WO2009004128A1 - Antenne miniaturisee pour utilisation grand public - Google Patents

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WO2009004128A1
WO2009004128A1 PCT/FR2008/000654 FR2008000654W WO2009004128A1 WO 2009004128 A1 WO2009004128 A1 WO 2009004128A1 FR 2008000654 W FR2008000654 W FR 2008000654W WO 2009004128 A1 WO2009004128 A1 WO 2009004128A1
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ara
antenna device
conductor
antenna
circuit
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PCT/FR2008/000654
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Yves Reza
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Yves Reza
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    • H01Q19/09—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using refracting or diffracting devices, e.g. lens wherein the primary active element is coated with or embedded in a dielectric or magnetic material
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    • H01Q19/30—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using a secondary device in the form of two or more substantially straight conductive elements the primary active element being centre-fed and substantially straight, e.g. Yagi antenna
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    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
    • H01Q9/26—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole with folded element or elements, the folded parts being spaced apart a small fraction of operating wavelength
    • H01Q9/27—Spiral antennas

Definitions

  • the present invention relates to the production of families of antennas, directives or not, of size adapted to general public uses, and presenting new characteristics of low sensitivity compared to a general public use (proximity of the hand or the head , proximity of drivers in particular). They are particularly usable in particular in a context of remote control and telecommunications for the general public, contactless identification ("RFID" according to conventional terminology), and as television antennas, ie in which the aspects dimensions, weight and cost (direct cost but also cost of integration into a system) are as much or more important than the pure technical performance.
  • RFID contactless identification
  • Radio communications eg point-to-point transmission of video images
  • these devices use various frequency bands, ranging from 27 Megahertz (Mhz) up to 2.4 Gigahertz (Ghz) and beyond.
  • Mcz Megahertz
  • Ghz 2.4 Gigahertz
  • Non-contact identification techniques frequently use the 13.56 MHz frequency band, and television uses frequencies ranging from more than 100 MHz to almost 1 Ghz.
  • the principles of the invention apply to a frequency range which includes frequencies from 10 MHz to several GHz.
  • a directional radio link that either helps the user to select the device he wants to control, or improve the quality of a link point-to-point radio.
  • directional antennas that have all the following characteristics: a) technical performance in terms of directivity and gain adapted to the considered application b) dimensions and cost as low as possible c) very easy to use in the usual electronic environment for this type of device, in particular low sensitivity with respect to the environment, and in particular the proximity of the user or other technical devices, for example conductors such as metal masses or batteries
  • the bandwidth allowed by the antenna is often an important element for applications; in particular, the "ISM" frequency bands, that is to say the frequency bands for industrial, scientific and medical use for which a prior license is not required, often impose bandwidths of the order of a few percent (this is particularly the case for the 2.4 Ghz frequency band, whose bandwidth is approximately 3.4%) and the so-called 868 MHz and 915 MHz bands, which includes the frequency range from 868 to 869 Mhz and
  • a main object of the present invention is to promote consumer applications, and in particular the applications mentioned above, by providing antennas that can be integrated into small and low-cost consumer electronic devices, for example, that remote controllers or wireless communication networks, user terminals for contactless identification or television antennas, and which allow as simple a use as possible in the context of these applications.
  • Another main object of the invention is to use the possibilities of reducing the size of the antennas allowed by the invention to make antennas of as small a size as possible, the notion of size of the antenna including the minimum size of the antenna. ground plane that is necessary for proper operation of the antenna.
  • This document describes a model of a solenoid valid for frequencies from 45 Mhz to more than 10 Ghz and validates it from concrete measures.
  • the equivalent circuit resulting from the modeling notably comprises capacitors between each turn of the solenoid. This document is limited to a simple modeling of the solenoid.
  • This document describes the influence of the size of the ground plane of a helical antenna operating in axial mode: when the ground plane has a large dimension, the antenna radiates in a direction opposite to the ground plane, when the plane of mass has a reduced dimension or does not exist, the axis of radiation is in the direction of the ground plane, that is to say of opposite direction compared to the previous case. No possibility of miniaturization is mentioned in this document.
  • the present invention provides the following advantages: a) High insensitivity with respect to the immediate environment (electrical conductors and body of the user in particular) b) Small dimensions of both the antenna and the plane associated mass c) Ease of obtaining antennas with purely real impedance d) Ease of managing resonance frequencies e) High simplicity and low manufacturing cost f) Ease of use in the usual technical environments for consumer devices
  • the antennas according to the invention have particularly advantageous characteristics. Furthermore, the antennas according to the invention which are made with insulated wire can not be made with all categories of insulated wire.
  • FIG. 1 shows an example of an elementary antenna mesh according to the invention
  • FIG. 2 an example of an electric field line inside this mesh.
  • Figure 3 shows a detail of the electric field inside the mesh in a configuration according to the invention
  • Figure 4 shows the same detail in a different configuration which does not form part of the invention.
  • FIGS 5 to 8 show different examples of elemental meshes according to the invention.
  • Figure 9 shows a detail of a line of the electric field for the elementary mesh of Figure 5.
  • Figure 10 is taken from one of the references and shows the behavior of the electric field lines as the dielectric constant of the environment changes.
  • FIGS 11 to 17 show antenna structures made with wire or equivalent techniques which constitute variants of the invention.
  • Figure 18 shows the equivalent electrical modeling of a unit cell of the antenna according to the invention.
  • Figures 19 to 25 show examples of antenna structures made with circuit techniques, such as printed circuits or integrated circuits, or the like which are variants of the invention.
  • Figure 26 shows an example of measurement made with an antenna object of the invention.
  • the present invention has made it possible to produce such an antenna, operating at a frequency close to 2.4 Ghz.
  • FIG. 25 shows the result of a measurement in transmission of an antenna according to the invention (a substantially conical propeller of 7 turns and a half of maximum diameter 3 mm, each tower having a height of approximately 0.5 mm, with a parasitic conductor, the antenna is mounted on a plane of square mass of 6.5 mm per side (6.5% of the central frequency considered)
  • the present invention has made it possible to produce a monopole antenna of 2 mm thickness and dimensions 6.5 mm ⁇ 6.5 mm having interesting characteristics of radiation and impedance in frequencies close to the band of 915 Mz.
  • the present invention has made it possible to produce a dipole antenna 2 mm thick and 5 cm ⁇ 2.5 cm in size with interesting characteristics of radiation and impedance in frequencies close to the 915 Mz band.
  • FIGS 1 and 2 describe an example of elementary mesh (MEL) of the antenna device (ARA) according to the invention.
  • This antenna comprises a succession of elementary meshes (MEL), analogous to or as described in FIGS. 1 and 2.
  • MEL elementary meshes
  • FIG. 1 and Figure 2 illustrate the physical arrangement of the elementary mesh elements (MEL) of such an antenna device (ARA):
  • a) (CO) is a conductive wire of which (PlX) and (P2X) are two consecutive portions: (PlX) and (P2X) are respectively first and second consecutive portions of the conductor (CO), of substantially similar geometrical shapes and plane, disposed substantially parallel and successively traversed by the electrical signal (SEL) associated with the antenna (ARA), ie the signal supplied by the antenna when it operates in reception and transmitted to the antenna when it operates in transmission;
  • (PlX) and (P2X) define the volume (V12), which is the volume of the external geometric envelope delimited by the portions (PlX) and (P2X) d)
  • ISX is a dielectric constant insulator significantly greater than that the adjacent medium (MIA) of the antenna device (ARA), the adjacent medium typically being air for general public use e) it can be assumed without loss of generality that the electric field lines are arranged from the
  • Figure 2 shows the volume (V12) of the external geometrical envelope delimited by the portions (PlX) and (P2X) and illustrates the electrical interactions between the portions (PlX) and (P2X): a) (PlX) and (P2X) ) are the two consecutive portions of the antenna device (ARA) arranged as in Figure 1 b) the insulation elements (ISX) due to their dielectric constant significantly higher than that of the adjacent medium (MIA) of the antenna device (ARA) locally inflect the interface between the insulator (ISX) and the adjacent medium (MIA) the electric field lines (CEX) connecting the first portion (PlX) to the second portion (P2X) c) the elements (ISX) act in this case as a coupling element (ECX) acting on the electromagnetic coupling between the first portion (PlX) and the second portion (P2X) of the pair d) in Figure 2 and Figure 3 two insulating elements (ISX) have been represented; in the context of the present invention, a coupling element
  • Figure 3 details the mechanism of the coupling between the portions (PlX) and (P2X) shown in Figures 1 and 2; in this figure: a) (PlX) and (P2X) are two consecutive portions, and an electric field line (LEL) ranging from the portion (PlX) at the (P2X) portion is broken down into three sections
  • (LEA), (LEB) and (LEC) b) (ISX) is a dielectric constant insulator significantly greater than that of the adjacent medium (MIA) and whose thickness is at least comparable to the diameter of the first portion (PlX) and the second portion (P2X) of the pair of successive portions; in the context of the figure, and more generally in the context of the invention, typically the adjacent medium (MIA) is air c) when the adjacent medium is air a dielectric constant significantly greater than that of the adjacent medium (MIA) of 2 or 3 is enough; this means that the insulation (ISX) may be a common plastic material such as in particular PVC or Teflon (trademark); a higher dielectric constant can also be used, and for example, be obtained by using a common plastic material loaded with materials of higher dielectric constant, such as for example titanium dioxide d) as stated above, the insulation elements (ISX) act in this case as a coupling element (ECX) acting on the electromagnetic coupling between the first portion (PlX) and the second portion
  • each of these field line portions is located in a medium in which the dielectric constant is substantially constant - two consecutive parts of the field line are located in different dielectric constant media f) between these three elements of electric field line, there are two interfaces between the insulator (ISX) and the adjacent medium (MIA) g) l Element (LEA) corresponds to the portion of the electric field line extending from the conductor of the portion
  • the element (LEB) corresponds to the part of the electric field line located in the adjacent medium (MIA);
  • the portion (LEC) corresponds to the portion of the electric field line arriving at the conductor of the portion (P2X) and located inside the insulator (ISX) h) the outer surface of the insulator (ISX) which covers the two portions (PlX) and (P2X) is assumed substantially regular i) the insulation thickness (ISX) corresponding to the portion (LEA) is assumed to be sufficient for the electric field line (LEA) to have begun move towards the portion (P2X) inside the insulator (ISX) that covers the portion (PlX) j)
  • Reference 6 indicates that the electric field lines diverge to a lower dielectric constant medium and converge by passing to a higher dielectric constant medium k) In the general case, there is a potential difference between the portions (PlX) and (P2X), and therefore electric field lines between these portions (PlX) and
  • the electric field line (LEA) is therefore from the left to the right towards the portion (PlX) and arrives under an oblique incidence at the point where the electric field line leaves the insulator (ISX); at the point of intersection with the outer surface of the insulator (ISX) of the (PlX) portion, the electric field line diverges and therefore reorients to the right n) at the point of intersection with the outer surface of the insulator (ISX) of the portion (P2X), the electric field line converges; it reorients itself once again to the right o) the electric field has been reoriented twice to the right, and along the
  • the insulator (ISX) has a thickness substantially smaller than the diameter of the first portion (PlX) and the second portion (P2X) of the pair of successive portions;
  • the electric field line element (LEA) leaves the portion (PlX) conductor substantially normal to this conductor; in this case, due to this small thickness, this field line element (LEA) is weakly reoriented towards the portion (P2X) and arrives substantially normal to the outer surface of the insulator (ISX)
  • the thickness of the insulation is significant in value absolute, and especially greater than 0.5 mm for the thickness existing between the outer surface of the conductor (CO) and the outer surface of the insulator (ISX), phenomena such as those described in FIG. 3 can be observed, even if the relative thickness of the insulation (ISX) is low compared to that of the driver (CO).
  • FIGS 5 to 8 describe other examples of elementary mesh for an antenna device (ARA) according to the invention.
  • the insulator (ISX) covers the two portions (PlX) and (P2X) in a substantially regular surface with an insulation thickness (ISX) at least comparable to the diameter of the first portion (PlX) and of the second portion (P2X) of the pair of successive portions.
  • ISX insulation thickness
  • FIG. 3 A difference with respect to FIG. 3 is that the two thick insulating portions, located around the portions (PlX) and (P2X) are in FIGS. 5 to 8 are connected by a thin insulating portion instead of to be contiguously.
  • This representation is intended to illustrate the fact that the thick parts of insulation may not be strictly joined, but it is observed experimentally that the performance of the antenna is degraded significantly when one moves too far from the case of the Figure 3 and the thick parts of insulation are too separated.
