FR3058000A1 - ANTENNA DEVICE - Google Patents

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FR3058000A1 FR1660212A FR1660212A FR3058000A1 FR 3058000 A1 FR3058000 A1 FR 3058000A1 FR 1660212 A FR1660212 A FR 1660212A FR 1660212 A FR1660212 A FR 1660212A FR 3058000 A1 FR3058000 A1 FR 3058000A1
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    • H01Q5/20Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements characterised by the operating wavebands
    • H01Q5/25Ultra-wideband [UWB] systems, e.g. multiple resonance systems; Pulse systems

Abstract

La présente invention concerne un dispositif antenne relié au châssis d'un modem d'un émetteur-récepteur radiofréquences. Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux antennes planaires orientées sensiblement perpendiculairement l'une à l'autre et dont les plans de masse sont reliés, lesdites antennes comportant chacune sur une première face d'une première partie (2) d'un substrat diélectrique (5) une première surface conductrice (1) formant antenne et reliée par un brin (3) à une connexion (6) de raccordement à des moyens de transmission du signal de type câble coaxial (7) et sur la seconde face et dans une seconde partie (4) du substrat (5) une seconde surface conductrice formant plan de masse située au dos du brin (3).The present invention relates to an antenna device connected to the chassis of a modem of a radio frequency transceiver. This device is characterized in that it comprises at least two planar antennas oriented substantially perpendicularly to one another and whose ground planes are connected, said antennas each comprising on a first face of a first portion (2) of a dielectric substrate (5) a first conductive surface (1) forming an antenna and connected by a strand (3) to a connection (6) for connection to coaxial cable signal transmission means (7) and on the second face and in a second portion (4) of the substrate (5) a second conductive surface forming a ground plane located on the back of the strand (3).

Description

Titulaire(s) : JAMING CHRISTOPHE,MAURICE CLAUDE,MICHAUX BENOIT,SIEBEN MICHEL, TOUSSAINT MADELEINE.Holder (s): JAMING CHRISTOPHE, MAURICE CLAUDE, MICHAUX BENOIT, SIEBEN MICHEL, TOUSSAINT MADELEINE.

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Mandataire(s) : CABINET BLEGER-RHEIN-POUPON.Agent (s): CABINET BLEGER-RHEIN-POUPON.

FR 3 058 000 - A1 (54) DISPOSITIF ANTENNE.FR 3 058 000 - A1 (54) ANTENNA DEVICE.

tLa présente invention concerne un dispositif antenne i au châssis d'un modem d'un émetteur-récepteur radiofréquences.The present invention relates to an antenna device i to the chassis of a modem of a radiofrequency transceiver.

Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux antennes planaires orientées sensiblement perpendiculairement l'une à l'autre et dont les plans de masse sont reliés, lesdites antennes comportant chacune sur une première face d'une première partie (2) d'un substrat diélectrique (5) une première surface conductrice (1) formant antenne et reliée par un brin (3) à une connexion (6) de raccordement à des moyens de transmission du signal de type câble coaxial (7) et sur la seconde face et dans une seconde partie (4) du substrat (5) une seconde surface conductrice formant plan de masse située au dos du brin (3).This device is characterized in that it comprises at least two planar antennas oriented substantially perpendicular to one another and whose ground planes are connected, said antennas each comprising on a first face of a first part (2) of a dielectric substrate (5) a first conductive surface (1) forming an antenna and connected by a strand (3) to a connection (6) for connection to signal transmission means of the coaxial cable type (7) and on the second face and in a second part (4) of the substrate (5) a second conductive surface forming a ground plane located on the back of the strand (3).

ii

Dispositif antenneAntenna device

La présente invention a trait à un dispositif antenne prévu pour équiper des boîtiers d'émission/réception d'ondes radiofréquences notamment dans les domaines de fréquences des bandes UHF, utilisées dans des réseaux de transmission de données sans fil, par exemple dans le cadre de la téléphonie mobile. Ces fréquences sont adaptées au transport de données de tous ordres, y compris bien entendu la voix mais plus particulièrement les données de poids plus conséquent comme les textes, images et vidéos notamment accessibles via les réseaux locaux et généraux de type internet.The present invention relates to an antenna device intended to equip radio frequency transmission / reception boxes in particular in the frequency domains of the UHF bands, used in wireless data transmission networks, for example in the context of mobile telephony. These frequencies are suitable for the transport of data of all kinds, including of course the voice but more particularly the more significant data such as texts, images and videos notably accessible via local and general networks of the internet type.

Les dispositifs émetteurs récepteurs comportent à cet égard des modems, dénomination à présent usuelle pour les dispositifs modulateurs-démodulateurs qui transforment les signaux analogiques captés par les antennes en données numériques exploitables par un système de traitement en aval, ou qui convertissent les données numériques en sortie de ces systèmes de traitement à vocation multiple en signaux analogiques prêts à être émis par les antennes.In this regard, the transceiver devices include modems, a designation now customary for modulator-demodulator devices which transform the analog signals picked up by the antennas into digital data usable by a downstream processing system, or which convert the digital data into output. of these multi-purpose processing systems into analog signals ready to be transmitted by the antennas.

