WO2015097130A1 - Antenne marine compacte a diversite ajustable - Google Patents

Antenne marine compacte a diversite ajustable Download PDF

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WO2015097130A1
WO2015097130A1 PCT/EP2014/078955 EP2014078955W WO2015097130A1 WO 2015097130 A1 WO2015097130 A1 WO 2015097130A1 EP 2014078955 W EP2014078955 W EP 2014078955W WO 2015097130 A1 WO2015097130 A1 WO 2015097130A1
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WO
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antenna
support
elements
compact
antennal
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/078955
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English (en)
Inventor
Serge Hethuin
Thomas AUBOURG
Original Assignee
Thales
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/34—Adaptation for use in or on ships, submarines, buoys or torpedoes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/1242—Rigid masts specially adapted for supporting an aerial
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/20—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a curvilinear path
    • H01Q21/205—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a curvilinear path providing an omnidirectional coverage
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • 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
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna

Definitions

  • the object of the invention relates to a compact antenna with adjustable diversity intended primarily for marine use.
  • the invention can also be applied in any communication system where one of the antennas is disposed on a moving mobile carrier and for which there is a risk of seeing paths reflected on a liquid surface, such as a lake. , a river, the sea, etc.
  • a liquid surface such as a lake. , a river, the sea, etc.
  • one of the peculiarities is that diversity is vertical, especially when applied in the maritime sector.
  • FIG. 1 schematizes the configuration of a reflected path Tr on the sea M.
  • the paths reflected on the sea can oppose the main path Td.
  • the most characteristic parameters are the height Hi of the antenna A (taken with respect to the level N m of the sea) of the remote node 10 or vessel, the height H 2 of the antenna B (taken in relation to the level N m of the sea) of the local node 1 1 terrestrial station, for example, the distance D between the remote node and the local node, the frequency F used.
  • a reflected path Tr arrives in phase opposition of the direct path Td, a significant loss of received signal is observed.
  • one solution is to use vertical diversity.
  • One of the problems posed is to have a compact multisector antenna having a significant gain and allowing an adjustable vertical diversity according to physical parameters related to the transmission, these parameters depend in particular on the distance between the dialoguing antennas, the height of the antennas with respect to a reference level and wavelength.
  • Antennas known to the applicant have the disadvantage of not offering at the same time, the compactness and a significant gain, and / or to have a fixed spacing for vertical diversity that does not allow dynamic adjustment.
  • the antennal system or antenna according to the invention is based in particular on the arrangement of a plurality of antennal elements along an antenna axis, the antenna elements being arranged in a spiral, or helically rotating around a mast, with a arrangement of the elements adapted to avoid interference between them, making it possible to increase the gain of the antenna.
  • the invention relates to a compact antenna with adjustable diversity for communication between a first device equipped with a first antenna B and a second device equipped with a second compact antenna A, the second device being located at a distance D from the first device, the communication between the two devices being able to generate paths reflected on the surface of a liquid medium characterized in that the compact antenna comprises at least the following elements:
  • the first antenna block Ai consists of at least two antenna elements respectively disposed on a first support corresponding to a level and a second support, located one above the other, and arranged around the mast of the antenna, the antenna elements Pu, ⁇ - ⁇ 2 , P13, P of the first support being offset by an angle with respect to the antenna elements P 2 -i, P22, P23, 24 of the second support,
  • the second antenna block A 2 consists of at least two antenna elements arranged respectively on a first support and a second support, located one above the other, and arranged around the mast of the antenna, the antennal elements P31, P32, P33, P 34, the first support being offset by a given angle ⁇ with respect to the antennal elements (P 4 i, P 42, P 4 3, P 44) of the second support,
  • the first antenna block Ai and / or the second antenna block A 2 comprises, for example, each of five levels Ni, N 2 , N 3 , N 4 , or antennal element support, each level comprising 4 antennal elements Pi, P 2 , P3, P 4 arranged at 90 ° from each other and forming a 20-sector structure.
  • An antenna block Ai is, for example, composed of a first support comprising 4 flat parts each receiving a patch antenna P-11, P-12, P-13, P and a second support comprising 4 flat parts each receiving a patch antenna, the second support being oriented at 45 ° relative to the second support.
