FR2944649A1 - Antenne radioelectrique, procede de dimensionnement d'un corps plat de l'antenne, et procede de fabrication d'une telle antenne. - Google Patents

Abstract

Cette antenne radioélectrique (10) comprend une plaque électriquement conductrice, un corps plat (12) électriquement conducteur, s'étendant dans un plan, dit plan d'extension (πE), et destiné à résonner à une fréquence prédéterminée de résonance selon un axe de résonance (X) du plan d'extension (πE), la plaque et le plan d'extension (πE) faisant face l'un à l'autre. Le corps plat (12) comporte un premier élément (20) ayant une première impédance caractéristique (Z ), un deuxième élément (21 ) ayant une deuxième impédance caractéristique (Z ) supérieure à la première impédance caractéristique (Z ), le deuxième élément (21) étant allongé et muni d'une première extrémité (21 A) au contact du premier élément (20). L'antenne comprend un matériau diélectrique (18) s'étendant entre la plaque et le plan d'extension (π ). Le deuxième élément (21 ) comprend au moins un coude (23C).

Description

Antenne radioélectrique, procédé de dimensionnement d'un corps plat de l'antenne, et procédé de fabrication d'une telle antenne La présente invention concerne une antenne radioélectrique du type comprenant : - une plaque électriquement conductrice ; - un corps plat électriquement conducteur, s'étendant dans un plan, dit plan d'extension, et destiné à résonner à une fréquence prédéterminée de résonance selon un axe de résonance du plan d'extension, la plaque et le plan d'extension faisant face l'un à l'autre, le corps plat comportant : + un premier élément ayant une première impédance caractéristi- que ; + un deuxième élément ayant une deuxième impédance caractéristique supérieure à la première impédance caractéristique, le deuxième élément étant allongé et muni d'une première extrémité au contact du premier élément ; - un matériau diélectrique s'étendant entre la plaque et le plan d'extension. L'invention concerne également un procédé de dimensionnement d'un tel corps plat. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une telle antenne.

On connaît une antenne radioélectrique du type précité. Les dimensions de l'antenne selon l'axe de résonance et selon un axe transverse à l'axe de résonance sont généralement de l'ordre de grandeur de la demi-longueur d'onde guidée. La demi-longueur d'onde guidée est fonction de la fréquence prédéterminée de résonance. Pour une fréquence de résonance, par exemple égale à 400 MHz, les dimensions du corps plat rayonnant de l'antenne selon l'axe de résonance et selon l'axe transverse seront sensiblement égales à 18cm. Toutefois, ces dimensions du corps plat rayonnant selon l'axe de résonance et selon l'axe transverse sont trop importantes, compte tenu de la miniaturisation actuelle des systèmes de radiocommunication.

L'invention a pour but de proposer une antenne radioélectrique dont l'encombrement suivant une direction du plan d'extension est réduit, tout en conservant la même fréquence de résonance.

A cet effet, l'invention a pour objet une antenne radioélectrique du type pré- cité, caractérisée en ce que le deuxième élément comprend au moins un coude. Le coude permet de réduire l'encombrement du corps plat, et par consé- quent celui de l'antenne également.

Suivant d'autres modes de réalisation, l'antenne radioélectrique comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - le deuxième élément est en forme d'un serpentin ; Un tel agencement du deuxième tronçon en forme de serpentin permet de réduire significativement l'encombrement de l'antenne. - le deuxième élément comporte au moins deux segments parallèles entre eux et faisant face l'un à l'autre, de préférence au moins quatre segments parallèles entre eux et faisant face l'un à l'autre deux par deux ; - le premier élément présente une dimension transverse à l'axe de réso- nance, et le deuxième élément présente un encombrement transversal à l'axe de résonance inférieur ou égal à ladite dimension transverse ; Un tel agencement du corps plat permet de réduire l'encombrement de l'antenne selon l'axe de résonance. - le corps plat comporte en outre un troisième élément d'impédance carac- téristique égale à la première impédance caractéristique, et le deuxième élément est muni d'une seconde extrémité au contact du troisième élément ; - le troisième élément présente une même dimension transverse à l'axe de résonance que celle du premier élément ; - le deuxième élément est muni d'une seconde extrémité, et l'antenne ra- dioélectrique comprend au moins une liaison de court-circuit entre la seconde extrémité du deuxième élément et la plaque ; Les inventeurs ont en effet constaté que l'ajout d'une telle liaison de court- circuit permettait de réduire environ de moitié la longueur développée du deuxième élément, et donc de réduire encore plus significativement l'encombrement de l'antenne. - le corps plat possède un encombrement longitudinal selon l'axe de résonance, l'encombrement longitudinal ayant une valeur inférieure à un dixième d'une demi-longueur d'onde guidée correspondant à la fréquence prédéterminée de résonance; - le corps plat possède un encombrement transversal à l'axe de résonance, l'encombrement transversal ayant une valeur inférieure à un dixième d'une demi- longueur d'onde guidée correspondant à la fréquence prédéterminée de résonance ; - le matériau diélectrique est flexible ; - le matériau diélectrique est réalisé en polyimide laminé. L'utilisation d'un matériau diélectrique flexible engendre une flexibilité de l'antenne, permettant de la disposer plus facilement dans un emplacement souhaité.