Plus spécifiquement, la connexion à des réseaux cellulaires sur un territoire donné dépend évidemment principalement de l'existence de dispositifs d'émission/retransmission, puis secondairement de leur densité (nombre) et implantation (emplacement), ces paramètres ayant notamment une incidence sur la qualité de réception finale des signaux. Cette qualité dépend bien entendu aussi et in fine de la nature des données (poids) et enfin du positionnement relatif des émetteurs et des utilisateurs munis de leurs terminaux (téléphones cellulaires, tablettes ou ordinateurs, box d'opérateurs GSM/UMTS, dispositifs de retransmission WIFI etc..).More specifically, the connection to cellular networks in a given territory obviously depends mainly on the existence of transmission / retransmission devices, then secondarily on their density (number) and location (location), these parameters having in particular an impact on the quality of final signal reception. This quality depends of course also and ultimately on the nature of the data (weight) and finally on the relative positioning of transmitters and users equipped with their terminals (cell phones, tablets or computers, GSM / UMTS operator boxes, retransmission devices WIFI etc.).

Ainsi, en prenant l'exemple des antennes relais disséminées sur un territoire, et qu'utilisent lesdits opérateurs, elles appartiennent chacune à une cellule qui est une zone géographique bien délimitée notamment en relation avec les portées des émetteurs et les capacités d'informations à véhiculer. Les cellules sont, sans surprise, de dimensions supérieures dans les campagnes par opposition au maillage urbain. Ce maillage plus lâche a pour conséquence qu'il peut demeurer, en général loin des villes, des zones géographiques qui ne sont pas correctement couvertes par les réseaux mobiles, et suscitent des difficultés d'accès notamment dès que les données pèsent un certain poids. Dans le pire des cas, il continue d'exister de nos jours des régions très peu couvertes par la diffusion, qui sont désignées sous le terme « zone grises » ou « zones d'ombre ».Thus, by taking the example of relay antennas scattered over a territory, and which these operators use, they each belong to a cell which is a well-defined geographical area notably in relation to the ranges of the transmitters and the information capacities to convey. Unsurprisingly, the cells are larger in the countryside as opposed to the urban grid. This looser network has the consequence that it can remain, in general far from cities, geographic areas which are not properly covered by mobile networks, and cause access difficulties, especially as soon as the data weighs a certain weight. In the worst-case scenario, there continue to exist today regions with very little coverage, which are referred to as "gray areas" or "gray areas".

L'évolution va dans le sens d'une augmentation constante des services de radiodiffusion et d'un accroissement continuel du débit, permettant certes de véhiculer plus de données pour le plus grand nombre, mais qui s'avère concomitamment technologiquement bien plus exigeant pour ce qui concerne tous les maillons technologiques de la chaîne, au niveau de l'émission comme de la réception. En d'autres termes, les données mobiles connaissent une croissance rapide, qui est sensiblement parallèle au nombre de personnes qui consomment les contenus qui leurs sont associés, impliquant un effort technologique constant pour maintenir l'équation en l'état. La course à l'internet mobile en est une parfaite illustration.The evolution is in the direction of a constant increase in broadcasting services and a continuous increase in bit rate, certainly allowing more data to be conveyed to the greatest number, but which turns out to be concomitantly technologically much more demanding for this. which concerns all the technological links of the chain, at the level of both transmission and reception. In other words, mobile data is growing rapidly, which is roughly parallel to the number of people who consume the content associated with them, implying a constant technological effort to keep the equation as it is. The race for mobile internet is a perfect illustration of this.

Or la bande UHF, déjà mise en œuvre de manière plus aboutie sur d'autres continents, est une gamme de fréquences adaptée qui est dès lors déjà couramment utilisée, et qui est au surplus pressentie pour l'extension du haut débit mobile, notamment parce qu'elle permet une qualité de réception des informations qui correspond aux attentes actuelles. Il est donc question d'augmenter la bande des fréquences traditionnellement allouées aux données cellulaires.However, the UHF band, already implemented in a more successful manner on other continents, is an adapted frequency range which is therefore already commonly used, and which is moreover anticipated for the extension of mobile broadband, in particular because that it allows a quality of reception of information which corresponds to current expectations. It is therefore a question of increasing the frequency band traditionally allocated to cellular data.

La réflexion en cours pour véhiculer plus et mieux les données n'est cependant pas complète si elle s'arrête à l'aspect normatif et institutionnel et au maillage technique qui s'ensuit via les cellules. En d'autres termes, la réflexion est largement inaboutie si elle se borne à envisager ce qui résulte directement ou indirectement d'une politique étatique ou para étatique qui vient « d'en haut », c'est-à-dire éventuellement d'une volonté politique et également des capacités techniques au stade de l'émission. Elle doit être menée de pair avec une réflexion à l'autre bout de la chaîne technique, au niveau de la réception. Le but est notamment de viser à optimiser les composants qui participent à la réception, par exemple au niveau des terminaux, mobiles ou non. L'idée est en un mot d'améliorer les systèmes récepteurs dans le but de pallier autant que possible les insuffisances constatées lors de l'émission.The current reflection to convey more and better data is not complete, however, if it stops at the normative and institutional aspect and the technical mesh which follows via the cells. In other words, reflection is largely unsuccessful if it confines itself to considering what results directly or indirectly from a state or para-state policy which comes "from above", that is to say possibly from political will and also technical capacity at the broadcast stage. It must be carried out in conjunction with thinking at the other end of the technical chain, at the reception level. The aim is in particular to aim to optimize the components which participate in the reception, for example at the level of the terminals, mobile or not. The idea is in a word to improve the receiver systems in order to overcome as much as possible the shortcomings noted during the transmission.

