FR3080959A1 - Antenne filaire large bande - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une antenne filaire (2) adaptée à fonctionner dans au moins une bande de fréquences, comportant une pluralité de couches superposées, comportant au moins un élément rayonnant (4) placé sur une couche de support (6), ladite couche de support (6) étant placée sur un substrat espaceur (8) placé sur un plan réflecteur (10), caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une grille résistive (12) de surface résistive (14) de résistance prédéterminée, comportant au moins un ensemble de motifs vides (18) répétitifs non-jointifs, ladite grille (12) étant placée entre le substrat espaceur (8) et le plan réflecteur (10).
Description
La présente invention concerne une antenne filaire apte à fonctionner dans au moins une bande de fréquence prédéterminée, comportant une pluralité de couches superposées.
L’invention trouve des applications notamment dans le domaine des systèmes d’écoute électromagnétique.
Dans un système d’écoute électromagnétique, par exemple aéroporté ou naval, les antennes, qui sont utilisées soit unitairement soit en réseau goniométrique, doivent fonctionner dans une très large bande de fréquences et dans une polarisation circulaire, linéaire ou double linéaire, correspondant respectivement aux plages d’intérêt des signaux électromagnétiques en fréquence et en polarisation.
Ces antennes doivent présenter un encombrement le plus réduit possible et, en particulier, une épaisseur faible, notamment pour être plus aisément intégrées sur des porteurs. Elles doivent également présenter des performances de rayonnement (gain, qualité des diagrammes de rayonnement, etc.) reproductibles d’une antenne à l’autre, en particulier pour des applications en réseau ou pour en permettre le remplacement lors d’une opération de maintenance.
Dans ce contexte, il est connu d’utiliser des antennefc filaires. Dans une telle antenne, l’élément rayonnant est constitué d’un fil méjeftlique qui est conformé pour décrire, dans une surface dite de rayonnement, un mptlr du type en spirale ou du type logpériodique.
Dans une antenne du type en spirale, le fil métallique est enroulé sur lui-même de manière à former, en vue de dessus, une spirale. Cette spirale peut par exemple être une spirale d’Archimède, une spirale logarithmique, ou autre.
Dans une antenne du type log-périodique, le fil métallique est conformé de manière à comporter, en vue de dessus, plusieurs brins. Chaque brin est inscrit dans un secteur angulaire, s’étend radialement et présente des indentations. La longueur de chaque dent et l’écartement entre deux dents successives d’un brin suivent une progression logarithmique.
En pratique, en technologie planaire, le fil métallique qui est l’élément rayonnant est réalisé par gravure d’une couche métallique fine, par exemple une couche de cuivre d’épaisseur comprise entre 2 et 20 pm (micromètres), déposée sur une couche de support de faible épaisseur et isolante (diélectrique).
On connaît dans l’état de la technique de premières antennes filaires à cavité absorbante, dans lesquelles l’élément rayonnant, gravé sur une surface de rayonnement plane ou conformée, est situé au-dessus d’une cavité absorbante délimitée par des parois métalliques, et remplie d’un matériau absorbant les ondes électromagnétiques. L’élément rayonnant est propre à émettre une onde qui se propage vers l’avant de la surface de rayonnement (à l’écart de la cavité absorbante) et une onde qui se propage vers l’arrière de la surface de rayonnement (vers la cavité absorbante). Cette dernière est absorbée par la cavité absorbante.
Une telle antenne présente un encombrement important à cause des dimensions de la cavité absorbante. Elle présente également un rendement faible puisque la moitié de la puissance émise par l’élément rayonnant est absorbée dans la cavité absorbante. Enfin, la reproductibilité des performances radioélectriques d’une telle antenne est difficile à obtenir, à cause d’un manque de maîtrise des caractéristiques électromagnétiques du matériau absorbant remplissant la cavité.
