EP2599159A1 - Antenne imprimee a rayonnement directif de preference optiquement transparente - Google Patents

Antenne imprimee a rayonnement directif de preference optiquement transparente

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Publication number
EP2599159A1
EP2599159A1 EP11735654.3A EP11735654A EP2599159A1 EP 2599159 A1 EP2599159 A1 EP 2599159A1 EP 11735654 A EP11735654 A EP 11735654A EP 2599159 A1 EP2599159 A1 EP 2599159A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
plane
antenna
annular slot
radiation
conductive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11735654.3A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Xavier Castel
Franck Colombel
Eduardo Motta Cruz
Mohamed Himdi
Julien Hautcoeur
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bouygues Telecom SA
Original Assignee
Bouygues Telecom SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bouygues Telecom SA filed Critical Bouygues Telecom SA
Publication of EP2599159A1 publication Critical patent/EP2599159A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • H01Q9/0464—Annular ring patch
    • 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
    • H01Q1/1271—Supports; Mounting means for mounting on windscreens
    • 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
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/246—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for base stations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/10—Resonant slot antennas
    • H01Q13/106—Microstrip slot antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/10—Resonant slot antennas
    • H01Q13/16—Folded slot antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/24—Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction

Definitions

  • the invention relates to the field of telecommunications and particularly that of printed antennas for mobile cellular networks.
  • the invention more particularly relates to a printed antenna and in particular an optically transparent printed antenna whose ground plane is constituted by an optically transparent conductive deposit, preferably in the form of a grid.
  • the invention is particularly applicable in the context of UMTS 2000 telecommunications (in English, "Universal Mobile Telecommunications Standard 2000").
  • a printed antenna usually comprises a ground plane, a radiation plane comprising one or more radiating elements and a dielectric substrate (for example air) interposed between the ground plane and the radiation plane.
  • a dielectric substrate for example air
  • the radiating element usually consists of a conductive square surface printed on the radiation plane and fed by a microstrip line printed on the radiation plane or well on another plane disposed between the ground plane and the plane of radiation.
  • An object of the invention is to improve the performance of printed antennas of known type.
  • the invention relates to a printed antenna comprising: a ground plane constituted by at least one conductive deposit; a radiation plane disposed above the ground plane, the radiation plane comprising a radiating element.
  • the antenna of the invention is characterized in that the radiation plane comprises a conductive deposit, in that the radiating element is constituted by discontinuities formed in the conductive deposit, the discontinuities forming an annular slot and at least two slots linearly arranged around the annular slot and in that the antenna further comprises a feed plane disposed above the ground plane, the feed plane comprising a conductive deposit defining an electric dipole, the linear slots being intended for electromagnetically coupled to the annular slot and the electric dipole of the feed plane is intended to be electromagnetically coupled to the annular slot.
  • the antenna of the invention has a broadband operation which results from the following mechanisms:
  • the antenna of the invention makes it possible, because of the structure of the radiating element, to have a wider frequency band of adaptation and radiation patterns in the horizontal and vertical planes are narrower compared to a conventional patch antenna.
  • the conductive deposit may be such that the antenna is optically transparent.
  • the dimensions of the linear slits and of the electric dipole of the feed plane are such that they define each of the dipoles ⁇ / 2;
  • the radiating element is disposed above the supply line, the annular slot and the linear slots being concentric;
  • the supply line is constituted by at least one conductive deposit of a first constant width on a first portion of the line, a second constant width on a second portion of the line, the second portion being in the extension of the first part, and a third constant width on a third part of the line, the third part being in the extension of the second part and is vis-à-vis the radiating element;
  • the junction between the third part and the second part is centered on the portion of the annular slot crossing said junction;
  • the annular slot of the radiating element is connected at two points of the third part of the supply line, each point being respectively disposed at intersections between the supply line and the annular slot;
  • the annular slot of the radiating element is of generally rectangular shape
  • the conductive deposition of the ground plane and / or the radiation plane and / or the power plane is a mesh conductor such that the plane containing said mesh is optically transparent;
  • o of the ground plane varies locally according to the electromagnetic activity of the radiating element placed vis-à-vis;
  • the radiation plan locally varies according to its electromagnetic activity
  • the supply plan varies locally according to the electromagnetic activity of the power supply line
  • the ground plane and / or the power plane and / or the radiation plane rest on a transparent or flexible transparent substrate (s), plane (s) ) or curve (s) to fit a conformal surface, the substrate (s) being preferably made of glass;
  • each plane is separated by a dielectric substrate, the dielectric substrate is a gas, preferably air;
  • the discontinuities are formed by removing the conductive deposit so as to draw the linear slots and the annular slots.
  • the invention relates to an antenna array comprising a plurality of antennas according to the first aspect of the invention.
  • the antennas are arranged, on a panel, relative to one another according to at least one tree structure.
  • FIG. 1 illustrates a three-dimensional view of the antenna of the invention
  • FIG. 2 illustrates a side view of the antenna of the invention
  • FIG. 3 illustrates a view from above of the antenna of the invention
  • FIG. 4 illustrates a view from above of the radiation plane of the antenna of the invention
  • FIG. 5 illustrates a view from above of the antenna supply plane of the invention
  • FIG. 6 illustrates a view from above of the ground plane of the antenna of the invention
  • FIG. 7 illustrates a detailed view of the radiating element of the radiation plane of the antenna of the invention.
  • FIGS. 8a, 8b and 8c illustrate the adjustment of the misalignment of the antenna of the invention
  • FIG. 9 illustrates a diagram of an antenna array comprising several antennas of the invention.
  • FIGS. 10a and 10b respectively show a view from above and a three-dimensional view of a conventional "patch" antenna as known;
  • FIGS. 11a and 11b illustrate performances of the antenna of the invention compared to those of a conventional antenna known as "patch" as known;
  • FIGS. 12a and 12b illustrate the progressive misalignment of the main lobe of the radiation pattern of the antenna of the invention
  • FIG. 13 illustrates a tri-sectoral arrangement of several antennas of the invention mounted on a base station.
  • FIGS. 1 to 13 Reference is made hereinafter to FIGS. 1 to 13.
  • optically transparent material is meant in the description which follows a material which is transparent in at least a part of the field of visible light, passing at least about 30% of this light, and preferably more than 60% of the light. light.
  • the printed antenna comprises a ground plane 10 constituted by a conductive deposit 100, a radiation plane 30 disposed above the ground plane 10, the radiation plane 30 comprising a radiating element 31, 32, 33.
  • the feed plane 20 comprises a conductive deposit defining an electromagnetic dipole 21.