  • Figure 9 summarizes, in a similar manner to Figure 3, the path of an electric field line between the portions (PlX) and (P2X) for a unit cell (MEL) corresponding to that described in Figure 5.
  • Figures 6 to 8 illustrate that the profile of the conductive elements interferes only slightly with the operating principle of the invention: indeed the profile of the elements (PlX) and (P2X) is circular ( Figure 5), square ( Figure 6), triangular (Figure 7), or rectangular very flat section (Figure 8), the principle of guiding electric field lines according to the invention can be applied.
  • Figure 10 is taken from Reference 6 and illustrates the behavior of the lines of a uniform electric field located in a constant and constant dielectric constant medium as it passes through an insulator whose dielectric constant is different from that of its medium: the dielectric constant of the insulator is greater than that of the middle in the left image, and lower in the right image.
  • An antenna device (ARA) comprises: a) an electrically continuous conductor (CO) having a plurality of first portions (PlX) and second portions (P2X), said first portions (PlX) and said second portions ( P2X) having substantially similar geometric shapes, being arranged alternately, extending substantially parallel for each pair of first portion (PlX) and second portion (P2X), and successively traversed by the electrical signal (SEL) associated with the device antenna (ARA), and whose outer geometric envelope defines a volume (V12), and is characterized in that it further comprises, for each of said pairs of first portion (PlX) and second portion (P2X ), b) a coupling element (ECX) acting on the electromagnetic coupling between the first portion (PlX) and the second portion (P2X) of the pair in question, said coupling element (ECX) comprising at least one insulating element (ISX) having: b
  • each insulator (ISX) may be substantially constant, or at least one dielectric constant (CDL) of an insulator (ISX) varies substantially continuously and monotonically along the path of the lines. of electric field (LEL). In the latter case, there is a dielectric constant gradient.
  • the continuous conductor may not be the only conductor of the antenna device (ARA), which may further include at least one parasitic conductor (COP), ie a conductor that is not electrically connected continuous driver (CO).
  • ARA antenna device
  • COP parasitic conductor
  • the parasitic conductor may be located in the immediate vicinity of the volume (V12), disposed substantially:
  • a second parasitic conductor may be disposed substantially symmetrically to the parasitic conductor (COP) with respect to the volume (V12).
  • the parasitic conductor (COP) or (COQ) may have a physical length that may be close to or different from that of the continuous conductor (CO).
  • Figure 17 describes the configurations obtained with such a parasitic conductor (COP) and such a second parasitic conductor (COQ). In both cases, the driver continues
  • CO continuous driver
  • the electromagnetic coupling between the continuous conductor (CO) and the at least one parasitic conductor (COP) is less narrow.
  • Figure 11 describes a configuration in which the continuous conductor (CO) is helically arranged, each portion (PlX) or (P2X) being constituted by a turn of the helix.
  • a portion of the helix is substantially cylindrical.
  • a portion of the helix may also be substantially conical.
  • Figure 13 describes a helical variant, which further comprises at least one parasitic conductor (COS) inside the helix and substantially aligned in the axis of the helix.
  • COS parasitic conductor
  • Figure 14 depicts a configuration in which the continuous conductor (CO) is spirally arranged, each portion (PlX) or (P2X) being constituted by a turn of the spiral.
  • a radiant antenna by disposing a plurality of elementary antennas (AEL) in an antenna array, and at least one elementary antenna (AEL) is an antenna device (ARA).
  • AEL elementary antenna
  • ARA antenna device
  • C.1.4 The use of parasitic conductors
  • One or more conductors not electrically connected to portions (PlX) and (P2X) may be used in the antenna devices (ARA) according to the invention.
  • These conductors are called "stray conductors" (COP), with particular reference to helical antennas, in which the main conductor are added conductors of comparable shape and size that improve the performance of the antenna.
  • the parasitic conductor (s) may have a length that may be close to or different from the length of the conductor (CO).
  • antenna monopole, dipole, antenna array
  • Other types of antenna are possible.
  • the ground plane can be of very small dimensions.
  • the ground plane can be of dimensions as small as 6.5 mm X 6.5 mm, ie with one more large dimension which represents 2% or 5% of the wavelength.
  • CP substantially identical to the continuous conductor (CO) and placed substantially symmetrically thereto with respect to an axis of symmetry (AXS) constitutes a dipole type antenna.
  • the continuous conductors (CO) and (CP) are placed in the close vicinity of the same metal plane (PMT), each of the two continuous conductors (CO) and (CP). being placed on one of the two sides of the metal plane (PMT)
  • the continuous conductors (CO) and (CP) are each placed in the close vicinity of a metal plane (PMT) specific to each of the continuous conductors (CO) or (CP)
  • each continuous conductor (CO) and each insulator (ISX) in contact with the continuous conductor (CO) are constituted respectively by the following parts of a traditional insulated wire (FIS) in which a central conductor is surrounded by insulation in a substantially uniform manner:
  • the total thickness of the insulation of the insulated wire (FIS) of the continuous conductor (CO) is at least comparable to the diameter of the conducting portion of this same wire, and advantageously greater than 80%, and more preferably still greater than 100% of the thickness of this same conductive part.
  • an antenna according to the invention may furthermore comprise at least one parasitic conductor (COP) situated in the immediate vicinity of the volume (V12), the at least one parasitic conductor (COP) being made with wire uninsulated or whose insulation thickness is very small compared to the insulation thickness of the insulated wire that constitutes the continuous conductor (CO).
  • an antenna according to the invention may further comprise a parasitic conductor (COP) made with an insulated conductor wire of length and characteristics similar to that used to produce the continuous conductor (CO).
  • an antenna according to the invention can be made in the following manner:
  • the driver (COP) is arranged in a spiral
  • the two spirals constituted by the continuous conductor (CO) and by the parasitic conductor (COP) are nested inside one another and are located substantially in the same plane C.1.7) forming the antenna patterns according to r Des invention with non-wired technical
  • Non-wired embodiments may be used to produce antennas according to the invention, and in particular printed circuit or integrated circuit techniques.
  • a circuit is made by stacking substantially horizontal layers comprising conductive portions connected by substantially vertical through-holes.
  • FIGS 19 and 20 illustrate examples of circuits (CIR) that can be used to make antennas according to the invention.
  • FIG. 19 illustrates a circuit (CIR) made with printed circuit techniques; Portions (PlX) and
  • P2X are realized by means of the horizontal parts of the conductive tracks of these circuits and the vertical parts of the electrical connections (the through-holes).
  • the thickness of the horizontal conductive tracks has been exaggerated with respect to the thickness of the insulators (ISX) for design reasons.
  • the insulation (ISX) is of one type.
  • FIG. 20 illustrates a circuit (CIR) made with integrated circuit techniques; Portions (PlX) and
  • P2X are realized by means of the horizontal parts of the conductive tracks of these circuits and the vertical parts of the electrical connections (the through-holes).
  • the thickness of the horizontal conductive tracks and the thickness of the insulators (ISX) are comparable.
  • FIG. 21 shows a circuit (CIR) comprising a single layer of insulator (ISX) on which the elements
  • (PlX) and (P2X) are made in the form of a substantially planar spiral engraved on the upper face of the insulator (ISX).
  • a complementary insulating element (ISC) has the shape of a spiral seen from above and substantially of a dome seen section.
  • Such an insulating element (ISC) serves to guide the electric field lines between the parts (PlX) and (P2X) in the vicinity of the volume (V12); it can be a separate element of the circuit (CIR) which is mechanically assembled, for example by means of an adhesive, to the circuit
  • CIR or an insulating element which can be deposited on the circuit (CIR), for example by means of printing or screen printing techniques.
  • Such a device therefore makes it possible to produce an antenna device (ARA) in which:
  • the continuous conductor (CO) is arranged in a horizontal spiral
  • the complementary insulating element (ISC) outside the circuit (CIR) is arranged in a spiral:
  • FIGS. 22 and 23 show FIGS. 19 and 20, and represent a circuit (CIR) comprising several insulation layers (ISX) in which the elements (PlX) and (P2X) are in the form of a vertical helix having as a conductor Continuous (CO) horizontal conductive tracks and through holes of the circuit (CIR).
  • a complementary insulating element (ISC) has the shape of horizontal rings surrounding the circuit (CIR).
  • Such an insulating element serves to guide the electric field lines between the parts (PlX) and (P2X) in the vicinity of the volume (V12); it can be a separate element of the circuit (CIR) which is mechanically assembled, for example by force or by means of an adhesive, to the circuit (CIR) or an insulating element which can be deposited on the circuit (CIR), for example using printing or screen printing techniques.
  • Such a device therefore makes it possible to produce an antenna device (ARA) in which:
  • the continuous conductor (CO) is arranged in a vertical helix, with the outer edges of the horizontal conductive parts situated in the vicinity of the vertical edges of the circuit (CIR)
  • each ring is arranged in rings, each ring:
  • FIG. 24 shows FIG. 20, and represents a circuit (CIR) comprising several insulation layers (ISX) in which the elements (PlX) and (P2X) are in the form of a vertical helix having as continuous conductor (CO) the horizontal conductive tracks and the through holes of the circuit (CIR).
  • a complementary insulating element (ISC) has the shape of a vertical cylinder surrounding the circuit (CIR).
  • Such an insulating element serves to guide the electric field lines between the parts (PlX) and (P2X) in the vicinity of the volume (V12); it can be a separate element of the circuit (CIR) which is mechanically assembled, for example by force or by means of an adhesive, to the circuit (CIR) or an insulating element which can be deposited on the circuit (CIR), for example using printing or screen printing techniques.
  • Such a device therefore makes it possible to produce an antenna device (ARA) in which:
  • the continuous conductor (CO) is arranged in a vertical helix, with the outer edges of the horizontal conductive parts situated in the vicinity of the vertical edges of the circuit (CIR)
  • the complementary insulating element (ISC) outside the circuit (CIR) is arranged in a vertical cylinder which:
  • ISC dielectric constant
  • MIA adjacent medium
  • FIG. 25 shows FIG. 20, and represents a circuit (CIR) comprising several insulation layers (ISX) in which the elements (PlX) and (P2X) are in the form of a vertical helix having as continuous conductor (CO) the horizontal conductive tracks and the through holes of the circuit (CIR).
  • the complementary insulating element (ISC) of the preceding variants is here an additional insulator (ISX) which has a dielectric constant (CDL) significantly greater than that of its adjacent medium (MIA), and in particular that of the other elements (ISX). ajacents or neighbors.
  • Such an insulating element serves to guide the electric field lines between the parts (PlX) and (P2X) in the vicinity of the volume (V12); it can be a separate element of the circuit (CIR) which is mechanically assembled, for example by force or by means of an adhesive, to the circuit (CIR) or an insulating element which can be deposited on the circuit (CIR), for example using printing or screen printing techniques.
  • Such a device therefore makes it possible to produce an antenna device (ARA) in which:
  • the continuous conductor (CO) is arranged in a vertical helix, with the outer edges of the horizontal conductive parts situated in the vicinity of the vertical edges of the circuit (CIR)
  • the complementary insulating element (ISC) outside the circuit (CIR) is arranged in rings, each ring: being interposed in height between two horizontal conductive parts situated on two layers of the circuit (CIR) consisting of an insulating element (ISX) of dielectric constant (CDL) significantly greater than that of its adjacent medium (MIA)
  • ISX insulators whose dielectric constant (DCL) is not constant, but goes up or down in the direction from the center of the circuit (CIR). ) to its periphery.
  • Measurements with OTDR techniques indicate a distributed impedance (ZDX) of the order of 900 ohms for a continuous conductor (CO) alone and of the order of 600 ohms when there is in addition a parasitic conductor (COP) in the immediate vicinity of the continuous conductor (CO).
  • ZDX distributed impedance
  • CO continuous conductor
  • COP parasitic conductor
  • Figure 18 illustrates the key points of modeling a structure such as a pair of portions (PlX) and (P2X) with their coupling element (ECX), in which there is an inductance and a distributed capacitance.
  • the inductances (LU), (L12) and (L13) illustrate the distributed inductance of the portion (PlX), and the inductances (L21), (L22) and (L23) illustrate the distributed inductance of the portion (P2X) .
  • CXC illustrate the distributed capacity existing between the two portions (PlX) and (P2X).
  • ARA ARA
  • resonant frequencies are approximately multiples of each other, and depend directly on the physical length of the continuous conductor
  • the first resonant frequency is often close to the frequency for which the physical length of the continuous conductor (CO) corresponds to the quarter-wave of this frequency.
  • a resonance frequency can be adjusted by simply varying the number of turns of the helix (this number of turns can be fractional such as 3.25 turns).