Dans une deuxième antenne filaire selon l’état de la technique, les éléments rayonnants sont placés sur une structure électromagnétique chargée à bande interdite, appelée LEBG (pour Loaded Electromagnetic Band Gap), sur un plan de masse inférieur. Dans une telle antenne, une surface composée de motifs métalliques périodiques reliés par des résistances est placée dans la cavité de l’antenne. Dans cette antenne, l’onde émise vers l’arrière par l’élément rayonnant est absorbée dans une couche peu épaisse constituée d’un plan réflecteur métallique surmonté de métal et du matériau LEBG chargé par des résistances.
Cette solution permet d’obtenir des antennes large bande de faible épaisseur, et ayant une stabilité de rayonnement améliorée. Cependant, à cause de l’absorption des ondes de surface, les performances de rayonnement sont similaires à celles des antennes sur cavité absorbante.
Dans une troisième antenne filaire de l’art antérieur, l’élément rayonnant est gravé sur une surface à haute impédance (SHI), reposant sur des motifs métalliques périodiques espacés, placés dans la cavité de l’antenne et reliés au plan de masse par des liaisons métallisées, également appelées vias. La bande d’efficacité d’une telle antenne dans laquelle les interférences entre onde incidente et onde réfléchie sont constructives correspond sensiblement à une octave. Par conséquent, ce type d’antenne est limité à des bandes étroites de fonctionnement, et ne permet pas de couvrir simultanément une bande de fréquences multi-octaves.
Dans une quatrième antenne filaire de l’art antérieur, décrite dans la demande de brevet FR3017493, il a été proposé d’intercaler, entre l’élément rayonnant à large bande de fréquences et la couche de substrat espaceur, une ou plusieurs couches à ensembles de motifs résistifs périodiques, soit avec un seul ensemble de motifs résistifs, soit plusieurs ensembles de motifs résistifs imbriqués. Dans la demande de brevet
FR3052600 une telle couche comporte des motifs résistifs ayant des valeurs de résistance variant progressivement entre un point central d’antenne et un bord extérieur de l’antenne. Les motifs résistifs sont placés en champ proche de l’élément rayonnant de l’antenne. Les antennes obtenues sont compactes et permettent d’obtenir un grand gain 5 sur une large bande de fréquences, sans ondulation importante des diagrammes de rayonnement.
Cependant, ces antennes présentent des ondes de surface (ou ondes rampantes) qui se propagent au niveau du plan de masse inférieur de la cavité d’antenne, et au-delà sur le support métallique sur lequel l’antenne est montée. Ces ondes de surface 10 associées à des effets de bord de structure, se combinent avec le champ électrique principal rayonné par l’antenne et ont pour conséquence une dégradation de la qualité du diagramme de rayonnement. En effet, des effets ondulatoires, d’autant plus importants que la fréquence est élevée, apparaissent dans le lobe principal du diagramme de rayonnement. Ainsi, le gain d’antenne est dégradé, ainsi que l’ouverture angulaire à mi15 puissance pour le lobe principal de rayonnement.
Lorsque les antennes sont utilisées dans un réseau goniométrique on observe une dégradation de la précision de détermination de l’angle d’arrivée et une augmentation du couplage mutuel entre antennes.
L’invention a pour but de corriger les problèmes précités, en proposant une 20 antenne filaire compacte et apte à fonctionner dans une large bande de fréquences pour laquelle les effets des ondes de surface sont maîtrisés afin de supprimer les défauts mentionnés ci-dessus.
A cet effet, l’invention propose une antenne filaire adaptée à fonctionner dans au moins une bande de fréquences, comportant une pluralité de couches superposées, 25 comportant au moins un élément rayonnant placé sur une couche de support, ladite couche de support étant placée sur un substrat espaceur placé sur un plan réflecteur. Cette antenne comporte au moins une grille résistive de surface résistive de résistance prédéterminée, comportant au moins un ensemble de motifs vides répétitifs non-jointifs, ladite grille résistive étant placée entre le substrat espaceur et le plan réflecteur.
Avantageusement, l’antenne filaire selon l’invention, grâce à la présence d’une grille résistive à motifs vides qui permet de piéger et/ou d’atténuer les ondes de surface, présente un gain augmenté.