  • Each plane 10, 20, 30 is for example a glass substrate with a thickness of between 1 and 5 mm, typically 1. 1 mm in size between 300 x 300 and 500 x 500 mm 2 , typically 400 x 400 mm 2 .
  • the antenna also comprises a dielectric substrate 3 disposed between the ground plane 10 and the feed plane 20 on the one hand and between the feed plane 20 and the radiation plane 30 on the other hand.
  • the dielectric substrate 3 is, for example, a gas (neutral: nitrogen, argon, etc.), preferably air or a material with low magneto-dielectric constants.
  • the dielectric substrate 3 is, for example, of a thickness of between 4 and 12 mm, typically 8 mm.
  • Each plane 10, 20, 30 comprises a conductive deposit 100, 200, 300 which according to the plane 10, 20, 30 auguel is described or not described a pattern, the assembly consisting of the planes 10, 20, 30 allowing get a antennal function.
  • the pattern is either directly defined by the conductive deposit or by discontinuities. Such discontinuities include removal of material in a conductive deposit.
  • a plate 23 comprising a coaxial plug 213 is connected to the conductive dipole 21 of the supply plane, this plate 23 further allows to connect the ground plane 10 and radiation 30.
  • the conductive deposits 100, 200, 300 are advantageously positioned on the upper surface of the ground plane 10 and the feed plane 20 and on the lower surface of the radiation plane 30 so that the deposit 200 of the feed plane 20 and the deposition 300 of the radiation plane 300 are separated by the dielectric substrate 3.
  • the deposition 100 of the ground plane 10 and the deposition 200 of the feed plane are in turn separated by the thickness of the substrate comprising the feed plane and the dielectric substrate 3.
  • the ground plane 10 is completely covered with a conductive deposit 100 without or with discontinuities.
  • discontinuity means localized or non-localized removal of the material constituting the conductive deposit.
  • the feed plane 20 comprises a conductive deposit which forms an electric dipole 21.
  • This electric dipole has dimensions to form a dipole ⁇ / 2. Note that beyond the electric dipole 21, there is no conductive deposit.
  • the electric dipole 21 is constituted by at least one conductive deposit of a first constant width on a first portion 210 of the electric dipole 21, a second constant width on a second portion 21 1 electric dipole 21, the second portion being in the extension of the first portion 210, and a third constant width on a third portion 212 of the electric dipole 21, the third portion being in the extension of the second portion 21 1 and is vis-à-vis of the radiating element.
  • the width of the third portion 212 is greater than the width of the second portion 21 1.
  • misalignment of an antenna for UMTS cellular networks is generally used in the vertical plane of the radiation patterns.
  • the antenna of the invention makes use of a dipole ⁇ / 2 whose excitation is at its ends, where the electric fields radiated by said dipole are the strongest.
  • the radiation plane 30 is constituted by a conductive deposit 300.
  • the radiating element consists of discontinuities 31, 32, 33 formed in the conductive material 300, the discontinuities forming an annular slot 33 and two linear slots 31, 32 flanking said slot 33.
  • This annular slot structure in association with the two linear slots 32, 33, makes it possible to have a wider band of adaptation frequencies and radiation patterns in the horizontal and vertical planes that are narrower compared to a conventional patch antenna. .
  • Adjustment of the adaptation strip is achieved by controlling several parameters, such as, for example, the opening size of the linear slots 31 and 32; the spacing between the linear slots 31, 32 and the slot 33.
  • the angular aperture of the half-power horizontal radiation pattern can be controlled by weighting the amplitude of the signal feeding the two points of the annular slot.
  • the angular misalignment of the main lobe of the horizontal radiation pattern is controlled by the weighting of the phase of the signal supplying the two points of the annular slot.
  • the optimized dimensions (see FIG. 7) of the antenna, and in particular the pattern drawn on the radiation plane for the antenna operating around 2 GHz, are given here in a non-limiting manner.
  • the annular slot 33 here takes a simplified square shape with a slot width of 7.5 mm and 58 mm on the outer side, the tips of the rectangular slot being bevelled at 45 ° to a depth corresponding to the width of the slot.
  • the two linear slots are two slits 6 mm wide and 86.6 mm long outside, in the bevelled form of the annular slot to form 90 ° segments of 10 mm in length. They are spaced 86.6 mm apart from each other, centered around the annular slot and disposed on one side and the other side of the axis of the supply line 212. This line has a length of 55 mm and width of 27 mm.
  • the annular slot consists of four parts: a lower left part 334, a lower right part 333, a left upper part 331 and a right upper part 332.
  • the annular slot 33 is centered on an orthonormal reference X, Y taken in the radiation plane.
  • Each portion 331, 332, 333, 334 schematically corresponds to a quadrant of the X, Y mark.
  • the radiating element 33 can relatively relocate relative to the conductive deposit 21 of the supply plane to modify the misalignment of the radiation pattern of the antenna.
  • FIGS. 8a, 8b and 8c illustrate the positioning of the radiating element with respect to the conductive deposit 21.
  • the modification of the misalignment of the antenna is obtained by shifting the point B with respect to the point A along a straight line which passes through the points A and B, which line is also a longitudinal axis of symmetry of the third part 212.
  • the annular slot is excited electromagnetically at two diametrically opposite points by the electric dipole 21 of the feed plane located below the annular slot.
  • the conductive deposits 100, 200, 300 may be formed in any conductive material, for example a copper deposit.
  • the conductive deposits 100, 200, 300 may be optically transparent or not.
  • an optically transparent antenna is preferred.
  • the optically transparent printed antenna is obtained by using, for the ground, radiation and power planes, transparent dielectric substrates of the glass or plexiglass type.
  • the optically transparent conductive deposit is, for example, indium oxide doped with tin ITO or with silver-doped tin oxide AgHT deposited on a plastic film (for example a polyester film).
  • the conductive deposits can be replaced by a conductive mesh.
  • the mesh used has a number of parameters that influence optical transparency.
  • the sizing of the conductive mesh 100 of the ground plane 10 may vary locally depending on the electromagnetic activity of the radiating element 31, 32, 33
  • the ground plane 10 it is also possible to adjust the size of the mesh of the radiation plane 30 as a function of its local electromagnetic activity.
  • the mesh is tightened and elsewhere the mesh is released to gain optical transparency without degrading the overall radio performance of the antenna.
  • the mesh of the conductive deposit 21 of the supply plane will be narrowed to allow electromagnetic coupling with the radiation plane (in particular the annular slot), the tightening of the mesh may be maximum close to the coaxial plug 213 (sheet or metal layer without any recess).
  • the meshes of the radiation plane 300 and the ground plane 100 will be gradually released and / or assigned discontinuities in the vicinity of the edges of the antenna to limit the radiation of the rear face (see on this subject the request for patent FR 10/50392).
