WO2017155378A1 - Antenne pentacle originale avec double fonctionnement simultané ou alternatif dans les bandes x et ku pour la prévention du trafic routier - Google Patents
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- WO2017155378A1 WO2017155378A1 PCT/MA2017/000005 MA2017000005W WO2017155378A1 WO 2017155378 A1 WO2017155378 A1 WO 2017155378A1 MA 2017000005 W MA2017000005 W MA 2017000005W WO 2017155378 A1 WO2017155378 A1 WO 2017155378A1
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- 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 present invention relates to a national symbol soas form of miniature original printed antenna derived from the shape of theixie flag and dedicated to traffic prevention applications in the two bands X and KU simultaneously or alternately.
- Our antenna has good characteristics in terms of bandwidth, reflection coefficient, standing wave ratio and onmidirectional radiation.
- micro-ribbons antennas whose shape and dimensions allow them to be integrated in the transmission and reception modules. on the same substrate.
- the various radar systems such as Synthetic Aperture Radar (SAR), Shuttle Imaging Radar, Road Control Radars and other wireless communication systems operate in the Ku and X bands.
- SAR Synthetic Aperture Radar
- the micro-ribbons antennas are the first options of this high frequency band, as in X-band because of its low cost, light weight and robustness.
- Micro-ribbons antennas are one of the most commonly used antennas due to many advantages such as lightness, low manufacturing costs, flat configuration and ability to be integrated into microwave circuit boards.
- these antennas are very suitable for various applications such as wireless communication systems, cell phones, satellite communication systems and radar systems.
- suitable frequency bands for this purpose include the frequency range from SGHz to 18GHz. These include X, KU bands used for communication and very high frequency (UHF) purposes.
- the present invention of pentacie antenna is intended for radar applications and mainly radar to control violators at speed limits, operating in the bands of 9GHz and 18GHz frequencies. These radars are used to measure the speed of vehicles and to overcome drawbacks on current transmitters, by replacing existing antennas with others of small size, low weight and minimum cost, while retaining their use in the allocated frequency bands and satisfying the requirements of the standards in terms of adaptation, bandwidth, gain and finally radiation openings.
- Figure 2 shows the simulation result for the reflection coefficient S 11 of the pentacle antenna.
- Figure 3 shows the simulation result for the TOS of the pentacle antenna.
- Figure 4 shows the simulation result for the gain of the pentacle antenna.
- Figure 5 illustrates the 2D and 3D radiation pattern results of the pentacle antenna.
- Figure 6 illustrates the results of the distribution of the E and H fields of the pentacle antenna.
- Figure 7 shows the type of connector used, for example a coaxial SMA connector.
- Table 1 shows all the parameters obtained from the pentacle antenna.
- the antenna consists of a pentacle shaped patch having optimal characteristics and reduced dimensions.
- the permittivity ⁇ r is chosen in such a way that it gives us a better efficiency and a greater width of the frequency band.
- a coaxial SMA connector is used for power supply to increase bandwidth and gain. This antenna is suitable for speed control radar offender applications, especially and simultaneously in X and KU bandwidths.
- the patch shape is similar to a pentacle .
- the different parameters such as reflection coefficient, TOS, gain, radiation pattern in 2D and. 3D, E and H field distributions are simulated and presented.
- the design of the antenna requires the basic calculations for the dimensioning, the choice of the structure and the simulation which allows us more advantage to optimize the chosen structure.
- the goal is essentially to design a broadband antenna for applications in both X and KU bands.
- Figure 2 shows the variation of the reflection coefficient S 11 of the proposed antenna.
- the first band ranging from 8.82GHz to 10.92GHz is allocated to the X band with a 2.1GHz bandwidth and a resonant frequency of 9.37GHz.
- the second band ranging from 11.1 GHz to 17.97 GHz, is allocated to the KU band, which is widely used in traffic control and other radar applications, having a width of 6.S7 GHz with several resonant frequencies at 11.77 GHz, 12.97GHz, R27GHz and 15.95GHz.
- the Characteristic of the band uitra affordge allowed us to cover applications in X band and KU band, and more precisely our objective which is the road control through a radar antenna.
- Figure 3 shows the variation of the TOS as a function of frequency.
- the value of the TOS is less than the value 2 along the two frequency bands, which justifies the good adaptation of our antenna.
- the two X and KU allocated bands is an innovative feature of this antenna because the existing micro-tape patch antennas have very narrow bandwidths.
