EP4568016A1 - Antenne à onde progressive et dispositif équipé d'une telle antenne - Google Patents

Antenne à onde progressive et dispositif équipé d'une telle antenne Download PDF

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Publication number
EP4568016A1
EP4568016A1 EP23307142.2A EP23307142A EP4568016A1 EP 4568016 A1 EP4568016 A1 EP 4568016A1 EP 23307142 A EP23307142 A EP 23307142A EP 4568016 A1 EP4568016 A1 EP 4568016A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
antenna
main direction
undulation
traveling wave
length
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.)
Pending
Application number
EP23307142.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Julien HAREL
Olivier Clauzier
Olivier VIVARES
Olivier Lafond
Mohamed Himdi
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.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Rennes 1
Institut National des Sciences Appliquees de Rennes
Bull SAS
CentraleSupelec
Nantes Université
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Rennes 1
Institut National des Sciences Appliquees de Rennes
Bull SAS
Universite de Nantes
CentraleSupelec
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 Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Universite de Rennes 1, Institut National des Sciences Appliquees de Rennes, Bull SAS, Universite de Nantes, CentraleSupelec filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority to EP23307142.2A priority Critical patent/EP4568016A1/fr
Publication of EP4568016A1 publication Critical patent/EP4568016A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • H01Q13/08—Radiating ends of two-conductor microwave transmission lines, e.g. of coaxial lines, of microstrip lines
    • H01Q13/085—Slot-line radiating ends

Definitions

  • the present invention relates to a traveling wave antenna. It also relates to a device equipped with such an antenna.
  • the field of the invention is the field of traveling wave antennas.
  • Traveling wave antennas have a flared structure that allows them to be properly tuned over a wide frequency band.
  • One example is the Vivaldi antenna, designed by Gibson in 1979.
  • a traveling wave antenna has a planar structure made of one or more layers. It has an opening formed between two metal parts that can be on the same layer, or on different layers in the case of a multi-layer antenna.
  • the opening between the two metal parts, and forming the antenna extends in a main direction, also corresponding to the direction of the length of the antenna. This opening has a width that increases in said main direction, for example according to an exponential opening.
  • This topology has many advantages, including its wide bandwidth with constant gain, the possibility of having a directional diagram, its ease of production as well as a low cost, making it interesting for radar, 5G, ultra-wideband or millimeter applications.
  • this topology has a major drawback which is the length of the antenna. Indeed, traveling wave antennas have significant lengths limiting their compactness and making their integration bulky.
  • An aim of the present invention is to remedy at least one of the aforementioned drawbacks.
  • Another aim of the present invention is to propose a solution for reducing the length of a traveling wave antenna.
  • the invention proposes to undulate the antenna along the main direction in which the aperture of the antenna extends, this direction also corresponding to the direction of the length of the traveling wave antenna.
  • this direction also corresponding to the direction of the length of the traveling wave antenna.
  • the inventors have noticed that undulating the traveling wave antenna in the direction of its length has little or no impact on the general operation of the antenna, in particular at the bottom of the band. Furthermore, as will be described later, the undulation profile, and in particular the number of undulations and/or the width of the undulation pattern, makes it possible to adjust certain characteristics of the traveling wave antenna according to the invention, making it more suitable for different applications, compared to prior art antennas having a planar shape.
  • planar structure is meant a structure having a negligible thickness compared to its width and length.
  • traveling wave antennas are made in the form of one or more layers of negligible thicknesses, compared to their widths and lengths. It should be noted that the traveling wave antenna according to the invention is not planar since it comprises at least one undulation pattern. In other words, the traveling wave antenna comprises a planar structure which is undulated in the main direction.
  • undulation pattern is meant a movement which rises and then falls relative to the general plane of the planar structure, i.e. relative to the plane formed by the planar structure.
  • the undulation of the antenna according to the invention is not necessarily alternating and may be formed only on one side of the planar structure. Alternatively, the undulation of the antenna according to the invention may be alternating and extend from one side and then the other of the planar structure.
  • profile of the antenna is meant the appearance of the edge of said antenna extending in said main direction.
  • the antenna according to the invention is undulated in the main direction to obtain one or more undulations.
  • Each undulation extends, in said antenna, in a direction perpendicular to the main direction.
  • the antenna according to the invention may be undulated over only part of its length in the main direction.
  • the antenna has a wavy profile over only part of its length in the main direction.