  • the conductive mesh is for example made of iron, nickel, chromium, titanium, tantalum, molybdenum, tin, indium, zinc, tungsten, platinum, manganese, magnesium, lead, preferably silver, copper, gold or aluminum or metal alloy chosen according to the electrical conductivity. It typically takes the form of a grid whose ratio between the size of the openings of the mesh and the width of the tracks of the mesh defines the level of optical transparency of the ground plane, the feed line of the feed plane and the radiation plan.
  • the dimensioning of the mesh is characterized by its pitch (or periodicity), by the width and thickness of the conductive tracks (or by the opening made in the pitch).
  • the conductive deposit can be obtained by various means.
  • the conductive deposit can thus be made of a metal sheet
  • the conductive deposit can be made physically (PVD), for example by spraying, evaporation under vacuum, laser ablation, etc. or by other means, for example chemical deposition (silver plating, copper plating, gilding, aluminide, tin plating, nickel plating, etc.), by screen printing, by electrolytic deposition, by chemical vapor deposition (CVD, PECVD, OMCVD, ...), etc.
  • the openings of the conductive mesh in the sheet or metal film can be made by standard photolithography from a photomask or mask transferred by laser writing on a reserve and the associated chemical etching, or by tampongraphy followed by a chemical etching , or by ion etching through a mask.
  • the mesh can also be directly produced by screen printing through a screen (in English, "screen printing"), by jet printing of a conductive ink (and annealing associated), by electroforming, by direct writing via decomposition under laser beam of an organometallic, etc.
  • Figure 9 illustrates an example of such a panel.
  • the panel consists of several printed antennas 1 arranged in one or more trees 51.
  • the panel of FIG. 9 comprises sixteen printed antennas 1 arranged on two arbores 51 of four levels arranged relative to each other so that the printed antennas are directed towards the center of the panel 50.
  • the second portion 21 1 of the conductive deposit 21 of the supply plane is inclined at 45 ° with respect to the first portion 210 of the conductive deposit 21 of the supply plane, the first portion 210 of the conductive deposit 21 of the supply plane being perpendicular to a longitudinal axis of symmetry of the panel 50.
  • Such an arrangement allows the formation of a network of linear antennas having a main polarization at 45 °.
  • This conventional "patch” type antenna comprises a square radiating element 90 also derived from the printed technology and often serving as a reference (see FIGS. 10a and 10b).
  • the square patch 90 is powered by a microstrip line 91. These two elements positioned on a substrate 94 under which there is a ground plane 93.
  • the annular slot antenna makes it possible to obtain two major properties for its use in panel antennas for cellular networks:
  • FIG. 11a shows the adaptation levels in dB (Su) as a function of the operating frequency (GHz).
  • a radiating element is commonly considered to be adapted to a bandwidth when its reflection coefficient (Su) is less than -10 dB throughout the band and around its central frequency.
  • the conventional patch is adapted between 1.99 GHz and 2.015 GHz (see curve 102), so its band is 25 MHz or 1.25% bandwidth.
  • the structure presented here is highly resonant.
  • the annular slot antenna is, in turn, adapted between 1.85 GHz and 2.20 GHz (see curve 101), its band is therefore 350 MHz, or 17.3% bandwidth.
  • the annular slot antenna has an enlarged band, which is achieved through the optimized conjugation of the annular slot and linear slots.
  • the annular slot antenna therefore has the advantage of having a frequency band much wider work than the conventional patch antenna.
  • FIG. 11b shows the radiation patterns of the conventional patch antenna and the annular slot antenna.
  • FIG. 13 A tri-sectoral arrangement is shown in Figure 13. This arrangement uses sources with mid-power (-3 dB) apertures at about 65 ° (or about 120 ° to -10 dB).
  • FIG. 11b shows the radiation patterns of the conventional patch antenna (curve 1 12) and the annular slot antenna (curve 1 1 1) for an operating frequency at 2 GHz.
  • the opening at -3 dB is 86 ° for the radiating patch and only 64 ° for the annular slot antenna.
  • this new structure makes it possible to offer a directivity stronger and in accordance with the needs of the tri-sectoral panel antennas by tightening the opening of the radiation pattern and to operate on a band working frequencies, especially in the entire 1900 - 2170 MHz UMTS band.
  • Figure 12a illustrates the H-plane antenna radiation pattern for three positions of point A with respect to point B and with an operating frequency of 2.17 GHz in the UMTS band.
  • the antenna has an identical radiation in the plane E.
  • FIG. 12b illustrates the different positions P1, P2, P3 of point A relative to point B in an X, Y coordinate system centered on the radiating element.
  • point A at position P1 corresponds to a direction of the main lobe in the axis of the radiant source.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

L'invention concerne un antenne imprimée comprenant: un plan de masse (10) constitué par au moins un dépôt conducteur (100);un plan de rayonnement (30) disposé au dessus du plan de masse (10), le plan de rayonnement comprenant un élément rayonnant (31, 32, 33);caractérisée en ce que le plan de rayonnement comprend un dépôt conducteur (300), en ce que l'élément rayonnant est constitué par des discontinuités (31, 32, 33) formées dans le dépôt conducteur (300), les discontinuités dessinant une fente annulaire (33) et au moins deux fentes linéaires (31, 32) disposées autour de la fente annulaire (33) et en ce que l'antenne comprend en outre un plan d'alimentation (20) disposé au dessus du plan de masse, le plan d'alimentation comprenant un dépôt conducteur définissant un dipôle électrique, les fentes linéaires étant destinées à être couplées électromagnétiquement à la fente annulaire et le dipôle électrique du plan d'alimentation est destiné à être couplé électromagnétiquement à la fente annulaire.

Description

ANTENNE IMPRIMEE A RAYONNEMENT DIRECTIF DE PREFERENCE OPTIQUEMENT TRANSPARENTE
DOMAINE TECHNIQUE GENERAL
L'invention concerne le domaine des télécommunications et particulièrement celui des antennes imprimées pour les réseaux cellulaires mobiles.
Et l'invention concerne plus particulièrement une antenne imprimée et notamment une antenne imprimée optiquement transparente dont le plan de masse est constitué par un dépôt conducteur optiquement transparent, de préférence en forme de grille.
L'invention trouve notamment application dans le cadre des télécommunications UMTS 2000 (en anglais, « Universal Mobile Télécommunication Standard 2000 »).
ETAT DE LA TECHNIQUE
Une antenne imprimée comprend habituellement un plan de masse, un plan de rayonnement comprenant un ou plusieurs éléments rayonnants et un substrat diélectrique (par exemple de l'air) interposé entre le plan de masse et le plan de rayonnement.