Avantageusement, l’antenne filaire selon l’invention peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, prises indépendamment ou en combinaison, 35 selon toutes combinaisons techniquement acceptables.
L’antenne comporte une zone périphérique résistive entourant le ou les ensembles de motifs vides.
Tous les motifs vides d’au moins un ensemble de ladite grille ont une même forme géométrique et sont régulièrement espacés.
L’antenne comporte un axe central orthogonal aux couches superposées, ladite grille résistive comportant au moins deux ensembles concentriques de motifs vides, chaque ensemble comprenant des motifs vides de forme carrée et de même taille, la taille des motifs vides étant différente entre deux ensembles concentriques différents, la taille des motifs vides d’un dit ensemble étant croissante en fonction de l’éloignement dudit ensemble par rapport audit axe central de l’antenne.
Chaque ensemble de motifs vides carrés de même taille correspond à une sousbande de fréquences d’opération de l’antenne ayant une fréquence centrale associée et une longueur d’onde associée, et les motifs sont carrés de côté inférieur ou égal à ladite longueur d’onde.
La grille résistive forme une première couche résistive, l’antenne comportant en outre une deuxième couche résistive placée entre la couche de support de l’élément rayonnant et le substrat espaceur, ladite deuxième couche résistive comportant au moins un ensemble de motifs résistifs de même valeur de résistance occupant une zone partielle de ladite deuxième couche résistive, et le ou chaque ensemble de motifs vides de la première couche résistive est placé en regard d’une zone dépourvue de motifs résistifs de ladite deuxième couche résistive.
L’antenne comporte une première grille résistive comportant un premier ensemble de motifs vides intercalée entre un premier substrat espaceur et un deuxième substrat espaceur, et une deuxième grille résistive, comportant au moins un deuxième ensemble de motifs vides, intercalée entre le deuxième substrat espaceur et le plan réflecteur le premier ensemble de motifs vides étant placé en regard d’une zone sans résistance de la deuxième grille résistive, le deuxième ensemble de motifs vides étant placé en regard d’une zone sans résistance de la première grille résistive.
La ou chaque grille résistive comporte une surface résistive réalisée par dépôt d’une encre résistive dans laquelle sont formés lesdits motifs vides par évidement.
La ou chaque grille résistive est réalisée par sérigraphie ou par impression 3D.
L’élément rayonnant est filaire, enroulé selon un enroulement spiral, logpériodique ou sinueux.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles :
- la figure 1 est une vue en coupe transversale d’une antenne filaire selon un premier mode de réalisation de l’invention ;
- la figure 2 est une représentation en perspective d’une antenne filaire selon le premier mode de réalisation ;
- la figure 3 est une représentation en perspective éclatée d’une antenne filaire selon le premier mode de réalisation ;
- la figure 4 est une vue de dessus d’une grille résistive selon une première variante de réalisation ;
- la figure 5 est une vue de dessus d’une grille résistive selon une deuxième variante de réalisation ;
- la figure 6 est vue en coupe transversale d’une antenne filaire selon un deuxième mode de réalisation de l’invention ;
- la figure 7 est une représentation en perspective d’une antenne filaire selon le deuxième mode de réalisation ;
- la figure 8 est une représentation schématisée en vue de dessus de l’antenne filaire de la figure 7 ;
- la figure 9 est une vue en coupe transversale d’une antenne filaire selon un troisième mode de réalisation de l’invention.
Les figures 1 à 3 représentent schématiquement une antenne filaire 2 selon un premier mode de réalisation de l’invention, en coupe transversale, en vue en perspective et en vue en perspective éclatée.
Dans ce mode de réalisation l’antenne filaire 2 est une antenne à large bande de fréquence, par exemple, apte à fonctionner dans un intervalle de fréquence de 1 GHz (GigaHertz) à 20 GHz.
Dans ce mode de réalisation, l’antenne filaire 2 a la forme d’un disque de circonférence circulaire, de centre O et est composée de plusieurs couches concentriques empilées en épaisseur selon un axe A. L’axe A est un axe central orthogonal au plan de rayonnement de l’antenne.