  • An antenna (ARA) according to the invention will therefore typically be advantageously used in frequencies that are close to its first three resonant frequencies of the continuous conductor (CO).
  • a ground plane (PMA) or metal plane (PMT) can vary the resonance frequency of the antenna as a function of its distance from the continuous conductor (CO).
  • an antenna according to the invention may be used at frequencies different from one of its resonant frequencies. This may be the case when the load presented to the antenna is reactive and / or has a real value defined in advance. This is particularly the case when the antenna is connected to a radio frequency identification (Rfid) integrated circuit. In the 915 Mhz band, for example, it is typical that these integrated circuits have a real impedance of the order of 18 ohms and a capacitive impedance of the order of 350 ohms.
  • Rfid radio frequency identification
  • a device according to the invention used in the vicinity of a frequency at which the continuous conductor (CO) has the most advantageous impedance characteristics for adaptation to a specific load, which is advantageously a circuit specific integrated dedicated to a remote communication or identification application
  • these parasitic conductors may have a specific resonant frequency, and this resonance frequency is generally related to the length of these conductors, and may be close to or different from the frequency of the conductor (s) (CO), depending on the length difference between the two conductors (CO) and (COP).
  • stray conductors are particularly advantageous in the case of antennas according to the invention which have a helical configuration, but is not limited to such configurations.
  • An antenna device (ARA) according to the invention can therefore be used at a resonance frequency which is that of a parasitic conductor (COP).
  • these parasitic conductors may have the role of modifying certain characteristics of the radiation patterns, and in particular of attenuating the transmission minima existing for certain particular orientations of the antenna.
  • the parasitic conductor will typically be away from the continuous conductor (CO) or continuous conductors (CO) and (CP) in the case of a dipole antenna.
  • a parasitic conductor can be made with an insulated wire having an insulator (ISX) of a size comparable to that of the conductor (CO), but also, for example, with a conventional enamelled wire with a thin insulative sufficient .
  • ISX insulator
  • Directivity and gain measurements as a function of the orientation of the antenna show that, for both helical antennas and spiral antennas, and in particular for antennas produced by wire technology or electrically equivalent technology, the gain variations were very marked, with variations of more than 5 dB gain for small emitting sources and small angle variations of the antenna according to the invention. These variations are only slightly influenced by the immediate external environment of the antenna.
  • the radiation pattern and the gains observed at resonance frequencies of an antenna generally vary according to the resonance frequency considered.
  • an antenna device for selecting one of a plurality of radio communication devices, wherein: a) the antenna device (ARA) has at least one substantial gain extremum in a predefined direction (AX); b) the antenna device (ARA); ) is used to communicate by radio waves with at least one target device (DC) c) a user (U) performs an antenna scanning movement (ARA), such as during this scanning movement the target device ( DC) is substantially in the alignment of the antenna (ARA) in the direction (AX) d) the user (U) is informed by a sensory signal, advantageously visual or auditory, that a significant extremum of gain of the antenna device (ARA) is reached e) the user (U) indicates by a signal, preferably by pressing a button, that he selects the target device (DC) whose radio communication via the antenna device (ARA) ) has just reached this significant extremum
  • the target device (DC) can communicate by radio with the antenna device (ARA), itself connected to a communication device which can in particular measure the evolution over time of the amplitude of the signal transmitted or received by the antenna (ARA) b) such a measurement makes it possible, assuming that the other parameters of the radio communication remain substantially constant, to measure the evolution of the gain of the antenna device (ARA) c) When an extremum (a minimum or a maximum as the case) marked is found, a sensory signal indicates to the user (U) that the antenna device (ARA), mounted with a suitable orientation, is very likely to point in the direction of the target device (DC)
  • a helical directional antenna (ARA) device operating at 2.4 Ghz was made in the form of a cylindrical helix of about 4 turns diameter 4 mm, made with a 0.4 mm diameter wire surrounded by 0.2 mm thick PVC insulation (ISX), the wire having a total outside diameter of 0.8 mm.
  • the inside of the propeller can be empty, include insulators or even conductors.
  • the antenna may also have a slightly conical shape.
  • Figure 13 shows such an antenna.
  • Stray conductors made in particular using bare wire or conventional enamel wire of diameter less than or equal to 0.4 mm can be added to the previous antenna. They make it possible in particular to increase the resonance at the working frequency if their own resonance frequency is close to that of the conductor (CO) or to introduce new resonance frequencies if their resonance frequency is different from that of the conductor ( CO), for example having resonance frequencies at the frequencies of 2.4 Ghz and 5.9 Ghz.
  • the antenna devices (ARA) according to the invention have the following advantageous characteristics:

Landscapes

  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

La présente invention porte sur la réalisation d'antennes miniaturisées, directives ou non, utilisables notamment dans un contexte d'applications grand public, qui sont très faiblement sensibles à leur environnement d'utilisation.

Description

ANTENNE MINIATURISEE POUR UTILISATION GRAND PUBLIC
La présente invention porte sur la réalisation de familles d'antennes, directives ou non, de taille adaptée à des usages grand public, et présentant des caractéristiques nouvelles de faible sensibilité par rapport à un usage grand public (proximité de la main ou de la tête, proximité de conducteurs notamment) . Elles sont notamment utilisables notamment dans un contexte de télécommande et de télécommunications grand public, d'identification sans contact (« RFID » selon la terminologie classique) , et comme antennes de télévision c'est à dire dans lequel les aspects dimensions, poids et coût (coût de revient direct mais aussi coût d'intégration dans un système) sont autant ou plus importantes que les performances techniques pures .
Les dispositifs pour le grand public utilisant des communications par radio (par exemple la transmission point à point d'images vidéo) ou qui sont radio-commandés à distance deviennent de plus en plus nombreux, et ces dispositifs utilisent diverses bandes de fréquences, allant de 27 Mégahertz (Mhz) jusqu'à 2,4 Gigahertz (Ghz) et au- delà. Les techniques d'identification sans contact utilisent fréquemment la bande de fréquences des 13,56 Mhz, et la télévision utilise des fréquences allant de plus de 100 MHz à près de 1 Ghz. Les principes de l'invention s'appliquent à une gamme de fréquence qui comprend les fréquences allant de 10 Mhz à plusieurs GHz.
Lorsque ces dispositifs présents en un même lieu sont nombreux, il est intéressant de disposer d'une liaison radio directionnelle qui permet soit d'aider l'utilisateur à sélectionner le dispositif qu'il souhaite commander, soit à améliorer la qualité d'une liaison radio point à point. Dans le cadre d'une utilisation grand public, il est intéressant de pouvoir disposer d'antennes directives qui possèdent l'ensemble des caractéristiques suivantes : a) performances techniques en termes de directivité et de gain adaptées à l'application considérée b) dimensions et coût aussi réduits que possible c) très facile d'emploi dans l'environnement électronique usuel pour ce type de dispositifs, en particulier faible sensibilité par rapport à l'environnement, et notamment la proximité de l'utilisateur ou d'autres dispositifs techniques, par exemple des conducteurs tels que des masses métalliques ou des batteries
On remarquera que : a) les besoins décrits ci-dessus sont différents de ceux pour une utilisation professionnelle, dans laquelle au contraire la performance technique maximum est requise b) la réduction de taille peut porter sur l'antenne elle-même aussi bien que sur les dimensions du plan de masse qui lui est associé c) lorsque la distance entre l'émetteur et le récepteur est faible, le gain absolu des antennes utilisées n'est pas forcément un point essentiel d) la largeur de bande permise par l'antenne est souvent un élément important pour les applications ; en particulier, les bandes de fréquences « ISM », c'est à dire les bandes de fréquences à usage industriel, scientifique et médical pour lesquelles une licence préalable n'est pas requise imposent souvent des largeurs de bande de l'ordre de quelques pourcents (c'est notamment le cas pour la bande de fréquence des 2,4 Ghz, dont la largeur de bande est de 3,4 % environ) et les bandes dites des 868 Mhz et 915 Mhz, qui comprend la gamme de fréquences allant de 868 à 869 Mhz et
902 Mhz à 928 Mhz e) des applications particulières telles que la RFID dans la bande des 868 Mhz ou des 915 Mhz demandent aux antennes des impédances particulières (telles qu'une impédance réelle de l'ordre de 18 ohms et une impédance réactive inductive et de l'ordre de 350 ohms), car ces antennes sont typiquement reliées à des circuits intégrés possédant une faible impédance réelle et une impédance capacitive significative
Un but principal de la présente invention est de favoriser les applications grand public, et notamment les applications mentionnées ci-dessus, en fournissant des antennes qui peuvent être intégrées à des dispositifs électroniques grand public de faible dimensions et de faible coût, tels par exemple que des télécommandes ou des réseaux de communication sans fil, des terminaux utilisateur d'identifications sans contact ou des antennes de télévision, et qui permettent une utilisation aussi simple que possible dans le cadre de ces applications.
Un autre but principal de l'invention est d'utiliser les possibilités de réduction de la taille des antennes permises par l'invention pour réaliser des antennes de taille aussi réduite que possible, la notion de taille de l'antenne incluant la taille minimum du plan de masse qui est nécessaire pour un bon fonctionnement de l'antenne.
Dans le domaine des antennes, on peut citer les références suivantes :
Référence 1. Le livre « Antennas for ail applications » de John D. Kraus et Ronald J. Marhefka, qui en particulier décrit de manière détaillée divers types d'antennes, dont les antennes en hélice, et ainsi que de nombreuses techniques de calcul relatives aux antennes
Référence 2. L'article des « IEEE Transactions on antennas and Propagation » Vol 39 N°β juin 1991 « Study of an internally matched helical beam antenna »
Ce document décrit le principe général ainsi que la mise en œuvre détaillée d'une antenne en hélice dont les dimensions sont réduites grâce aux techniques d' « onde lente », ces techniques étant mises en œuvre par rapport à des surfaces et au moyen d'inductances et de capacités distribuées dont la valeur est calculée explicitement à partir desdites surfaces. Ce principe est donc inapplicable à des antennes sans surfaces en regard qui soient significatives et déterminables . Par ailleurs le fonctionnement interne de l'antenne n'est pas détaillé puisqu'il est fait référence à une hélice en mode axial, alors que les calculs de temps de propagation à l'intérieur de l'antenne montrent des différences significatives par rapport à une antenne en hélice classique fonctionnant en mode axial .
Référence 3. « The Spiro Helical Antenna » qui est la thèse de Mastère en Sciences de Idine Ghoreishian auprès du « Virginia Polytechnic Institute and State University » et qui est disponible par Internet auprès du site « http://scholar.lib.vt.edu/theses/available/etd-120899- 112725/ » qui indique que l'accès au document est sans restriction et donne accès au document par téléchargement
Ce document décrit le principe général ainsi que la mise en œuvre détaillée d'une antenne en hélice fonctionnant en mode axial dont les dimensions sont réduites en remplaçant le conducteur filaire d'une hélice conventionnelle par une hélice primaire ; les limites de cette technique sont aussi mentionnées dans ce document, à savoir une impédance très élevée et possédant une composante réactive importante .
Référence 4. L'article de « Radioengineering » Volume 10 No4, décembre 2001 intitulé « Solenoid above ground plane - Equivalent circuit »
Ce document décrit une modélisation d'un solénoïde valable pour des fréquences de 45 Mhz à plus de 10 Ghz et la valide à partir de mesures concrètes. Le circuit équivalent résultant de la modélisation comporte notamment des capacités entre chaque spire du solénoïde. Ce document se limite à une simple modélisation du solénoïde.
Référence 5. L'article des « IEEE Transactions on antennas and Propagation » Vol 36 N°10 octobre 1988 « Backfire radiation from a monofilar hélix with a small ground plane»
Ce document décrit l'influence de la taille du plan de masse d'une antenne en hélice fonctionnant en mode axial : lorsque le plan de masse a une dimension importante, l'antenne rayonne dans une direction opposée au plan de masse, lorsque le plan de masse a une dimension réduite ou n'existe pas, l'axe de rayonnement est en direction du plan de masse, c'est à dire de sens opposé par rapport au cas précédent. Aucune possibilité de miniaturisation n'est mentionnée dans ce document.
Référence 6. La page Internet « 6.6 Piece-wise uniform electrically linear dielectrics » (http : //web .mit . edu . /6.013 book/www/chapterβ/6.6.html) qui décrit le comportement des lignes du champ électrique à la frontière entre deux milieux de constantes diélectriques différentes, et notamment pourquoi les lignes de champ électrique divergent en passant à un milieu de constante diélectrique inférieure.