A cet égard, la présente invention propose un dispositif antenne innovant qui améliore considérablement les performances de l'antenne à la réception, acheminant au modem disposé en aval de l'antenne des signaux analogiques restituant les données cellulaires avec une amplitude et une qualité bien supérieures aux antennes existantes.In this regard, the present invention provides an innovative antenna device which considerably improves the performance of the antenna on reception, conveying to the modem arranged downstream of the antenna analog signals restoring the cellular data with a much higher amplitude and quality. to existing antennas.

A cet effet, et cela génère secondairement bien d'autres avantages techniques qui apparaîtront dans la suite de cette description, le dispositif antenne de l'invention, classiquement relié au châssis d'un modem d'un émetteurrécepteur radiofréquences, est tel qu'il comporte au moins deux antennes planaires orientées sensiblement perpendiculairement l'une à l'autre et dont les plans de masse sont reliés, lesdites antennes comportant chacune sur une première face d'une première partie d'un substrat diélectrique une première surface conductrice formant antenne et reliée par un brin à une connexion de raccordement à des moyens de transmission du signal de type câble coaxial, et sur la seconde face et dans une seconde partie du substrat une seconde surface conductrice formant plan de masse située au dos du brin.To this end, and this secondarily generates many other technical advantages which will appear in the rest of this description, the antenna device of the invention, conventionally connected to the chassis of a modem of a radiofrequency transceiver, is such that it comprises at least two planar antennas oriented substantially perpendicular to each other and whose ground planes are connected, said antennas each comprising on a first face of a first part of a dielectric substrate a first conductive surface forming an antenna and connected by a strand to a connection for connection to signal transmission means of the coaxial cable type, and on the second face and in a second part of the substrate a second conductive surface forming a ground plane situated on the back of the strand.

La double orientation des antennes permet de capter les signaux dans des directions perpendiculaires, ce qui a pour effet d'élargir considérablement le champ de balayage : le dispositif de l'invention fonctionne en pratique de manière à la fois omnidirectionnelle, qui est le mode préférentiel, et directive par défaut. Lorsque cela ne fonctionne pas en mode omnidirectionnel, une certaine optimisation peut néanmoins être effectuée par calage en mode directif.The double orientation of the antennas makes it possible to pick up the signals in perpendicular directions, which has the effect of considerably widening the scanning field: the device of the invention works in practice in a way that is both omnidirectional, which is the preferred mode , and default directive. When this does not work in omnidirectional mode, some optimization can nevertheless be carried out by setting in directive mode.

Selon une configuration préférentielle, la première surface est d'allure elliptique, cette forme permettant de faire travailler de manière naturellement optimale le dispositif antenne de l'invention dans les deux positions souhaitées, perpendiculaire l'une à l'autre, avec des caractéristiques de réception équivalentes. En pratique, la dimension selon le grand axe de l'ellipse est comprise entre 1,5 et 2,5 fois la dimension selon le petit axe, constituant un dimensionnement relatif adapté à ladite optimisation pour le captage des signaux dans les deux dimensions.According to a preferred configuration, the first surface has an elliptical appearance, this shape making it possible to make the antenna device of the invention work naturally in the two desired positions, perpendicular to one another, with characteristics of equivalent reception. In practice, the dimension along the major axis of the ellipse is between 1.5 and 2.5 times the dimension along the minor axis, constituting a relative dimensioning adapted to said optimization for the capture of signals in the two dimensions.

Dans la configuration de l'invention, le brin reliant l'antenne active au câble de liaison est orienté parallèlement au grand axe de l'ellipse, de préférence coaxial audit axe, ou perpendiculairement au grand axe. Le brin traverse la seconde partie du substrat, du côté opposé au plan de masse, c'est-à-dire en un endroit neutre, qui n'émet pas du fait de l'existence de la masse à ce niveau. Seule la première surface conductrice elliptique, calibrée pour les longueurs d'ondes prévues dans les applications d'émission-réception de données cellulaires, est active à cet égard.In the configuration of the invention, the strand connecting the active antenna to the connecting cable is oriented parallel to the major axis of the ellipse, preferably coaxial with said axis, or perpendicular to the major axis. The strand passes through the second part of the substrate, on the side opposite to the ground plane, that is to say in a neutral location, which does not emit due to the existence of mass at this level. Only the first elliptical conductive surface, calibrated for the wavelengths envisaged in the cellular data transmission / reception applications, is active in this regard.