L'invention a également pour objet un procédé de dimensionnement d'un corps plat tel que défini ci-dessus comportant le choix d'une dimension transverse à l'axe de résonance du premier élément, ladite dimension transverse étant infé- rieure ou égale à un encombrement maximal souhaité du corps plat, d'une largeur du deuxième élément allongé, d'une première dimension longitudinale du premier élément selon l'axe de résonance, d'une longueur développée du deuxième élément, et d'une troisième dimension longitudinale du troisième élément selon l'axe de résonance, de sorte que l'équation suivante est vérifiée : ZC1 x [ZC1 x tan((32 x L2) + Zc2 x tan((31 x L1) + Zc2 x tan((31 x L3)] = ZC22x tan([31 x L1) x tan([31 x L3) x tan([32 x L2) où [31 est un premier coefficient s'écrivant sous la forme : 2xz 131 = x Fres x Vereffl C creffl étant fonction de la première dimension transversale, d'une épaisseur du matériau, selon la direction perpendiculaire au plan d'extension et de la permittivité relative du matériau diélectrique, et où 132 est un deuxième coefficient s'écrivant sous la forme : 2x7L 32= x Fresx C Ver eff2 reff2 étant fonction de ladite largeur, de l'épaisseur du matériau, et de la 30 permittivité relative du matériau diélectrique.

L'invention a également pour objet un procédé de dimensionnement d'un corps plat tel que défini ci-dessus comportant le choix d'une dimension transverse à l'axe de résonance du premier élément, ladite dimension transverse étant inférieure ou égale à un encombrement maximal souhaité du corps plat, d'une largeur du deuxième élément allongé, d'une première dimension longitudinale du premier élément selon l'axe de résonance, et d'une longueur développée du deuxième élément, de sorte que l'équation suivante est vérifiée : Zc1 - Zc2 x tan((32 x L'2) x tan((31 x L1) = 0, où 131 est un premier coefficient s'écrivant sous la forme : 2x7L (31 = x Fres x reffl C creffl étant fonction de la première dimension transversale, d'une épaisseur du matériau, selon la direction perpendiculaire au plan d'extension et de la permittivité relative du matériau diélectrique, et où 132 est un deuxième coefficient s'écrivant sous la forme : 2x71 132 = x Fres x V reff2 C ereff2 étant fonction de ladite largeur, de l'épaisseur du matériau, et de la permittivité relative du matériau diélectrique. Suivant un autre mode de réalisation, le procédé de dimensionnement comprend la caractéristique suivante : 20 - la longueur développée du deuxième élément est calculée à partir de l'équation précédente et des autres paramètres de ladite équation, pour lesquels une valeur a été préalablement choisie, de sorte qu'une distance de séparation selon l'axe de résonance et entre deux segments du deuxième élément, transversaux à l'axe de résonance et successifs, est choisie en fonction de la longueur 25 développée précédemment calculée et de l'encombrement disponible pour le deuxième élément selon l'axe de résonance. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une antenne telle que définie ci-dessus. Suivant un autre mode de réalisation, le procédé de fabrication comporte le 30 dimensionnement d'un corps plat selon un procédé tel que défini ci-dessus, et la fabrication du corps plat dimensionné.15 Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique de dessus d'une antenne radioélectri- que selon un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe selon le plan Il de la figure 1, - la figure 3 est un organigramme représentant un procédé de dimensionnement d'un corps plat de l'antenne radioélectrique de la figure 1, - la figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 1 selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, - la figure 5 est une vue en coupe selon le plan V de la figure 4, - la figure 6 est un ensemble de courbes représentant la partie réelle et la partie imaginaire de l'impédance d'entrée de l'antenne de la figure 4, en fonction de la fréquence de l'antenne, - la figure 7 est une représentation de l'impédance d'entrée de l'antenne dans un abaque de Smith, - la figure 8 est un diagramme de rayonnement du gain total dans des plans transverse et longitudinal de l'antenne, et - la figure 9 est un organigramme représentant un procédé de dimensionnement du corps plat de l'antenne de la figure 4. Une antenne radioélectrique 10, illustrée sur les figures 1 et 2, comprend un corps plat 12 électriquement conducteur, alimenté via une ligne d'alimentation 14, et séparé d'une plaque 16 électriquement conductrice par un matériau diélectrique 18.

