FR3040824A1 - Dispositif de reglage automatique d'une antenne - Google Patents
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Abstract
Dispositif de réglage automatique d'une antenne (4) à une fréquence de résonance comportant des moyens de détection d'un déréglage de l'antenne, un convertisseur d'impédance série-parallèle (11) relié à l'antenne (4), au moins un composant passif d'adaptation (Cr, Lr), et des moyens de connexion (12a, 12b) reliés aux moyens de détection et destinés à connecter automatiquement le composant passif d'adaptation en parallèle avec le convertisseur et l'antenne lorsqu'un déréglage de l'antenne est détecté par les moyens de détection, pour accorder l'antenne à la fréquence de résonance.
Description
1/ invention concerne le domaine du réglage automatique des antennes, en particulier des antennes dites « Antennes Electriquement Petites » qui équipent les objets connectés.
ARRIERE PLAN DE L'INVENTION
Le développement des objets connectés (Internet des Objets ou « Internet of Things » en anglais) est facilité par la miniaturisation des différents capteurs (pression, température, mouvement, consommation d'électricité, de gaz, d'eau, etc.) et la réduction de la consommation électrique des composants électroniques équipant les objets connectés.
Les objets connectés sont destinés à mesurer des paramètres, éventuellement à extraire de ces mesures de paramètres des informations, et à transmettre les mesures et les informations, le plus souvent via une liaison radiofréquence, à un concentrateur de données qui assure la collecte et le traitement de ces mesures et informations.
Les fréquences disponibles pour les liaisons radiofréquences sont notamment les fréquences de bandes de fréquences privées (dites fréquences PMR, pour « Private Mobile Radio » en anglais) ou de bandes de fréquences ISM (pour Industriel, Scientifique et Médical) : 169MHz, 433MHz, 868MHz, 2.4GHz, etc.
Les objets connectés des systèmes de large collecte d'informations via une liaison radio (intégrés au sein de réseaux étendus ou WAN pour Wide Area Network) utilisent préférentiellement les fréquences disponibles les plus basses afin d'assurer une plus large portée radio (par exemple les fréquences ISM 169MHz, 433MHz, 868MHz). Parmi ces objets connectés, on trouve notamment les compteurs d'électricité, de gaz ou d'eau fournissant un télérelevé de la consommation.
Les dimensions d'une antenne utilisée pour transmettre un signal radiofréquence sont classiquement de l'ordre de grandeur de la longueur d'onde associée à la fréquence dudit signal radiofréquence.
Une antenne est constituée d'un ou de plusieurs brins rayonnants, et peut avoir un plan de référence ou non. Ainsi, une antenne dipôle comprend uniquement deux brins rayonnants qui constituent le dipôle, alors qu'une antenne monopole en quart d'onde comprend un brin quart d'onde et un plan de référence (ce plan de référence présente une certaine dimension qu'il ne faut pas négliger).
On voit sur le tableau de la figure 1 que les longueurs d'onde λ associées aux fréquences ISM F sont relativement importantes, notamment pour les fréquences les plus basses.
Or, les objets connectés sont souvent de petite taille et présentent des dimensions nettement inférieures à la longueur d'onde du signal radiofréquence à transmettre.
Les concepteurs des objets connectés ont donc tendance à équiper ceux-ci d'une antenne dite « Antenne Electriquement Petite ». Par « Antenne Electriquement Petite », on entend une antenne dont les dimensions sont telles que cette antenne peut rentrer dans une sphère d'intégration d'un rayon « a » défini ainsi : a = 0,5λ/2π.
Plusieurs études réalisées au sujet des antennes électriquement petites montrent que les dimensions réduites de ces antennes affectent les caractéristiques physiques et les performances des antennes : diminution de l'efficacité (rapport entre la puissance rayonnée et la puissance transmise à l'antenne), diminution de la résistance de rayonnement, augmentation de la réactance (partie imaginaire de l'impédance), augmentation du coefficient de surtension Q, diminution de la bande passante, etc.
Il a en particulier été démontré que le coefficient de surtension minimum Qmin d'une antenne électriquement petite intégrée dans une sphère d'intégration de rayon a suit la formule :
Dans cette formule, on voit que le coefficient de surtension minimum Qmin est inversement proportionnel au cube du rayon a de la sphère d'intégration.