L'élément rayonnant (en anglais, « patch ») est habituellement constitué d'une surface carrée conductrice imprimée sur le plan de rayonnement et alimentée par une ligne micro-ruban (en anglais, « microstrip ») imprimée sur le plan de rayonnement ou bien sur un autre plan disposé entre le plan de masse et le plan de rayonnement.
La mise en œuvre d'un élément rayonnant carré ne permet toutefois pas de régler suffisamment le diagramme de rayonnement de l'antenne en fonction des applications visées. PRESENTATION DE L'INVENTION
Un objectif de l'invention est d'améliorer les performances des antennes imprimées de type connu.
A cet effet, selon un premier aspect, l'invention concerne une antenne imprimée comprenant : un plan de masse constitué par au moins un dépôt conducteur ; un plan de rayonnement disposé au dessus du plan de masse, le plan de rayonnement comprenant un élément rayonnant.
L'antenne de l'invention est caractérisée en ce que le plan de rayonnement comprend un dépôt conducteur, en ce que l'élément rayonnant est constitué par des discontinuités formées dans le dépôt conducteur, les discontinuités dessinant une fente annulaire et au moins deux fentes linéaires disposées autour de la fente annulaire et en ce que l'antenne comprend en outre un plan d'alimentation disposé au dessus du plan de masse, le plan d'alimentation comprenant un dépôt conducteur définissant un dipôle électrique, les fentes linéaires étant destinées à être couplées électromagnétiquement à la fente annulaire et le dipôle électrique du plan d'alimentation est destiné à être couplé électromagnétiquement à la fente annulaire.
L'antenne de l'invention présente un fonctionnement large bande qui résulte des mécanismes suivants :
- deux couplages électromagnétiques :
o entre le plan d'alimentation et le plan de rayonnement : le dipôle électrique imprimé excite la fente annulaire ;
o au niveau du plan de rayonnement : la fente annulaire
excite les dipôles magnétiques en forme de parenthèses ;
- quatre résonnances : la fente carrée, le dipôle imprimé et de deux dipôles magnétiques en forme de fentes linéaires.
L'antenne de l'invention permet, du fait de la structure de l'élément rayonnant d'avoir une plus large bande de fréquences d'adaptation et des diagrammes de rayonnement dans les plans horizontaux et verticaux plus resserrés par rapport à une antenne patch classique.
En outre, le dépôt conducteur peut être tel que l'antenne soit optiquement transparente.
D'autres aspects de l'antenne selon le premier aspect de l'invention sont les suivants :
- les dimensions des fentes linéaires et du dipôle électrique du plan d'alimentation sont telles qu'elles définissent chacune des dipôles λ/2 ;
- l'élément rayonnant est disposé au dessus de la ligne d'alimentation, la fente annulaire et les fentes linéaires étant concentriques ;
- la ligne d'alimentation est constituée par au moins un dépôt conducteur d'une première largeur constante sur une première partie de la ligne, d'une seconde largeur constante sur une seconde partie de la ligne, la seconde partie étant dans le prolongement de la première partie, et d'une troisième largeur constante sur une troisième partie de la ligne, la troisième partie étant dans le prolongement de la seconde partie et est en vis-à-vis de l'élément rayonnant ;
- la jonction entre la troisième partie et la seconde partie est centrée sur la portion de la fente annulaire croisant ladite jonction ;
- la fente annulaire de l'élément rayonnant est connectée en deux points de la troisième partie de la ligne d'alimentation, chaque point étant respectivement disposé aux intersections entre la ligne d'alimentation et la fente annulaire ;
- la fente annulaire de l'élément rayonnant est de forme générale sensiblement rectangulaire ;
- le dépôt conducteur du plan de masse et/ou du plan de rayonnement et/ou du plan d'alimentation est un maillage conducteur tel que le plan contenant ledit maillage est optiquement transparent ;
- le dimensionnement du maillage conducteur, le cas échéant :
o du plan de masse varie localement selon l'activité électromagnétique de l'élément rayonnant placé en vis-à-vis ; et/ou
o du plan de rayonnement varie localement selon son activité électromagnétique ; et/ou
o du plan d'alimentation varie localement selon l'activité électromagnétique de la ligne d'alimentation ;
- le plan de masse et/ou le plan d'alimentation et/ou le plan de rayonnement repose(nt) sur un (des) substrat(s) transparent(s) rigide(s) ou souple(s), plan(s) ou courbe(s) pour épouser une surface conforme, le(s) substrat(s) étant de préférence en verre ;
- chaque plan est séparé par un substrat diélectrique, le substrat diélectrique est un gaz, de préférence de l'air ;
- les discontinuités sont formées par suppression du dépôt conducteur de manière à dessiner les fentes linéaires et les fentes annulaires.
Selon un second aspect, l'invention concerne réseau d'antennes comprenant une pluralité d'antennes selon le premier aspect de l'invention.
Dans le réseau d'antennes selon le second aspect de l'invention, les antennes sont agencées, sur un panneau, les unes par rapport aux autres selon au moins une arborescence.
PRESENTATION DES FIGURES
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative et doit être lue en regard des figures annexées sur lesquelles : - la figure 1 illustre une vue tridimensionnelle de l'antenne de l'invention ;
- la figure 2 illustre une vue de côté de l'antenne de l'invention ;
- la figure 3 illustre une vue de dessus de l'antenne de l'invention ; - la figure 4 illustre une vue de dessus du plan de rayonnement de l'antenne de l'invention ;
- la figure 5 illustre une vue de dessus du plan d'alimentation de l'antenne de l'invention ;
- la figure 6 illustre une vue de dessus du plan de masse de l'antenne de l'invention ;
- la figure 7 illustre une vue détaillée de l'élément rayonnant du plan de rayonnement de l'antenne de l'invention ;
- les figures 8a, 8b et 8c illustrent le réglage du dépointage de l'antenne de l'invention ;
- la figure 9 illustre un schéma d'un réseau d'antennes comprenant plusieurs antennes de l'invention ;
- les figures 10a et 10b illustrent respectivement une vue de dessus et une vue tridimensionnelle d'une antenne conventionnelle dite « patch » telle que connue ;
- les figures 1 1 a et 1 1 b illustrent des performances de l'antenne de l'invention comparées à celles d'une antenne conventionnelle dite « patch » telle que connue ;
- les figures 12a et 12b illustrent le dépointage progressif du lobe principal du diagramme de rayonnement de l'antenne de l'invention ;
- la figure 13 illustre une disposition tri-sectorielle de plusieurs antennes de l'invention montées sur une station de base.