A titre d’exemple numérique non limitatif, l’antenne 2 a un diamètre extérieur de 45mm.
En variante, l’antenne présente une autre forme géométrique régulière, par exemple elliptique ou rectangulaire, présentant également un axe central de symétrie analogue.
Un élément rayonnant 4, disposé dans une surface plane S, également appelée surface de rayonnement, est positionné sur une couche de support planaire 6, elle-même disposée au-dessus d’un substrat espaceur 8.
La couche de support 6 est par exemple formée par un premier substrat diélectrique, par exemple de type céramique renforcée par des fibres de verre, ayant une première épaisseur h1, par exemple comprise entre 0,128 mm et 1,524 mm, par exemple égale à 0,254mm.
Bien entendu ces dimensions sont données ici à titre d’exemple uniquement, et d’autres ajustements d’épaisseur peuvent être calculés, en fonction de la permittivité des matériaux, pour un fonctionnement dans une bande de fréquence donnée.
Le substrat espaceur 8 est disposé au-dessus d’un plan réflecteur ou plan de masse 10.
Le plan réflecteur 10 est de préférence métallique, et est situé à une distance hO au-dessous de la surface de rayonnement S. Il a pour fonction de réfléchir toute onde incidente quelle que soit sa fréquence dans un intervalle de fréquence donné.
Le substrat espaceur 8 présente la forme générale extérieure d’un disque d’axe A et de deuxième épaisseur h2 sensiblement constante. Ce substrat espaceur est un deuxième substrat diélectrique de permittivité relative donnée. Par exemple, il est constitué d’un matériau diélectrique de faible permittivité relative (e.g. mousse non chargée) ou d’un matériau diélectrique de type Duroid (marque déposée) ou d’un matériau composite possiblement multicouches.
Dans un mode de réalisation, adapté notamment pour le fonctionnement de l’antenne dans les bandes de fréquence L à Ku, la deuxième épaisseur h2 du substrat espaceur 8 est supérieure à la première épaisseur h1 de la couche de support 6. Par exemple, l’épaisseur du substrat espaceur 8 est comprise entre 4 mm et 8 mm, par exemple égale à 6 mm.
Bien entendu ces dimensions sont données ici à titre d’exemple uniquement, dans un cas d’application permettant de générer des interférences constructives entre l’élément rayonnant 4 et le plan réflecteur 10 en bandes L et Ku, compte tenu des matériaux choisis et de la première épaisseur h1.
En variante, le substrat espaceur 8 est en matériau magnéto-diélectrique ou magnétique pur.
Dans un mode de réalisation alternatif, le substrat espaceur 8 est formé en un matériau diélectrique progressif ou percé, évidé en son centre, de manière à réaliser une permittivité relative croissante du centre vers le bord extérieur.
Entre la plan réflecteur 10 et le substrat espaceur 8 est disposée une grille résistive 12, comportant une surface résistive 14 de valeur de résistivité prédéterminée et au moins un ensemble d’évidements (ou trous) répétitifs18 non jointifs de manière à former ladite grille. Les évidements 18 sont des zones dépourvues de résistivité, appelés ci-après motifs vides.
Dans un mode de réalisation, les évidements 18 sont réalisés par absence de dépôt de matière résistive.
La grille résistive 12 est, selon une première variante de réalisation, disposée sur une face 16 du substrat espaceur 8, ou face inférieure, orientée vers le plan réflecteur 10.
Selon une deuxième variante de réalisation, la grille résistive 12 est disposée sur une face 20 du plan réflecteur 10, dite face supérieure et orientée vers l’élément rayonnant 4.
Selon une troisième variante non représentée, la grille résistive est posée sur un troisième substrat diélectrique, magnétique ou magnéto-diélectrique intercalé entre la face 6 de l'espaceur 8 et la face 20 du plan réflecteur 10.
Ainsi, la grille résistive 12 est disposée dans une zone dite fond de cavité, entre le substrat espaceur 8 et le plan réflecteur 10.