  • Such an antenna can be made in a simple way, although the reduction in the total length of the antenna in the main direction will be limited.
  • the antenna according to the invention can be undulated only on at least part, or all, of its excitation part.
  • the antenna according to the invention may be undulated only on at least part, or all, of its radiating part.
  • the antenna according to the invention can be undulated over the majority of, and in particular over 90% of, and even more particularly over all, of its length in the main direction.
  • At least one wave pattern may have a profile, or section, of any other shape, for example triangular, square, rectangular, etc.
  • the antenna according to the invention may comprise a single undulation pattern.
  • the length of the corrugated part of the antenna it is possible to adjust the length of the corrugated part of the antenna.
  • the inventors have noticed that by increasing the width of the ripple pattern in the main direction, in particular when the ripple pattern is a cylindrical pattern or has a semi-circular profile, it is possible to depoint the behavior of said antenna, in comparison to a planar antenna not comprising a ripple pattern. In other words, the response of the antenna thus obtained is depointed compared to a planar antenna not comprising a ripple.
  • the depointing follows the direction in which the ripple is formed and will be more or less significant depending on the width, and in particular the diameter, of the ripple pattern.
  • the traveling wave antenna according to the invention can comprise several undulation patterns.
  • the presence of several undulation patterns in the antenna according to the invention makes it possible to reduce the total length occupied by the antenna, in the main direction. For a given undulation pattern, the greater the number of undulation patterns, the smaller the total length of the antenna in the main direction.
  • the wave patterns may not be alternating.
  • the ripple patterns are formed on the same side of the antenna face.
  • This embodiment makes it possible to reduce the total length of the antenna according to the invention in the main direction, while limiting the thickness of the antenna.
  • the traveling wave antenna according to the invention may comprise alternating undulation patterns.
  • the alternating ripple patterns are formed on either side of the antenna, i.e. on the side of each of the faces of the antenna alternately.
  • This embodiment makes it possible to further reduce the total length of the antenna according to the invention in the main direction, while increasing the thickness of the antenna.
  • the ripple patterns may have an identical amplitude, in particular in a direction perpendicular to the main direction.
  • the "amplitude" of a ripple pattern is the actual amplitude, that is, the absolute value of the amplitude of the ripple pattern, without taking into account the direction of the ripple pattern.
  • "amplitude” is the absolute value of the maximum height of the ripple pattern.
  • the ripple patterns may have an amplified or dampened amplitude, in the main direction.
  • the amplitude of the ripple patterns may increase, gradually or discretely, in the main direction, in the direction of increasing the width of the opening.
  • the amplitude of the ripple patterns may decrease, gradually or discretely, in the main direction in the direction of increasing the width of the opening.
  • the amplitude of the ripple patterns may increase, respectively decrease, then decrease, respectively increase, in the main direction, in the direction of increasing the width of the opening.
  • the antenna according to the invention can be obtained by folding a plane traveling wave antenna in a mold.
  • planar traveling wave antenna is obtained, in accordance with the state of the art.
  • This planar antenna is then deformed, or folded, in a mold or in a machine provided for this purpose, to obtain at least one undulation pattern in the main direction.
  • Folding can be achieved by deformation.
  • Folding can be done by thermoforming.
  • the traveling wave antenna according to the invention can be produced by printing, and in particular by hydrographic printing, on a substrate having a corrugated surface.
  • the layer(s) forming the antenna are deposited directly onto the substrate by printing and the at least one ripple pattern is formed at the same time as the printing of the antenna.
  • a traveling wave antenna, and in particular a Vivaldi traveling wave antenna, according to the invention can be obtained by undulating a planar structure.
  • the patterns and gains are similar between a corrugated antenna according to the invention and a planar antenna according to the state of the art, up to a certain frequency depending on the corrugation. From this frequency the radiation pattern changes and cross-polarization becomes the majority because an electric field is formed between the corrugation peaks.
  • the antenna's elevation pattern is less directional at certain frequencies.
  • a Vivaldi antenna made from a 10 cm planar structure comprising 2 cylindrical corrugations (2 half-cylinders) with a diameter of 25 mm
  • the opening of the elevation pattern is wider between 4.4 GHz and 6.8 GHz.
  • An antenna according to the invention may be a Vivaldi antenna, an antipodal Vivaldi antenna, or a balanced antipodal Vivaldi antenna, or any other type of traveling wave antenna.
  • the device according to the invention can be a wave receiver.