Selon une possibilité, la seconde surface conductrice dans la seconde partie du substrat isolant peut être rectangulaire, voire carrée, une forme pratique pour mettre en œuvre la superposition des masses, s'il y a lieu. Plus précisément encore, les côtés de la seconde surface rectangulaires sont parallèles ou perpendiculaires aux axes de l'ellipse, ce qui contribue à optimiser la superposition des plans de masse lorsque les antennes planaires sont disposées perpendiculairement l'une à l'autre.According to one possibility, the second conductive surface in the second part of the insulating substrate can be rectangular, even square, a practical shape for implementing the superposition of the masses, if necessary. More precisely still, the sides of the second rectangular surface are parallel or perpendicular to the axes of the ellipse, which contributes to optimizing the superposition of the ground planes when the planar antennas are arranged perpendicular to one another.

Selon une configuration possible, pour chaque antenne planaire de l'invention, lesdites première et seconde surfaces conductrices ne présentent pas de recouvrement mais sont voisines ou tangentes en projection sur une surface parallèle au plan moyen du substrat isolant, bien que localisées sur les deux faces opposées du substrat.According to a possible configuration, for each planar antenna of the invention, said first and second conductive surfaces have no overlap but are close to or tangent in projection on a surface parallel to the mean plane of the insulating substrate, although located on both sides opposite of the substrate.

Plus précisément, elles se développent bien sur deux faces différentes et ne peuvent donc pas se toucher, mais si on les projette sur un plan parallèle à l'antenne planaire, elles sont voisines ou au contact l'une de l'autre de manière tangentielle ou quasi tangentielle.More precisely, they develop well on two different faces and therefore cannot touch each other, but if they are projected on a plane parallel to the planar antenna, they are close to or in contact with each other tangentially. or almost tangential.

De préférence, selon l'invention, les deux antennes planaires sont identiques, de sorte que le balayage dans les deux orientations puisse se faire de manière totalement équivalente, pour des fréquences elles-mêmes identiques ou quasi-identiques.Preferably, according to the invention, the two planar antennas are identical, so that the scanning in the two orientations can be done in a completely equivalent manner, for frequencies themselves identical or almost identical.

Lorsque l'invention présente un couple d'antennes disposées perpendiculairement l'une à l'autre, les deux antennes sont orientées, par exemple lors de leur fixation seWhen the invention has a pair of antennas arranged perpendicular to each other, the two antennas are oriented, for example when they are fixed

au châssis, to the chassis, de of sorte so que leurs that their plans de plans of masses masses superposent overlap sans without contact contact . Ils sont . They are dès lors since then reliés related contact avec contact with le the châssis frame , sans se , without toucher pour ne touch to not

modifier la surface de masse et sa relation avec le brin. L'épaisseur de la masse est cependant augmentée par cette configuration particulière, contribuant à améliorer l'efficacité globale du plan de masse, lequel joue un rôle essentiel car les courants circulant dans les antennes produisent des courants induits dans les plans de masse, créant à leur tour des champs qui s'ajoutent à ceux qui sont créés par les courants d'antenne. Le champ résultant finit par s'approcher de celui qui est créé par un dipôle, conférant à l'ensemble un rendement d'antenne correspondant. D'où l'importance des plans métalliques conducteurs tels que ceux qui sont utilisés comme plans de masse dans l'invention.modify the mass surface and its relation to the strand. The thickness of the mass is however increased by this particular configuration, helping to improve the overall efficiency of the ground plane, which plays an essential role because the currents flowing in the antennas produce currents induced in the ground planes, creating in turn fields which are added to those created by antenna currents. The resulting field ends up approaching that which is created by a dipole, giving the whole a corresponding antenna efficiency. Hence the importance of conductive metallic planes such as those which are used as ground planes in the invention.

Selon une configuration alternative, les deux antennes planaires perpendiculaires peuvent être disposées sur un même substrat diélectrique comportant un unique plan de masse, les dimensions de leurs premières surfaces, c'est-àdire des antennes proprement dites, et de leurs brins, étant sensiblement identiques. Une telle solution n'implique donc qu'un seul plan de masse qui est partagé entre les deux antennes.According to an alternative configuration, the two perpendicular planar antennas can be arranged on the same dielectric substrate comprising a single ground plane, the dimensions of their first surfaces, that is to say the antennas themselves, and their strands, being substantially identical. . Such a solution therefore only involves a single ground plane which is shared between the two antennas.

Selon une autre variante encore, les antennes peuvent être fixées sur au moins un dispositif permettant leur rotation relativement au châssis. Cela peut par exemple être réalisé de manière classique avec des balais, charbons etc. glissant sur un collecteur solidaire de l'antenne. Il est alors aisé d'optimiser la réception en modifiant leur calage respectif.According to yet another variant, the antennas can be fixed to at least one device allowing their rotation relative to the chassis. This can for example be carried out in a conventional manner with brooms, coals etc. sliding on a collector secured to the antenna. It is then easy to optimize reception by modifying their respective setting.