De préférence, la grille résistive 12 est réalisée à partir d’un film résistif, les motifs vides 18 sont par exemple réalisés par évidement du film résistif. En variante, la grille résistive est réalisée par dépôt d’une encre résistive selon un patron, de manière à former les motifs vides souhaités par absence de dépôt d’encre résistive.
Par exemple, la grille résistive 12 est réalisée par procédé sérigraphique classique ou tout autre procédé équivalent, par exemple impression 3D ou impression aérosol.
La grille résistive 12 a une troisième épaisseur h3, pouvant varier entre quelques micromètres et quelques dizaines de micromètres suivant la valeur de résistance recherchée et suivant les caractéristiques intrinsèques de l’encre résistive utilisée.
L’élément rayonnant 4 comporte dans ce premier mode de réalisation des premier et second fils métalliques 22 et 24 qui sont respectivement conformés selon un motif du type en spirale ou de type log-périodique sinueuse par exemple. Plus particulièrement, le motif forme une spirale d’Archimède dans le premier mode de réalisation, tel qu’illustré dans les figures 1 à 3.
Chaque fil, 22, 24, est enroulé autour du point origine O, qui correspond à l’intersection de l’axe A et de la surface de rayonnement S.
L’élément rayonnant 4 est par exemple réalisé par une opération de gravure, directement sur la face supérieure 19 de la couche de support 6.
En variante, l’élément rayonnant est un élément à simple polarisation ou à double polarisation du type sinueuse de DuHamel.
Selon une autre variante, l’élément rayonnant est hybride.
Un dispositif d’alimentation (non représenté) de l’élément rayonnant 4 est positionné au-dessous du plan réflecteur 10, qui est relié électriquement à la masse. Le plan réflecteur 10 et les couches 12, 8, 6 positionnées au-dessus sont percés d’un passage évidé 28, le long de l’axe A, pour le passage de fil(s) conducteur(s) permettant d’alimenter électriquement l’élément rayonnant 4.
En fonctionnement, une zone active de l’élément rayonnant 4 émet une première onde directe se propageant vers l’avant, c’est-à-dire à l’opposé du substrat espaceur 8, et une deuxième onde se propageant vers l’arrière, c’est-à-dire en direction du substrat espaceur 8.
La deuxième onde traverse le substrat espaceur 8 et la grille résistive 12, est réfléchie par le plan réflecteur 10, puis traverse à nouveau la grille résistive 12 et le substrat espaceur 8.
La grille résistive 12 comprend des motifs vides 18 réguliers disposés dans ce mode de réalisation sur des anneaux concentriques de centre O’, et une zone centrale non-résistive 30, comportant le passage évidé 28.
La couche résistive 12 comprend une zone périphérique 32, annulaire dans ce premier mode de réalisation, qui ne comporte pas de motifs vides, en d’autres termes il s’agit d’une zone résistive pleine, pour une meilleure efficacité d’absorption des ondes de surface dans cette zone.
Dans le mode de réalisation illustré par la figure 3, les motifs vides 18 sont répartis sur des anneaux concentriques et formant, par anneau, des ensembles de motifs vides de même taille et forme géométrique, distribués régulièrement sur l’anneau. De plus sur l'ensemble des anneaux, les motifs vides sont alignés radialement, et correspondant à une même largeur angulaire.
Selon une variante de ce premier mode de réalisation, la grille résistive 12 comporte des motifs vides 34, 36 de forme carrée comme illustré à la figure 4.
Selon cette variante, la grille résistive 12 comporte une surface résistive 15, et deux ensembles de motifs vides, un premier ensemble 33 de premiers motifs de forme carrée 34 et un deuxième ensemble 35 de deuxièmes motifs de forme carrée 36. Dans chaque ensemble, les motifs sont disposés selon un canevas orthogonal, à espacement régulier entre deux motifs successifs.
Par exemple, la surface résistive présente une résistivité de 1000 Ω par carré.
Le premier ensemble 33 de motifs vides forme une première zone externe, proche du bord externe de la grille 12, et le deuxième ensemble 35 de motifs vides forme une deuxième zone interne de forme carrée.