Sur l'ensemble des figures, les éléments similaires portent des références numériques identiques. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
On fait référence dans ce qui suit aux figures 1 à 13.
On entend dans la description qui suit par matériau « optiquement transparent » un matériau qui est transparent dans au moins une partie du domaine de la lumière visible, laissant passer au moins environ 30% de cette lumière, et de préférence plus de 60% de la lumière.
Description générale de l'antenne
L'antenne imprimée comprend un plan de masse 10 constitué par un dépôt conducteur 100, un plan de rayonnement 30 disposé au dessus du plan de masse 10, le plan de rayonnement 30 comprenant un élément rayonnant 31 , 32, 33.
Elle comprend en outre un plan d'alimentation 20 interposé entre le plan de masse 10 et le plan de rayonnement 30.
Le plan d'alimentation 20 comprend un dépôt conducteur définissant un dipôle électrigue 21 .
Chague plan 10, 20, 30 est par exemple un substrat de verre d'épaisseur comprise entre 1 et 5 mm, typiguement 1 , 1 mm de taille comprise entre 300 x 300 et 500 x 500 mm2, typiguement 400 x 400 mm2.
L'antenne comprend également un substrat diélectrigue 3 disposé entre le plan de masse 10 et le plan d'alimentation 20 d'une part et entre le plan d'alimentation 20 et le plan de rayonnement 30 d'autre part.
Le substrat diélectrigue 3 est, par exemple, un gaz (neutre : azote, argon, ... ), de préférence de l'air ou un matériau à faibles constantes magnéto-diélectrigues.
Le substrat diélectrigue 3 est, par exemple, d'épaisseur comprise entre 4 et 12 mm, typiguement 8 mm.
Chague plan 10, 20, 30 comporte un dépôt conducteur 100, 200, 300 gui selon le plan 10, 20, 30 auguel il se rapporte décrit ou non un motif, l'ensemble constitué par les plans 10, 20, 30 permettant d'obtenir une fonction antennaire. Le motif est soit directement défini par le dépôt conducteur soit par des discontinuités. De telles discontinuités sont notamment un enlèvement de matière dans un dépôt conducteur.
Pour assurer l'alimentation de l'antenne, une plaque 23 comprenant une prise coaxiale 213 est connectée au dipôle conducteur 21 du plan d'alimentation, cette plaque 23 permet en outre de lier entre elles les plans de masse 10 et de rayonnement 30.
Les dépôts conducteurs 100, 200, 300 sont positionnés avantageusement sur la surface supérieure du plan de masse 10 et du plan d'alimentation 20 et sur la surface inférieure du plan de rayonnement 30 de sorte que le dépôt 200 du plan d'alimentation 20 et le dépôt 300 du plan de rayonnement 300 sont séparés par le substrat diélectrique 3.
En outre, le dépôt 100 du plan de masse 10 et le dépôt 200 du plan d'alimentation sont quant à eux séparés par l'épaisseur du substrat comprenant le plan d'alimentation et par le substrat diélectrique 3.
D'autres superpositions sont envisageables, notamment la disposition des dépôts conducteurs du plan de masse 10 et/ou du plan de rayonnement 30 respectivement sur la surface inférieure du plan de masse 10 et/ou sur la surface supérieure du plan de rayonnement 30.
Plan de masse
Le plan de masse 10 est complètement recouvert d'un dépôt conducteur 100 sans ou avec discontinuités.
On précise que l'on entend par discontinuité un enlèvement localisé ou non du matériau constituant le dépôt conducteur.
Plan d'alimentation
Le plan d'alimentation 20 comprend un dépôt conducteur qui forme un dipôle électrique 21 .
Ce dipôle électrique a des dimensions pour former un dipôle λ/2. On note qu'au delà du dipôle électrique 21 , il n'y a pas de dépôt conducteur.
De manière plus précise, le dipôle électrique 21 est constituée par au moins un dépôt conducteur d'une première largeur constante sur une première partie 210 du dipôle électrique 21 , d'une seconde largeur constante sur une seconde partie 21 1 dipôle électrique 21 , la seconde partie étant dans le prolongement de la première partie 210, et d'une troisième largeur constante sur une troisième partie 212 du dipôle électrique 21 , la troisième partie étant dans le prolongement de la seconde partie 21 1 et est en vis-à-vis de l'élément rayonnant.
De préférence, la largeur de la troisième partie 212 est supérieure à la largeur de la seconde partie 21 1 .
En outre, il est possible de régler le dépointage du diagramme de rayonnement de l'antenne en modifiant la position relative de l'élément rayonnant le long des seconde et troisième parties 21 1 , 212 (voir plus bas).
On rappelle que le dépointage d'une antenne pour les réseaux cellulaires UMTS est généralement utilisé dans le plan vertical des diagrammes de rayonnement.
On note que contrairement aux solutions d'alimentation par ligne microruban dont l'excitation optimale se fait normalement à une distance de l'extrémité de la ligne d'une longueur électrique de λ/4, l'antenne de l'invention fait appel à un dipôle λ/2 dont l'excitation se fait au niveaux des ses extrémités, où les champs électriques rayonnés par ledit dipôle sont les plus forts.
Plan de rayonnement
Le plan de rayonnement 30 est constitué par un dépôt conducteur 300. L'élément rayonnant est constitué par des discontinuités 31 , 32, 33 formées dans le matériau conducteur 300, les discontinuités dessinant une fente annulaire 33 et deux fentes linéaires 31 , 32 encadrant ladite fente 33. Cette structure de fente annulaire, en association avec les deux fentes linéaires 32, 33, permet d'avoir une plus large bande de fréquences d'adaptation et des diagrammes de rayonnement dans les plans horizontaux et verticaux plus resserrés par rapport à une antenne patch classique.
Le réglage de la bande d'adaptation est réalisé en contrôlant plusieurs paramètres, comme par exemple, la taille d'ouverture des fentes linéaires 31 et 32 ; l'espacement entre les fentes linéaires 31 , 32 et la fente 33.
En outre, l'ouverture angulaire du diagramme de rayonnement horizontal à mi-puissance peut être contrôlée par la pondération de l'amplitude du signal alimentant les deux points de la fente annulaire.
De plus, le dépointage angulaire du lobe principal du diagramme de rayonnement horizontal est contrôlé par la pondération de la phase du signal alimentant les deux points de la fente annulaire.
On note que par une simple homothétie des dimensions de l'antenne, on peut optimiser son fonctionnement dans des bandes de fréquences inférieures ou supérieures.
On donne ici, de manière non limitative, des dimensions optimisées (voir figure 7) de l'antenne et notamment du motif dessiné sur le plan de rayonnement pour que l'antenne fonctionne autour de 2 GHz.