- Figure 5 illustrates the radiation patterns of the pentacic antenna at frequencies 9.37 GHz, 1.7 GHz, 12 GHz and 15.95 GHz in both planes E and M.
- the radiation is relatively stable over the entire frequency band.
- Figure 6 illustrates the distribution of the E and H fields at various points at the element level of radiation.
- Table 1 shows us all the parameters obtained for our pentacic antenna, as well as the technical characteristics.
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
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- Waveguide Aerials (AREA)
- Details Of Aerials (AREA)
Abstract
Antenne pentacle pour les applications radars de prévention routière, qui permet le choix d'un fonctionnement soit simultané ou alternatif dans les deux bandes X et KU, alimentée via un connecteur SMA femelle de type JACK à un seul accès. L'invention concerne une antenne originale symbolique de substrat rectangulaire et de patch en pentacle. C'est un dispositif d'émission réception électromagnétique permettant de rayonner en Ultra Large Bande ULB en utilisant un connecteur coaxial permettant d'avoir un meilleur gain, deux larges bandes passantes, une taille réduite, une bonne adaptation pour les bandes de fréquence X et KU avec un coût de production faible. Elle est constituée d'un seul patch en pentacle relié à la sortie par une sonde coaxiale. L'antenne est alimentée directement par un connecteur coaxial Le point d'alimentation est uni à un connecteur SMA (Figure 7) inséré dans le plan de masse permettant par la suite d'augmenter le gain, la directivité et la bande passante. Le dispositif selon l'invention est particulièrement adapté aux applications radars de contrôle des contrevenants aux limites de vitesse opérant dans les bandes X et KU.
Description
Titre : Antenne pentacle originale avec double fonctionnement simultané ou alternatif dans les bandes X et KU pour la prévention du trafic routier
DESCRIPTION :
La présente invention concerne un symbole nationai soas forme d'antenne imprimée originale miniature tirée de la forme du drapeau marocain et dédiée aux applications de prévention de la circulation routière dans les deux bandes X et KU simultanément ou alternativement. Notre antenne présente de bonnes caractéristiques en termes de bande passante, coefficient de réflexion, rapport d'ondes stationnaires et rayonnement onmidirectionnel.
Panni les antennes développées au cours de ces dernières années qui font l'objet de nombreuses recherches et développements, nous pouvons citer les antennes micro-rubans dont la forme et les dimensions leurs permettent d'être intégrés dans les modules d'émission et de réception sur le même substrat.
Les différents Systèmes radar, tels que le radar à synthèse d'ouverture (SAR), radar imagerie navette, les radars de contrôle routier et d'autres systèmes de communication sans fil fonctionnent dans les bandes Ku et X. Les antennes micro-rubans sont les premières- options de cette bande de fréquence élevée, comme en bande X en raison de son faible coût, son poids léger et sa robustesse.
Les antennes micro-rubans sont l'un des antennes les plus couramment utilisées en raison de nombreux avantages tels que la légèreté, leurs faibles coûts de fabrication, une configuration plane et la capacité d'être intégrer dans les circuits imprimées microondes.
Ainsi, ces antennes sont très appropriés pour diverses applications telles que les systèmes de communication sans fil, les téléphones cellulaires, les systèmes de communication par satellite et les systèmes radar.
Afin d'établir la liaison de communication entre un utilisateur et le radar de contrôle des vitesses de circulation des voitures dans les voies routières, seules les fréquences sélectionnées peuvent être utilisées. En général, les bandes de fréquences qui conviennent â cette fin comprennent la gamme de fréquences comprise entre SGHz et 18GHz. Celles-ci comprennent les bandes X, KU utilisées à des fins de communication et à très haute fréquence (UHF).
Dans cet objectif,, une nouvelle antenne sous forme d'un pentacie originale simple et miniaturisée destinée à des applications aux systèmes radars de contrôle routier est conçue et proposée.
Vidée originale était de concevoir une antenne sous tonne de drapeau marocain avec des paramètres de conception, optimaux choisis pour atteindre les dimensions compactes ainsi que les meilleures caractéristiques possibles telles que haute efficacité de rayonnement, un gain élevé, etc.
Notre cahier de charges de la réalisation a été basé sur les exigences des systèmes UHF qui présente de bonnes performances sur la bande de fréquence alloué à l'UHF par la commission IEEE.
Les antennes existantes sont faites par des structures planaires qui sont difficiles à mettre en œuvre eî présentent un encombrement et des problèmes de réalisation. Far conséquent, ces antennes sont de grande taille, dé grand poids et d'un coût de réalisation important.