  • the central mast may be composed of a plate at its base and a spline system C for locking in rotation, and the support of the antenna elements is an adapter piece of circular shape and comprising a number I of plane parts equal to the number of antenna elements associated with a support.
  • the means for adjusting the distance ⁇ consist, for example, of a double-acting cylinder.
  • the antenna can be equipped with dynamic control means of the double-acting cylinder, following the reception of the following parameters: the position of the ships, the height of the antennas equipping the ships.
  • the invention also relates to an antenna system in which the antenna having at least one of the aforementioned characteristics is disposed on a mobile device, the system also comprising a radome having a shape adapted to reduce the friction phenomena during the displacement of the device. equipped with the antenna.
  • FIG. 1 a representation of the configuration of a path reflected on the sea
  • FIG. 2 schematizes a set of antennal patches and a support
  • FIG. 4 an example of an antenna mast
  • FIG. 5 an example of attachment of a facet
  • FIG. 6 a blocking means
  • FIG. 7 an example of an antenna comprising 4 facets per stage
  • FIG. 8 an overview of two antenna blocks separated by an adjustable distance
  • FIG. 9 a representation in the case of an antennal block with 2 patches
  • Figure 10 a top view of an antenna composed of 20 elements spread over 5 levels.
  • FIG. 2 schematizes a part 25 comprising 4 facets 21,
  • FIG. 3 represents an example of an assembly of several block elements of FIG. 2 on an antenna mast 32.
  • the part 25 makes it possible to rigidly fix the facets 21, 22,
  • the assembly principle of the antenna is based on a system of interlocking each piece from above.
  • the centerpiece of the assembly is a central mast 32 composed of a plate 31 at its base allowing a plane support to the inserted parts, two antennal element supports 33, 34, a clamping piece 35.
  • the mast possesses for example a system of splines C for locking in rotation on Z as will be explained in Figure 6.
  • the clamping is done from the top through the blocking plate 35. To perform this tightening at best a game is inserted between the mast 32, the holding plate and the last piece of the antenna assembly.
  • FIG. 4 schematizes an exemplary structure for antenna elements in the form of a mast 40, 32 (FIG. 3).
  • the shape and dimensions of this structure are particularly suitable for:
  • the structure has a circular shape, allowing a 360 ° radiation by integrating antenna elements patches.
  • the structure comprises 8 locations 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, allowing a nesting of each antenna element on the height of 45 ° gap for an antenna with 8 patches.
  • the two-way arrows Fi, F 2 represent the orientation of the radiating elements.
  • FIG. 5 schematizes an example of an adapter piece 50, also adapted to the mechanical stresses of a maritime environment, that is to say to the vibrations related to motorization and to friction on the water, as well as the shocks related to the waves. .
  • the propagation of these constraints must be minimized as much as possible to avoid damage to the radiating elements.
  • the locking in translation on the Z axis is made with a plane support on the base.
  • the locking in translation and in rotation X and Y is performed with a pivot-sliding connection through the passage of the mast in the center of the room.
  • the locking in rotation on Z is effected with splines 61 with sides 62 in involute, FIG. 6.
  • the advantage of such a system is the presence of a small clearance between the groove of the mast and the groove of the support as well. that accurate centering for a low cost.
  • the presence of 8 teeth 63 allows the part to be positioned in different positions oriented 45 °.
  • the number, shape of the teeth and grooves are identical to the internal geometry of the support 40.
  • Figure 7 is an example of mounting for an antenna comprising 4 facets per floor.
  • a first support 51 mounted on the mast 50 of the antenna, the first support comprising 4 flat faces for each receiving a patch antenna Pu, ⁇ - ⁇ 2 , P13, P a second support element 52 shifted by 45 ° in this example relative to the first support element located above the first support, the second support comprising 4 facets oriented at 45 ° with respect to the first support and receiving 4 antennal elements patches P 2 ⁇ , P 22 , P 23 , P 24 .
  • a clamping plate 55 holds the assembly.
  • FIG. 8 represents an example of an antenna of the multiple input multiple output or MIMO type, double antenna comprising 8 patches each.
  • FIG. 8 shows an antenna A consisting of a first antenna block Ai and a second antenna block A 2 .
  • the first antenna block Ai comprises a structure such as that described in FIG. 7, with a first support 81 consisting of 4 facets 21 -i, 21 2, 21 3, 21 4, (example in FIG. 2) receiving 4 patch antennas Pu, P-
  • Adjusting means V makes it possible to vary the distance ⁇ .