Le corps plat 12 s'étend dans un plan d'extension nE sensiblement parallèle à la plaque 16, et est destiné à résonner à une fréquence prédéterminée de résonance Fres selon un axe de résonance X du plan d'extension 7[E. Le plan d'extension 1LE comporte en outre un axe transverse Y perpendiculaire à l'axe de résonance X.

L'antenne 10 est destinée à être reliée à une unité de commande, non représentée. L'unité de commande est propre à envoyer un signal d'excitation à l'antenne 10, afin de faire résonner le corps plat rayonnant 12 pour émettre un signal radioélectrique à destination d'un récepteur distant, non représenté. L'unité de commande est propre à recevoir un signal d'information de la part de l'antenne 10, suite à la réception par l'antenne 10 d'un autre signal radioélectrique émis par un émetteur distant, non représenté. Le corps plat 12 comporte un premier élément 20, un deuxième élément al- longé 21 muni de deux extrémités 21 A, 21 B, et un troisième élément 22. Une première extrémité 21A du deuxième élément 21 est au contact du premier élément 20, et la seconde extrémité 21 B est au contact du troisième élément 22. Le deuxième élément 21 est ainsi connecté électriquement au premier élément 20 via sa première extrémité 21A, et au troisième élément 22 via sa seconde extrémité 21B. Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, la connexion entre l'extrémité du deuxième élément 21 et le premier élément 20 est disposée sensiblement au milieu d'un bord transversal du premier élément 20, et la connexion entre l'autre extrémité du deuxième élément 21 et le troisième élément 22 est disposée sensi- blement au milieu d'un bord transversal du troisième élément 22. Lesdits bords transversaux du premier élément 20 et du troisième élément 22 sont orientés selon l'axe transverse Y et en regard l'un de l'autre. Le premier élément 20 et le troisième élément 22 ont une première impédance caractéristique ZC1, et le deuxième élément 21 a une deuxième impédance caractéristique ZC2. Les valeurs des impédances caractéristiques ZC1, Zc2 sont constantes pour chacun des éléments 20, 21, 22 respectifs. La valeur de la première impédance caractéristique ZC1 est identique pour le premier élément 20 et le troisième élément 22. La valeur de la deuxième impédance caractéristique ZC2 est supérieure à celle de la première impédance caractéristique Zc1.

Le premier élément 20 et le troisième élément 22 sont chacun symétriques par rapport à un plan médian longitudinal nx perpendiculaire à l'axe transverse Y, et comprenant l'axe de résonance X. Le premier élément 20 et le troisième élément 22 sont, par exemple, chacun en forme d'un rectangle, dont le plus grand côté est orienté selon l'axe transverse Y.

Le premier élément 20 et le troisième élément 22 sont de même dimension, dite dimension transverse W1, transversalement à l'axe de résonance X, c'est-à-dire selon l'axe transverse Y. La dimension transverse W1 correspond donc à la longueur du premier élément 20 et du troisième élément 22 en forme de rectangle.

Le deuxième élément allongé 21 comporte au moins un coude 23C. Autre-ment dit, le deuxième élément allongé 21 s'étend selon au moins deux directions distinctes. Le deuxième élément allongé 21 présente une largeur W2. La largeur W2 est sensiblement constante le long du deuxième élément allongé 21. Le deuxième élément allongé 21 est, par exemple, en forme d'un serpentin. Plus précisément, le deuxième élément 21 est en forme d'un boustrophédon. Le deuxième élément 21 comporte un enchaînement alterné de segments longitudinaux 23A orientés selon l'axe de résonance X et de segments transver- saux 23B orientés selon l'axe transverse Y. Le deuxième élément 21 comprend au moins deux segments transversaux 23B, de préférence au moins quatre segments transversaux 23B. Chaque segment transversal 23B est connecté, en chacune de ses extrémités, à un segment longitudinal 23A, chaque connexion d'un segment longitudinal 23A et d'un segment transversal 23B formant un coude 23C. Deux segments transversaux 23B successifs du deuxième élément sont espacés d'une distance de séparation DS selon l'axe de résonance X. La distance de séparation DS est sensiblement constante entre chaque paire de segments transversaux 23B successifs.