De préférence, selon l'invention et pour les applications envisagées, les antennes planaires présentent les caractéristiques suivantes :Preferably, according to the invention and for the envisaged applications, the planar antennas have the following characteristics:

- impédance d'entrée : 50 ohms- input impedance: 50 ohms

- puissance maximale d'entrée : 30 W- maximum input power: 30 W

- bande passante comprise entre : 600 MHz et 2700 MHz- bandwidth between: 600 MHz and 2700 MHz

- rendement : 5dBi.- yield: 5dBi.

L'impédance est liée à celle du câble de liaison, et la bande passante dépend de l'application, en l'occurrence il s'agit de la gamme des fréquences UHF et des bandes L et S utilisées pour la transmission des données mobiles cellulaires.The impedance is linked to that of the connecting cable, and the bandwidth depends on the application, in this case it is the range of UHF frequencies and L and S bands used for the transmission of cellular mobile data. .

De manière avantageuse, dans ces conditions et pour ces applications, les dimensions de l'antenne présentent les caractéristiques suivantes :Advantageously, under these conditions and for these applications, the dimensions of the antenna have the following characteristics:

- grand axe de la première surface elliptique : entre 90 mm à 100 mm- major axis of the first elliptical surface: between 90 mm to 100 mm

- petit axe de l'ellipse : entre 45 mm à 50 mm- minor axis of the ellipse: between 45 mm to 50 mm

- largeur du brin : entre 3 mm à 5 mm- width of the strand: between 3 mm to 5 mm

- longueur du brin : entre 50 mm à 60 mm- length of the strand: between 50 mm to 60 mm

- dimension des côtés de la seconde surface rectangulaire parallèles au grand axe de l'ellipse : entre 50 mm à 60 mm- dimension of the sides of the second rectangular surface parallel to the major axis of the ellipse: between 50 mm to 60 mm

- dimension des côtés de la seconde surface rectangulaire perpendiculaires au grand axe de l'ellipse : entre 50 mm à 60 mm.- dimension of the sides of the second rectangular surface perpendicular to the major axis of the ellipse: between 50 mm to 60 mm.

Le dispositif antenne de l'invention fonctionne alors, en lien avec le modem, de manière classique avec l'envoi par le modem d'un bref signal à destination des antennes relais des opérateurs qui sont situées aux alentours, pour accéder au réseau de communication.The antenna device of the invention then operates, in connection with the modem, in a conventional manner with the sending by the modem of a brief signal intended for the relay antennas of the operators which are located in the vicinity, to access the communication network. .

Une passerelle s'établit alors entre eux, basée sur un protocole de communication IP, une adresse physique MAC et un numéro GSM. En cas d'atténuation du signal, le dispositif d'antenne de l'invention permet une efficacité opérationnelle sans commune mesure avec les dispositifs qui existent à ce jour.A gateway is then established between them, based on an IP communication protocol, a MAC physical address and a GSM number. In the event of signal attenuation, the antenna device of the invention allows operational efficiency without common measure with the devices which exist to date.

L'invention va à présent être décrite plus en détail, en référence aux figures annexées, pour lesquelles :The invention will now be described in more detail, with reference to the appended figures, for which:

- la figure 1 représente une vue en perspective d'une des antennes constituant le dispositif antenne de l'invention, vue du côté antenne ;- Figure 1 shows a perspective view of one of the antennas constituting the antenna device of the invention, seen from the antenna side;

- la figure 2 est une vue en perspective de la même antenne, vue du côté plan de masse ; et- Figure 2 is a perspective view of the same antenna, viewed from the ground plane side; and

- la figure 3 montre une vue d'une antenne double selon l'invention, dans la version dans laquelle les deux antennes planaires perpendiculaires sont disposées sur un même substrat diélectrique.- Figure 3 shows a view of a double antenna according to the invention, in the version in which the two perpendicular planar antennas are arranged on the same dielectric substrate.

En référence à la figure 1, la partie active de chaque antenne planaire est constituée d'une première surface conductrice d'allure elliptique (1) disposée sur une première partie ou portion (2) d'un substrat isolant (5). La surface conductrice (1) peut simplement être une couche de cuivre de la forme choisie, placée sur une plaque isolante (5) par exemple en résine isolante, la fabrication de l'antenne obéissant alors aux techniques bien connues de fabrication des circuits imprimés, en l'occurrence un circuit imprimé double face.Referring to Figure 1, the active part of each planar antenna consists of a first conductive surface of elliptical shape (1) disposed on a first part or portion (2) of an insulating substrate (5). The conductive surface (1) can simply be a layer of copper of the chosen shape, placed on an insulating plate (5) for example of insulating resin, the manufacture of the antenna then obeying well-known techniques for manufacturing printed circuits, in this case a double-sided printed circuit.