  • a clamping plate 85 holds the assembly.
  • the second antenna block A 2 has a structure identical to that of the first antenna block and is disposed above the first antenna A- ⁇ at a distance ⁇ .
  • the second block A 2 comprises a first support 83 consisting of 4 facets receiving 4 patch antennas P31, P32, P33, P34, a second support 84 consisting of 4 facets receiving 4 antennal elements patches
  • the antennal patches are fed in a manner known to those skilled in the art by means of cables passing inside the mast of the antenna, not shown in the figure for reasons of simplification.
  • cables passing inside the mast of the antenna not shown in the figure for reasons of simplification.
  • an integrated switching matrix or an integrated switch leading to a single cable per antenna block In order to limit the fatigue effects of the cables that can result from the displacement of an antenna block along the mast when the distance between two antennal blocks is regulated, it is possible to use an integrated switching matrix or an integrated switch leading to a single cable per antenna block.
  • the jack when the jack is activated, only the cable of the upper block is subject to a shape change constraint. Being alone, it is therefore possible to facilitate the movement of this cable and limit the stresses exerted on it.
  • a so-called double-acting cylinder makes it possible to vary the distance ⁇ between the bottom of the second antenna and the upper part of the first antenna.
  • the cylinder has a low response time and better accuracy than a single-acting cylinder that requires a spring or external help to fold.
  • This servovalve is for example coupled to a small pneumatic unit at its base and driven, for example, by computer thus allowing a modification in discrete time and in real time of the height of the antenna.
  • the control of the jack is done, for example, by an external computer, in the radio or outside the radio equipping the devices. This control depends in particular on the distance D between the remote node or ship equipped with the compact antenna and the local node, terrestrial station equipped with an antenna or other vessel, the height of the antenna Hi, H 2 with respect to the sea on each of the nodes and the frequency considered. Based on this information, the control is designed to adjust the spacing to de-correlate the signals arriving on each antenna or on each antennal element.
  • An operation possibility of the antenna according to the invention in the case of a communication between two ships each having a compact antenna is as follows;
  • the spacing can be deduced by successive tests.
  • each level Ni, N 2 , N 3 , N 4 , N 5 , FIG. comprising 4 patches ⁇ - ⁇ , P 2 , P 3 , P 4 shifted by 90 ° relative to each other.
  • This 20-sector structure makes it possible to obtain a greater gain while making it possible to reduce the couplings between the facets of stages or successive levels.
  • the tiered structure makes it possible to tighten the diameter of the antenna support mast and to have overlap.
  • the antennal structure and the cylinder will be protected by a single profiled radome in the case of use on very fast boats, to minimize the phenomena of friction in the air.
  • the antennal antenna according to the invention has the following advantages in particular: the disposition of the antenna elements in spiral allows to have a more compact antenna in width, by decreasing the diameter, a vertical diversity adjustable according to the conditions of transmission, the possibility to integrate the whole into a radome and especially with more gain.
  • the possibility of dynamically controlling the spacing between two antennas makes it possible to adapt to the conditions of fading or fading by muiti subtractive paths and to configure the assembly at any time to avoid the fading hole in the reception diagram.

Landscapes

  • Details Of Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

L'invention concerne une antenne compacte à diversité ajustable pour la communication entre un premier nœud équipé d'une première antenne B et un deuxième nœud équipé d'une deuxième antenne compacte A, le deuxième nœud étant situé à une distance D du premier nœud caractérisée en ce que l'antenne compacte comporte au moins les éléments suivants : • un mât sur lequel sont disposés au moins un premier bloc antennaire et un deuxième bloc antennaire situés à une distance Δ réglable en fonction des paramètres D, hauteur H1 de la première antenne, hauteur H2 de la deuxième antenne, • le premier bloc antennaire est constitué de plusieurs éléments antennaires disposés les uns par rapport aux autres selon une forme en colimaçon, · le deuxième bloc antennaire est constitué de plusieurs éléments antennaires disposés les uns par rapport aux autres selon une forme de colimaçon, • des moyens de réglage de la distance Δ.