  • the device according to the invention may be a wave transmitter
  • the device according to the invention can be used for ultra-wideband applications, 5G applications, radar-type applications.
  • the device according to the invention can be used for ultra-wideband (UWB) radar applications, UWB wireless communications, direction finding, etc. More generally, the device according to the invention can be used for all applications using traveling wave antennas.
  • UWB ultra-wideband
  • UWB wireless communications UWB wireless communications
  • direction finding etc.
  • the device according to the invention can be used for all applications using traveling wave antennas.
  • variants of the invention comprising only a selection of characteristics described below isolated from the other characteristics described, if this selection of characteristics is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention compared to the state of the prior art.
  • This selection includes at least one preferably functional characteristic without structural details, or with only a part of the structural details if this part is only sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention compared to the state of the prior art.
  • FIGURE 1 is a schematic representation of non-limiting exemplary embodiments of traveling wave antennas according to the state of the art.
  • FIGURE 1 shows a representation of three prior art traveling wave antennas 102-106.
  • Each antenna 102-106 is shown in a top view AA indicated by the dotted arrow in the side view, and in a side view BB, also called a profile view, indicated by a solid arrow in the top view AA.
  • Each antenna 102-106 may be made in the form of a single layer. Alternatively, each antenna 102-106 may be made in the form of several layers arranged on the same face or on different faces in the case, for example, of an antipodal antenna. Generally, each antenna 102-106 may be a Vivaldi antenna, an antipodal Vivaldi antenna, or a balanced antipodal Vivaldi antenna.
  • Each antenna 102-106 has an opening 110, extending in a direction 112, called the main direction.
  • This main direction 112 corresponds to the direction of the length of the antenna.
  • the opening 110 is formed between at least two conductive areas 114 and 116.
  • Each conductive area 114-116 may be made of any electrically conductive material, for example copper.
  • the conductive areas 114-116 may be located on the same layer or on different layers stacked on top of each other.
  • the shape of the conductive areas 114-116 is not limited to that shown in the FIGURE 1 .
  • the opening 110 is an essential element of the antenna. It extends along the main direction 120.
  • the width of the opening 110 increases in the main direction 112 so that the opening has a narrow end and a wide end.
  • the width of the opening 110 increases progressively according to an exponential growth.
  • the width of the opening increases progressively according to a linear growth.
  • the width of the opening increases progressively according to a linear growth over a portion of the length of the antenna 106 in the main direction, then remains constant thereafter.
  • these examples are given for information purposes only and are in no way limiting.
  • a state-of-the-art traveling wave antenna has a planar shape.
  • the profile of the antenna is rectilinear as shown in the FIGURE 1 for each of the antennas 102-106.
  • each antenna 102-106 forms a plane, or has a rectilinear slice.
  • the thickness of the antenna is negligible compared to the width and length of the antenna, the latter of which may differ depending on the application in which the antenna is used.
  • the prior art planar wave antenna may have a thickness of about a hundred ⁇ m, while the length of the antenna may be up to 10cm in the main direction 112.
  • FIGURE 2 is a schematic representation of a non-limiting exemplary embodiment of a traveling wave antenna according to the invention.
  • Antenna 200 of the FIGURE 2 is represented in a side profile view.
  • the FIGURE 2 shows the edge of the antenna 200.
  • Antenna 200 of the FIGURE 2 includes all the characteristics of a state-of-the-art traveling wave antenna, and in particular of any of the antennas 102-106 of the FIGURE 1 .
  • the 200 antenna of the FIGURE 2 is wavy in the main direction 112, so that its profile has several wavy patterns.
  • the antenna 200 comprises 10 cylindrical undulations 202.
  • each undulation corresponds to a half-cylinder extending in the direction perpendicular to the main direction 112.
  • Each undulation 202 forms, in the profile of the antenna 200, a undulation pattern, in the form of a semicircle. In other words, each undulation 202 has a semicircle section.
  • the antenna 200 comprises alternating undulation patterns formed on either side of the antenna 200, that is to say on the side of each face of the antenna 200.
  • the antenna 200 is in the form of a planar structure undulating in the main direction 112.
  • each corrugation has a width of 5 mm and the antenna 200 comprises 10 alternating corrugations.
  • the total length LA of the antenna is 8.4 cm for a linear length of the planar structure of 10 cm (unfolded length).
  • the antenna 200 has a length that is 16% shorter than a planar antenna of the prior art.
