à un autre (111, 112, 113) d'un élément considéré (11).
2. 2. Antenne selon la revendication 1, dans laquelle le noyau (2) présente une section variable en s'éloignant de la couche de plan de masse (3).
3. 3. Antenne selon la revendication 2, dans laquelle la dite section du noyau (2) croît en s'éloignant de la couche de plan de masse (3).
4. 4. Antenne selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle les éléments périphériques sont des tiges (11, 12).
5. 5. Antenne selon la revendication 4, dans laquelle les tiges (11, 12) sont rectilignes et s'étendent en des directions obliques respectives par rapport à des plans respectifs d'extension globale des dites portions de surface respectives (21, 22, 23) du noyau (2).
6. 6. Antenne selon l'une des revendications 4 et 5, dans laquelle les tiges (11, 12) sont perpendiculaires à un plan géométrique d'extension globale de la couche de plan de masse (3).
7. 7. Antenne selon l'une des revendications 1 à 6, dans laquelle les éléments périphériques portent une couche sommitale conductrice (28) opposée à la couche de plan de masse (3).
8. 8. Antenne selon la revendication 7, dans laquelle le noyau (2) est relié à 30 une surface interne (27) de la couche sommitale (28).
9. 9. Antenne selon l'une des revendications 1 à 8, dans laquelle le noyau (2) est cylindrique autour d'un axe (10) perpendiculaire à un plan d'extension globale de la couche de plan de masse (3).
10. 10. Antenne selon l'une des revendications 1 à 9, dans laquelle les éléments périphériques (11, 12) sont disposés à une même distance du noyau (2).
11. 11. Antenne selon l'une des revendications 1 à 10, dans laquelle au moins une partie d'un volume de pourtour du noyau (2) est remplie d'un matériau diélectrique (8).
12. 12. Antenne selon l'une des revendications 1 à 11, comportant des moyens (9A, 9C, 9X) de déplacement de l'un au moins parmi le noyau (2) et les éléments périphériques (19, 19A, 19C), agencés pour modifier une valeur d'une distance séparant le noyau (2) de l'un des éléments périphériques (19A, 19C).
13. 13. Antenne selon la revendication 12, dans laquelle les moyens de déplacement (9A, 9X) sont agencés pour commander un pivotement des éléments périphériques (19A).
14. 14. Antenne selon l'une des revendications 12 et 13, dans laquelle les moyens de déplacement (9C) sont agencés pour translater le noyau (2C) selon une direction (10) perpendiculaire à un plan global d'extension de la couche de plan de masse (3).
15. 15. Procédé de détermination d'une valeur voulue de résistance d'entrée d'une antenne selon l'une des revendications 1 à 14, à partir d'une valeur observée qu'il s'agit de faire varier dans un sens allant vers la valeur voulue, procédé dans lequel on fait varier, dans le dit sens, la valeur d'au moins l'un des paramètres du groupe constitué par : . le nombre d'éléments périphériques (19), une valeur de section transversale des éléments périphériques (19), une valeur de distance entre le noyau (2) et la couche de plan de masse (3), . une valeur de profondeur d'un puits (4) de logement d'un connecteur d'excitation (5), et / ou on fait varier dans le sens opposé la valeur d'au moins l'un des paramètres du groupe constitué par :- une valeur de distance entre le noyau (2) et chaque élément périphérique (19), - une valeur axialement courante de section transversale du noyau (2) - une valeur d'épaisseur d'une couche de matériau diélectrique (8), et - une valeur de constante diélectrique du dit matériau diélectrique (8).