Le premier élément 20 présente une première dimension longitudinale L1 selon l'axe de résonance X. Le deuxième élément 21 présente une longueur développée L2. Le troisième élément 22 présente une troisième dimension longitudinale L3 selon l'axe de résonance X. La première dimension longitudinale L1, respectivement la troisième dimension longitudinale L3, correspond donc à la largeur du premier élément 20, respectivement du troisième élément 22, en forme de rectangles. La valeur de la première dimension longitudinale L1 du premier élément 20 est distincte de celle de la troisième dimension longitudinale L3 du troisième élément 22. En variante, la valeur de la première dimension longitudinale L1 du pre- mier élément 20 est identique à celle de la troisième dimension longitudinale L3 du troisième élément 22. Le premier élément 20 et le troisième élément 22 sont, par exemple, symétriques l'un de l'autre par rapport à un plan médian transverse ny perpendiculaire à l'axe de résonance X, et comprenant l'axe transverse Y.

La valeur de la largeur W2 est strictement inférieure à celle de la dimension transverse M. Le rapport entre la deuxième largeur W2 et la dimension transverse W1 est, par exemple, inférieur à 0,1. L'antenne 10 présente un point d'annulation du champ électrique 23D, par- fois appelé point de court-circuit, correspondant à une annulation du champ électrique. Cette annulation du champ électrique est liée à la répartition des champs le long de l'antenne 10. Le point d'annulation du champ électrique 23D est disposé sensiblement au milieu du deuxième élément 21. Autrement dit, la longueur développée d'une portion du deuxième élément 21 située entre la première extrémité 21A et le point d'annulation du champ électrique 23D est sensiblement égale à L2/2. Le point d'annulation du champ électrique 23D n'est pas un via de liaison avec la plaque 16. La ligne d'alimentation 14 comporte une liaison coaxiale 24 comprenant une âme 26 entourée d'une gaine diélectrique 28. La liaison coaxiale 24 est agencée dans un orifice 30 traversant le matériau diélectrique 18 et la plaque 16, perpendiculairement au plan d'extension 7[E. La liaison coaxiale 24 est reliée à un connecteur 32 fixé à l'antenne 10 du côté de la plaque 16. L'emplacement de la ligne d'alimentation 14 le long du deuxième élément 21 est déterminé de manière à ce que l'impédance d'alimentation, calculée de manière classique, soit sensi- blement égale à 500. Une demi-longueur d'onde guidée Xg/2 est définie à l'aide de l'équation sui-vante : g _ c 2 2XF sX /E eff où c représente la vitesse de la lumière et er represente la permittivité eff diélectrique effective caractéristique du milieu équivalent homogène dans l'approximation quasi-TEM du corps plat 12 déposé sur le matériau diélectrique 18. Un encombrement longitudinal 34 du corps plat 12 selon l'axe de réso- nance X a, par exemple, une valeur inférieure à 1/10ème de la valeur de la demi- longueur d'onde guidée Xg /2. Un encombrement transversal 36 du corps plat 12 (1) selon l'axe transverse Y a, par exemple, une valeur inférieure à 1/10eme de la va-leur de la demi-longueur d'onde guidée Xg /2. Pour une fréquence prédéterminée de résonance Fres égale à 400 MHz, la valeur de l'encombrement longitudinal 34 et la valeur de l'encombrement transversal 36 sont inférieures à environ 1,8 cm.

Le matériau diélectrique 18 présente une épaisseur Hs selon une direction perpendiculaire au plan d'extension 7[E. Le matériau 18 est, par exemple, un substrat diélectrique. Le substrat diélectrique 18 est rigide et réalisé, par exemple, en époxy d'épaisseur Hs sensiblement égale à 1,58 mm. En variante, le substrat diélectri- que 18 est flexible et réalisé, par exemple, en polyimide laminé flexible, d'épaisseur Hs sensiblement égale à 50 pm. Le corps plat 12 est réalisé par métallisation d'une des deux surfaces du substrat 18. La couche métallique du corps plat 12 a une épaisseur Hml, par exemple égale à 35 pm. La plaque 16 est réalisée par métallisation de l'autre des deux surfaces du substrat 18. La couche métallique de la plaque 16 a une épais- seur Hm2, par exemple égale à 35 pm. Un procédé de dimensionnement du corps plat 12 de l'antenne est illustré sur la figure 3. Ce procédé de dimensionnement comprend une première étape 100 consistant à déterminer la valeur de la fréquence prédéterminée de réso- nance Fres et de la dimension transverse W1 du premier élément 20 et du troisième élément 22. La dimension transverse W1 est choisie inférieure ou égale à un encombrement maximal souhaité du corps plat 12. L'étape suivante 110 consiste à choisir une valeur initiale de la largeur W2 du deuxième élément 21. La valeur initiale de la largeur W2 est fonction d'un ratio de miniaturisation de l'antenne 10 par rapport à une antenne patch classique, c'est-à-dire du rapport entre les dimensions de l'encombrement prédéterminé de l'antenne 10 et la valeur de la demi-longueur d'onde guidée Xg/2 pour la fréquence prédéterminée de résonance Fres. La valeur initiale de la largeur W2 est également choisie supérieure à la finesse de gravure de la technologie de gravure utilisée.