Ainsi, le coefficient de surtension minimum Qmin vaut 25 pour a = 10cm et F = 169 MHz.
Cette valeur élevée du coefficient de surtension minimum Qmin est associée à une faible bande passante Bmax à 3dB de l'antenne :
Bmax = F/Qmin = 6.8MHz pour a = 10cm.
Une antenne électriquement petite est donc une antenne à bande étroite. Pour la fréquence F = 169 MHz, la bande passante représente un faible pourcentage de la fréquence F.
Cette faible bande passante ne permet pas de compenser les dispersions de fabrication de l'antenne et des composants électroniques associés : tolérance des valeurs électriques des composants électroniques, caractéristiques des matières plastiques, des circuits imprimés, etc. L'environnement immédiat de l'antenne (par exemple, la proximité de parties métalliques, de murs, de plastiques) a tendance aussi à dérégler l'antenne.
Il existe donc une probabilité importante pour que la fréquence de résonance effective d'une antenne électriquement petite diffère de manière relativement importante de la fréquence de résonance fO attendue.
En référence à la figure 2a, l'impédance complexe ICI d'une antenne à bande étroite correctement réglée et l'impédance complexe IC2 d'une antenne à bande large correctement réglée présentent un minimum à la fréquence de résonance fO. De même, en référence à la figure 2b, le rapport d'ondes stationnaires ROSI d'une antenne à bande étroite correctement réglée et le rapport d'ondes stationnaires R0S2 d'une antenne à bande large correctement réglée présentent un minimum à la fréquence de résonance fO.
En référence à la figure 3a, l'impédance complexe IC3 d'une antenne à bande étroite déréglée et l'impédance complexe IC4 d'une antenne à bande large déréglée sont centrées sur une fréquence fO'. On constate, en référence à la figure 3b, que le rapport d'ondes stationnaires R0S3 à la fréquence de résonance fO attendue de l'antenne à bande étroite est nettement plus important que le rapport d'ondes stationnaires R0S4 à la fréquence de résonance fO de l'antenne à bande large.
Ainsi, outre la perte d'efficacité due à leurs dimensions réduites, les antennes électriquement petites, qui présentent une bande passante étroite, subissent une perte d'efficacité résultant d'un décentrage de leur fréquence de résonance dû aux dispersions de fabrication et à leur environnement.
Il est donc fondamental de réussir à régler automatiquement la fréquence de résonance d'une antenne électriquement petite en fonctionnement.
En référence à la figure 4, une antenne électriquement petite peut être modélisée par un circuit résonant série comportant une bobine d'inductance La, un condensateur de capacité Ca et un résistor de résistance RI. L'antenne électriquement petite est rendue résonante à la fréquence fO, fO étant telle que :
La.Ca.œO2 = 1 où ωΟ est la pulsation de l'antenne à la fréquence fO.
Une variation de la fréquence de résonance de l'antenne se traduit par une modification des valeurs de l'inductance La et de la capacité Ca (le plus souvent, par une variation de la capacité Ca due à un couplage capacitif), sans que le comportement « R, L, C » d'un circuit résonant série ne soit modifié.
En référence à la figure 5, une solution connue pour recentrer une antenne consiste à modifier l'inductance La de l'antenne en raccourcissant ou en allongeant physiquement grâce à un interrupteur un enroulement de fil conducteur constituant la bobine d'inductance La. Cette solution est relativement complexe à mettre en œuvre.
OBJET DE L'INVENTION L'invention a pour objet de régler automatiquement et de manière simple la fréquence de résonance d'une antenne telle qu'une antenne électriquement petite.