Référence 7. Le livre « The RF in RFID », sous-tiré « Passive UHF RFID in practice » de Daniel M. Dobkin, qui décrit les principes généraux relatifs à la transmission et à la communication en UHF, et qui détaille les aspects pratiques de la RFId dans la bande des 915 Mhz.
Ces références, et en particulier la Référence 1, contiennent elles-mêmes d' autres références qui peuvent être utiles pour la présente invention.
Par rapport aux solutions précédentes, la présente invention apporte les avantages suivants : a) Grande insensibilité par rapport à l'environnement immédiat (conducteurs électriques et corps de l'utilisateur notamment) b) Faibles dimensions à la fois de l'antenne et du plan de masse qui lui est associé c) Facilité d'obtention d'antennes possédant une impédance purement réelle d) Facilité de gestion des fréquences de résonance e) Grande simplicité et faible coût de fabrication f) Facilité d'utilisation dans les environnements techniques usuels pour des dispositifs grand public
Comme il sera vu ci-dessous, et notamment dans la section « Observations expérimentales », les antennes selon l'invention présentent des caractéristiques particulièrement avantageuses. Par ailleurs, les antennes selon l'invention qui sont réalisées avec du fil isolé ne peuvent pas être réalisées avec toutes les catégories de fil isolé. PRESENTATION DES FIGURES
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, en références aux figures annexées dans lesquelles :
La Figure 1 montre un exemple de maille élémentaire d'antenne selon l'invention, et la Figure 2 un exemple de ligne de champ électrique à l'intérieur de cette maille.
La Figure 3 montre un détail du champ électrique à l'intérieur de la maille dans une configuration selon l'invention, et la Figure 4 montre le même détail dans une configuration différente qui ne fait pas partie de 1' invention .
Les Figures 5 à 8 montrent différents exemples de mailles élémentaires selon l'invention.
La Figure 9 montre un détail d'une ligne du champ électrique pour la maille élémentaire de la Figure 5.
La Figure 10 est tirée d'une des références et montre les comportement des lignes de champ électrique lorsque la constante diélectrique du milieu ambiant change.
Les Figures 11 à 17 montrent des structures d'antennes réalisées avec des techniques filaires ou équivalentes qui constituent des variantes de l'invention.
La Figure 18 montre la modélisation électrique équivalente d'une maille élémentaire de l'antenne selon 1' invention .
Les Figures 19 à 25 montrent des exemples de structures d' antennes réalisées avec des techniques de circuits, telles que des circuits imprimés ou des circuits intégrés, ou équivalentes qui constituent des variantes de 1' invention . La Figure 26 montre un exemple de mesure réalisée avec une antenne objet de l'invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Sur les différentes figures, on a conservé les mêmes références pour désigner des éléments identiques ou similaires . A) OBSERVATIONS EXPERIMENTALES
Les observations ci-dessous portent sur des exemples concrets d'antennes possédant des caractéristiques particulières et avantageuses pour une utilisation grand public, réalisables de manière simple et économique. A.l) Une antenne directive à 2,4 Ghz, associée à un plan de masse minimal
II n'existe pas actuellement d'antenne pour une fréquence de 2,4 Ghz qui possède l'ensemble des caractéristiques suivantes :
- une forte directivité
- faible dimensions y compris avant le plan de masse (des dimensions de l'ordre de quelques millimètres pour pouvoir être incluse dans un téléphone portable) très faible sensibilité par rapport à son environnement proche, et notamment faible sensibilité par rapport à la proximité de la main de l'utilisateur du téléphone portable
La présente invention a permis de réaliser une telle antenne, fonctionnant à une fréquence proche des 2,4 Ghz.
La Figure 25 montre le résultat d'une mesure en transmission d'une antenne selon l'invention (une hélice sensiblement conique de 7 tours et demi de diamètre maximum 3 mm, chaque tour ayant une hauteur de 0,5 mm environ, avec un conducteur parasite ; l'antenne est montée sur un plan de masse carré de 6,5 mm de côté (6,5 % de la fréquence centrale considérée)
On remarquera : ~ le creux de mieux que 30 dB à la fréquence de résonance de 3,25 Ghz
- la bande passante à 8 dB d'absorption, qui est de 450 Mhz environ, soit une largeur de bande, soit 13,8 % environ
A.2) Une antenne monopole de taille très réduite pour des fréquences proches la bande des 915 Mhz, peu sensible à son environnement
La présente invention a permis de réaliser une antenne monopole de 2 mm d'épaisseur et de dimensions 6,5 mm X 6,5 mm possédant des caractéristiques intéressantes de rayonnement et d' impédance dans des fréquences proches de la bande des 915 Mz.
A.3) Une antenne dipôle de taille réduite pour des fréquences proches de la bande des 915 Mhz, très peu sensible à son environnement immédiat
La présente invention a permis de réaliser une antenne dipôle de 2 mm d'épaisseur et de dimensions 5 cm X 2,5 cm possédant des caractéristiques intéressantes de rayonnement et d' impédance dans des fréquences proches de la bande des 915 Mz.
B) UN EXEMPLE D'ANTENNE SELON L'INVENTION
Les Figures 1 et 2 décrivent un exemple de maille élémentaire (MEL) du dispositif d'antenne (ARA) selon 1' invention .
Pour cet exemple, le cas d'une hélice cylindrique bobinée à spires jointives avec du fil isolé a été choisi. Il sera montré ultérieurement que divers autres moyens de mise en œuvre de l'invention sont possibles. Cette antenne comprend une succession de mailles élémentaires (MEL) , analogues à ou telles que décrites par les Figures 1 et 2.
La Figure 1 et la Figure 2 illustrent la disposition physique des éléments d'une maille élémentaire (MEL) d'un tel dispositif d'antenne (ARA): a) (CO) est un fil conducteur dont (PlX) et (P2X) sont deux portions consécutives : (PlX) et (P2X) sont respectivement des premières et des deuxièmes portions consécutives du conducteur (CO) , de formes géométriques sensiblement similaires et planes, disposées sensiblement parallèlement et parcourues successivement par le signal électrique (SEL) associé à l'antenne (ARA), c'est à dire le signal fourni par l'antenne lorsqu'elle fonctionne en réception et transmis à l'antenne lorsqu'elle fonctionne en émission ; (PlX) et (P2X) définissent le volume (V12), qui est le volume de l'enveloppe géométrique externe délimitée par les portions (PlX) et (P2X) d) (ISX) est un isolant de constante diélectrique significativement supérieure à celle du milieu adjacent (MIA) du dispositif d'antenne (ARA), le milieu adjacent étant typiquement l'air pour des utilisations grand public e) on peut supposer sans perte de généralité que les lignes de champ électrique sont disposés de la gauche vers la droite
Pour la Figure 1, mais aussi pour l'ensemble des dispositifs d'antenne (ARA) selon l'invention : aa) Les portions (PlX) et (P2X) sont de formes géométriques sensiblement similaires et planes, disposées sensiblement parallèlement et parcourues successivement par le signal électrique (SEL) associé à l'antenne (ARA),, ce qui signifie dans le contexte de l'invention que, sensiblement :
- on passe de manière continue et progressive entre les formes géométriques de portions (PlX) et (P2X) consécutives
- les formes géométriques de portions (PlX) et (P2X) consécutives sont parallèles bb) Un conducteur (CO) électriquement continu bobiné en hélice sensiblement cylindrique satisfait à la condition aa) ce) Un conducteur (CO) continu bobiné en hélice sensiblement conique satisfait à la condition aa) dd) Dans les exemples bb) et ce) l'axe du cylindre ou du cône peut être une droite ou une courbe régulière ee) Un conducteur (CO) continu bobiné en spirale plane ou sur une surface sensiblement régulière satisfait à la condition aa) ff) Le conducteur (CO) continu mentionné ci-dessus peut être le conducteur d'un fil, ou peut être réalisé avec des techniques n'utilisant pas de fils gg) En particulier, comme il sera vu dans la suite du document, des techniques telles que celles utilisées pour la réalisation des circuits imprimés ou des circuits intégrés peuvent être utilisées pour réaliser des antennes selon l'invention hh) Le signal électrique (SEL) et le champ électromagnétique (CEM) sont par définition variables dans le temps dans le cas d'une antenne rayonnante ; dans le cas général, en conséquence, les portions (PlX) et (P2X) ne sont pas au même potentiel électrique, et des lignes de champ électrique existent donc entre ces portions ; de plus, le sens des lignes de champ électrique (LEL) existant entre ces deux portions varie dans le temps Pour la Figure 2, mais aussi pour l'ensemble des dispositifs d'antenne (ARA) selon l'invention : ii) d'une manière générale, en chaque point de l'espace et à chaque instant, le champ électrique E, le champ magnétique B et le vecteur représentant l'onde électromagnétique sont liés par les équations de Maxwell kk) en conséquence, les conditions imposées au champ électrique existant entre les portions (PlX) et (P2X) par un élément de couplage (ECX) , typiquement composé d'un ou plusieurs éléments d'isolant (ISX) dont les constantes diélectriques de chacun de ces éléments peuvent être égales ou différentes, agissant sur le couplage électromagnétique entre la première portion (PlX) et la deuxième portion (P2X) d'une telle paire de portions successives, imposent des contraintes à l'ensemble du champ électromagnétique reçu ou généré par le dispositif d'antenne (ARA)
11) dans le cadre de la présente invention, les contraintes sur le champ électrique :
- portent sur le champ dit « proche », c'est à dire à l'intérieur et au voisinage de l'antenne proviennent de phénomènes de concentration ou de dispersion des lignes de champ électrique dues aux interfaces existant entre les divers éléments qui composent chaque élément isolant (ISX) d'un élément de couplage (ECX), ainsi que le milieu adjacent (MIA) mm) on remarquera aussi qu'il existe des lignes de champ électrique qui ne sont pas impactées par le mécanisme précédent, et qui sont celles qui sont sensiblement perpendiculaires à l'axe qui joint les centres des portions
(PlX) et (P2X) ; l'antenne peut rayonner et le mécanisme précédent n'a pas de conséquence directe ou automatique sur le champ lointain ou le diagramme de rayonnement
La Figure 2 indique le volume (V12) de l'enveloppe géométrique externe délimitée par les portions (PlX) et (P2X) et illustre les interactions électriques entre les portions (PlX) et (P2X) : a) (PlX) et (P2X) sont les deux portions consécutives du dispositif d'antenne (ARA) disposés comme dans la Figure 1 b) les éléments d'isolant (ISX) grâce à leur constante diélectrique significativement supérieure à celle du milieu adjacent (MIA) du dispositif d'antenne (ARA) infléchissent localement à l'interface entre l'isolant (ISX) et le milieu adjacent (MIA) les lignes du champ électrique (CEX) reliant la première portion (PlX) à la deuxième portion (P2X) c) les éléments d'isolant (ISX) agissent donc dans ce cas comme un élément de couplage (ECX) agissant sur le couplage électromagnétique entre la première portion (PlX) et la deuxième portion (P2X) de la paire d) dans la Figure 2 et la Figure 3, deux éléments d'isolant (ISX) ont été représentés ; dans le cadre de la présente invention, un élément de couplage (ECX) peut comprendre plus de deux éléments isolants (ISX) , de constantes diélectriques égales ou différentes
La Figure 3 détaille le mécanisme du couplage entre les portions (PlX) et (P2X) représentées dans les Figures 1 et 2; dans cette figure : a) (PlX) et (P2X) sont deux portions consécutives, et une ligne de champ électrique (LEL) allant de la portion (PlX) à la portion (P2X) est décomposée en trois sections
(LEA) , (LEB) et (LEC) b) (ISX) est un isolant de constante diélectrique significativement supérieure à celle du milieu adjacent (MIA) et dont l'épaisseur est au moins comparable au diamètre de la première portion (PlX) et de la deuxième portion (P2X) de la paire de portions successives; dans le cadre de la figure, et plus généralement dans le cadre de l'invention, typiquement le milieu adjacent (MIA) est l'air c) lorsque le milieu adjacent est de l'air une constante diélectrique significativement supérieure à celle du milieu adjacent (MIA) de 2 ou 3 suffit ; cela signifie que l'isolant (ISX) peut être une matière plastique courante telle que notamment le PVC ou le Teflon (marque déposée) ; une constante diélectrique supérieure peut aussi être utilisée, et par exemple, être obtenue en utilisant une matière plastique courante chargée avec des matériaux de constante diélectrique supérieure, tel que par exemple le dioxyde de titane d) comme il a été dit ci-dessus, les éléments d'isolant (ISX) agissent donc dans ce cas comme un élément de couplage (ECX) agissant sur le couplage électromagnétique entre la première portion (PlX) et la deuxième portion (P2X) de la paire e) (LEA) , (LEB) et (LEC) sont un découpage en trois parties d'une ligne du champ électrique (CEX) reliant la première portion (PlX) à la deuxième portion (P2X) et :
- chacune de ces parties de ligne de champ est située dans un milieu dans lequel la constante diélectrique est sensiblement constante - deux parties consécutives de ligne de champ sont situées dans des milieux de constantes diélectriques différentes f) entre ces trois éléments de ligne de champ électrique, il existe deux interfaces entre l'isolant (ISX) et le milieu adjacent (MIA) g) l'élément (LEA) correspond à la partie de la ligne de champ électrique partant du conducteur de la portion
(PlX) et située à l'intérieur de l'isolant (ISX) ; l'élément (LEB) correspond à la partie de la ligne de champ électrique située dans le milieu adjacent (MIA) ; la portion (LEC) correspond à la partie de la ligne de champ électrique arrivant au conducteur de la portion (P2X) et située à l'intérieur de l'isolant (ISX) h) la surface extérieure de l'isolant (ISX) qui recouvre les deux portions (PlX) et (P2X) est supposée sensiblement régulière i) l'épaisseur d'isolant (ISX) qui correspond à la partie (LEA) est supposée suffisante pour que la ligne de champ électrique (LEA) ait commencé à s'orienter vers la portion (P2X) à l'intérieur de l'isolant (ISX) qui recouvre la portion (PlX) j ) la Référence 6 indique que les lignes de champ électrique divergent en passant à un milieu de constante diélectrique inférieure et convergent en passant à un milieu de constante diélectrique supérieure k) dans le cas général, il existe une différence de potentiel entre les portions (PlX) et (P2X) , et donc des lignes de champ électrique entre ces portions (PlX) et
(P2X) , supposées ici, sans perte de généralité, aller de la portion (PlX) vers la portion (P2X) 1) on rappelle que une ligne de champ électrique arrivant sur ou quittant un conducteur parfait arrive ou quitte le conducteur normalement à ce conducteur ; dans le cas d'un conducteur métallique, une ligne de champ électrique arrivant sur ou quittant ce conducteur arrive ou quitte le conducteur de manière sensiblement normale à ce conducteur m) la ligne de champ électrique (LEA) se dirige donc de la gauche vers la droite vers la portion (PlX) et arrive sous une incidence oblique au point où la ligne de champ électrique quitte l'isolant (ISX) ; au point d'intersection avec la surface extérieure de l'isolant (ISX) de la portion (PlX) , la ligne de champ électrique diverge et se réoriente donc vers la droite n) au point d'intersection avec la surface extérieure de l'isolant (ISX) de la portion (P2X), la ligne de champ électrique converge ; elle se réoriente encore une fois vers la droite o) le champ électrique a donc été réorienté deux fois vers la droite, et le long du volume (V12) p) on constate donc que des phénomènes de guidage des lignes de champ électrique entre les portions (PlX) et (P2X) existent et sont générés par les interfaces existant entre : d'une part les éléments qui composent les éléments de couplage (ECX) agissant sur le couplage électromagnétique entre les deux portions successives (PlX) et (P2X)
- le milieu adjacent (MIA) ou d'autres éléments composant ces éléments de couplage (ECX) d'autre part Les éléments précédents font principalement référence à des considérations sur les angles et les formes des trajectoires des lignes de lignes de champ électrique ; en particulier, il n'est fait référence à aucune fréquence particulière, ni à aucune dimension, telle qu'une épaisseur, particulière .