Description

ANTENNE MARINE COMPACTE A DIVERSITE AJUSTABLE
L'objet de l'invention concerne une antenne compacte à diversité ajustable destinée principalement à une utilisation marine. L'invention peut aussi s'appliquer dans tout système de communication où l'une des antennes est disposée sur un porteur mobile naviguant et pour lequel il y a un risque de voir apparaître des trajets réfléchis sur une surface liquide, tel qu'un lac, une rivière, la mer, etc. Dans le domaine des dispositifs de traitement de diversité l'une des particularités est que la diversité est verticale, notamment lorsqu'elle est appliquée dans le secteur maritime. Les fréquences considérées comprennent généralement les bandes à [2.3-2.4 GHz], [2.5-2.7 GHz], [3.4- 3.6 GHz], de la norme LTE (Long Terme Evolution) 4G.
La figure 1 schématise la configuration d'un trajet réfléchi Tr sur la mer M. Les trajets réfléchis sur la mer peuvent s'opposer au trajet principal Td. Les paramètres les plus caractéristiques sont la hauteur H-i de l'antenne A (prise par rapport au niveau Nm de la mer) du nœud distant 10 ou navire, la hauteur H2 de l'antenne B (prise par rapport au niveau Nm de la mer) du nœud local 1 1 station terrestre, par exemple, la distance D entre le nœud distant et le nœud local, la fréquence F utilisée. Lorsqu'un trajet réfléchi Tr arrive en opposition de phase du trajet direct Td, on observe une perte sensible de signal reçu. Pour contrer cela une solution consiste à utiliser une diversité verticale. L'un des problèmes posé est de disposer d'une antenne multisectorielle compacte ayant un gain significatif et permettant une diversité verticale ajustable selon des paramètres physiques liés à la transmission, ces paramètres dépendent notamment de la distance entre les antennes dialoguant, de la hauteur des antennes par rapport à un niveau de référence et de la longueur d'onde. Les antennes connues du demandeur présentent notamment comme inconvénient de ne pas offrir à la fois, de la compacité et un gain significatif, et/ou de disposer d'un espacement fixe pour diversité verticale qui ne permet pas d'ajustement dynamique.
Il existe à l'heure actuelle un besoin de disposer d'un système antennaire compact ayant un gain significatif et permettant la réalisation de la diversité verticale, la compacité de l'antenne visant principalement à réduire le diamètre de l'ensemble.
Le système antennaire ou antenne selon l'invention repose notamment sur la disposition de plusieurs éléments antennaires le long d'un axe d'antenne, les éléments antennaires étant disposés selon une spirale, ou de manière hélicoïdale tournant autour d'un mât, avec une disposition des éléments adaptée à éviter les interférences entre elles, rendant possible l'augmentation du gain de l'antenne.
L'invention concerne une antenne compacte à diversité ajustable pour la communication entre un premier dispositif équipé d'une première antenne B et un deuxième dispositif équipé d'une deuxième antenne compacte A, le deuxième dispositif étant situé à une distance D du premier dispositif, la communication entre les deux dispositifs pouvant engendrer des trajets réfléchis sur la surface d'un milieu liquide caractérisée en ce que l'antenne compacte comporte au moins les éléments suivants :
• un mât sur lequel sont disposés au moins un premier bloc antennaire A-i et un deuxième bloc antennaire A2 situés à une distance Δ l'un de l'autre, la distance étant réglable en fonction du paramètre distance D, de la hauteur Hi de la première antenne, de la hauteur H2 de la deuxième antenne, prises par rapport à un niveau de référence,
• le premier bloc antennaire Ai est constitué d'au moins deux éléments antennaires disposés respectivement sur un premier support correspondant à un niveau et un deuxième support, situés l'un au- dessus de l'autre, et disposés autour du mât de l'antenne, les éléments antennaires Pu , Ρ-ι2, P13, P du premier support étant décalés d'un angle a donné par rapport aux éléments antennaires P2-i , P22, P23, 24 du deuxième support,
• le deuxième bloc antennaire A2 est constitué d'au moins deux éléments antennaires disposés respectivement sur un premier support et un deuxième support, situés l'un au-dessus de l'autre, et disposés autour du mât de l'antenne, les éléments antennaires P31 , P32, P33, P34, du premier support étant décalés d'un angle β donné par rapport aux éléments antennaires (P4i , P42, P43, P44) du deuxième support,
• des moyens de réglage de la distance Δ.