Plus le rapport entre la largeur W2 et la dimension transverse W1 est petit, plus la miniaturisation de l'antenne 10 est importante. L'étape suivante 120 consiste à choisir une valeur initiale de la première dimension longitudinale L1 et de la troisième dimension longitudinale L3 des pre- mier et troisième éléments 20, 22 selon l'axe de résonance X. Le choix de la va-leur initiale de la première dimension longitudinale L1 et celui de la troisième dimension longitudinale L3 sont également fonction du ratio de miniaturisation souhaité. Il est préférable que la valeur de la première dimension longitudinale L1 et celle de la troisième dimension longitudinale L3 soient les plus grandes possible, tout en laissant suffisamment de place dans l'encombrement maximal souhaité du corps plat 12 pour agencer le deuxième élément 21 en forme d'un serpentin avec une distance de séparation DS suffisante. L'étape suivante 130 consiste à déterminer la valeur de la longueur déve- loppée L2 du deuxième élément 21 à l'aide de l'équation suivante : Zci x [Zci x tan(132 x L2) + ZC2 x tan(131 x L1) + ZC2 x tan(131 x L3)] = ZC22 x tan([31 x L1) x tan([31 x L3) x tan([32 x L2) (2) où 131 est un premier coefficient s'écrivant sous la forme : 2x7L R1 = X Fres x V reffl c creffl étant fonction de la dimension transverse W1, de l'épaisseur Hs du substrat 18 et de la permittivité relative er du matériau diélectrique 18, et où 132 est un deuxième coefficient s'écrivant sous la forme : 132 _ 2x7c x Fres x Vereff2 (4) c ereff2 étant fonction de la largeur W2, de l'épaisseur Hs du substrat 18, et de la permittivité relative er du matériau diélectrique 18 . En variante, lorsque la valeur de la première dimension longitudinale L1 du premier élément 20 est identique à celle de la troisième dimension longitudinale L3 du troisième élément 22, l'étape 130 consiste à déterminer la valeur de la longueur développée L2 du deuxième élément 21 à l'aide de l'équation suivante : ZC1 x [ZC1 x tan(132 x L2) + 2 x Zc2 x tan(131 x L1)] = ZC22 x tan2(131 x L1) x tan(132 x L2) = 0 (5) Lors de l'étape suivante 140, une valeur de la distance de séparation DS est choisie en fonction de la longueur développée L2 précédemment calculée et de l'encombrement disponible pour le deuxième élément 21 selon la direction de l'axe de résonance X. La distance de séparation DS est en outre choisie supérieure à la (3) valeur de l'épaisseur Hs du substrat, afin d'éviter des réflexions d'ondes parasites à l'intérieur du substrat 18. Le deuxième élément 21 est alors agencé en forme de serpentin, comme représenté sur la figure 1, avec des segments longitudinaux 23A de longueur sen- siblement égale à la distance de séparation D,. Les segments transversaux 23B perpendiculaires aux segments longitudinaux 23A sont de longueur sensiblement égale à la valeur de la dimension transverse W1, hormis pour les premier et der-nier segments transversaux 23B dont la longueur est sensiblement égale à la moitié de la valeur de la dimension transverse W1. Chacun des segments longitudi- naux 23A et des segments transversaux 23B du deuxième élément présente une largeur égale à la valeur de la largeur W2. L'étape suivante 150 consiste à déterminer les valeurs des encombrements longitudinal 34 et transversal 36 du corps plat 12, et à vérifier si celles-ci sont sensiblement inférieures aux dimensions de l'encombrement maximal souhaité du corps plat 12. Dans ce cas, le procédé de dimensionnement est achevé, et la métallisation du corps plat 12 est alors réalisée sur une des deux faces du substrat 18 selon la géométrie ainsi déterminée. Dans le cas contraire, où les valeurs cal-culées pour les encombrements longitudinal 34 et transversal 36 du corps plat 12 sont supérieures aux dimensions de l'encombrement maximal souhaité du corps plat 12, le procédé est dans un premier temps réitéré à partir de l'étape 140, afin de légèrement diminuer la valeur de la distance de séparation DS, tout en conservant une valeur supérieure à la finesse de gravure. Si cette réduction de la distance de séparation DS est suffisante pour obtenir des valeurs des encombrements longitudinal 34 et transversal 36 du corps plat inférieures aux dimensions de l'encombrement maximal souhaité du corps plat, alors le procédé de dimensionnement est achevé. Dans le cas contraire, le procédé est réitéré à partir de l'étape 110 en choisissant une nouvelle valeur de la largeur W2, puis en recalculant la valeur de la longueur développée L2 à l'étape 130. Dans le cas où la nouvelle valeur calculée de la longueur développée L2 aboutit à l'encombrement maximal souhaité du corps plat 12, le procédé de dimensionnement est achevé. Dans le cas contraire, le procédé est réitéré à partir de l'étape 120 afin de choisir une nouvelle valeur de la première dimension longi- tudinale L1 et une nouvelle valeur de la troisième dimension longitudinale L3, puis de recalculer la valeur de la longueur développée L2 à l'étape 130. Ainsi, l'encombrement de l'antenne radioélectrique 10 est fortement réduit puisqu'il est, par exemple, inférieur à 1/10ème de l'encombrement d'une antenne patch classique. On conçoit ainsi que l'antenne radioélectrique selon l'invention présente un encombrement fortement réduit tout en conservant la même fréquence de résonance. Les figures 4 à 9 illustrent un deuxième mode de réalisation de l'invention, pour lequel les éléments analogues au mode de réalisation décrit précédemment sont repérés par des références identiques. Selon le deuxième mode de réalisation, le corps plat 12 ne comporte pas de troisième élément connecté électriquement à la seconde extrémité 21 B du deuxième élément 21. L'antenne 10 comprend au moins une liaison de court- circuit 40 entre la seconde extrémité 21 B du deuxième élément 21 et la plaque 16. Chaque liaison de court-circuit 40 est, par exemple, un trou métallisé 42, ou via, traversant le substrat 18. Chaque liaison de court-circuit 40 est agencée suivant un plan perpendiculaire au deuxième élément 21 en sa seconde extrémité 21 B. La liaison de court-circuit 40 est agencée à l'emplacement du point d'annulation du champ électrique 23D. Dans l'exemple de réalisation des figures 4 et 5, l'antenne 10 comporte un seul trou métallisé 42 traversant le substrat 18, et reliant la seconde extrémité 21 B du deuxième élément à la plaque 16. Le deuxième élément 21 présente une longueur développée L'2.