Une telle réorientation des lignes de champ électrique n'est pas automatique et n'existe pas dans tous les cas de figure. La Figure 4 indique un cas de figure ou une telle réorientation ne se produit pas :
- dans cette figure, l'isolant (ISX) a une épaisseur sensiblement inférieure au diamètre de la première portion (PlX) et de la deuxième portion (P2X) de la paire de portions successives
- l'élément de ligne de champ électrique (LEA) quitte la portion (PlX) de conducteur de manière sensiblement normale à ce conducteur ; dans ce cas, suite à cette faible épaisseur, cet élément de ligne de champ (LEA) est faiblement réorientée vers la portion (P2X) et arrive de manière sensiblement normale à la surface extérieure de l'isolant (ISX)
- il y a donc peu de différence entre le cas de la Figure 4 d'une part et un cas de figure dans lequel l'isolant (ISX) serait absent d'autre part
De manière expérimentale, on constate d'ailleurs que l'utilisation de fil émaillé classique pour la réalisation des portions (PlX) et (P2X) , c'est à dire avec une épaisseur d'isolant faible par rapport au diamètre du fil conducteur, ne permet pas d'observer les phénomènes observés avec les antennes selon l'invention
Toutefois, il est important de remarquer que si l'épaisseur de l'isolant (ISX) est important en valeur absolue, et notamment supérieure à 0,5 mm pour l'épaisseur existant entre la surface extérieure du conducteur (CO) et la surface extérieure de l'isolant (ISX), des phénomènes tels que ceux décrits en Figure 3 peuvent être observés, même si l'épaisseur relative de l'isolant (ISX) est faible par rapport à celle du conducteur (CO) .
C) LES PRINCIPES DE FONCTIONNEMENT DE L'INVENTION
Cl) La maille élémentaire des antennes selon l'invention C.1.1) Un exemple de maille élémentaire selon l' invention
La section « B) Un exemple d'antenne selon l'invention » ci-dessus décrivait une maille élémentaire possible pour un dispositif d'antenne (ARA) selon l'invention, décrite dans les Figures 1 à 3.
C.1.2) O'autres exemples de maille élémentaire
Les Figures 5 à 8 décrivent d'autres exemples de mailles élémentaires pour un dispositif d'antenne (ARA) selon l'invention.
Dans toutes ces figures, les remarques aa) à mm) incluses de la section « B) Un exemple d'antenne selon l'invention » ci-dessus s'appliquent.
Dans toutes ces figures, l'isolant (ISX) recouvre les deux portions (PlX) et (P2X) selon une surface sensiblement régulière avec une épaisseur d'isolant (ISX) au moins comparable au diamètre de la première portion (PlX) et de la deuxième portion (P2X) de la paire de portions successives. Une différence par rapport à la Figure 3 est que les deux parties épaisses d'isolant, situées autour des portions (PlX) et (P2X) sont dans les Figures 5 à 8 sont reliées par une partie d'isolant peu épaisse au lieu d'être jointive. Cette représentation a pour but d'illustrer le fait que les parties épaisses d'isolant peuvent ne pas être strictement jointives, mais on observe expérimentalement que les performance de l'antenne se dégradent significativement lorsque l'on s'éloigne trop du cas de la Figure 3 et que les parties épaisses d'isolant sont trop séparées.
La Figure 9 résume, de manière analogue à la Figure 3, le chemin d' une ligne de champ électrique entre les portions (PlX) et (P2X) pour une maille élémentaire (MEL) correspondant à celle décrite dans la Figure 5.
Les Figures 6 à 8 illustrent le fait que le profil des éléments conducteurs n'interfère que peu avec le principe de fonctionnement de l'invention : en effet que le profil des éléments (PlX) et (P2X) soit circulaire (Figure 5), carré (Figure 6), triangulaire (Figure 7) , ou rectangulaire de section très aplatie (Figure 8), le principe du guidage des lignes de champ électrique selon l'invention peut s'appliquer.
La Figure 10 est tirée de la Référence 6 et illustre le comportement des lignes d'un champ électrique uniforme situé dans un milieu de constante diélectrique donnée et constante lorsqu'il traverse un isolant dont la constante diélectrique est différente de celle de son milieu : la constante diélectrique de l'isolant est supérieure à celle du milieu dans l'image de gauche, et inférieure dans l'image de droite .
C.1.3) Le principe général du fonctionnement d'une maille élémentaire selon l'invention
Les exemples précédents expliquaient le fonctionnement dans le cas d'une réalisation filaire. Le fonctionnement le plus général est décrit ci-après. Un dispositif d'antenne (ARA) selon l'invention comprend : a) un conducteur (CO) électriquement continu présentant une pluralité de premières portions (PlX) et deuxièmes portions (P2X) , lesdites premières portions (PlX) et lesdites deuxièmes portions (P2X) ayant des formes géométriques sensiblement similaires, étant disposées alternativement, s 'étendant de manière sensiblement parallèle pour chaque paire de première portion (PlX) et de deuxième portion (P2X) , et parcourues successivement par le signal électrique (SEL) associé au dispositif d'antenne (ARA), et dont l'enveloppe géométrique externe définit un volume (V12), et est caractérisé en ce qu'il comprend en outre, pour chacune des dites paires de première portion (PlX) et de deuxième portion (P2X) successives, b) un élément de couplage (ECX) agissant sur le couplage électromagnétique entre la première portion (PlX) et la deuxième portion (P2X) de la paire considérée, ledit élément de couplage (ECX) comprenant au moins un élément isolant (ISX) présentant : bl) une différence de constante diélectrique avec le milieu adjacent (MIA), b2) une épaisseur déterminée, et b3) une géométrie au niveau de l'interface avec le milieu adjacent (MIA) , qui sont adaptées pour guider au voisinage du volume (V12), une partie substantielle (CEY) des lignes de champ électrique du champ électromagnétique (CEX) existant entre ladite paire de première et deuxième portions (PlX, P2X) considérée et situées en dehors du volume (V12) correspondant, en modifiant la courbure des lignes de champ électrique de ladite partie substantielle (CEY) .
De plus, la constante diélectrique (CDL) de chaque isolant (ISX) peut être sensiblement constante, ou bien au moins une constante diélectrique (CDL) d'un isolant (ISX) varie de manière sensiblement continue et monotone le long du parcours des lignes de champ électrique (LEL) . Dans ce dernier cas, il existe un gradient de constante diélectrique .
Le conducteur continu (CO) peut ne pas être le seul conducteur du dispositif d'antenne (ARA), qui peut comprendre en outre au moins un conducteur parasite (COP) , c'est à dire un conducteur qui n'est pas relié électriquement au conducteur continu (CO) .
Le conducteur parasite (COP) peut être situé au voisinage immédiat du volume (V12), disposé de manière substantiellement :
- parallèle aux portions (PlX) et (P2X) - symétrique par rapport aux portions (PlX) et (P2X)
Par ailleurs, un deuxième conducteurs parasite (COQ) peut être disposé de manière substantiellement symétrique au conducteur parasite (COP) par rapport au volume (V12) .
Dans ces deux cas, le conducteur parasite (COP) ou (COQ) peut avoir une longueur physique qui peut être voisine ou différente de celle du conducteur continu (CO) .
La Figure 17 décrit les configurations obtenues avec un tel conducteur parasite (COP) et un tel deuxième conducteur parasite (COQ) . Dans ces deux cas, le conducteur continu
(CO) et le ou les conducteurs parasites sont étroitement couplés pour le champ électromagnétique.
Alternativement, il peut exister au moins un conducteur parasite (COP) situé à une distance appréciable du conducteur continu (CO) . Dans ce cas, le couplage électromagnétique entre le conducteur continu (CO) et le au moins un conducteur parasite (COP) est moins étroit.
C.1.4) Des variantes de l'antenne selon lrinvention
Les descriptions suivantes concernent des variantes possibles de l'antenne selon l'invention. D'autres variantes sont possibles. Ces variantes sont réalisables avec des technologies de réalisations variées.
La Figure 11 décrit une configuration dans laquelle le conducteur continu (CO) est agencé en hélice, chaque portion (PlX) ou (P2X) étant constituée par une spire de l'hélice.
De plus, dans cette configuration, une partie de l'hélice est sensiblement cylindrique. Comme dans la Figure 12, une partie de l'hélice peut aussi être sensiblement conique .
La Figure 13 décrit une variante en hélice, qui comprend en outre au moins un conducteur parasite (COS) à l'intérieur de l'hélice et sensiblement aligné dans l'axe de l'hélice.
La Figure 14 décrit une configuration dans laquelle le conducteur continu (CO) est agencé en spirale, chaque portion (PlX) ou (P2X) étant constituée par une spire de la spirale .
Par ailleurs, et de manière classique, il est possible de réaliser une antenne rayonnante (ARR) en disposant plusieurs antennes élémentaires (AEL) en réseau d'antennes, et au moins une antenne élémentaire (AEL) est un dispositif d'antenne (ARA) selon l'une quelconque des revendications précédentes . C.1.4) L'utilisation de conducteurs parasites Un ou plusieurs conducteurs non électriquement connecté aux portions (PlX) et (P2X) peuvent être utilisés dans les dispositifs d'antenne (ARA) selon l'invention. Ces conducteurs sont appelés « conducteurs parasites » (COP) , en référence notamment aux antennes en hélice, dans lesquelles au conducteur principal viennent s'ajouter des conducteurs de forme et de taille comparable qui améliorent les performances de l'antenne.