La fente annulaire 33 prend ici une forme simplifiée carrée avec une largeur de fente de 7,5 mm et de 58 mm de coté extérieur, les pointes de la fente rectangulaire étant biseautées à 45° sur une profondeur correspondante à la largeur de la fente. Les deux fentes linéaires sont deux fentes de 6 mm de largeur et de 86,6 mm de longueur à l'extérieur, suivant la forme biseautée de la fente annulaire jusqu'à former des segments à 90° de 10 mm de longueur. Elles sont espacées entre elles également de 86,6 mm à l'extérieur, centrées autour de la fente annulaire et disposées d'un coté et de l'autre de l'axe de la ligne de l'alimentation 212. Cette ligne possède une longueur de 55 mm et une largeur de 27 mm. Dans le cas illustré sur les figures 7 et 8b, la fente annulaire est constituée de quatre parties : une partie inférieure gauche 334, une partie inférieure droite 333, une partie supérieure gauche 331 et une partie supérieure droite 332.
La fente annulaire 33 est centrée sur un repère orthonormé X,Y pris dans le plan de rayonnement. Chaque partie 331 , 332, 333, 334 correspond schématiquement à un quadrant du repère X, Y.
De manière avantageuse, comme on l'a mentionné ci-dessus, on peut déplacer de manière relative l'élément rayonnant 33 par rapport au dépôt conducteur 21 du plan d'alimentation pour modifier le dépointage du diagramme de rayonnement de l'antenne.
Les figures 8a, 8b, 8c illustrent le positionnement de l'élément rayonnant par rapport au dépôt conducteur 21 .
Pour expliciter ce positionnement, on considère le point A de jonction entre les troisième 212 et seconde 21 1 parties ainsi que dans le cas où l'élément rayonnant est de forme carré, le centre de symétrie B de la partie inférieure droite qui est au dessus de la seconde partie 21 1 du dépôt conducteur 21 du plan d'alimentation de l'antenne.
La modification du dépointage de l'antenne est obtenue en décalant le point B par rapport au point A selon une droite qui passe par les points A et B, droite qui est en outre un axe de symétrie longitudinal de la troisième partie 212.
En fonctionnement, la fente annulaire est excitée électromagnétiquement à deux points diamétralement opposés par le dipôle électrique 21 du plan d'alimentation situé en dessous de la fente annulaire.
Dépôts conducteurs
Les dépôts conducteurs 100, 200, 300 peuvent être formés dans tout matériau conducteur, par exemple un dépôt de cuivre. Les dépôts conducteurs 100, 200, 300 peuvent être optiquement transparents ou non.
En effet, afin de rendre plus discrète ou encore intégrer une antenne imprimée au sein de surfaces vitrées (par exemple fenêtre) on préfère une antenne optiquement transparente.
L'antenne imprimée optiquement transparente est obtenue en utilisant, pour les plans de masse, de rayonnement et d'alimentation, des substrats diélectriques transparents de type verre ou plexiglas.
Le dépôt conducteur optiquement transparent est par exemple de l'oxyde d'indium dopé à l'étain ITO ou de l'oxyde d'étain dopé à l'argent AgHT déposé sur un film plastique (par exemple un film en polyester).
Pour améliorer la transparence de l'antenne imprimée optiquement transparente, on peut remplacer les dépôts conducteurs par un maillage conducteur.
Le maillage utilisé possède un certain nombre de paramètres qui ont une influence sur la transparence optique.
On note que le dimensionnement du maillage conducteur 100 du plan de masse 10 peut varier localement selon l'activité électromagnétique de l'élément rayonnant 31 , 32, 33
A cet effet, on peut se référer à la demande de brevet FR 10/50392,
« Antenne imprimée optiquement transparente à plan de masse maillé ».
Comme pour le plan de masse 10, on peut également régler le dimensionnement du maillage du plan de rayonnement 30 en fonction de son activité électromagnétique locale.
Ainsi, à proximité de la fente annulaire 33, des fentes linéaires 31 , 32 et au dessus du dépôt conducteur 21 du plan d'alimentation 21 , le maillage est resserré et ailleurs le maillage est relâché afin de gagner en transparence optique sans pour autant dégrader les performances radioélectriques globales de l'antenne. De même, le maillage du dépôt conducteur 21 du plan d'alimentation sera plus resserré pour permettre le couplage électromagnétique avec le plan de rayonnement (notamment la fente annulaire), le resserrement du maillage pouvant être maximal à proximité de la prise coaxiale 213 (feuille ou couche métallique sans aucun évidement).
En outre, les maillages du plan de rayonnement 300 et du plan de masse 100 seront progressivement relâchés et/ou affectés de discontinuités au voisinage des bords de l'antenne afin de limiter le rayonnement de la face arrière (voir à ce sujet la demande de brevet FR 10/50392).
On précise que le maillage conducteur est par exemple réalisé en fer, nickel, chrome, titane, tantale, molybdène, étain, indium, zinc, tungstène, platine, manganèse, magnésium, plomb, de préférence en argent, cuivre, or ou aluminium ou alliage de métaux choisi selon la conductivité électrique. Il prend typiquement la forme d'une grille dont le ratio entre la dimension des ouvertures de la maille et la largeur des pistes de la maille définit le niveau de transparence optique du plan de masse, de la ligne d'alimentation du plan d'alimentation et du plan de rayonnement.
Bien entendu, on n'est pas limité à l'utilisation d'un maillage en forme de grille, d'autres formes étant bien entendu envisageables (voir aussi à ce sujet FR 10/50392).
On précise ici que le dimensionnement du maillage est caractérisé par son pas (ou sa périodicité), par la largeur et l'épaisseur des pistes conductrices (ou par l'ouverture réalisée dans le pas).
Le dépôt conducteur peut être obtenu par différents moyens.
Le dépôt conducteur peut ainsi être constitué d'une feuille métallique
(clinquant) ou d'une couche mince conductrice déposée sur un substrat transparent inorganique (silice, verre, saphir, ... ) ou organique (plexiglas, polyméthylpentène, polycarbonate, polyéthylène téréphtalate, BCB, ... ). On relèvera que l'utilisation de substrats de polymère souple à faible perte facilite le transfert de l'antenne sur ou dans les supports adaptés (fenêtre, vitrine, pare-brise de véhicule... ).
Le dépôt conducteur peut être réalisé par voie physique (PVD), par exemple par pulvérisation, évaporation sous vide, ablation laser, etc. ou encore par d'autres voies, par exemple dépôt chimique (argenture, cuivrage, dorure, aluminure, étamage, nickelage, ... ), par sérigraphie, par dépôt électrolytique, par dépôt chimique en phase vapeur (CVD, PECVD, OMCVD, ... ), etc.