Le brin (3) de l'antenne se développe axialement dans le prolongement du grand axe de l'ellipse en direction et, pour la plus grande partie sinon la totalité de son extension, dans une seconde partie (4) du substrat (5), au dos de laquelle s'étend la seconde surface conductrice ou plan de masse (10) de ladite antenne (voir en figure 2). A son extrémité distale de la surface elliptique (1) de l'antenne, le brin (3) est soudé en (6) à un câble (7) coaxial qui est connecté à un modem traitant les entrées/sorties de signaux respectivement en provenance / et à destination de l'antenne. Les câbles coaxiaux présentent classiquement une impédance de 50 Ohm à laquelle l'impédance de l'antenne doit être accordée. L'âme du câble coaxial est soudée au brin (3), alors que la tresse torsadée entourant ladite âme est soudée au plan de masse (10).The strand (3) of the antenna develops axially in the extension of the major axis of the ellipse in the direction and, for most if not all of its extension, in a second part (4) of the substrate (5) , on the back of which extends the second conductive surface or ground plane (10) of said antenna (see in Figure 2). At its distal end of the elliptical surface (1) of the antenna, the strand (3) is soldered at (6) to a coaxial cable (7) which is connected to a modem processing the signal inputs / outputs respectively from / and to the antenna. Coaxial cables conventionally have an impedance of 50 Ohm to which the antenna impedance must be tuned. The core of the coaxial cable is welded to the strand (3), while the twisted braid surrounding said core is welded to the ground plane (10).

Dans la configuration montrée en figure 1 (qui n'est pas à l'échelle), la première surface elliptique (1) de l'antenne a une longueur (suivant le grand axe) d'environ 92 mm, alors que la largeur (suivant le petit axe) est de ίο l'ordre de 45 mm. Le brin (3) s'étend sur environ 56 mm et présente une largeur de l'ordre de 4 mm.In the configuration shown in Figure 1 (which is not to scale), the first elliptical surface (1) of the antenna has a length (along the major axis) of approximately 92 mm, while the width ( along the minor axis) is ίο the order of 45 mm. The strand (3) extends over approximately 56 mm and has a width of the order of 4 mm.

Les dimensions du plan de masse (10) relativement à la seconde partie (4) du substrat isolant (5) apparaissent principalement en figure 2 (et sont représentées à titre informatif par un trait transversal en figure 1).The dimensions of the ground plane (10) relative to the second part (4) of the insulating substrate (5) appear mainly in Figure 2 (and are shown for information by a transverse line in Figure 1).

Il est en particulier visible, en figure 1, que le brin (3) présente une longueur telle qu'il « traverse » laIt is in particular visible, in FIG. 1, that the strand (3) has a length such that it "crosses" the

totalité all de of la surface du the surface of the plan plan de of masse mass , sur la face , on the face opposée, opposite, le the point de soudure welding point (6) (6) étant being au voisinage in the neighbourhood immédiat immediate de of la bordure dudit the border of said plan plan de of masse mass (10) distale de (10) distal to

la surface elliptique (1) de l'antenne.the elliptical surface (1) of the antenna.

Les deux figures montrent que le plan de masse (10) et la première surface elliptique (1) de l'antenne n'ont pas de zone de recouvrement, afin que l'antenne n'émette pas au niveau du brin (3) « couvert » par le plan de masse (10).The two figures show that the ground plane (10) and the first elliptical surface (1) of the antenna have no overlap zone, so that the antenna does not emit at the level of the strand (3) " covered ”by the ground plan (10).

Le dispositif d'antenne de l'invention fonctionne de préférence avec deux antennes par exemple identiques à celle qui est représentée aux figures 1 et 2 disposées perpendiculairement l'une à l'autre. Il est à noter que la seconde partie (4) du substrat (5) recevant d'un côté la majeure partie du brin (3) et de l'autre le plan de masse (10) est telle que sa forme est non seulement rectangulaire mais carrée, permettant un recouvrement et une superposition très complets lorsque deux antennes de ce type sont associées perpendiculairement et à proximité immédiate l'une à l'autre dans le châssis du modem.The antenna device of the invention preferably operates with two antennas, for example identical to that which is shown in Figures 1 and 2 arranged perpendicular to each other. It should be noted that the second part (4) of the substrate (5) receiving on one side most of the strand (3) and on the other the ground plane (10) is such that its shape is not only rectangular but square, allowing very complete overlap and superimposition when two antennas of this type are associated perpendicularly and in close proximity to each other in the chassis of the modem.

Dans la version de la figure 3, les deux antennes sont disposées perpendiculairement sur un même substrat (5), en l'occurrence un unique circuit imprimé (PCB) doté sur une première face de deux surfaces elliptiques (1, 1') reliées πIn the version of Figure 3, the two antennas are arranged perpendicularly on the same substrate (5), in this case a single printed circuit (PCB) provided on a first face with two elliptical surfaces (1, 1 ') connected π