  • the length reduction indicated above gives the value actually measured in a particular case. In theory, the length reduction can reach 27%.
  • FIGURE 3 is a schematic representation of another non-limiting exemplary embodiment of a traveling wave antenna according to the invention.
  • Antenna 300 of the FIGURE 3 is represented in a side profile view.
  • the FIGURE 3 shows the edge of the antenna 300.
  • Antenna 300 of the FIGURE 3 includes all the characteristics of a state-of-the-art traveling wave antenna, and in particular of any of the antennas 102-106 of the FIGURE 1 .
  • the 300 antenna of the FIGURE 3 is wavy in the main direction 112, so that its profile has several wavy patterns.
  • the antenna 300 comprises 5 cylindrical undulations 302.
  • each undulation 302 corresponds to a half-cylinder extending in the direction perpendicular to the main direction 112.
  • Each undulation 302 forms, in the profile of the antenna 300, a wave pattern, in the form of a semicircle. In other words, each undulation 302 has a semicircle section.
  • the antenna 300 comprises alternating undulation patterns formed on either side of the antenna 300, that is to say on the side of each face of the antenna 300.
  • the antenna 300 is in the form of a planar structure undulating in the main direction 112.
  • each corrugation 302 has a width of 10 mm and the antenna 300 comprises 5 alternating corrugations.
  • the total length LA of the antenna is 7.5 cm for a linear length of the planar structure of 10 cm (unfolded length).
  • the antenna 300 has a length 25% shorter than a planar antenna of the prior art.
  • FIGURE 4 is a schematic representation of another non-limiting exemplary embodiment of a traveling wave antenna according to the invention.
  • the 400 antenna of the FIGURE 4 is represented in a side profile view. In other words, the FIGURE 4 shows the edge of the 400 antenna.
  • the 400 antenna of the FIGURE 4 includes all the characteristics of a state-of-the-art traveling wave antenna, and in particular of any of the antennas 102-106 of the FIGURE 1 .
  • the 400 antenna of the FIGURE 4 is wavy in the main direction 112, so that its profile has several wavy patterns.
  • the antenna 400 comprises 2 cylindrical corrugations 402.
  • each corrugation 302 corresponds to a half-cylinder extending in the direction perpendicular to the main direction 112.
  • Each corrugation 402 forms, in the profile of the antenna 400, a corrugation pattern, in the form of a semicircle. In other words, each corrugation 402 has a semicircle section.
  • the antenna 400 comprises alternating undulation patterns formed on either side of the antenna 400, that is to say on the side of each face of the antenna 400.
  • the antenna 400 is in the form of a planar structure undulating in the main direction 112.
  • each corrugation 402 has a width of 25 mm and the antenna 400 comprises 2 alternative corrugations.
  • the total length LA of the antenna is 7.3 cm for a linear length of the planar structure of 10 cm (unfolded length).
  • the antenna 400 has a length 27% shorter than a planar antenna of the state of the art.
  • FIGURE 5 is a schematic representation of another non-limiting exemplary embodiment of a traveling wave antenna according to the invention.
  • Antenna 500 of the FIGURE 5 is represented in a side profile view.
  • the FIGURE 5 shows the edge of the 500 antenna.
  • Antenna 500 of the FIGURE 5 includes all the characteristics of a state-of-the-art traveling wave antenna, and in particular of any of the antennas 102-106 of the FIGURE 1 .
  • the 500 antenna of the FIGURE 5 is wavy in the main direction 112.
  • the antenna 500 comprises a single cylindrical corrugation 502.
  • the corrugation 502 corresponds to a half-cylinder extending in the direction perpendicular to the main direction 112.
  • the corrugation 502 forms, in the profile of the antenna 500, a corrugation pattern, in the form of a semicircle.
  • the corrugation 502 has a semicircular section.
  • the antenna 500 is in the form of a planar structure undulating in the main direction 112.
  • the corrugation 502 has a width of 50 mm.
  • the total length LA of the antenna is 7.3 cm for a linear length of the planar structure of 10 cm (unfolded length).
  • the antenna 500 has a length 27% shorter than a planar antenna of the state of the art.
  • each antenna is corrugated using a cylindrical corrugation, that is to say one whose section is in the shape of a semicircle.
  • the invention is not limited to an antenna comprising cylindrical corrugations, and other forms of corrugation can be used, such as for example corrugations of elliptical, triangular, square, rectangular, sinusoidal section, etc.