RESUME DE L’INVENTION
En vue de la réalisation de ce but, on propose un dispositif de réglage automatique d'une antenne à une fréquence de résonance comportant des moyens de détection d'un déréglage de l'antenne, un convertisseur d'impédance série-parallèle relié à l'antenne, au moins un composant passif d'adaptation, et des moyens de connexion reliés aux moyens de détection et destinés à connecter automatiquement le composant passif d'adaptation en parallèle avec le convertisseur et l'antenne lorsqu'un déréglage de l'antenne est détecté par les moyens de détection, pour accorder l'antenne à la fréquence de résonance. L'utilisation des moyens de connexion (comprenant par exemple un ou des interrupteurs, ou bien un ou des commutateurs) et du composant passif d'adaptation connecté en parallèle avec le convertisseur et l'antenne est particulièrement simple à mettre en œuvre. Les moyens de connexion ne sont pas traversés par le courant alimentant l'antenne, ce qui réduit les pertes d'insertion et facilite la conception du dispositif de réglage de l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier, non limitatif de 1'invention. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Il sera fait référence aux dessins annexés parmi lesquels : la figure 1 est un tableau contenant, pour plusieurs fréquences ISM, la valeur de la longueur d'onde associée,, du quart de la longueur d'onde, et le rayon d'une sphère d'intégration utilisée pour définir une antenne électriquement petite ; la figure 2a est un graphique sur lequel sont représentées une courbe d'impédance complexe d'une antenne à bande étroite et une courbe d'impédance complexe d'une antenne à bande large, les antennes présentant une fréquence de résonance fO ; la figure 2b est un graphique sur lequel sont représentées des courbes de rapports d'ondes stationnaires des antennes de la figure 2a ; la figure 3a est une figure analogue à la figure 2a pour des antennes ayant leur fréquence de résonance déréglée ; la figure 3b est une figure analogue à la figure 2b pour des antennes ayant leur fréquence de résonance déréglée ; la figure 4 représente un circuit résonant série modélisant une antenne telle qu'une antenne électriquement petite ; la figure 5 représente un schéma électrique d'une solution de réglage d'une antenne de l'art antérieur consistant à modifier la longueur d'un enroulement constituant une inductance de l'antenne ; la figure 6 est un schéma d'un dispositif de transmission radioélectrique comportant une antenne et le dispositif de réglage automatique selon un premier mode de réalisation de l'invention ; la figure 7 représente un filtre passe-bas en T formant un convertisseur d'impédance série-parallèle du dispositif de réglage automatique selon le premier mode de réalisation de l'invention ; la figure 8 représente un schéma électrique d'une antenne connectée au convertisseur d'impédance série-parallèle et d'une résistance d'adaptation du convertisseur d'impédance série-parallèle et de l'antenne ; la figure 9 est un graphique sur lequel sont représentées une courbe d'impédance complexe d'une antenne alors que celle-ci n'est pas reliée au convertisseur d'impédance série-parallèle et une courbe d'impédance complexe d'une antenne alors que celle-ci est reliée au convertisseur d'impédance série-parallèle ; la figure 10 représente un schéma électrique du dispositif de réglage automatique selon le premier mode de réalisation de l'invention ; la figure lia est un graphique sur lequel sont représentées une courbe d'impédance complexe d'une antenne avant son réglage et une courbe d'impédance complexe d'une antenne après son réglage ; la figure 11b est un graphique sur lequel sont représentées une courbe de rapport d'ondes stationnaires de l'antenne avant son réglage et une courbe de rapport d'ondes stationnaires de l'antenne après son réglage ; la figure 12 représente un schéma électrique du dispositif de réglage automatique selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; la figure 13 représente un schéma électrique du dispositif de réglage automatique selon un troisième mode de réalisation de l'invention ; la figure 14 représente un filtre passe-bas en Pi constituant une alternative au filtre passe-bas en T de la figure 7. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence à la figure 6, le dispositif de réglage automatique selon un premier mode de réalisation de l'invention est ici mis en œuvre dans un dispositif de transmission radioélectrique 1. Le dispositif de transmission radioélectrique 1 est ici lui-même intégré dans un compteur d'énergie électrique pour transmettre des données de consommation d'énergie électrique via un signal radiofréquence de fréquence porteuse fO = 169,4MHz. Il va de soi que le dispositif de transmission radioélectrique 1 peut être intégré à d'autres types d'équipements.
Le dispositif de transmission radioélectrique 1 est divisé en une partie numérique 2 et une partie analogique 3 qui communiquent entre elles via un module de conversion.
La partie numérique 2 comporte un microcontrôleur 5.
La partie analogique 3 comporte une antenne 4 de type « Antenne Electriquement Petite », un coupleur directif 10 comprenant des détecteurs de puissance, un module de mesure 6 comprenant un convertisseur analogique-numérique et un module de réglage d'impédance 7.
Le module de conversion comporte un convertisseur numérique-analogique 8 et un amplificateur de puissance 9.