Les figures 6 et 7 illustrent deux représentations de l'impédance d'entrée de l'antenne 10 selon le deuxième mode de réalisation de l'invention. Sur la figure 6, la partie réelle de l'impédance d'entrée est représentée par la courbe 50, et la partie imaginaire de l'impédance d'entrée de l'antenne est représentée par la courbe 52. On voit ainsi que, pour la fréquence de résonance Fres sensiblement égale à 400 MHz, la partie réelle de l'impédance d'entrée de l'antenne 10 est sensiblement égale à 50 ohms (point 54), et que la partie imaginaire est voisine de zéro (point 56). L'impédance d'entrée est ainsi le complexe conjugué de l'impédance d'alimentation, égale à 50 ohms, ce qui permet d'avoir un transfert d'énergie maximal. Sur la figure 7, l'impédance d'entrée de l'antenne 10 est représentée par le cercle 58 dans l'abaque de Smith. On voit ainsi qu'on obtient une impédance d'entrée, représentée par le point 60, quasiment optimale pour l'antenne 10, puis-que le point 60 est sensiblement confondu avec le centre de l'abaque de Smith. Le point 60 est la représentation complexe du point réel 54 et du point imaginaire 56 de la figure 6. On constate que l'impédance d'entrée optimale de l'antenne est sensiblement réelle, puisque le point 60 est très proche de l'axe des abscisses de l'abaque de Smith. On voit également que l'impédance optimale est sensiblement égale à 60 ohms, puisque le point 60 est très proche du cercle unité de l'abaque de Smith. Sur la figure 8, le diagramme de rayonnement de l'antenne 10 dans le plan transverse Ily est représenté par la courbe 62, et le diagramme de rayonnement de l'antenne 10 dans le plan longitudinal Ex est représenté par la courbe 64. On voit ainsi que le rayonnement de l'antenne 10 est identique dans les plans transverse IIY et longitudinal IIx, puisque les courbes 62 et 64 sont sensiblement confondues. On constate en outre qu'un angle d'ouverture 0 correspondant à un gain égal au gain maximal de l'antenne moins 3 dB, présente une valeur élevée et voisine de 90°. Un procédé de dimensionnement du corps plat 12 de l'antenne selon le deuxième mode de réalisation est illustré sur la figure 9. Il est sensiblement identique à celui décrit pour le premier mode de réalisation, et n'est donc pas décrit à nouveau, hormis pour l'étape 130.