  • FIGURE 6 is a schematic representation of another non-limiting exemplary embodiment of a traveling wave antenna according to the invention.
  • Antenna 600 of the FIGURE 6 includes all the characteristics of a state-of-the-art traveling wave antenna, and in particular of any of the antennas 102-106 of the FIGURE 1 .
  • the 600 antenna of the FIGURE 6 is wavy in the main direction 112, so that its profile has several wavy patterns.
  • the antenna 600 comprises 6 amplified sinusoidal ripples such that the amplitude of the ripples increases in the main direction, in the direction in which the width of the antenna aperture increases.
  • the antenna 600 comprises alternating undulation patterns formed on either side of the antenna 600, that is to say on the side of the two faces of the antenna 600.
  • the antenna 600 is in the form of a planar structure undulating sinusoidally in the main direction 112.
  • the total length LA of the antenna is 7.5 cm for a linear length of the planar structure of 10 cm (unfolded length).
  • the antenna 600 has a length 25% shorter than a planar antenna of the state of the art.
  • FIGURE 7 is a schematic representation of another non-limiting exemplary embodiment of a traveling wave antenna according to the invention.
  • Antenna 700 of the FIGURE 7 is represented in a side profile view.
  • the FIGURE 7 shows the edge of the 700 antenna.
  • Antenna 700 of the FIGURE 7 includes all the characteristics of a state-of-the-art traveling wave antenna, and in particular of any of the antennas 102-106 of the FIGURE 1 .
  • the 700 antenna of the FIGURE 7 is wavy in the main direction 112, so that its profile has several wavy patterns.
  • the antenna 700 comprises ten (10) cylindrical corrugations 702.
  • each corrugation 702 corresponds to a half-cylinder extending in the direction perpendicular to the main direction 112.
  • Each corrugation 702 forms, in the profile of the antenna 400, a corrugation pattern, in the form of a semicircle. In other words, each corrugation 702 has a semicircle section.
  • the antenna 700 comprises undulation patterns which are not alternating, and which are formed only on one side of the antenna 700, that is to say on the side of the same face of the antenna 700.
  • the antenna 700 is in the form of a planar structure undulating in the main direction 112.
  • the patterns and gains are similar between a corrugated antenna according to the invention and a planar antenna according to the state of the art, up to a certain frequency which depends on the corrugation. From this frequency, the radiation pattern changes and cross-polarization becomes predominant because an electric field is formed between the corrugation peaks.
  • the antenna's elevation diagram is less directional at certain frequencies.
  • a Vivaldi antenna made from a 10 cm planar structure comprising 2 cylindrical corrugations with a diameter of 25 mm, i.e. the 400 antenna of the FIGURE 4
  • the opening of the elevation diagram is wider between 4.4 and 6.8 GHz.
  • the corrugated antenna has an offset of approximately 35° compared to a planar antenna, and this over the entire frequency band.
  • the antenna according to the invention may be any type of traveling wave antenna, for example a traveling wave antenna of the Vivaldi, antipodal Vivaldi, or balanced antipodal Vivaldi type.
  • the opening of the antenna may be of any shape, the or each conductive zone between which the opening of the antenna is formed may be of any shape.
  • Each of the antennas 200, 300, 400, 500, 600 and 700, and in particular a corrugated traveling wave antenna according to the invention, can be obtained by different techniques.
  • each of the antennas 200, 300, 400, 500, 600 and 700, and in particular a corrugated traveling wave antenna according to the invention can be produced by printing, and in particular by hydrographic printing, on a substrate/support having a corrugated surface according to the desired corrugation profile.
  • the layer(s) forming the antenna are deposited directly on the substrate by printing and the at least one corrugation pattern is formed at the same time as the printing of the antenna.

Landscapes

  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Abstract

L'invention concerne une antenne (600) à onde progressive comprenant une ouverture :
- se prolongeant suivant une direction principale (112),
- présentant une largeur qui augmente dans ladite direction principale (112) ;
caractérisée en ce que ladite antenne (600) se présente sous la forme d'une structure planaire ondulée dans ladite direction principale (112) de sorte que le profil de ladite antenne (600) comporte au moins un motif d'ondulation (602).
Elle concerne également un dispositif équipé d'une telle antenne.

Description

  • La présente invention concerne une antenne à onde progressive. Elle concerne également un dispositif équipé d'une telle antenne.