Au centre de la grille est située la zone circulaire 30, qui, dans un mode de réalisation correspond au passage évidé 28. Selon une variante, la zone circulaire 30 a un diamètre supérieur au diamètre du passage central évidé 28. La zone circulaire 30 correspond à une surface évidée (non résistive).
Les premiers motifs carrés 34 sont de surface supérieure à la surface des deuxièmes motifs carrés 36. Par exemple, les premiers motifs 34 sont carrés de 6,4 mm de côté, et sont positionnés dans une zone active pour l’antenne allant, environ, de 2 GHz à 4 GHz, et les deuxièmes motifs 36 sont carrés de 3,2 mm de côté et sont positionnés dans une zone active pour l’antenne allant, environ, de 4 GHz à 18 GHz.
De manière plus générale, de préférence, pour chaque ensemble de motifs vides de même forme géométrique, correspondant à une sous-bande de fréquences d’opération de l’antenne, les motifs vides sont périodisés et de dimensions (côtés des carrés) inférieures à la longueur d’onde associée à la fréquence centrale de la sous-bande considérée rayonnée par l’antenne.
Avantageusement, dans ce mode de réalisation, les performances radioélectriques de l’antenne sont améliorées dans une plage de fréquence allant de 2 GHz à 18 GHz. En particulier, le lobe principal du diagramme d’antenne est formé sur toute la bande de fréquences considérée. Les ondulations de diagrammes ne sont pas présentes en polarisation verticale et peu importantes en polarisation horizontale.
Selon une autre variante illustrée schématiquement à la figure 5, la grille résistive 12 comporte des motifs vides annulaires 42 intercalés entre des anneaux résistifs 44. Il s’agit d’une topologie en anneaux concentriques, les motifs vides annulaires 42 étant en alternance régulière avec les anneaux résistifs 44. Ce mode de réalisation est particulièrement adapté pour un élément rayonnant en spirale.
De préférence, les hauteurs h1 et h2 des matériaux constitutifs de l’antenne sont choisies pour avoir des interférences constructives entre l’élément rayonnant de type spirale et le plan réflecteur (plan de masse inférieur de l’antenne) dans la bande de fréquences d’intérêt.
La forme, la taille et le schéma de répétition spatiale ou topologie des motifs vides sont variables et définis, pour chaque mode de réalisation, à l’aide d’un logiciel de simulation électromagnétique 3D ou simulateur électromagnétique. En effet, un prédimensionnement analytique des motifs résistifs est particulièrement complexe.
D’une manière générale, étant donné un intervalle de fréquences à couvrir et/ou un gain d’antenne souhaité, on choisit une valeur de résistivité de la grille résistive, une forme géométrique par motif vide et une topologie de répétition des motifs, et on calcule, à l’aide d’un logiciel de simulation électromagnétique 3D, la taille des motifs et l’espacement des motifs.
De tels logiciels de simulation sont connus, par exemple des logiciels réalisant la résolution des équations de Maxwell sous la forme intégrale, par la méthode des intégrales finies.
La taille et la topologie des motifs vides sont sélectionnées pour améliorer la stabilité du diagramme de rayonnement et favoriser l’absence d’ondulation, ce qui traduit un piégeage efficace des ondes de surface.
Par exemple, ces choix se font par mise en œuvre de plusieurs simulations et comparaison des résultats pour sélectionner la taille, la forme et l'espacement des motifs vides les mieux adaptés pour une application visée.
Les figures 6 à 8 illustrent schématiquement une antenne filaire 2’ selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.
Dans ce deuxième mode de réalisation, l’antenne 2’ comprend en outre une deuxième couche résistive 48, entre le support 6 et le substrat espaceur 8, comportant un ensemble 50 de motifs résistifs 52, chaque motif résistif 52 ayant une surface résistive de résistance donnée. Chaque motif résistif est réalisé par exemple par dépôt d’une encre résistive, et les espaces entre motifs résistifs sont vides.
Dans ce mode de réalisation, la première grille résistive 12 comporte deux sousgrilles résistives 54, 56 partielles, formée chacune d’une surface résistive comportant des évidements qui forment des motifs vides 62, 64 et 66.