L'étape 130 consiste à déterminer la valeur de la longueur développée L'2 du deuxième élément 21 à l'aide de l'équation suivante : Zc1 - Zc2 x tan(R2 x L'2) x tan(R1 x L1) = 0 (6) Ainsi, l'encombrement de l'antenne radioélectrique 10 selon le deuxième mode de réalisation est fortement réduit, puisqu'il est, par exemple, inférieur à 1/10e de l'encombrement d'une antenne patch classique. En outre, il est environ réduit de moitié par rapport à l'encombrement de l'antenne radioélectrique 10 selon le premier mode de réalisation.

On conçoit ainsi que l'antenne radioélectrique selon l'invention présente un encombrement réduit suivant une direction du plan d'extension, tout en conservant la même fréquence de résonance.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS1.- Antenne radioélectrique (10) du type comprenant : - une plaque (16) électriquement conductrice ; - un corps plat (12) électriquement conducteur, s'étendant dans un plan, dit plan d'extension (nE), et destiné à résonner à une fréquence prédéterminée de résonance (Fres) selon un axe de résonance (X) du plan d'extension (nE), la plaque (16) et le plan d'extension (7[E) faisant face l'un à l'autre, le corps plat (12) comportant : + un premier élément (20) ayant une première impédance caractéris- tique (Zci) ; + un deuxième élément (21) ayant une deuxième impédance caractéristique (ZC2) supérieure à la première impédance caractéristique (Zci), le deuxième élément (21) étant allongé et muni d'une première extrémité (21A) au contact du premier élément (20) ; - un matériau diélectrique (18) s'étendant entre la plaque et le plan d'extension (7[E), l'antenne radioélectrique étant caractérisée en ce que le deuxième élément (21) comprend au moins un coude (23C).

   2.- Antenne radioélectrique (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le deuxième élément (21) est en forme d'un serpentin.

   3.- Antenne radioélectrique (10) selon la revendication 2, caractérisée en ce que le deuxième élément (21) comporte au moins deux segments (23B) parallèles entre eux et faisant face l'un à l'autre, de préférence au moins quatre segments (23B) parallèles entre eux et faisant face l'un à l'autre deux par deux.

   4.- Antenne radioélectrique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le premier élément (20) présente une dimension transverse (W1) à l'axe de résonance (X), et en ce que le deuxième élément (21) présente un encombrement transversal à l'axe de résonance (X) inférieur ou égal à ladite dimension transverse (W1).

   5.- Antenne radioélectrique (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le corps plat (12) comporte en outre un troisième élément (22) d'impédance caractéristique égale à la première impédance caracté-ristique (ZC1), et en ce que le deuxième élément (21) est muni d'une seconde extrémité (21 B) au contact du troisième élément (22).

   6.- Antenne radioélectrique (10) selon la revendication 5, caractérisée en ce que le troisième élément (22) présente une même dimension transverse (W1) à l'axe de résonance (X) que celle du premier élément (20).

   7.- Antenne radioélectrique (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le deuxième élément (21) est muni d'une seconde extrémité (21B), et en ce que l'antenne radioélectrique (10) comprend au moins une liaison de court-circuit (40) entre la seconde extrémité (21 B) du deuxième élé- ment (21) et la plaque (16).

   8.- Antenne radioélectrique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le corps plat (12) possède un encombrement longitudinal (34) selon l'axe de résonance (X), l'encombrement longitudinal (34) ayant une valeur inférieure à un dixième d'une demi-longueur d'onde guidée (Xg/2) correspondant à la fréquence prédéterminée de résonance (Fres).

   9.- Antenne radioélectrique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le corps plat (12) possède un encombrement transversal (36) à l'axe de résonance (X), l'encombrement transversal (36) ayant une valeur inférieure à un dixième d'une demi-longueur d'onde guidée (Xg/2) cor- respondant à la fréquence prédéterminée de résonance (Fres).