En référence aux figures 7 et 8, le dispositif de réglage automatique de l'antenne 4 comporte tout d'abord un convertisseur d'impédance série-parallèle 11 relié à l'antenne 4 et positionné dans le module de réglage d'impédance 7. Le convertisseur d'impédance série-parallèle 11 est ici un filtre passe-bas en T qui comporte deux inductances de filtrage Lf connectées en série avec l'antenne 4 et un condensateur de filtrage Cf connecté en parallèle avec l'antenne 4. Le condensateur de filtrage Cf est relié à une masse électrique et à un point situé entre les deux inductances de filtrage Lf.
Chaque inductance de filtrage Lf a pour valeur d'inductance :
f et le condensateur de filtrage Cf a pour valeur de capacité :
/ où Ri est une valeur de résistance d'adaptation et où RI est la valeur de la résistance de l'antenne 4 dans une modélisation de l'antenne 4 par un circuit résonant série (visible sur la figure 4). La valeur de résistance d'adaptation Ri correspond à la résistance globale des composants 13 situés en aval de l'antenne 4 (c'est à dire à la résistance du coupleur directif 10, de l'amplificateur de puissance 9, etc.) sur laquelle doivent être adaptés le convertisseur d'impédance série-parallèle 11 et l'antenne 4. L'antenne 4 présente les caractéristiques suivantes : fO = 169,4MHz ; λ = 1, 7 6m ; RI = 3Ω ;
Ca » 7,Opf ;
La « 126,2nH ;
Ri = 50Ω. L'antenne 4 présente par ailleurs des dimensions inférieures à 15cm (il s'agit donc bien d'une antenne électriquement petite).
Les inductances de filtrage Lf et le condensateur de filtrage Cf ont donc pour valeurs d'inductance et de capacité :
Lf = ll,5nH et Cf = 76,7pF.
Le coefficient de surtension Q de l'antenne 4 est quant à lui tel que :
Les valeurs de réactance de l'antenne 4 sont : XCa = XLa = 135Ω.
Le coefficient de surtension Q de l'antenne 4 est élevé du fait de la faible valeur de la résistance RI et des fortes valeurs de réactance.
En référence à la figure 9, on note que, lorsque l'antenne 4 n'est pas connectée au convertisseur d'impédance série-parallèle 11, l'impédance complexe IC5 de l'antenne 4 se déplace sur un cercle d'impédance à partie réelle constante. 1/ impédance à partie réelle constante est : RI = 3Ω.
Lorsque l'antenne 4 est connectée au convertisseur d'impédance série-parallèle 11, l'impédance complexe IC6 de l'antenne 4 se déplace sur un cercle d'admittance à partie réelle constante. L'admittance à partie réelle constante est : Y = 1/Ri = 1/50Ω.
On transforme ainsi une variation de la réactance de l'antenne 4 en une variation de la susceptance (partie imaginaire de l'admittance) qu'il est aisé de corriger par l'ajout d'un ou de plusieurs condensateurs d'adaptation Cr et/ou d'une ou de plusieurs inductances d'adaptation Lr en dérivation, le nombre de dérivations dépendant du nombre désiré de pas de réglage.
En référence à la figure 10, le dispositif de réglage automatique selon le premier mode de réalisation de l'invention utilise un condensateur d'adaptation Cr et une inductance d'adaptation Lr situés en amont du convertisseur d'impédance série-parallèle 11. Le condensateur d'adaptation Cr et l'inductance d'adaptation Lr sont positionnés dans le module de réglage d'impédance 7. Le condensateur d'adaptation Cr comporte une borne reliée au convertisseur d'impédance série-parallèle 11 et une borne reliée à la masse électrique via un interrupteur 12a. De même, l'inductance d'adaptation Lr comporte une borne reliée au convertisseur d'impédance série-parallèle 11 et une borne reliée à la masse électrique via un interrupteur 12b.
Chaque interrupteur 12 est commandé par le microcontrôleur 5. Le microcontrôleur 5 est donc adapté à connecter automatiquement, via les interrupteurs 12, le condensateur d'adaptation Cr et/ou l'inductance d'adaptation Lr en parallèle avec le convertisseur d'impédance série-parallèle 11 lorsqu'il convient de modifier automatiquement la fréquence de résonance de l'antenne 4 pour régler l'antenne 4 à la fréquence de résonance fO.