à des brins (3, 3') qui « traversent » un plan de masse (10) qui est sur la seconde face du PCB. On retrouve bien l'idée de perpendicularité des deux antennes, à savoir les deux surfaces conductrices (1, 1') et l'accès à deux brins (3, 3'), en l'occurrence parallèles, sur un même côté du substrat isolant (5). Les antennes (1, 1') et les brins (3, 3') sont de même surface ou de surfaces approchantes. Les caractéristiques mentionnées ci-dessus sur le soudage d'un câble et/ou l'existence d'un connecteur sont toujours vraies et mises en œuvre exactement dans les mêmes conditions. En particulier, la première partie (2) du PCB est bien celle qui voit les premières surfaces conductrices formant les antennes elliptiques (1, 1'), alors que la seconde partie (4) de ce substrat sous forme de PCB comprend d'un côté les brins (3, 3') et de l'autre la seconde surface conductrice formant l'unique plan de masse (10).to strands (3, 3 ') which "cross" a ground plane (10) which is on the second face of the PCB. We find again the idea of perpendicularity of the two antennas, namely the two conductive surfaces (1, 1 ') and the access to two strands (3, 3'), in this case parallel, on the same side of the substrate insulator (5). The antennas (1, 1 ') and the strands (3, 3') are of the same surface or of approximate surfaces. The characteristics mentioned above on the welding of a cable and / or the existence of a connector are always true and implemented in exactly the same conditions. In particular, the first part (2) of the PCB is indeed the one which sees the first conductive surfaces forming the elliptical antennas (1, 1 ′), while the second part (4) of this substrate in the form of PCB comprises a side the strands (3, 3 ') and on the other the second conductive surface forming the single ground plane (10).

La forme et les dimensions données permettent une bonne compatibilité électrique de l'antenne à la connectique de transmission entre elle et le modem, préservant notamment un taux d'ondes stationnaires (TOS) correct. Du point de vue des calculs de compatibilité d'impédance, on peut penser que les deux antennes formant le dispositif d'antenne de l'invention sont envisagées indépendamment l'une de l'autre, notamment également parce qu'elles sont reliées chacune au châssis du modem par une connexion (par fiche ou câble) qui lui est propre : en réalité, leur proximité permettant la superposition des plans de masse, connectés via ledit châssis, permet un fonctionnement combiné des deux antennes notamment du fait des interactions des champs électriques générés par les différentes parties des deux antennes.The shape and the dimensions given allow good electrical compatibility of the antenna with the transmission connections between it and the modem, notably preserving a correct standing wave rate (TOS). From the point of view of the impedance compatibility calculations, it may be thought that the two antennas forming the antenna device of the invention are envisaged independently of one another, in particular also because they are each connected to the chassis of the modem by its own connection (by plug or cable): in reality, their proximity allowing the superimposition of the ground planes, connected via said chassis, allows a combined operation of the two antennas in particular due to the interactions of the electric fields generated by the different parts of the two antennas.

L'association des antennes, qui aboutit à un fonctionnement omnidirectionnel en permettant un champ de balayage bien plus important par captage des signaux dans deux directions, augmente aussi le spectre des fonctionnements possibles puisque, comme déjà mentionné, un mode opératoire directionnel est aussi possible, si le gain de la configuration combinée est insuffisant.The association of antennas, which results in omnidirectional operation by allowing a much larger scanning field by picking up signals in two directions, also increases the spectrum of possible operations since, as already mentioned, a directional operating mode is also possible, if the gain of the combined configuration is insufficient.

L'optimisation peut alors aussi être effectuée par calage de l'antenne directive par tout moyen, y compris des moyens motorisés et automatisés via un collecteur et des balais.Optimization can then also be carried out by setting the directional antenna by any means, including motorized and automated means via a collector and brushes.

De manière générale, si les formes décrites en référence aux exemples illustrés conduisent à d'excellents résultats qui en font des formes préférentielles, elles ne sont pas limitatives de l'invention, les structures, matériaux et formes de l'antenne, du plan et masse etc. pouvant changer tout en restant dans le cadre de la présente invention.In general, if the shapes described with reference to the examples illustrated lead to excellent results which make them preferential shapes, they are not limitative of the invention, the structures, materials and shapes of the antenna, of the plane and mass etc. can change while remaining within the scope of the present invention.

Claims (15)