   10.- Antenne radioélectrique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le matériau diélectrique (18) est flexible.

   11.- Antenne radioélectrique (10) selon la revendication 10, caractérisée en ce que le matériau diélectrique (18) est réalisé en polyimide laminé.

   12.- Procédé de dimensionnement d'un corps plat (12) selon l'une quel-conque des revendications 1 à 4 et 8 à 11, prise avec la revendication 6, comportant le choix d'une dimension transverse (W1) à l'axe de résonance (X) du premier élément (20), ladite dimension transverse (W1) étant inférieure ou égale à un encombrement maximal souhaité du corps plat (12), d'une largeur (W2) du deuxième élément allongé (21), d'une première dimension longitudinale (L1) du premier élément (20) selon l'axe de résonance (X), d'une longueur développée (L2) du deuxième élément (21), et d'une troisième dimension longitudinale (L3) du troi-sième élément (22) selon l'axe de résonance (X), de sorte que l'équation suivante est vérifiée : ZC1 x [ZC1 x tan(R2 x L2) + ZC2 x tan(R1 x L1) + ZC2 x tan(R1 x L3)] = ZC22x tan(R1 x L1) x tan(R1 x L3) x tan(R2 x L2) où 131 est un premier coefficient s'écrivant sous la forme : 2x7L R1 = X Fres x V reffl C crefflétant fonction de la première dimension transversale (W1), d'une épaisseur (Ha) du matériau (18), selon la direction perpendiculaire au plan d'extension (7[E) et de la permittivité relative (e du matériau diélectrique (18), et où 132 est un deuxième coefficient s'écrivant sous la forme : 2x71 R2 = x Fres x v reffz C ereffz étant fonction de ladite largeur (W2), de l'épaisseur (Ha) du matériau (18), et de la permittivité relative (e du matériau diélectrique (18).

   13.- Procédé de dimensionnement d'un corps plat (12) selon l'une quel- conque des revendications 1 à 4 et 8 à 11, prise avec la revendication 7, comportant le choix d'une dimension transverse (W1) à l'axe de résonance (X) du premier élément (20), ladite dimension transverse (W1) étant inférieure ou égale à un encombrement maximal souhaité du corps plat (12), d'une largeur (W2) du deuxième élément allongé (21), d'une première dimension longitudinale (L1) du premier élé- ment (20) selon l'axe de résonance (X), et d'une longueur développée (L'2) du deuxième élément (21), de sorte que l'équation suivante est vérifiée : ZC1 - ZC2 x tan(R2 x L'2) x tan(R1 x L1) = 0, où 131 est un premier coefficient s'écrivant sous la forme : 2x7L R1 = X Fres x V reffl C crefflétant fonction de la première dimension transversale (W1), d'une épaisseur (Ha) du matériau (18), selon la direction perpendiculaire au plan d'extension (7[E) et de la permittivité relative (e du matériau diélectrique (18), et où 132 est un deuxième coefficient s'écrivant sous la forme :132 = 2 x x Fres x V reff2 C ereff2 étant fonction de ladite largeur (W2), de l'épaisseur (Ils) du matériau (18), et de la permittivité relative (er) du matériau diélectrique (18).

   14.- Procédé de dimensionnement selon la revendication 12 ou 13, dans lequel la longueur développée (L2 ; L'2) du deuxième élément (21) est calculée à partir de l'équation précédente et des autres paramètres (W1, W2, L1, L3, Zc1, Zc2, 131, 132 ; W1, W2, L1, Zc1, Zc2, 131, 132) de ladite équation, pour lesquels une valeur a été préalablement choisie, de sorte qu'une distance de séparation (Ds) selon l'axe de résonance (X) et entre deux segments (23B) du deuxième élément (21), trans- versaux à l'axe de résonance X et successifs, est choisie en fonction de la longueur développée (L2 ; L'2) précédemment calculée et de l'encombrement disponible pour le deuxième élément (21) selon l'axe de résonance (X).

   15.- Procédé de fabrication d'une antenne radioélectrique (10) caractérisé en ce que l'antenne (10) est conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 11.

   16.- Procédé de fabrication selon la revendication 15 dans lequel le troisième élément (22) présente une même dimension transverse (W1) à l'axe de résonance (X) que celle du premier élément (20), et comportant : - le dimensionnement du corps plat (12) selon un procédé selon l'une quel- conque des revendications 12 à 14, - la fabrication du corps plat (12) dimensionné. 18