Dans le cas général, le déréglage de l'antenne 4 correspond à un décentrage Af de quelques pourcents de la fréquence de résonance fO, si bien que l'approximation bande étroite du circuit résonant série s'applique. L'impédance d'un circuit R, L, C, égale à:
peut aussi s'écrire : Z = R (1 + j. 2. Q. (Δί / fO)) lorsque (Δί/ fO) « 1, avec Q = L<r>0/R = l/R.CoO.
On montre qu'un déréglage provoquant un centrage de l'antenne 4 sur la fréquence de résonance fO' au lieu de la fréquence de résonance fO peut être corrigé en utilisant une inductance d'adaptation Lr telle que :
si fO'<fO, ou bien un condensateur d'adaptation Cr tel que :
si fO'>fO, où Δί est le pas de recentrage utilisé.
Le pas de recentrage Δί correspond ici à un recentrage dans la bande passante de l'antenne définie par un rapport d'ondes stationnaires égal à 2. La valeur du pas de recentrage est : Δί = 2MHz.
Bien sûr, si on utilise un autre critère pour définir la bande passante, on modifie le pas de recentrage Δί. Par exemple, si on utilise comme critère un rapport d'ondes stationnaires égal à 2,5 ou à 3, on obtient un pas de recentrage Δί plus élevé.
Avec le pas de recentrage Δί = 2MHz et les autres paramètres de l'antenne 4 définis plus tôt, on obtient une inductance d'adaptation Lr et un condensateur d'adaptation Cr :
Lr = 44,2nH, et Cr = 2 OpF.
Ainsi, en référence aux figures lia et 11b, le réglage de l'antenne 4 modifie l'impédance complexe et le rapport d'ondes stationnaires de l'antenne déréglée. On obtient, pour l'antenne 4 réglée, une impédance complexe IC7 et un rapport d'ondes stationnaires R0S7 centrés sur la fréquence de résonance fO, à partir de l'impédance complexe IC8 et du rapport d'ondes stationnaires R0S8 centrés sur la fréquence de résonance fO' de l'antenne déréglée.
On décrit maintenant un procédé pour accorder automatiquement l'antenne 4 à la fréquence de résonance fO lorsque l'antenne 4 est déréglée.
Lorsque l'antenne 4 est correctement réglée à la fréquence de résonance fO, la puissance incidente doit être maximale, alors que la puissance réfléchie par l'antenne 4 doit être minimale.
On utilise les détecteurs de puissance du coupleur directif 10 et le module de mesure 6 pour mesurer la puissance incidente émise par l'amplificateur de puissance 9 et la puissance réfléchie par l'antenne.
Le procédé pour accorder l'antenne 4 consiste tout d'abord à connecter et à déconnecter successivement le condensateur d'adaptation Cr et l'inductance d'adaptation Lr de manière à obtenir plusieurs configurations de réglage distinctes. On compte ici quatre configurations de réglage : une configuration dans laquelle le condensateur d'adaptation Cr et l'inductance d'adaptation Lr sont déconnectées, une configuration dans laquelle seul le condensateur d'adaptation Cr est connecté, une configuration dans laquelle seule l'inductance d'adaptation Lr est connectée, et une configuration dans laquelle le condensateur d'adaptation Cr et l'inductance d'adaptation Lr sont connectés.
Puis, le procédé consiste, pour chaque configuration de réglage, à mesurer, à la fréquence de résonance fO, une tension incidente représentative de la puissance incidente et une tension réfléchie représentative de la puissance réfléchie par l'antenne 4, et à calculer le taux d'ondes stationnaires.
La configuration de réglage sélectionnée est celle qui présente le taux d'ondes stationnaires le plus faible.