Il est en particulier possible d'introduire plus d'un conducteur parasite (COP) , ayant chacun une longueur spécifique .
Le ou les conducteurs parasites peuvent avoir une longueur qui peut être voisine ou différente de la longueur du conducteur (CO) .
C.1.5) Des types d'antenne selon lrinvention
Les descriptions suivantes concernent des types d'antenne (monopole, dipôle, réseau d'antennes) selon l'invention. D'autres types d'antenne sont possibles.
Avec notamment les hélices ou les spirales décrites ci- dessus, il est possible de réaliser une antenne dans laquelle le conducteur continu (CO) , en relation avec un plan de masse (PMA) constitue une antenne de type monopole.
On constate qu'avec les antennes selon l'invention, le plan de masse (PMA) peut être de dimensions très réduites. Par exemple pour des fréquences proches de celles de la bande des 915 Mhz ou de la bande des 2,4 Ghz, il peut être de dimensions aussi réduites que 6,5 mm X 6,5 mm, c'est à dire avec une plus grande dimension qui représente 2 % ou 5 % de la longueur d'onde.
Alternativement, il est possible de réaliser une antenne dipôle de la manière suivante : le conducteur continu (CO) , en relation avec deuxième conducteur continu
(CP) , substantiellement identique au conducteur continu (CO) et placé de manière sensiblement symétrique à celui-ci par rapport à un axe de symétrie (AXS) constitue une antenne de type dipôle.
On constate qu'avec des antennes selon l'invention, il est possible de placer un conducteur continu (CO) très près d'un plan de masse (PMA) ou d'un plan métallique (PMT) en gardant un fonctionnement avantageux de l'antenne.
Les configurations suivantes d'antennes dipôle sont donc possibles :
- les conducteurs continus (CO) et (CP) sont placés dans le voisinage proche d'un même plan métallique (PMT)
- les conducteurs continus (CO) et (CP) sont placés dans le voisinage proche d'un même plan métallique (PMT), chacun des deux conducteurs continus (CO) et (CP). étant placé d'un des deux côtés du plan métallique (PMT)
- les conducteurs continus (CO) et (CP) sont placés chacun dans le voisinage proche d'un plan métallique (PMT) spécifique à chacun des conducteurs continus (CO) ou (CP)
C.1.6) Des modes de réalisation l'antenne selon l'invention avec des techniques filaires
Les descriptions suivantes concernent des modes de réalisations d'antenne selon l'invention avec des techniques filaires. Ces descriptions concernent aussi des modes de réalisation qui aboutiraient à des antennes substantiellement équivalentes, sans être réalisées par des techniques utilisant strictement des fils .
Dans un mode de réalisation, chaque conducteur continu (CO) et chaque isolant (ISX) en contact avec le conducteur continu (CO) sont constitués respectivement par les parties suivantes d'un fil isolé (FIS) traditionnel dans lequel un conducteur central est entouré d'isolant de manière substantiellement uniforme:
- la partie conductrice
- la partie isolante
Dans un tel mode de réalisation, l'épaisseur totale de l'isolant du fil isolé (FIS) du conducteur continu (CO) est au moins comparable au diamètre de la partie conductrice de ce même fil, et avantageusement supérieure à 80 %, et encore plus avantageusement supérieure à 100 % de l'épaisseur de cette même partie conductrice.
Toujours dans un tel mode de réalisation, une antenne selon l'invention peut comprendre en outre au moins un conducteur parasite (COP) situé au voisinage immédiat du volume (V12), le au moins un conducteur parasite (COP) étant réalisé avec du fil non isolé ou dont l'épaisseur de l'isolant est très faible par rapport à l'épaisseur de l'isolant du fil isolé qui constitue le conducteur continu (CO) . Par ailleurs, une antenne selon l'invention peut comprendre en outre un conducteur parasite (COP) réalisé avec un fil conducteur isolé de longueur et de caractéristiques voisines de celui utilisé pour réaliser le conducteur continu (CO) .
Dans un tel mode de réalisation, si le conducteur continu (CO) est agencé en spirale, une antenne selon l'invention peut être réalisée de la manière suivante :
- le conducteur (COP) est agencé en spirale
- les deux spirales constituées par le conducteur continu (CO) et par le conducteur parasite (COP) sont imbriquées l'une dans l'autre et sont situées sensiblement dans le même plan C.1.7) Des modes de réalisation l'antenne selon lr invention avec des techniques non filaires
Des techniques de réalisation autres que filaires peuvent être utilisées pour réaliser des antennes selon l'invention, et en particulier des techniques de circuits imprimés ou de circuits intégrés .
Dans de telles techniques, un circuit est réalisé par empilement de couches substantiellement horizontales comprenant des parties conductrices reliées par des trous de traversée substantiellement verticaux.
Les Figures 19 et 20 illustrent des exemples de circuits (CIR) qui peuvent être utilisés pour réaliser des antennes selon l'invention.
La Figure 19 illustre un circuit (CIR) réalisé avec des techniques de circuits imprimés ; les portions (PlX) et
(P2X) sont réalisées au moyen des parties horizontales des pistes conductrices de ces circuits et des parties verticales des connexions électriques (les trous de traversée) . Dans la figure, l'épaisseur des pistes conductrices horizontales a été exagérée par rapport à l'épaisseur des isolants (ISX) pour des raisons de dessin. Typiquement, l'isolant (ISX) est d'un seul type.
La Figure 20 illustre un circuit (CIR) réalisé avec des techniques de circuits intégrés ; les portions (PlX) et
(P2X) sont réalisées au moyen des parties horizontales des pistes conductrices de ces circuits et des parties verticales des connexions électriques (les trous de traversée). Typiquement, l'épaisseur des pistes conductrices horizontales et l'épaisseur des isolants (ISX) sont comparables. Typiquement, il existe plusieurs types d'isolant (ISX) avec des constantes diélectriques potentiellement différentes en fonction de la composition chimique de chaque isolant utilisé. La pluralité des isolants a été illustrée dans la figure par un deuxième type d'isolant (ISY) .
La Figure 21 représente un circuit (CIR) comprenant une seule couche d'isolant (ISX) sur laquelle les éléments
(PlX) et (P2X) sont réalisés sous forme de spirale sensiblement plane gravée sur la face supérieure de l'isolant (ISX) . Un élément isolant complémentaire (ISC) a la forme d'une spirale vue de dessus et sensiblement d'un dôme vu de section. Un tel élément isolant (ISC) a pour fonction de guider les lignes de champ électrique entre les parties (PlX) et (P2X) au voisinage du volume (V12) ; il peut être un élément distinct du circuit (CIR) qui est assemblé mécaniquement, par exemple au moyen d'un adhésif, au circuit
(CIR) ou un élément isolant qui peut être déposé sur le circuit (CIR) , par exemple au moyen de techniques d'impression ou de sérigraphie.
Un tel dispositif permet donc de réaliser un dispositif d' antenne (ARA) dans lequel :
- le conducteur continu (CO) est agencé en spirale horizontale
- l'élément isolant complémentaire (ISC) extérieur au circuit (CIR) est agencé en une spirale :
. située à la verticale de la spirale constituant le conducteur continu (CO)
. présentant une section substantiellement en dôme centré sur la spirale constituant le conducteur continu (CO)
. telle que l'ensemble de la section de la spirale constituant le conducteur continu (CO) soit recouverte d'une épaisseur suffisante d'isolant et que l'épaisseur de cet isolant aille en décroissant du centre de la section de la spirale constituant le conducteur continu (CO) vers les bords de cette section
Les Figures 22 et 23 reprennent les Figures 19 et 20, et représentent un circuit (CIR) comprenant plusieurs couches d'isolant (ISX) dans lesquelles les éléments (PlX) et (P2X) sont réalisés sous forme d'hélice verticale ayant comme conducteur continu (CO) les pistes conductrices horizontales et les trous de traversée du circuit (CIR) . Un élément isolant complémentaire (ISC) a la forme d'anneaux horizontaux entourant le circuit (CIR) . Un tel élément isolant (ISC) a pour fonction de guider les lignes de champ électrique entre les parties (PlX) et (P2X) au voisinage du volume (V12); il peut être un élément distinct du circuit (CIR) qui est assemblé mécaniquement, par exemple à force ou au moyen d'un adhésif, au circuit (CIR) ou un élément isolant qui peut être déposé sur le circuit (CIR) , par exemple au moyen de techniques d'impression ou de sérigraphie .
Un tel dispositif permet donc de réaliser un dispositif d'antenne (ARA) dans lequel :
- le conducteur continu (CO) est agencé en hélice verticale, avec les bords extérieurs des parties conductrices horizontales situées au voisinage des bords verticaux du circuit (CIR)
- l'élément isolant complémentaire (ISC) extérieur au circuit (CIR) est agencé en anneaux, chaque anneau :
. correspondant à la partie conductrice horizontale d'une couche du circuit (CIR) et étant situé à la hauteur de cette partie conductrice horizontale
. présentant une section substantiellement en dôme centré sur cette partie conductrice horizontale . telle que l'ensemble de la section de cette partie conductrice horizontale soit recouverte d'une épaisseur suffisante d'isolant et que l'épaisseur de cet isolant aille en décroissant du centre de la section de cette partie conductrice horizontale vers les bords de cette section
La Figure 24 reprend la Figure 20, et représente un circuit (CIR) comprenant plusieurs couches d'isolant (ISX) dans lesquelles les éléments (PlX) et (P2X) sont réalisés sous forme d'hélice verticale ayant comme conducteur continu (CO) les pistes conductrices horizontales et les trous de traversée du circuit (CIR) . Un élément isolant complémentaire (ISC) a la forme d'un cylindre vertical entourant le circuit (CIR) . Un tel élément isolant (ISC) a pour fonction de guider les lignes de champ électrique entre les parties (PlX) et (P2X) au voisinage du volume (V12); il peut être un élément distinct du circuit (CIR) qui est assemblé mécaniquement, par exemple à force ou au moyen d'un adhésif, au circuit (CIR) ou un élément isolant qui peut être déposé sur le circuit (CIR) , par exemple au moyen de techniques d'impression ou de sérigraphie.
Un tel dispositif permet donc de réaliser un dispositif d'antenne (ARA) dans lequel :
- le conducteur continu (CO) est agencé en hélice verticale, avec les bords extérieurs des parties conductrices horizontales situées au voisinage des bords verticaux du circuit (CIR)
- l'élément isolant complémentaire (ISC) extérieur au circuit (CIR) est agencé en cylindre vertical qui :
. entoure le circuit (CIR) sur sensiblement toute sa hauteur constitué par un élément isolant complémentaire
(ISC) de constante diélectrique (CDL) significativement supérieure à celle de son milieu adjacent (MIA)
La Figure 25 reprend la Figure 20, et représente un circuit (CIR) comprenant plusieurs couches d'isolant (ISX) dans lesquelles les éléments (PlX) et (P2X) sont réalisés sous forme d'hélice verticale ayant comme conducteur continu (CO) les pistes conductrices horizontales et les trous de traversée du circuit (CIR). L'élément isolant complémentaire (ISC) des variantes précédentes est ici un isolant (ISX) supplémentaire qui a une constante diélectrique (CDL) significativement supérieure à celle de son milieu adjacent (MIA), et en particulier à celle des autres éléments (ISX) ajacents ou voisins. Un tel élément isolant (ISC) a pour fonction de guider les lignes de champ électrique entre les parties (PlX) et (P2X) au voisinage du volume (V12) ; il peut être un élément distinct du circuit (CIR) qui est assemblé mécaniquement, par exemple à force ou au moyen d'un adhésif, au circuit (CIR) ou un élément isolant qui peut être déposé sur le circuit (CIR) , par exemple au moyen de techniques d'impression ou de sérigraphie.
Un tel dispositif permet donc de réaliser un dispositif d' antenne (ARA) dans lequel :
- le conducteur continu (CO) est agencé en hélice verticale, avec les bords extérieurs des parties conductrices horizontales situées au voisinage des bords verticaux du circuit (CIR)
- l'élément isolant complémentaire (ISC) extérieur au circuit (CIR) est agencé en anneaux, chaque anneau : étant intercalé en hauteur entre deux parties conductrice horizontale situées sur deux couches du circuit (CIR) étant constitué par un élément isolant (ISX) de constante diélectrique (CDL) significativement supérieure à celle de son milieu adjacent (MIA)
Par ailleurs, dans les variantes précédentes, il pourra être avantageux d'utiliser des isolants (ISX) dont la constante diélectrique (DCL) n'est pas constante, mais aille en croissant ou en décroissant dans la direction allant du centre du circuit (CIR) vers sa périphérie.