Le premier bloc antennaire Ai et/ou le deuxième bloc antennaire A2 comporte, par exemple, chacun 5 niveaux N-i , N2, N3, N4, ou support d'éléments antennaires, chaque niveau comprenant 4 éléments antennaires P-i , P2, P3, P4 disposés à 90° les uns des autres et formant une structure à 20 secteurs.
Un bloc antennaire Ai est, par exemple, composé d'un premier support comprenant 4 parties planes recevant chacune une antenne patch P-11 , P-12, P-13, P et d'un deuxième support comprenant 4 parties planes recevant chacune une antenne patch, le deuxième support étant orienté à 45° par rapport au deuxième support.
Le mât central peut être composé d'une plaque à sa base et d'un système de cannelures C pour un blocage en rotation, et le support des éléments antennaires est une pièce adaptatrice de forme circulaire et comprenant un nombre I de parties planes égal au nombre d'éléments antennaires associé à un support.
Les moyens de réglage de la distance Δ sont constitués, par exemple, d'un vérin à double effet.
Dans des applications où la communication est effectuée entre deux navires, l'antenne peut être équipée de moyens de pilotage dynamique du vérin à double effet, suite à la réception des paramètres suivants : la position des navires, la hauteur des antennes équipant les navires. L'invention concerne aussi un système antennaire dans lequel l'antenne présentant au moins l'un des caractéristiques précitées est disposée sur un dispositif mobile, le système comportant aussi un radôme ayant une forme adaptée pour diminuer les phénomènes de friction lors du déplacement du dispositif équipé de l'antenne.
D'autres caractéristiques et avantages du dispositif selon l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation donné à titre illustratif et nullement limitatif annexé des figures qui représentent :
• la figure 1 , une représentation de la configuration d'un trajet réfléchi sur la mer,
• la figure 2, schématise un ensemble de patchs antennaires et un support,
· la figure 3, un exemple de principe de montage,
• la figure 4, un exemple de mât d'antenne,
• la figure 5, un exemple de fixation d'une facette,
• la figure 6, un moyen de blocage,
• la figure 7, un exemple d'antenne comprenant 4 facettes par étage, · la figure 8, une vue d'ensemble de deux blocs antennaires séparé d'une distance ajustable,
• la figure 9, une représentation dans le cas d'un bloc antennaire à 2 patchs, et
• la figure 10, une vue de dessus d'une antenne composée de 20 éléments répartis sur 5 niveaux.
La description qui suit est donnée dans le cas d'une antenne marine compacte avec un gain significatif obtenu notamment grâce à l'utilisation d'une structure d'antenne comprenant plusieurs éléments antennaires, ou facettes, les facettes étant disposées selon un schéma hélicoïdal et les facettes étant disposées les unes par rapport aux autres afin d'éviter les interférences entre elles et obtenir un gain significatif.
La figure 2 schématise une pièce 25 comprenant 4 facettes 21 ,
22, 23, 24 par plan vertical ou niveau destinées à recevoir chacune, par exemple, une antenne patch Ρ-ι , P2, P3, P4- Une telle solution permet de diminuer la hauteur totale de l'antenne et équilibre la structure mécanique en répartissant les poids et efforts. Cette pièce va constituer un support pour les éléments antennaires, comme il va être décrit ci-après.
La figure 3 représente un exemple d'assemblage de plusieurs éléments blocs de la figure 2 sur un mât antennaire 32. Comme indiqué sur la figure 2, la pièce 25 permet de fixer de manière rigide, les facettes 21 , 22,
23, 24 d'un même plan, ceci de façon à obtenir un équilibrage des masses. Dans cet exemple, le principe d'assemblage de l'antenne repose sur un système d'emboîtement de chaque pièce par le haut. La pièce maîtresse de l'ensemble est un mât central 32 composé d'une plaque 31 à sa base permettant un appui plan aux pièces insérées, deux supports d'éléments antennaires 33, 34, d'une pièce de serrage 35. Le mât possède par exemple un système de cannelures C pour le blocage en rotation sur Z comme il sera explicité à la figure 6. Le serrage s'effectue par le haut grâce à la plaque de blocage 35. Pour effectuer ce serrage au mieux un jeu est inséré entre le mât 32, la plaque de maintien et la dernière pièce de l'ensemble antennaire.