REVENDICATIONS 1. Dispositif antenne relié au châssis d'un modem d'un émetteur-récepteur radiofréquences, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux antennes planaires orientées sensiblement perpendiculairement l'une à l'autre et dont les plans de masse sont reliés, lesdites antennes comportant chacune sur une première face d'une première partie (1. Antenna device connected to the chassis of a modem of a radiofrequency transceiver, characterized in that it comprises at least two planar antennas oriented substantially perpendicular to one another and whose ground planes are connected, said antennas each comprising on a first face of a first part ( 2) d'un substrat diélectrique (5) une première surface conductrice (1, 1')) formant antenne et reliée par un brin (2) a dielectric substrate (5) a first conductive surface (1, 1 ')) forming an antenna and connected by a strand ( 3, 3') à une connexion (6) de raccordement à des moyens de transmission du signal de type câble coaxial (7) et sur la seconde face et dans une seconde partie (4) du substrat (5) une seconde surface conductrice (10) formant plan de masse située au dos du brin (3, 3').3, 3 ') to a connection (6) for connection to signal transmission means of the coaxial cable type (7) and on the second face and in a second part (4) of the substrate (5) a second conductive surface ( 10) forming a ground plane located on the back of the strand (3, 3 '). 2. Dispositif 2. Device antenne antenna selon according to la the revendication claim précédente, caractérisé en ce previous, characterized in que la that the première surface first surface (1, 1') est d'allure (1, 1 ') looks good elliptique. elliptical. 3. Dispositif 3. Device antenne antenna selon according to la the revendication claim
précédente, caractérisé en ce que la dimension selon le grand axe de l'ellipse est comprise entre 1,5 et 2,5 fois la dimension selon le petit axe.previous, characterized in that the dimension along the major axis of the ellipse is between 1.5 and 2.5 times the dimension along the minor axis.
4. Dispositif antenne selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le brin (3) est orienté parallèlement au grand axe de l'ellipse, de préférence coaxial audit axe, ou perpendiculairement (3') au grand axe.4. Antenna device according to one of claims 2 and 3, characterized in that the strand (3) is oriented parallel to the major axis of the ellipse, preferably coaxial with said axis, or perpendicular (3 ') to the major axis. 5. Dispositif antenne selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la seconde surface conductrice (10) dans la seconde partie (4) du substrat isolant (5) est rectangulaire, voire carrée.5. An antenna device according to one of the preceding claims, characterized in that the second conductive surface (10) in the second part (4) of the insulating substrate (5) is rectangular, even square. 6. Dispositif antenne selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les côtés de la seconde surface (10) rectangulaires sont parallèles ou perpendiculaires aux axes de l'ellipse.6. antenna device according to one of claims 2 to 5, characterized in that the sides of the second rectangular surface (10) are parallel or perpendicular to the axes of the ellipse. 7. Dispositif antenne selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites première et seconde surfaces (1, 1', 10) conductrices ne présentent pas de recouvrement mais sont voisines ou tangentes en projection sur une surface parallèle au plan moyen du substrat isolant (5).7. antenna device according to one of the preceding claims, characterized in that said first and second conductive surfaces (1, 1 ′, 10) do not have an overlap but are close to or tangent in projection on a surface parallel to the mean plane of the insulating substrate (5). 8. Dispositif antenne selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux antennes sont orientées de sorte que leurs plans de masses (10) se superposent sans contact.8. Antenna device according to one of the preceding claims, characterized in that the two antennas are oriented so that their ground planes (10) are superimposed without contact. 9. Dispositif antenne selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux antennes planaires sont identiques.9. Antenna device according to one of the preceding claims, characterized in that the two planar antennas are identical. 10. Dispositif antenne selon l'une des revendications10. Antenna device according to one of claims 1 à 7, caractérisé en ce que les deux antennes planaires perpendiculaires sont disposées sur un même substrat diélectrique (5) comportant un unique plan de masse (10), les dimensions de leurs premières surfaces (1, 1') et de leurs brins (3, 3') étant sensiblement identiques.1 to 7, characterized in that the two perpendicular planar antennas are arranged on the same dielectric substrate (5) comprising a single ground plane (10), the dimensions of their first surfaces (1, 1 ') and their strands ( 3, 3 ') being substantially identical. 11. Dispositif antenne selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux antennes sont orientées respectivement l'une verticalement et l'autre horizontalement.11. Antenna device according to one of the preceding claims, characterized in that the two antennas are oriented respectively one vertically and the other horizontally. 12. Dispositif antenne selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux antennes sont fixées sur au moins un dispositif permettant leur rotation relativement au châssis.12. Antenna device according to one of the preceding claims, characterized in that the two antennas are fixed on at least one device allowing their rotation relative to the chassis. 13. Dispositif antenne selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les antennes planaires présentent les caractéristiques suivantes :13. Antenna device according to one of the preceding claims, characterized in that the planar antennas have the following characteristics: - impédance d'entrée : 50 ohms- input impedance: 50 ohms - puissance maximale d'entrée : 30 W- maximum input power: 30 W - bande passante comprise entre : 600 MHz et 2700 MHz- bandwidth between: 600 MHz and 2700 MHz - rendement : 5dBi- efficiency: 5dBi 14. Dispositif antenne selon l'une des revendications 2 à 13, caractérisé en ce que les dimensions de l'antenne14. Antenna device according to one of claims 2 to 13, characterized in that the dimensions of the antenna 5 présentent les caractéristiques suivantes :5 have the following characteristics: - grand axe de la première surface elliptique : compris entre 90 mm à 100 mm- major axis of the first elliptical surface: between 90 mm to 100 mm - petit axe de l'ellipse : compris entre 45 mm à 50 mm- minor axis of the ellipse: between 45 mm to 50 mm - largeur du brin : comprise entre 3 mm à 5 mm- width of the strand: between 3 mm to 5 mm 10 - longueur du brin : comprise entre 50 mm à 60 mm10 - length of the strand: between 50 mm to 60 mm dimension des dimension of côtés sides de of la the seconde surface second surface rectangulaire parallèles rectangular parallel au at grand tall axe de l'ellipse : axis of the ellipse: comprise entre 50 between 50 mm à 60 mm to 60 mm mm dimension des dimension of côtés sides de of la the seconde surface second surface
15 rectangulaire perpendiculaires au grand axe de l'ellipse : comprise entre 50 mm à 60 mm.15 rectangular perpendicular to the long axis of the ellipse: between 50 mm and 60 mm. 1/11/1
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