C.2) Les caractéristiques électriques des antennes selon l'invention pour les antennes à conducteur continu
C.2.1) Lfimpédance caractéristique de la structure formée par le conducteur
Des mesures avec des techniques de réflectométrie (TDR dans la littérature anglo-saxonne) indiquent une impédance distribuée (ZDX) de l'ordre de 900 ohms pour un conducteur continu (CO) seul et de l'ordre de 600 ohms lorsqu'il existe en plus un conducteur parasite (COP) au voisinage immédiat du conducteur continu (CO) . Cette impédance mesurée durant la première partie du trajet de l'impulsion, croît lentement. C'est un fait connu que cette impédance est différente de l'impédance caractéristique de l'antenne, telle qu' elle peut être mesurée avec un analyseur de réseau vectoriel tel que le Hp8510.
La Figure 18 illustre les points clés de la modélisation d'une structure telle que une paire de portions (PlX) et (P2X) avec leur élément de couplage (ECX), dans lequel existe une inductance et une capacité répartie. Les inductances (LU), (L12) et (L13) illustrent l'inductance répartie de la portion (PlX), et les inductances (L21), (L22) et (L23) illustrent l'inductance répartie de la portion (P2X) . Les capacités (CXA) , (CXB) et
(CXC) illustrent la capacité répartie existant entre les deux portions (PlX) et (P2X) .
Lorsqu'il existe un plan de masse (PMA), il existe une capacité répartie entre les portions (PlX) et (P2X) d'une part, et le plan de masse (PMA) de l'autre, et les capacités
(CIl), (C12) d'une part et (C21) et (C22) de l'autre illustrent cette capacité répartie.
C.2.2) Des cas avantageux pour la gestion de cette impédance caractéristique
Un cas avantageux pour les performances du dispositif d'antenne (ARA) est observé lorsque l'impédance distribuée (ZDX) substantiellement constante a une valeur qui est voisine de celle du milieu adjacent (377 ohms pour l'air) .
C.2.4) La gestion des fréquences de résonance
II a déjà été remarqué que les mécanismes représentés en Figure 3 ne faisaient intervenir aucune fréquence particulière .
Des mesures effectuées avec un analyseur de réseau vectoriel Hp8510 montrent que les dispositifs d'antenne
(ARA) selon l'invention possèdent plusieurs fréquences de résonance. Ces fréquences de résonance sont approximativement multiples l'une de l'autre, et dépendent directement de la longueur physique du conducteur continu
(CO) . En particulier, la première fréquence de résonance est souvent voisine de la fréquence pour laquelle la longueur physique du conducteur continu (CO) correspond au quart d'onde de cette fréquence. Par exemple, pour une antenne en hélice, une fréquence de résonance peut être ajustée en faisant simplement varier le nombre de tours de l'hélice (ce nombre de tours peut être fractionnaire tel que 3,25 tours).
Ces fréquences de résonance ne sons toutes utilisables pour transmettre ou recevoir dans des conditions avantageuses. En effet, lorsque la fréquence devient trop élevée parmi les fréquences de résonance on constate souvent des pertes significatives .
Une antenne (ARA) selon l'invention sera donc typiquement utilisée avantageusement dans des fréquences qui sont proches de ses trois premières fréquences de résonance du conducteur continu (CO) .
Un plan de masse (PMA) ou un plan métallique (PMT) peut faire varier la fréquence de résonance de l'antenne en fonction de sa distance avec le conducteur continu (CO) .
Il pourra être avantageux dans certains cas d'utiliser une antenne selon l'invention à des fréquences différentes d'une de ses fréquences de résonance. Ce pourra être le cas lorsque la charge présentée à l'antenne est réactive et/ou a une valeur réelle définie à l'avance. C'est en particulier le cas lorsque l'antenne est connectée à un circuit intégré d' identification radiofréquence (Rfid) . Dans la bande des 915 Mhz, par exemple, il est typique que ces circuits intégrés présentent une impédance réelle de l'ordre de 18 ohms et une impédance capacitive de l'ordre de 350 ohms.
Il peut donc être avantageux d'avoir une atenne selon l'invention utilisée au voisinage d'une fréquence à laquelle le conducteur continu (CO) présente les caractéristiques d'impédance les plus avantageuses pour l'adaptation à une charge spécifique, qui est avantageusement un circuit intégré spécifique dédié à une application de communication ou d'identification à distance
C.2.6) L'utilisation de conducteurs parasites résonants
Dans le cadre de la présente invention, et en particulier pour des antennes en hélice ou en spirale, ces conducteurs parasites (COP) peuvent avoir une fréquence de résonance qui leur est spécifique, et cette fréquence de résonance est généralement liée à la longueur des ces conducteurs, et peut être voisine ou différente de la fréquence du ou des conducteur (s) (CO), en fonction de la différence de longueur existant entre les deux conducteurs (CO) et (COP) .
L'utilisation de tels conducteurs parasites est particulièrement avantageuse dans le cas d'antennes selon l'invention qui ont une configuration en hélice, mais n'est pas limitée à de telles configurations.
On pourra donc utiliser un dispositif d'antenne (ARA) selon l'invention à une fréquence de résonance qui est celle d'un conducteur parasite (COP) .
C.2.6) L'utilisation de conducteurs parasites autres
Dans le cadre de la présente invention, et en particulier pour des antennes monopoles ou dipôles, ces conducteurs parasites (COP) peuvent avoir comme rôle de modifier certaines caractéristiques des diagrammes de rayonnement, et en particulier d'atténuer les minima de transmission existant pour certaines orientations particulières de l'antenne.
Dans ce cas, le conducteur parasite (COP) sera typiquement éloigné du conducteur continu (CO) ou des conducteurs continus (CO) et (CP) dans le cas d'une antenne de type dipôle. C.2.7) Les caractéristiques des conducteurs parasites
Un conducteur parasite (COP) peut être réalisé avec un fil isolé disposant d'un isolant (ISX) de dimension comparable à celle du conducteur (CO) , mais aussi, par exemple, avec un fil émaillé classique avec un isolant de faible épaisseur suffit.
D) LA DIRECTIVITE DES ANTENNES ET UNE UTILISATION POSSIBLE
D.l) La directivité des antennes selon l'invention
Des mesures de directivité et de gain en fonction de l'orientation de l'antenne montrent que, à la fois pour les antennes en hélice et les antennes en spirale, et en particulier pour les antennes réalisées en technologie filaire ou en technologie électriquement équivalente, les variations de gain étaient très marquées, avec des variations de plus de 5 dB de gain pour sources émettrices de petites dimensions et des faibles variations d'angle de l'antenne selon l'invention. Ces variations ne sont que peu influencées par l'environnement extérieur immédiat de 1' antenne .
En particulier, il est fréquent d'observer un minimum marqué dans l'axe de l'antenne (axe (AX) dans la Figure 11 par exemple) .
Par ailleurs, le diagramme de rayonnement et les gains observés aux fréquences de résonance d'une antenne varient en général selon la fréquence de résonance considérée.
D.l) La directivité des antennes selon l'invention
A partir des constatations précédentes, il est donc possible de définir une utilisation d'un dispositif d'antenne (ARA) selon l'une quelconque des revendications précédentes, permettant de sélectionner un dispositif communiquant par radio parmi plusieurs, dans laquelle : a) le dispositif d'antenne (ARA) présente au moins un extremum substantiel de gain dans une direction prédéfinie (AX) b) le dispositif d'antenne (ARA) est utilisé pour communiquer par ondes radio avec au moins un dispositif cible (DC) c) un utilisateur (U) effectue un mouvement de balayage de l'antenne (ARA), tel que au cours de ce mouvement de balayage le dispositif cible (DC) se trouve substantiellement dans l'alignement de l'antenne (ARA) dans la direction (AX) d) l'utilisateur (U) est informé par un signal sensoriel, avantageusement visuel ou auditif, qu'un extremum significatif de gain du dispositif d' antenne (ARA) est atteint e) l'utilisateur (U) indique par un signal, avantageusement en pressant un bouton, qu'il sélectionne le dispositif cible (DC) dont la communication radio via le dispositif d'antenne (ARA) vient d'atteindre cet extremum significatif
Dans ce procédé : a) le dispositif cible (DC) peut communiquer par radio avec le dispositif d'antenne (ARA), elle même reliée à un dispositif de communication qui peut en particulier mesurer l'évolution dans le temps de l'amplitude du signal émis ou reçu par l'antenne (ARA) b) une telle mesure permet, en supposant que les autres paramètres de la communication radio restent substantiellement constants, de mesurer l'évolution du gain du dispositif d'antenne (ARA) c) Lorsqu'un extrémum (un minimum ou un maximum selon le cas) marqué est constaté, un signal sensoriel indique à l'utilisateur (U) que le dispositif d'antenne (ARA), monté avec une orientation adaptée, pointe très probablement dans la direction du dispositif cible (DC)
E) QUELQUES EXEMPLES DE VARIANTES
D.l) Une antenne directive en hélice à 2,4 Ghz
D.1.1) Lfantenne de base
Un dispositif d' antenne (ARA) directif en hélice fonctionnant à 2,4 Ghz a été réalisée sous la forme d'une hélice cylindrique de environ 4 tours de diamètre 4 mm, réalisée avec un fil métallique de 0,4 mm de diamètre entouré d'un isolant (ISX) en PVC d'une épaisseur de 0,2 mm, le fil ayant un diamètre extérieur total de 0,8 mm. L'intérieur de l'hélice peut être vide, inclure des isolants ou même des conducteurs. L'antenne peut aussi avoir une forme légèrement conique.
La Figure 13 représente une telle antenne.
Les points les plus avantageux de ce dispositif d' antenne (ARA) sont les suivants :
- faibles dimensions
- minimum de rayonnement extrêmement marqué sur l'axe (AX) de cette antenne
- fonctionnement substantiellement identique avec des plans de masse de tailles très différentes, y compris avec des plan de masse dont le diamètre extérieur est comparable à celui de l'antenne (inférieur à 1 cm). très grande insensibilité par rapport à son environnement d'utilisation (EVU) immédiat, en particulier par rapport à la présente de conducteur ou de parties de corps humain telles que la main - facilité de réglage de la fréquence de résonance par le réglage de la longueur totale du conducteur (CO) facilité d' obtention de plusieurs fréquences de résonance en introduisant des conducteurs parasites (voir ci-dessous)
D.1.2) L'antenne avec des conducteurs parasites
Des conducteurs parasites (COP) réalisés en particulier en utilisant du fil nu ou du fil émaillé classique de diamètre inférieur ou égal à 0,4 mm peuvent être ajoutés à l'antenne précédente. Ils permettent notamment d' augmenter la résonance à la fréquence de travail si leur fréquence de résonance propre est voisine de celle du conducteur (CO) ou d'introduire de nouvelles fréquences de résonance si leur fréquence de résonance propre est différente de celle du conducteur (CO) , par exemple disposer de fréquences de résonance aux fréquence de 2,4 Ghz et 5,9 Ghz.
E) LES AVANTAGES CONCRETS OBSERVES
Les exemples précédents ont montré que les dispositifs d'antenne (ARA) selon l'invention présentaient les caractéristiques avantageuses suivantes :
Insensibilité ou adaptation par rapport à l'environnement immédiat, que ce soit par rapport aux conducteurs tels que des métaux ou par rapport au corps humain
- Faibles dimensions à la fois de l'antenne et du plan de masse qui lui est associé
Facilité d'obtention d'antennes possédant une impédance purement réelle - Facilité de gestion des fréquences de résonance, qui sont liées à la longueur du conducteur continu (CO) ou d'un conducteur parasite (COP)
- Grande simplicité et faible coût de fabrication
(en conséquence des points précédents) Facilité d'utilisation dans les environnements techniques usuels pour des dispositifs grand public

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif d' antenne (ARA) comprenant : a) un conducteur (CO) électriquement continu présentant une pluralité de premières portions (PlX) et deuxièmes portions (P2X) , lesdites premières portions (PlX) et lesdites deuxièmes portions (P2X) ayant des formes géométriques sensiblement similaires, étant disposées alternativement, s' étendant de manière sensiblement parallèle pour chaque paire de première portion (PlX) et de deuxième portion (P2X) , et parcourues successivement par le signal électrique (SEL) associé au dispositif d'antenne (ARA), et dont l'enveloppe géométrique externe définit un volume (V12) , caractérisé en ce qu'il comprend en outre, pour chacune des dites paires de première portion (PlX) et de deuxième portion (P2X) successives, b) un élément de couplage (ECX) agissant sur le couplage électromagnétique entre la première portion (PlX) et la deuxième portion (P2X) de la paire considérée, ledit élément de couplage (ECX) comprenant au moins un élément isolant (ISX) présentant : bl) une différence de constante diélectrique avec le milieu adjacent (MIA), b2) une épaisseur déterminée, et b3) une géométrie au niveau de l'interface avec le milieu adjacent (MIA), qui sont adaptées pour guider au voisinage du volume (V12) , une partie substantielle (CEY) des lignes de champ électrique du champ électromagnétique (CEX) existant entre ladite paire de première et deuxième portions (PlX, P2X) considérée et situées en dehors du volume (V12) correspondant, en modifiant la courbure des lignes de champ électrique de ladite partie substantielle (CEY) .