La figure 4 schématise un exemple de structure pour les éléments antennaires se présentant sous la forme d'un mât 40, 32 (figure 3). La forme et les dimensions de cette structure sont notamment adaptés à :
· faciliter la réalisation, la production et le montage des éléments antennaires,
• permettre la modularité,
• obtenir le maintien de la pièce isostatique, translations et rotations selon les axes X, Y, Z avec par exemple un jeu maximum de 1 ° et une résistance aux chocs et aux vibrations en milieu maritime. La structure a une forme circulaire, permettant un rayonnement sur 360° en intégrant des éléments antennaires patchs. Sur la figure 4, la structure comporte 8 emplacements 41 , 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, permettant un emboîtement de chaque élément antennaire sur la hauteur, de 45° d'écart pour une antenne à 8 patchs. Les flèches à double sens F-i , F2 représentent l'orientation des éléments rayonnants.
Les éléments antennaires étant de forme plane, rectangulaire dans la majorité des cas, une pièce adaptatrice entre la forme circulaire du support 40 et un patch est nécessaire. La figure 5 schématise un exemple de pièce adaptatrice 50, adaptée aussi aux contraintes mécaniques d'un milieu maritime, c'est-à-dire aux vibrations liées à la motorisation et aux frottements sur l'eau, ainsi que les chocs liés aux vagues. La propagation de ces contraintes doit être minimisée au maximum pour éviter des dommages sur les éléments rayonnants. La structure de cette pièce, sa forme, sa géométrie, intègre un système de maintien alliant efficacité et modularité. Le blocage en translation sur l'axe Z s'effectue avec un appui plan sur la base. Le blocage en translation et en rotation X et Y s'effectue avec une liaison pivot-glissant grâce au passage du mât au centre de la pièce. Enfin le blocage en rotation sur Z s'effectue avec des cannelures 61 à flancs 62 en développante, figure 6. L'avantage d'un tel système est la présence d'un faible jeu entre la cannelure du mât et la gorge du support ainsi qu'un centrage précis pour un coût faible. La présence de 8 dentures 63 permet à la pièce d'être positionnée sur différentes positions orientées de 45°. Le nombre, la forme des dentures et des cannelures sont identiques à la géométrie interne du support 40.
La figure 7 est un exemple de montage pour une antenne comprenant 4 facettes par étage. Sur la figure on a représenté en partant du bas, un premier support 51 monté sur le mât 50 de l'antenne, le premier support comprenant 4 faces plates destinées à recevoir chacune une antenne patch Pu , Ρ-ι2, P13, P un deuxième élément support 52 décalé de 45° dans cet exemple par rapport au premier élément support situé au- dessus du premier support, le deuxième support comprenant 4 facettes orientées à 45° par rapport au premier support et recevant 4 éléments antennaires patchs P2^ , P22, P23, P24. Une plaque de serrage 55 maintient l'ensemble.
La figure 8 représente un exemple d'antenne de type multiples entrées multiples sorties ou MIMO, double antenne comportant 8 patchs chacune.
Sur la figure 8 on a représenté une antenne A constituée d'un premier bloc antennaire Ai et d'un deuxième bloc antennaire A2. Le premier bloc antennaire Ai comprend une structure telle que celle décrite à la figure 7, avec un premier support 81 constitué de 4 facettes 21 -i , 21 2, 213, 214, (exemple sur la figure 2) recevant 4 antennes patchs Pu , P-|2, P13, P , un deuxième support 82 constitué de 4 facettes 22-i , 222, 223, 224 recevant 4 éléments antennaires patchs P21 J P22, P23, P24, l'ensemble étant positionné sur le mât 90 de l'antenne et sur une base 91 d'antenne comprenant des moyens de connexion 92, 93 vers un commutateur 94, et un module radio 95, par exemple. Un moyen de réglage V permet de faire varier la distance Δ. Une plaque de serrage 85 maintient l'ensemble. Le deuxième bloc antennaire A2 présente une structure identique à celle du premier bloc antennaire et est disposée au-dessus de la première antenne A-ι à une distance Δ. Le deuxième bloc A2 comporte un premier support 83 constitué de 4 facettes recevant 4 antennes patchs P31 , P32, P33, P34, un deuxième support 84 constitué de 4 facettes recevant 4 éléments antennaires patchs
Figure imgf000008_0001
L'alimentation des patchs antennaires est réalisée de manière connue de l'homme du métier au moyen de câbles qui passent à l'intérieur du mât de l'antenne, non représenté sur la figure pour des raisons de simplification. Afin de limiter des effets de fatigue des câbles pouvant résulter du déplacement d'un bloc antennaire le long du mât lorsque l'on règle la distance entre deux blocs antennaires, il est possible d'utiliser une matrice de commutation intégrée ou un commutateur intégré menant à un câble unique par bloc d'antenne. Ainsi, lorsque le vérin est activé, seul le câble du bloc supérieur est soumis à une contrainte de changement de forme. Etant seul, il est donc possible de faciliter le mouvement de ce câble et de limiter les contraintes exercées dessus.