Les ouvertures du maillage conducteur dans la feuille ou film métallique peuvent être réalisées par photolithogravure standard à partir d'un photomasque ou d'un masque transféré par écriture laser sur une réserve et la gravure chimique associée, ou par tampongraphie suivie d'une gravure chimique, ou encore par gravure ionique au travers d'un masque.
Le maillage peut également être directement réalisé par sérigraphie au travers d'un écran (en anglais, « screen printing »), par impression par jet d'une encre conductrice (et recuit associé), par électroformage, par écriture directe via la décomposition sous faisceau laser d'un organométallique, etc.
Bien entendu, on n'est nullement limité aux modes de réalisation décrits ici, mais on peut envisager toute variante à la portée de l'homme du métier et particulièrement la combinaison de différents modes de réalisation ci- dessus décrits.
Réseau d'antennes
En associant plusieurs antennes élémentaires du type décrit ci-dessus, on peut constituer un réseau d'antennes UMTS, dit aussi panneau UMTS.
La figure 9 illustre un exemple de tel panneau.
Le panneau est constitué de plusieurs antennes imprimées 1 disposées selon une ou plusieurs arborescence 51 . Le panneau de la figure 9 comprend seize antennes imprimées 1 disposées sur deux arborescences 51 de quatre niveaux disposées l'une par rapport à l'autre de sorte que les antennes imprimées soient dirigées vers le centre du panneau 50.
Dans ce panneau 50, pour chaque antenne du panneau, la seconde partie 21 1 du dépôt conducteur 21 du plan d'alimentation est inclinée à 45° par rapport à la première partie 210 de la du dépôt conducteur 21 du plan d'alimentation, la première partie 210 du dépôt conducteur 21 du plan d'alimentation étant perpendiculaire à un axe de symétrie longitudinal du panneau 50.
Une telle disposition permet la formation d'un réseau d'antennes linéaires possédant une polarisation principale à 45°.
On note qu'il est possible de créer une diversité de polarisation avec l'association d'un autre réseau possédant une polarisation principale orientée à -45° disposé dans le même plan et découplé grâce à une variation du dimensionnement du maillage tel que décrit dans la demande FR 10/050392.
De cette manière, on obtient deux réseaux linéaires (+45° et -45°) formant une antenne panneau à diversité de polarisation alimentés chacun par un connecteur 52.
D'autres types d'association d'antennes élémentaires du type décrit dans le présent texte sont possibles, dans le but d'obtenir des réseaux d'antennes à diagrammes de rayonnement spécifiques et à l'usage des systèmes de télécommunications.
Performances
Comparaison avec une antenne imprimée de type patch
On compare ici les avantages d'une antenne imprimée telle que décrite ci-dessus (ci-après antenne à fente annulaire) par rapport à une antenne imprimée conventionnelle de type « patch » connue. Cette antenne conventionnelle de type « patch » comprend un élément rayonnant carré 90 aussi issu de la technologie imprimée et servant souvent de référence (voir les figures 10a et 10b).
Le patch carré 90 est alimenté par une ligne microruban 91 . Ces deux éléments positionnés sur un substrat 94 sous lequel se trouve un plan de masse 93.
Avant de décrire les performances en détail, on peut noter que grâce à sa géométrie originale, l'antenne à fente annulaire permet d'obtenir deux propriétés majeures pour son utilisation dans les antennes panneaux pour les réseaux cellulaires :
- une large bande passante couvrant toute la bande de fréquences UMTS (1900 - 2170 MHz), caractérisée par un faible coefficient de réflexion, c'est-à-dire inférieur à -10 dB dans toute la bande ;
- une directivité accrue, caractérisée par une ouverture angulaire du diagramme de rayonnement horizontal à mi-puissance proche de
65°.
Sur la figure 1 1 a sont représentés les niveaux d'adaptation en dB (Su) en fonction de la fréquence de fonctionnement (GHz).
Tel que connu, on considère couramment un élément rayonnant comme adapté à une bande passante lorsque son coefficient de réflexion (Su) est inférieur à -10 dB dans toute la bande et autour de sa fréquence centrale.
Le patch classique est adapté entre 1 ,99 GHz et 2,015 GHz (voir courbe 102), sa bande est donc de 25 MHz, soit 1 ,25 % de bande passante. La structure présentée ici est fortement résonnante.
L'antenne à fente annulaire est, quant à elle, adaptée entre 1 ,85 GHz et 2,20 GHz (voir courbe 101 ), sa bande est donc de 350 MHz, soit 17,3 % de bande passante. Ainsi, comme on peut le constater, l'antenne à fente annulaire a une bande élargie, ce qui est obtenue grâce à la conjugaison optimisée de la fente annulaire et des fentes linéaires.
L'antenne à fente annulaire a donc l'avantage de posséder une bande fréquentielle de travail beaucoup plus large que l'antenne patch classique.
Sur la figure 1 1 b sont représentés les diagrammes de rayonnement de l'antenne patch classique et de l'antenne à fente annulaire.
On sait que la directivité d'une antenne est donnée par l'ouverture angulaire dans le plan recherché.
On s'intéresse ici au plan horizontal, celui de la couverture surfacique d'une station de base pour réseaux cellulaires, sur laquelle sont positionnées les antennes-panneaux en disposition tri-sectorielle.
Une disposition tri-sectorielle est représentée à la figure 13. Cette disposition fait appel à des sources possédant des ouvertures à mi- puissance (à -3 dB) à environ 65° (ou à environ 120° à -10 dB).
Pour comparer les diagrammes de rayonnement des antennes et notamment l'ouverture angulaire, on compare alors les ouvertures correspondant aux niveaux à -3 dB.
Sur la figure 1 1 b sont représentés les diagrammes de rayonnement de l'antenne patch classique (courbe 1 12) et de l'antenne à fente annulaire (courbe 1 1 1 ) pour une fréquence de fonctionnement à 2 GHz.
On constate que l'ouverture à -3 dB est de 86° pour le patch rayonnant et de seulement 64° pour l'antenne à fente annulaire.
Ici encore, on a montré les avantages de l'antenne à fente annulaire par rapport à l'antenne patch classique.
Ainsi, cette nouvelle structure permet d'offrir une directivité plus forte et conforme au besoin des antennes-panneaux tri-sectoriels en resserrant l'ouverture du diagramme de rayonnement et de fonctionner sur une bande de fréquences de travail plus importante, notamment dans toute la bande UMTS 1900 - 2170 MHz.
Dépointaae angulaire
La figure 12a illustre le diagramme de rayonnement de l'antenne dans le plan H pour trois positions du point A par rapport au point B et à une fréquence de fonctionnement de 2, 17 GHz dans la bande UMTS.