Avantageusement, comme illustré dans les figures 6 à 8, l’ensemble 50 de la deuxième couche résistive 48 est placé au-dessus d’une zone de séparation 60 entre la première sous-grille résistive 54 et la deuxième sous-grille résistive 56, cette zone de séparation 60 étant une zone vide, dépourvue couche résistive, au-dessus du plan réflecteur 10.
En d’autres termes, l’ensemble 50 de motifs résistifs 52 est placé en regard, c’està-dire au droit au-dessus, de la zone de séparation 60 non-résistive, de manière à être en interaction électromagnétique avec le plan réflecteur. De même, chaque sous-grille résistive 54, 56 comporte au moins un ensemble de motifs vides placés en regard d’une zone dépourvue de motifs résistifs 52 de la couche résistive 48, donc une zone « vide », sans résistance.
Comme illustré schématiquement à la figure 8, en vue de dessus, l’ensemble 50 de motifs résistifs de la couche résistive 48 forme une zone spatialement imbriquée entre la première sous-grille 54 et la deuxième sous-grille 56. Il n’y a pas de superposition spatiale, en vue de dessus, entre la zone formée par l’ensemble 50 et la première sousgrille 54 et la deuxième sous-grille 56.
Dans l’exemple illustré, la première sous-grille 54 comporte des motifs vides carrés 62 alignés dans une couronne carrée. La première sous-grille 54 comporte une zone 30 centrée sur l’axe A, sans résistance, comme dans le premier mode de réalisation.
Dans le mode de réalisation illustré, les motifs résistifs 52 de la couche résistive 48 sont de forme carrée de même dimension que les motifs vides 62 de la première sousgrille 54.
La deuxième sous-grille 56 comporte une zone périphérique 32 résistive sans évidement, et deux ensembles de motifs carrés vides 64 et 66 de tailles différentes.
Par exemple, chaque sous-grille résistive a une résistivité de 1000 Ω par carré. Les deux sous-grilles résistives 54, 56 couvrent respectivement les bandes de fréquences de 2GHz à 4GHz, et de 10GHz à 18GHz. L’ensemble 50 de motifs résistifs 52 placé entre le substrat espaceur 8 et le support 6 couvre la bande de fréquences de 4GHz à 10GHz.
L’antenne définie selon ce deuxième mode de réalisation, appelée antenne à cavité hybride, favorise une absence d’ondulation de diagrammes de rayonnement sur toute la bande de fréquences considérée.
Des variantes de ce mode de réalisation sont envisageables, par exemple par ajout d’un gradient de résistance ou une structuration en multicouches de la grille résistive
12.
Par exemple, il est envisageable de réaliser une grille résistive ayant une variation progressive de résistance et décroissante entre une valeur de résistance élevée en périphérie et une valeur plus faible en son centre.
La figure 9 illustre schématiquement, en coupe transversale, une structuration en multicouches d’une grille résistive selon un troisième mode de réalisation d’une antenne filaire selon l’invention.
L’antenne 2” de la figure 9 comprend un élément rayonnant 4 posé sur un support planaire 6, lui-même disposé sur un premier substrat espaceur 8.
Entre le premier substrat espaceur 8 et le plan réflecteur 10 sont empilés une première grille résistive 12A, un deuxième substrat espaceur 8’ et une deuxième grille résistive 12B.
La première grille résistive 12A comporte un ensemble 68 de motifs vides, par exemple une couronne centrale, placé en regard d’une zone 70 sans résistance (zone vide) de la deuxième grille résistive 12B. La deuxième grille résistive 12B comporte un ensemble 72 de motifs vides, disposé par exemple selon une couronne périphérique, en regard d’une zone sans résistance (zone vide) de la première grille 12A.
Selon un autre mode de réalisation non illustré, l’antenne comporte une grille 5 résistive entre le plan réflecteur 10 et le substrat espaceur 8 ou 8’, mais la grille résistive ne comporte pas de zone périphérique résistive pleine.
Pour tous les modes de réalisation envisagés, la ou les grilles résistives sont réalisées par procédé sérigraphique classique ou tout autre procédé équivalent, par exemple impression 3D ou impression aérosol.