Dans l'exemple donné, un vérin dit à double effet permet de faire varier la distance Δ entre le bas de la deuxième antenne et la partie supérieure de la première antenne. Le vérin possède un temps de réponse faible et une meilleure précision qu'un vérin simple effet qui demande un ressort ou une aide extérieure pour se replier. En associant ce vérin à une servovalve, non représentée sur la figure, le système peut être géré de l'extérieur pour modifier la hauteur de la partie haute de l'antenne. Cette servovalve est par exemple couplée à une petite centrale pneumatique à sa base et pilotée, par exemple, par ordinateur permettant ainsi une modification en temps discret et en temps réel de la hauteur de l'antenne.
La commande du vérin se fait, par exemple, par un calculateur extérieur, dans la radio ou à l'extérieur de la radio équipant les dispositifs. Cette commande dépend notamment de la distance D entre le nœud distant ou navire équipé de l'antenne compacte et le nœud local, station terrestre équipée d'une antenne ou autre navire, de la hauteur de l'antenne H-i , H2 par rapport à la mer sur chacun des nœuds et de la fréquence considérée. En fonction de ces informations, la commande est élaborée de façon à régler l'écartement afin de dé corréler les signaux arrivant sur chaque antenne ou sur chaque élément antennaire.
Une possibilité de fonctionnement de l'antenne selon l'invention dans le cas d'une communication entre deux navires comportant chacun une antenne compacte, est le suivant;
• on reçoit les informations du bateau distant, sa position géographique GPS, la hauteur de l'antenne par rapport au niveau de la mer (la base de l'antenne par exemple), • on dispose des informations du bateau local, sa position géographique GPS, la hauteur de l'antenne par rapport au niveau de la mer (la base de l'antenne par exemple), et
sur la base de la valeur de la fréquence F utilisée pour la communication entre les deux navires, de la distance entre les deux navires, on va déduire la valeur de l'espacement entre les deux éléments antennaires d'une antenne, à appliquer par le calculateur au vérin, ainsi qu'accessoirement la facette des antennes à utiliser localement. L'espacement peut être déduit par tests successifs.
La description donnée ci-dessus s'applique sans sortir du cadre de l'invention à une structure antennaire dans laquelle on a 2 facettes ou 2 patchs par plan vertical ou niveau vertical. Un exemple est donné à la figure 9 qui schématise 4 niveaux N-i , N2, N3, N4 comprenant chacun 2 facettes ou patchs Pi sur un même plan. Une telle structure permet de diminuer la hauteur totale de l'antenne par rapport à une disposition d'éléments antennaires avec une seule facette par niveau tout en mettant en œuvre une pièce mécanique qui équilibre les poids et les efforts.
Il est aussi possible d'envisager une structure comprenant 20 secteurs répartis sur 360° et sur 5 niveaux, par exemple similaires aux niveaux représentés à la figure 9, chaque niveau N-i , N2, N3, N4, N5, figure 10, comprenant 4 patchs Ρ-ι , P2, P3, P4 décalés de 90° les uns par rapport aux autres. Cette structure à 20 secteurs permet d'obtenir un gain plus important tout en permettant de réduire les couplages entre les facettes d'étages ou de niveaux successifs. La structure en paliers permet de resserrer le diamètre du mât support d'antenne et d'avoir du recouvrement.