La présente invention d'antenne pentacie a pour but les applications radars et principalement les radars pour contrôler les contrevenants aux limites de vitesse, opérant dans les bandes de
fréquences 9GHz et 18GHz. Ces radars servant à mesurer la vitesse des véhicules et de remédier à des inconvénients sur les émetteurs actuels, en permettant de remplacer les antennes existantes par d'autres de faible taille, de faible poids et pour un coût minimum, tout en conservant leur utilisation dans les bandes de fréquences allouées et en satisfaisant les exigences des normes en terme d'adaptation, de bande passante, du gain ei finalement des ouvertures de rayonnement.
Objectifs, caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donné à titre d'exemple non limitatif, en référence aux illustrations indexées dans lesquels ;
• La figure 1 illustre la structure de l'antenne pentacle :
a) Face supérieure b) Face de côté
• La figure 2 représente le résultat de simulation pour le coefficient de réflexion S11 de l'antenne pentacle.
• La figure 3 représente le résultat de simulation pour le TOS de l'antenne pentacle.
• La figure 4 représente le résultat de simulation pour le gain de l'antenne pentacle.
• La figure 5 illustre les résultats de diagramme de rayonnement 2D et 3D de l'antenne pentacle.
• La figure 6 illustre les résultats de la distribution des champs E et H de î 'antenne pentacle. a) Champ E b) Champ H
• La figure 7 représente le type de connecteur utilisé, à titre d'exemple un connecteur SMA coaxiaie.
• Le tableau 1 montre l'ensemble des paramètres obtenus de l'antenne pentacle.
En référence à la figure 1, l'antenne est réalisée sur un substrat FR4 epoxy de largeur W(l) et longueur L(2) avec une constante diélectrique εr=4.4 et d'épaisseur h (3). L'antenne se compose d'un patch sous forme pentacle ayant des caractéristiques optimales et des dimensions réduites.
La permittivitè εr est choisie de telle sorte qu'elle nous donne un meilleur rendement et une grande largeur de la bande de fréquence. Un connecteur SMA coaxiaie est utilisé pour l'alimentation afin d'augmenter la bande passante et le gain. Cette antenne est adaptée aux applications radars de contrôle des contrevenants aux limites de vitesse, spécialement et simultanément dans les largeurs de bandes X et KU.
La forme de patch est similaire à un pentacle
. Les différents paramètres tels que coefficient de réflexion, TOS, le gain, diagramme de rayonnement en 2D et. 3D, distributions des champs E et H sont simulées et présentés.
La conception de l'antenne nécessite les calculs de base pour le dimensionnement, le choix de la structure et la simulation qui nous permet d'avantage d'optimiser la structure choisie. L'objectif consiste essentiellement à concevoir une antenne large bande pour les applications dans les deux bandes X et KU.
Nous avons effectué la simulation avec le logiciel HFSS. Nous avons choisi un substrat, calculé la largeur, la longueur, constante diélectrique effective, ce qui nous a permis d'avoir la structure proposée ci-dessus dans la figure 1.Les résultats des différents paramètres de l'antenne sont présentés dans les figures ci-dessous.
La figure 2 montre la variation du coefficient de réflexion S11 de l'antenne proposée. Nous notons que pour
l'antenne est bi-bandes, la première bande qui s'étale de 8.82GHz à 10.92GHz est allouée à la bande X présentant une largeur de 2.1GHz et une fréquence de résonne à 9.37GHz. La deuxième bande s'étale dé 11.1GHz à 17.97GHz est allouée â la bande KU, qui est très utilisée dans ie contrôle routier et d'autres applications radars, présentant une largeur de 6.S7GHz avec plusieurs fréquences de résonances à 11.77GHz, 12.97GHz, R27GHz et 15.95GHz. En effet, la
caractéristique de la bande uitra iarge nous a permis de couvrir les applications en bande X et en bande KU, et plus précisément notre objectif qui est le contrôle routier â travers une antenne radar.
La figure 3 présente la variation du TOS en fonction de la fréquence. La valeur du TOS est inférieure à la valeur 2 le long des deux bandes de fréquences, ce qui justifie la bonne adaptation de notre antenne.
Sur la figure 4, la variation du gain en fonction de ia fréquence est illustrée. Les bonnes valeurs obtenues sur toute la bande de fréquence qui nous intéresse, qui est [8GHz- 18GHz], sont très satisfaisantes pour l'application en question.