On note que l'antenne possède un rayonnement identique dans le plan E.
La figure 12b illustre les différentes positions P1 , P2, P3 du point A relativement au point B dans un repère X, Y centré sur l'élément rayonnant.
Le point B a les coordonnées X=Y=17,86 mm dans le repère X, Y tel qu'illustré sur la figure 8b.
La position P1 du point A correspond aux coordonnées X=Y=20,86 mm, la position P2 du point A correspond aux coordonnées X=Y=17,86 mm et la position P3 du point A correspond aux coordonnées X=Y=14,86 mm.
En référence à la figure 12a, on constate que le positionnement du point A à la position P1 (le dépôt conducteur du plan d'alimentation est en retrait par rapport à la structure rayonnante) correspond à une direction du lobe principal dans l'axe de la source rayonnante.
Lorsque le point A est sous le point B (position P2 sur la figure 12b), on observe un dépointage d'environ 8° par rapport à la position P3.
Lorsque le dépôt conducteur du plan d'alimentation pénètre dans la structure rayonnante, point A à la position P3 on observe le même phénomène de dépointage d'environ 16° du lobe principal par rapport à la position P1 .
Comme on peut le constater, avec ces différentes dispositions, on peut disposer d'un contrôle du dépointage du lobe principal du diagramme de rayonnement de la source rayonnante transparente.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Antenne imprimée comprenant :
- un plan de masse (10) constitué par au moins un dépôt conducteur (100) ;
- un plan de rayonnement (30) disposé au dessus du plan de masse (10), le plan de rayonnement comprenant un élément rayonnant (31 , 32, 33) ;
caractérisée en ce que le plan de rayonnement comprend un dépôt conducteur (300), en ce que l'élément rayonnant est constitué par des discontinuités (31 , 32, 33) formées dans le dépôt conducteur (300), les discontinuités dessinant une fente annulaire (33) et au moins deux fentes linéaires (31 , 32) disposées autour de la fente annulaire (33) et en ce que l'antenne comprend en outre un plan d'alimentation (20) disposé au dessus du plan de masse, le plan d'alimentation comprenant un dépôt conducteur définissant un dipôle électrique, les fentes linéaires étant destinées à être couplées électromagnétiquement à la fente annulaire et le dipôle électrique du plan d'alimentation est destiné à être couplé électromagnétiquement à la fente annulaire.
2. Antenne imprimée selon la revendication 1 dans laquelle les dimensions des fentes linéaires et du dipôle électrique du plan d'alimentation sont telles qu'elles définissent chacune des dipôles λ/2.
3. Antenne selon la revendication 2 dans laquelle l'élément rayonnant est disposé au dessus de la ligne d'alimentation, la fente annulaire (33) et les fentes linéaires (31 , 32) étant concentriques.
4. Antenne selon l'une des revendications 1 à 3 dans laquelle la ligne d'alimentation (21 ) est constituée par au moins un dépôt conducteur d'une première largeur constante sur une première partie (210) de la ligne (21 ), d'une seconde largeur constante sur une seconde partie (21 1 ) de la ligne (21 ), la seconde partie étant dans le prolongement de la première partie (210), et d'une troisième largeur constante sur une troisième partie (212) de la ligne (21 ), la troisième partie étant dans le prolongement de la seconde partie (21 1 ) et est en vis-à-vis de l'élément rayonnant.
5. Antenne selon la revendication 4 dans laquelle la jonction entre la troisième partie (212) et la seconde partie (21 1 ) est centrée sur la portion de la fente annulaire (33) croisant ladite jonction.
6. Antenne selon l'une des revendications 1 à 5 dans laquelle la fente annulaire de l'élément rayonnant est connectée en deux points de la troisième partie (212) de la ligne d'alimentation (21 ), chaque point étant respectivement disposé aux intersections entre la ligne d'alimentation et la fente annulaire.
7. Antenne selon l'une des revendications 1 à 6 dans laquelle la fente annulaire de l'élément rayonnant est de forme générale sensiblement rectangulaire.
8. Antenne selon l'une des revendications 1 à 7 dans laquelle le dépôt conducteur du plan de masse et/ou du plan de rayonnement et/ou du plan d'alimentation est un maillage conducteur tel que le plan contenant ledit maillage est optiquement transparent.
9. Antenne selon la revendication 8 dans laquelle le dimensionnement du maillage conducteur, le cas échéant : - du plan de masse varie localement selon l'activité électromagnétique de l'élément rayonnant placé en vis-à-vis ; et/ou
- du plan de rayonnement varie localement selon son activité électromagnétique ; et/ou
- du plan d'alimentation varie localement selon l'activité électromagnétique de la ligne d'alimentation.
10. Antenne selon l'une des revendications 1 à 9 dans laquelle le plan de masse et/ou le plan d'alimentation et/ou le plan de rayonnement repose(nt) sur un (des) substrat(s) transparent(s) rigide(s) ou souple(s), plan(s) ou courbe(s) pour épouser une surface conforme, le(s) substrat(s) étant de préférence en verre.
1 1 . Antenne selon l'une des revendications précédentes dans laquelle chaque plan est séparé par un substrat diélectrique.
12. Antenne selon la revendication 1 1 dans laquelle le substrat diélectrique est un gaz, de préférence de l'air.
13. Antenne selon l'une des revendications précédentes dans laquelle les discontinuités sont formées par suppression du dépôt conducteur de manière à dessiner les fentes linéaires et les fentes annulaires.
14. Réseau d'antennes comprenant une pluralité d'antennes selon l'une des revendications précédentes.
15. Réseau d'antennes selon la revendication 14 dans lequel les antennes sont agencées, sur un panneau, les unes par rapport aux autres selon au moins une arborescence.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3072832B1 (fr) * 2017-10-19 2019-10-18 Universite De Rennes 1 Systeme antennaire agile optiquement transparent

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1050392A (fr) 1951-09-13 1954-01-07 Dispositif de chauffage à air chaud pour véhicules automobiles
FR2598036B1 (fr) * 1986-04-23 1988-08-12 France Etat Antenne plaque a doubles polarisations croisees
FR2651926B1 (fr) * 1989-09-11 1991-12-13 Alcatel Espace Antenne plane.
US6388621B1 (en) * 2000-06-20 2002-05-14 Harris Corporation Optically transparent phase array antenna
US6593891B2 (en) * 2001-10-19 2003-07-15 Hitachi Cable, Ltd. Antenna apparatus having cross-shaped slot
US20060240882A1 (en) * 2005-04-26 2006-10-26 Nagy Louis L Self-structuring antenna arrangement

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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