2. Dispositif d'antenne (ARA) selon la revendication 1 caractérisé en ce que la constante diélectrique (CDL) de chaque isolant (ISX) soit substantiellement constante
3. Dispositif d'antenne (ARA) selon la revendication 1 caractérisé en ce que au moins une constante diélectrique (CDL) d'un isolant (ISX) varie de manière substantiellement continue et monotone le long du parcours des lignes de champ électrique (LEL)
4. Dispositif d'antenne (ARA) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend en outre un conducteur parasite (COP)
5. Dispositif d'antenne (ARA) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend en outre un conducteur parasite (COP) situé au voisinage immédiat du volume (V12), disposé de manière sensiblement :
- parallèle aux portions (PlX) et (P2X)
- symétrique par rapport aux portions (PlX) et (P2X)
6. Dispositif d'antenne (ARA) selon la revendication 5 caractérisé en ce qu'il comprend en outre un deuxième conducteur parasite (COQ) disposé de manière sensiblement symétrique au conducteur parasite (COP) par rapport au volume (V12)
7. Dispositif d'antenne (ARA) selon la revendication 5 ou 6 caractérisé en ce que au moins un des conducteurs parasites a une longueur voisine du conducteur continu (CO)
8. Dispositif d'antenne (ARA) selon la revendication 5 ou 6 caractérisé en ce que au moins un des conducteurs parasites a une longueur sensiblement différente du conducteur continu (CO)
9. Dispositif d'antenne (ARA) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu' il comprend en outre au moins un conducteur parasite (COR) situé à une distance appréciable du conducteur continu (CO)
10. Dispositif d'antenne (ARA) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce le conducteur continu (CO) est agencé en hélice, chaque portion (PlX) ou (P2X) étant constituée par une spire de 1' hélice
11. Dispositif d'antenne (ARA) selon la revendication 10 caractérisé en ce que une partie de l'hélice est substantiellement cylindrique
12. Dispositif d'antenne (ARA) selon la revendication 10 caractérisé en ce que une partie de l'hélice est substantiellement conique
13. Dispositif d'antenne (ARA) selon la revendication 10, 11 ou 12 caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un conducteur parasite (COS) à l'intérieur de l'hélice et substantiellement aligné dans l'axe de l'hélice
14. Dispositif d'antenne (ARA) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce le conducteur continu (CO) est agencé en spirale, chaque portion (PlX) ou (P2X) étant constituée par une spire de la spirale
15. Dispositif d'antenne (ARA) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce le conducteur continu (CO) , en relation avec un plan de masse (PMA) constitue une antenne de type monopole
16. Dispositif d'antenne (ARA) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce le conducteur continu (CO) , en relation avec deuxième conducteur continu (CP) , substantiellement identique au conducteur continu (CO) et placé de manière substantiellement symétrique à celui-ci par rapport à un axe de symétrie (AXS) constitue une antenne de type dipôle
17. Dispositif d'antenne (ARA) selon la revendication 16 caractérisé en ce que les conducteurs continus (CO) et (CP) sont placés dans le voisinage proche d'un même plan métallique (PMT)
18. Dispositif d'antenne (ARA) selon la revendication 16 caractérisé en ce que les conducteurs continus (CO) et (CP) sont placés dans le voisinage proche d'un même plan métallique (PMT), chacun des deux conducteurs continus (CO) et (CP) étant placé d'un des deux côtés du plan métallique (PMT)
19. Dispositif d'antenne (ARA) selon la revendication 16 caractérisé en ce que les conducteurs continus (CO) et (CP) sont placés chacun dans le voisinage proche d'un plan métallique (PMT) spécifique à chacun des conducteurs continus (CO) ou (CP)
20. Dispositif d'antenne (ARA) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce chaque conducteur continu (CO) et chaque isolant (ISX) en contact avec le conducteur continu (CO) sont constitués respectivement par les parties suivantes d'un fil isolé (FIS) traditionnel dans lequel un conducteur central est entouré d'isolant de manière substantiellement uniforme:
- la partie conductrice
- la partie isolante
21. Dispositif d'antenne (ARA) selon la revendication 20 caractérisé en ce l'épaisseur totale de l'isolant du fil isolé (FIS) du conducteur continu (CO) est au moins comparable au diamètre de la partie conductrice de ce même fil, et avantageusement supérieure à 80 %, et encore plus avantageusement supérieure à 100 % de l'épaisseur de cette même partie conductrice
22. Dispositif d'antenne (ARA) selon les revendications 5 et 20 caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un conducteur parasite (COP) situé au voisinage immédiat du volume (V12), le au moins un conducteur parasite (COP) étant réalisé avec du fil non isolé ou dont l'épaisseur de l'isolant est très faible par rapport à l'épaisseur de l'isolant du fil isolé qui constitue le conducteur continu (CO)
23. Dispositif d'antenne (ARA) selon les revendications 5 et 20 caractérisé en ce qu'il comprend en outre un conducteur parasite (COP) réalisé avec un fil conducteur isolé de longueur et de caractéristiques voisines de celui utilisé pour réaliser le conducteur continu (CO)
24. Dispositif d'antenne (ARA) selon les revendications 14 et 23 caractérisé en ce que :
- le conducteur (COP) est agencé en spirale
- les deux spirales constituées par le conducteur continu (CO) et par le conducteur parasite (COP) sont imbriquées l'une dans l'autre et sont situées substantiellement dans le même plan
25. Dispositif d'antenne (ARA) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le conducteur continu (CO) et chaque isolant (ISX) sont constitués respectivement par les parties suivantes d'un circuit réalisé par empilement de couches substantiellement horizontales comprenant des parties conductrices reliées par des trous de traversée substantiellement verticaux :
- les parties conductrices horizontales et les trous de traversée
- les parties isolantes des couches horizontales
26. Dispositif d'antenne (ARA) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce le conducteur continu (CO) et chaque isolant (ISX) sont constitués respectivement par les parties suivantes d'un circuit (CIR) réalisé par empilement d'au moins une couche substantiellement horizontale comprenant des parties conductrices horizontales reliées parties horizontales de couches successives par des trous de traversée substantiellement verticaux :
- les parties conductrices horizontales et les trous de traversée
- les parties isolantes des couches horizontales, auxquelles s'ajoutent au moins un élément isolant complémentaire (ISC) extérieur au circuit (CIR) et solidaire de celui-ci
27. Dispositif d'antenne (ARA) selon les revendications 14 et 26 caractérisé en ce que :
- le conducteur continu (CO) est aqencé en spirale horizontale
- l'élément isolant complémentaire (ISC) extérieur au circuit (CIR) est agencé en une spirale :
. située à la verticale de la spirale constituant le conducteur continu (CO)
. présentant une section substantiellement en dôme centré sur la spirale constituant le conducteur continu (CO)
. telle que l'ensemble de la section de la spirale constituant le conducteur continu (CO) soit recouverte d'une épaisseur suffisante d'isolant et que l'épaisseur de cet isolant aille en décroissant du centre de la section de la spirale constituant le conducteur continu (CO) vers les bords de cette section
28. Dispositif d'antenne (ARA) selon la revendication 27 caractérisé en ce l'élément isolant complémentaire (ISC) extérieur au circuit (CIR) est un élément assemblé au circuit (CIR)
29. Dispositif d'antenne (ARA) selon la revendication 27 caractérisée en ce l'élément isolant complémentaire (ISC) extérieur au circuit (CIR) est un élément déposé sur le circuit (CIR)
30. Dispositif d'antenne (ARA) selon les revendications 10 et 26 caractérisé en ce que :
- le conducteur continu (CO) est agencé en hélice verticale, avec les bords extérieurs des parties conductrices horizontales situées au voisinage des bords verticaux du circuit (CIR)
- l'élément isolant complémentaire (ISC) extérieur au circuit (CIR) est agencé en anneaux, chaque anneau :
. correspondant à la partie conductrice horizontale d'une couche du circuit (CIR) et étant situé à la hauteur de cette partie conductrice horizontale
. présentant une section substantiellement en dôme centré sur cette partie conductrice horizontale
31. Dispositif d'antenne (ARA) selon les revendications 10 et 26 caractérisé en ce que :
- le conducteur continu (CO) est agencé en hélice verticale, avec les bords extérieurs des parties conductrices horizontales situées au voisinage des bords verticaux du circuit (CIR) - l'élément isolant complémentaire (ISC) extérieur au circuit (CIR) est agencé en cylindre vertical qui :
. entoure le circuit (CIR) sur sensiblement toute sa hauteur constitué par un élément isolant complémentaire (ISC) de constante diélectrique (CDL) significativement supérieure à celle de son milieu adjacent (MIA)
32. Dispositif d'antenne (ARA) selon les revendications 10 et 26 caractérisé en ce que :
- le conducteur continu (CO) est agencé en hélice verticale, avec les bords extérieurs des parties conductrices horizontales situées au voisinage des bords verticaux du circuit (CIR)
- l'élément isolant complémentaire (ISC) extérieur au circuit (CIR) est agencé en anneaux, chaque anneau :
- le conducteur continu (CO) est agencé en hélice verticale, avec les bords extérieurs des parties conductrices horizontales situées au voisinage des bords verticaux du circuit (CIR)
- l'élément isolant complémentaire (ISC) extérieur au circuit (CIR) est agencé en anneaux, chaque anneau : étant intercalé en hauteur entre deux partie conductrice horizontale situées sur deux couches du circuit (CIR)
. étant constitué par un élément isolant (ISX) de constante diélectrique (CDL) significativement supérieure à celle de son milieu adjacent (MIA)
33. Dispositif d'antenne (ARA) obtenu en disposant plusieurs antennes élémentaires (AEL) en réseau d'antennes, caractérisée en ce que au moins une antenne élémentaire
(AEL) est un le dispositif d'antenne (ARA) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
34. Dispositif d'antenne (ARA) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il est utilisé au voisinage d'une des trois premières fréquences de résonance du conducteur continu (CO)
35. Dispositif d'antenne (ARA) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il est utilisée au voisinage d'une fréquence à laquelle le conducteur continu (CO) présente les caractéristiques d'impédance les plus avantageuses pour l'adaptation à une charge spécifique, qui est avantageusement un circuit intégré spécifique dédié à une application de communication ou d'identification à distance
36. Dispositif d'antenne (ARA) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins un conducteur parasite (COP) caractérisée en ce en ce qu'elle est utilise au voisinage de la fréquence de résonance du conducteur parasite (COP)
37. Procédé d'utilisation d'un dispositif d'antenne (ARA) selon l'une quelconque des revendications précédentes, permettant de sélectionner un dispositif communiquant par radio parmi plusieurs, caractérisé en ce que : a) le dispositif d'antenne (ARA) présente au moins un extremum substantiel de gain dans une direction prédéfinie (AX) b) le dispositif d'antenne (ARA) est utilisée pour communiquer par ondes radio avec au moins un dispositif cible (DC) c) un utilisateur (U) effectue un mouvement de balayage du dispositif d'antenne (ARA), tel que au cours de ce mouvement de balayage le dispositif cible (DC) se trouve substantiellement dans l'alignement de l'antenne (ARA) dans la direction (AX) d) l'utilisateur (ϋ) est informé par un signal sensoriel, avantageusement visuel ou auditif, qu'un extremum significatif de gain du dispositif d'antenne (ARA) est atteint e) l'utilisateur (U) indique par un signal, avantageusement en pressant un bouton, quril sélectionne le dispositif cible (DC) dont la communication radio via le dispositif d'antenne (ARA) vient d'atteindre cet extremum significatif
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