Pour mettre en œuvre le procédé, les opérations suivantes sont séquencées par le microcontrôleur 5 : démarrage du dispositif de transmission 1 ; sélection d'une configuration d'émission particulière, dans laquelle la puissance émise par l'amplificateur de puissance 9 est maximale, et dans laquelle la puissance émise n'est pas modulée ; démarrage de l'émission ; configuration du convertisseur analogique-numérique des moyens de mesure 6 pour acquérir la tension incidente et la tension réfléchie ; pilotage des interrupteurs 12 pour sélectionner successivement chaque configuration de réglage ; pour chaque configuration de réglage : o réalisation de trois mesures de la tension incidente, de trois mesures de la tension réfléchie, calcul de la valeur moyenne Vimoy des trois mesures de la tension incidente et de la valeur moyenne Vrmoy des trois mesures de la tension réfléchie ; o pour chaque configuration de réglage, calcul et mémorisation du taux d'ondes stationnaires TOS : TOS(%) = 100.(Vrmoy/Vimoy) ; arrêt du convertisseur analogique-numérique des moyens de mesure 6 ; arrêt du dispositif de transmission 1 ;
sélection de la configuration de réglage ayant le taux d'ondes stationnaires le plus faible, et sauvegarde de cette configuration de réglage dans une mémoire EEPROM du microcontrôleur 5.
Une fois que la configuration de réglage est définie, le microcontrôleur 5 vérifie à intervalles réguliers que le rapport entre la tension réfléchie et la tension incidente est cohérent et relativement proche de celui calculé lors de la mise en œuvre du procédé pour accorder l'antenne. Si c'est le cas, la configuration de réglage sélectionnée est conservée, et le procédé n'est pas effectué à nouveau. Si ce n'est pas le cas, il est possible qu'un déréglage de l'antenne 4 ait eu lieu, et le procédé est effectué à nouveau dans son intégralité.
On note que le fait de ne pas mettre en œuvre de manière régulière le procédé dans son intégralité permet, d'une part, de ne pas faire une utilisation trop importante du dispositif de transmission 1 dans sa configuration d'émission pour respecter le rapport cyclique (ou « duty-cycle ») recherché dans l'application du compteur électrique, mais aussi de réduire la consommation d'énergie électrique associée à la mise en œuvre du procédé.
La réduction de la consommation d'énergie électrique est un paramètre critique dans l'application et, de manière plus générale, dans le contexte des objets connectés. Certain objets connectés doivent en effet fonctionner pendant vingt ans sans qu'une pile ou une batterie les alimentant ne soit remplacée.
En référence à la figure 12, le dispositif de réglage automatique d'une antenne 4 selon un deuxième mode de réalisation de l'invention utilise cette fois deux condensateurs d'adaptation Cr situés en amont du convertisseur d'impédance série-parallèle.
Cette solution est simple et avantageuse en terme de prix car les condensateurs sont généralement moins chers que les inductances. Cependant, cette solution permet uniquement de recentrer une fréquence de résonance effective plus élevée que la fréquence de résonance fO attendue.
Au moment de sa fabrication, on règle donc l'antenne 4 de manière à ce que sa fréquence de résonance initiale soit supérieure à la fréquence de résonance fO attendue. Ainsi, la mise en œuvre du procédé pour accorder automatiquement l'antenne 4 conduira à sélectionner une configuration de réglage dans laquelle l'un des condensateurs d'adaptation Cr est connecté. Au cours de la vie du dispositif de transmission, un déréglage de l'antenne 4 conduira soit à connecter l'autre condensateur d'adaptation Cr, soit à déconnecter le condensateur d'adaptation Cr initialement connecté.
En utilisant un premier condensateur d'adaptation Cr de valeur de capacité égale à 20pF et un deuxième condensateur d'adaptation Cr de valeur de capacité égale à 40pF, on peut ajouter au convertisseur d'impédance série parallèle les valeurs de capacité OpF, 20pF, 40pF, 60pF, et donc effectuer un recentrage en obtenant les fréquence de résonance : fr ; fr - Af ; fr - 2.Af ; fr - 3.Af.
En référence à la figure 13, le dispositif de réglage automatique d'une antenne 4 selon un troisième mode de réalisation de l'invention utilise cette fois deux inductances d'adaptation Lr situées en amont du convertisseur d'impédance série-parallèle.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications.
On note, en référence à la figure 14, qu'il est parfaitement possible d'utiliser un filtre passe-bas en Pi comportant une inductance de filtrage Lf connectée en série avec l'antenne et deux condensateurs de filtrage Cf connectés de part et d'autre de l'inductance de filtrage Cf en parallèle de l'antenne.
Il serait aussi possible d'utiliser un filtre passe-haut, mais les filtres passe-bas sont préférables car ils permettent d'ajouter un filtrage des harmoniques générées par l'amplificateur de puissance.