Sans sortir du cadre de l'invention, la structure antennaire et le vérin seront protégés par un radôme unique profilé dans le cas d'utilisation sur des bateaux très rapides, afin de minimiser les phénomènes de frottements dans l'air. L'antenne antennaire selon l'invention présente notamment les avantages suivant : la disposition des éléments antennaires en colimaçon permet de disposer d'une antenne plus compacte en largeur, par diminution du diamètre, une diversité verticale réglable en fonction des conditions de transmission, la possibilité d'intégrer l'ensemble dans un radôme et surtout avec plus de gain. La possibilité de contrôler dynamiquement l'espacement entre deux antennes permet de s'adapter aux conditions d'évanouissement ou fading par muiti trajet soustractifs et à configurer l'ensemble à tout moment pour éviter le trou de fading dans le diagramme de réception.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Antenne compacte à diversité ajustable pour la communication entre un premier dispositif équipé d'une première antenne B et un deuxième dispositif équipé d'une deuxième antenne compacte A, le deuxième dispositif étant situé à une distance D du premier dispositif, la communication entre les deux dispositifs pouvant engendrer des trajets réfléchis sur la surface d'un milieu liquide caractérisée en ce que l'antenne compacte A comporte au moins les éléments suivants :
• un mât (32, 40, 90) sur lequel sont disposés au moins un premier bloc antennaire Ai et un deuxième bloc antennaire A2 situés à une distance Δ entre eux, la distance étant réglable en fonction du paramètre distance D entre les nœuds, de hauteur H-ι de la première antenne, de hauteur H2 de la deuxième antenne, prises par rapport à un niveau de référence,
• le premier bloc antennaire (A-i) est constitué d'au moins deux éléments antennaires disposés respectivement sur un premier support (81 ) correspondant à un niveau N, et un deuxième support (82), situés l'un au-dessus de l'autre, et disposés autour du mât de l'antenne, les éléments antennaires (Pu , P-|2, P13, P ) du premier support (81 ) étant décalés d'un angle a donné par rapport aux éléments antennaires (P21 , P22, P23, P24) du deuxième support (82),
• le deuxième bloc antennaire (A2) est constitué d'au moins deux éléments antennaires disposés respectivement sur un premier support (83) et un deuxième support (84), situés l'un au-dessus de l'autre, et disposés autour du mât de l'antenne, les éléments antennaires (P31 , P32, P33, P34) du premier support (83) étant décalés d'un angle β donné par rapport aux éléments antennaires (P4i , P42, P43, P44) du deuxième support (84),
• des moyens de réglage de la distance Δ. 2 - Antenne compacte selon la revendication 1 caractérisée en ce que le premier bloc antennaire A-i et/ou le deuxième bloc antennaire A2 comporte chacun 5 niveaux (N-i , N2, N3, N4) ou support d'éléments antennaires, chaque niveau comprenant 4 éléments antennaires (Ρ-ι , P2, P3, P4) disposés à 90° les uns des autres et formant une structure à 20 secteurs.
3 - Antenne compacte selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'un bloc antennaire (A-i ) est composé d'un premier support comprenant 4 parties planes (21 1 , 22-i , 23-i , 24-i ) recevant chacune une antenne patch (Pu , P12, P13, P ) et d'un deuxième support comprenant
4 parties planes recevant chacune une antenne patch, le deuxième support étant orienté à 45° par rapport au deuxième support.
4 - Antenne compacte selon la revendication 1 caractérisé en ce que le mât central (32) est composé d'une plaque (31 ) à sa base et d'un système de cannelures C pour un blocage en rotation, et en ce que le support des éléments antennaires est une pièce adaptatrice (50) de forme circulaire et comprenant un nombre I de parties planes égal au nombre d'éléments antennaires associé à un support.
5 - Antenne compacte selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les moyens de réglage de la distance Δ sont constitués d'un vérin à double effet. 6 - Antenne compacte selon la revendication 5 caractérisée en ce que dans le cas de communication entre deux navires, elle est équipée de moyens de pilotage dynamique du vérin à double effet, suite à la réception des paramètres suivants : la position des navires, la hauteur des antennes équipant les navires. 7 - Système antennaire comprenant au moins une antenne compacte selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que l'antenne est disposée sur un dispositif mobile et en ce qu'il comporte un radôme ayant une forme adaptée pour diminuer les phénomènes de friction lors du déplacement du dispositif équipé de l'antenne.
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