La ou chaque grille résistive est déposée soit directement sur le plan réflecteur 10, soit sur la face inférieure 16 du substrat espaceur 8, soit sur un substrat diélectrique, magnétique ou magnéto-diélectrique placé sur le plan réflecteur 10.
Claims (10)
1Antenne filaire (2, 2’, 2”) adaptée à fonctionner dans au moins une bande de fréquences, comportant une pluralité de couches superposées, comportant au moins un élément rayonnant (4) placé sur une couche de support (6), ladite couche de support étant placée sur un substrat espaceur (8, 8’) placé sur un plan réflecteur (10), caractérisée en ce qu’elle comporte au moins une grille résistive (12,12A, 12B) de surface résistive (14) de résistance prédéterminée, comportant au moins un ensemble de motifs vides (18, 34, 36, 42, 62, 64, 66) répétitifs non-jointifs, ladite grille résistive (12, 12A, 12B) étant placée entre le substrat espaceur (8, 8’) et le plan réflecteur (10).
2, - Antenne selon la revendication 1, comportant une zone périphérique résistive (32) entourant le ou les ensembles de motifs vides.
3, - Antenne selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle tous les motifs vides (34, 36) d’au moins un ensemble (33, 35) de ladite grille ont une même forme géométrique et sont régulièrement espacés.
4, - Antenne selon la revendication 3, ladite antenne comportant un axe central (A) orthogonal aux couches superposées, ladite grille résistive comportant au moins deux ensembles concentriques (33, 35) de motifs vides (34, 36), chaque ensemble comprenant des motifs vides de forme carrée et de même taille, la taille des motifs vides étant différente entre deux ensembles concentriques différents, la taille des motifs vides d’un dit ensemble étant croissante en fonction de l’éloignement dudit ensemble par rapport audit axe central (A) de l’antenne.
5, - Antenne selon la revendication 4, dans laquelle chaque ensemble de motifs vides carrés de même taille correspond à une sous-bande de fréquences d’opération de l’antenne ayant une fréquence centrale associée et une longueur d’onde associée, et dans laquelle lesdits motifs sont carrés de côté inférieur ou égal à ladite longueur d’onde.
6, - Antenne selon l’une des revendications 1 à 5, dans laquelle ladite grille résistive (12) forme une première couche résistive, l’antenne comportant en outre une deuxième couche résistive(48) placée entre la couche de support (6) de l’élément rayonnant (4) et le substrat espaceur (8), ladite deuxième couche résistive (48) comportant au moins un ensemble (50) de motifs résistifs (52) de même valeur de résistance occupant une zone partielle de ladite deuxième couche résistive (48), et dans laquelle le ou chaque ensemble (54, 56) de motifs vides (62, 64, 66) de la première couche résistive (12) est placé en regard d’une zone dépourvue de motifs résistifs de ladite deuxième couche résistive (48).
7, - Antenne selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant une première grille résistive (12A) comportant un premier ensemble (68) de motifs vides intercalée entre un premier substrat espaceur (8) et un deuxième substrat espaceur (8’), et une deuxième grille résistive (12B), comportant au moins un deuxième ensemble (72) de motifs vides, intercalée entre le deuxième substrat espaceur (8’) et le plan réflecteur (10), le premier ensemble (68) de motifs vides étant placé en regard d’une zone (70) sans résistance de la deuxième grille résistive (12B), le deuxième ensemble (72) de motifs vides étant placé en regard d’une zone sans résistance de la première grille résistive (12A).
8, - Antenne selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la ou chaque grille résistive (12, 12A, 12B) comporte une surface résistive réalisée par dépôt d’une encre résistive dans laquelle sont formés lesdits motifs vides par évidement.
9. - Antenne selon la revendication 8, dans laquelle la ou chaque grille résistive est réalisée par sérigraphie ou par impression 3D.
10. - Antenne selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit élément rayonnant (4) est filaire, enroulé selon un enroulement spiral, logpériodique ou sinueux.
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