On a indiqué que le procédé pour accorder l'antenne n' était pas mis en œuvre intégralement de manière régulière lorsque le rapport entre la tension réfléchie et la tension incidente est cohérent avec celui mesuré précédemment. Il est bien sûr parfaitement possible d'adopter une stratégie différente, et notamment de mettre en œuvre de manière régulière (par exemple, chaque jour ou chaque semaine) le procédé dans son intégralité.
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Dispositif de réglage automatique d'une antenne (4) à une fréquence de résonance (fO) comportant des moyens de détection d'un déréglage de l'antenne (4), un convertisseur d'impédance série-parallèle (11) relié à l'antenne (4), au moins un composant passif d'adaptation (Cr, Lr) , et des moyens de connexion (12a, 12b) reliés aux moyens de détection et destinés à connecter automatiquement le composant passif d'adaptation en parallèle avec le convertisseur et l'antenne lorsqu'un déréglage de l'antenne est détecté par les moyens de détection, pour accorder l'antenne à la fréquence de résonance (fO).
- 2. Dispositif de réglage automatique selon la revendication 1, dans lequel le convertisseur d'impédance série-parallèle (11) est un filtre passe-bas en T.
- 3. Dispositif de réglage automatique selon la revendication 2, dans lequel le filtre passe-bas en T comporte deux inductances de filtrage (Lf) et un condensateur de filtrage (Cf) ou deux condensateurs de filtrage (Cf) et une inductance de filtrage (Lf), la ou les inductances de filtrage (Lf) et le ou les condensateurs de filtrage (Cf) présentant les valeurs suivantes :et, où Ri est une résistance d'adaptation du convertisseur d'impédance série-parallèle et de l'antenne et où RI est une résistance de l'antenne dans une modélisation de l'antenne par un circuit résonant série.
- 4. Dispositif de réglage automatique selon la revendication 1, dans lequel le au moins un composant passif d'adaptation est un condensateur d'adaptation (Cr) et/ou une inductance d'adaptation (Lr).
- 5. Dispositif de réglage automatique selon la revendication 4 comportant un condensateur d'adaptation (Cr) et une inductance d'adaptation (Lr), dans lequel le condensateur d'adaptation (Cr) est utilisé lorsque les moyens de détection détectent que l'antenne est accordée à une fréquence décentrée supérieure à la fréquence de résonance (fO), et dans lequel l'inductance d'adaptation est utilisée lorsque les moyens de détection détectent que l'antenne est accordée à une fréquence décentrée inférieure à la fréquence de résonance (fO) .
- 6. Dispositif de réglage automatique selon la revendication 5, l'inductance d'adaptation et le condensateur d'adaptation présentant les valeurs suivantes :et, où Q est un coefficient de surtension de l'antenne et Δ/ est un pas de recentrage de fréquence permettant de recentrer la fréquence de résonance de l'antenne sur la fréquence de résonance (fO).
- 7. Système comprenant une antenne et un dispositif de réglage automatique selon l'une des revendications précédentes.
- 8. Système selon la revendication 7, dans lequel l'antenne est une Antenne Electriquement Petite.
- 9. Système selon la revendication 7 comportant un ou plusieurs condensateurs d'adaptation et dans lequel l'antenne est accordée au moment de sa fabrication à une fréquence décentrée supérieure à la fréquence de résonance (fO) de sorte que le réglage automatique de l'antenne est réalisé uniquement à l'aide d'un ou de plusieurs condensateurs d'adaptation (Cr).
- 10. Procédé pour accorder automatiquement une antenne à une fréquence de résonance (fO) grâce à un dispositif d'accord automatique selon l'une des revendications 1 à 6, le procédé comportant les étapes de : connecter et déconnecter successivement chaque composant passif d'adaptation de manière à obtenir plusieurs configurations de réglage distinctes ; pour chaque configuration de réglage, mesurer, à la fréquence de résonance (fO), une tension incidente représentative de la puissance incidente et une tension réfléchie représentative de la puissance réfléchie par l'antenne, et calculer le taux d'ondes stationnaires ; mettre en œuvre la configuration de réglage présentant le taux d'ondes stationnaires le plus faible.
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Citations (5)
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- 2015-09-04 FR FR1558246A patent/FR3040824B1/fr active Active
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