Les deux bandes allouées X et KU est une caractéristique innovante de cette antenne car les antennes patchs micro-rubans existantes présentent des bandes passantes très étroites.
La figure 5 illustre les diagrammes de rayonnement de l' antenne pentacie aux fréquences 9.37GHz, 1 .1.77GHz, 12GHz et 15.95GHz dans les deux plans E et M. Le rayonnement est relativement stable sur toute la bande de fréquence. Nous remarquons un comportement onmidirectionnel presque stable sur la bande de fréquence étudiée. Un comportement bidirectionnel dans un plan principal et omnidirectionnel dans P autre, voir directive, ce qui aurait pour conséquence une bonne couverture.
La figure 6 illustre la distribution des champs E et H dans des divers points au niveau de F élément, de rayonnement.
Le tableau 1 nous montre F ensemble des paramètres obtenus pour notre antenne pentacie, ainsi que les caractéristiques techniques.
Claims
1. Une antenne sous forme d'un pentacle en technologie microruban destinée à des applications aux systèmes radars de contrôle routier caractérisée en ce que :
• Sa géométrie comme suit :
Une zone (1) de substrat FR4_epoxy avec une constante diélectrique εr=4.4 de largeur W(1) et de longueur L(2) et d'épaisseur h (3).
Une zone (2) un patch sous forme pentacle
Une zone (3) un plan de masse complet.
• Son alimentation est au centre du penctale via un seul connecteur SMA
• Sa dimension est de surface 75 x 75mm2
• Elle est bi-bande (8,82GHz- 10,92GHz et 1 1,1 GHZ47,97GHz)
2. L'antenne sous forme d'un pentacle en technologie mieroruban selon la revendication 1 est caractérisée par le fonctionnement alternatif entre les deux bandes X et KU qui sont les deux bandes de surveillance routière par rapport aux antennes existantes qui fonctionnent seulement à une seule bande.
3. L'antenne sous forme d'un pentacle en technologie microruban selon la revendication 1 et 2, caractérisée en ce qu'elle a une adaptation d'entrée pour les bandes de fréquences avec un taux d'onde stationnaire inférieure à 2.
4. L'antenne sous forme d'un pentacle en technologie mieroruban selon la revendication 1 et 2, caractérisée en ce qu'elle a un gain obtenu élevé de 12dB et des ouvertures du rayonnement appliquées aux radars de surveillance des contrevenants aux limites de vitesse.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| MA38888A MA38888A1 (fr) | 2016-03-07 | 2016-03-07 | Antenne pentacle originale avec double fonctionnement simultané ou alternatif dans les bandes x et ku pour la prévention du trafic routier |
| MA38888 | 2016-03-07 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2017155378A1 true WO2017155378A1 (fr) | 2017-09-14 |
Family
ID=59363195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/MA2017/000005 WO2017155378A1 (fr) | 2016-03-07 | 2017-03-07 | Antenne pentacle originale avec double fonctionnement simultané ou alternatif dans les bandes x et ku pour la prévention du trafic routier |
Country Status (2)
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|---|---|
| MA (1) | MA38888A1 (fr) |
| WO (1) | WO2017155378A1 (fr) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112271450A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-01-26 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 一种容性加载贴片天线 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201094138Y (zh) * | 2007-05-18 | 2008-07-30 | 李建刚 | 多方向远程全频道电视接收天线 |
| EP2273610A1 (fr) * | 1999-09-20 | 2011-01-12 | Fractus, S.A. | Antenne multi niveau |
-
2016
- 2016-03-07 MA MA38888A patent/MA38888A1/fr unknown
-
2017
- 2017-03-07 WO PCT/MA2017/000005 patent/WO2017155378A1/fr active Application Filing
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2273610A1 (fr) * | 1999-09-20 | 2011-01-12 | Fractus, S.A. | Antenne multi niveau |
| CN201094138Y (zh) * | 2007-05-18 | 2008-07-30 | 李建刚 | 多方向远程全频道电视接收天线 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| BRAJRAJ SHRAMA ET AL: "Broadband Semielliptical Patch Antenna with Semicircular Ring Slot for WiMax Application", CHINESE JOURNAL OF ENGINEERING, vol. 2014, 19 June 2014 (2014-06-19), pages 1 - 7, XP055395632, DOI: 10.1155/2014/379073 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112271450A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-01-26 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 一种容性加载贴片天线 |
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| MA38888A1 (fr) | 2018-03-30 |
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