  • Le domaine de l'invention est le domaine des antennes à onde progressive.
    • État de la technique
  • Les antennes à onde progressive ont une structure évasée leur permettant d'être correctement adaptées sur une large bande de fréquence. On peut notamment citer l'antenne Vivaldi, conceptualisée par Gibson en 1979.
  • Une antenne à onde progressive présente une structure planaire réalisée en une ou plusieurs couches. Elle comporte une ouverture formée entre deux parties métalliques pouvant se trouver sur une même couche, ou sur des couches différentes dans le cas d'une antenne multicouches. L'ouverture se trouvant entre les deux parties métalliques, et formant l'antenne, se prolonge suivant une direction principale, correspondant également à la direction de la longueur de l'antenne. Cette ouverture à une largeur qui augmente dans ladite direction principale, par exemple selon une ouverture exponentielle.
  • Cette topologie présente de nombreux avantages, notamment sa large bande passante avec un gain constant, la possibilité d'avoir un diagramme directif, sa facilité de production ainsi qu'un faible coût, la rendant intéressante pour des applications radar, 5G, ultra large bande ou bien millimétrique.
  • Cependant, cette topologie présente un inconvénient majeur qui est la longueur de l'antenne. En effet, les antennes à onde progressive présentent des longueurs non négligeables limitant leur compacité et rendant leur intégration volumineuse.
  • Un but de la présente invention est de remédier à au moins un des inconvénients précités.
  • Un autre but de la présente invention est de proposer une solution permettant de réduire la longueur d'une antenne à onde progressive.
  • Il est aussi un but de la présente invention de proposer une solution permettant de réduire la longueur d'une antenne à onde progressive, sans impacter, ou avec un impact négligeable, sur le fonctionnement de l'antenne, en particulier en bas de bande.
    • Exposé de l'invention
  • L'invention permet d'atteindre au moins l'un des buts précités par une antenne à onde progressive comprenant une ouverture :
    • se prolongeant suivant une direction principale,
    • présentant une largeur qui augmente dans ladite direction principale ;
    caractérisée en ce que ladite antenne se présente sous la forme d'une structure planaire ondulée dans ladite direction principale de sorte que le profil de ladite antenne comporte au moins un motif d'ondulation.
  • Ainsi, l'invention propose d'onduler l'antenne suivant la direction principale dans laquelle l'ouverture de l'antenne se prolonge, cette direction correspondant en outre à la direction de la longueur de l'antenne à onde progressive. Ainsi, en ondulant l'antenne dans ladite direction, celle-ci aura une longueur totale diminuée, par rapport à une antenne à onde progressive de l'état de la technique présentant une forme planaire non ondulée. En effet, la présence d'une ondulation permet de diminuer la dimension totale de l'antenne dans la direction principale.
  • De plus, les inventeurs ont remarqué que le fait d'onduler l'antenne à onde progressive dans la direction de sa longueur, n'a pas, ou a peu d'impact, sur le fonctionnement général de l'antenne, en particulier en bas de bande. En outre, comme il sera décrit plus loin, le profil d'ondulation, et en particulier le nombre d'ondulation et/ou la largeur du motif d'ondulation, permet d'ajuster certaines caractéristiques de l'antenne à onde progressive selon l'invention la rendant plus adaptée pour différentes applications, comparée aux antennes de l'état de la technique se présentant sous une forme planaire.
  • Par « structure planaire », on entend une structure comportant une épaisseur négligeable par rapport à sa largeur et à sa longueur. En effet, les antennes à onde progressive sont réalisées sous la forme d'une ou plusieurs couches d'épaisseurs négligeables, comparée à leurs largeurs et leurs longueurs. Il est à noter que l'antenne à onde progressive selon l'invention n'est pas planaire puisqu'elle comporte au moins un motif d'ondulation. En d'autres termes, l'antenne à onde progressive comporte une structure planaire qui est ondulée dans la direction principale.
  • Par « motif d'ondulation », on entend un mouvement qui s'élève puis puis s'abaisse par rapport au plan général de la structure planaire, i.e. par rapport au plan formé par la structure planaire. L'ondulation de l'antenne selon l'invention n'est pas forcément alternative et peut être formée uniquement d'un côté de la structure planaire. Alternativement, l'ondulation de l'antenne selon l'invention peut être alternative et s'étendre d'un côté puis de l'autre de la structure planaire.
  • Par « profil » de l'antenne, on entend l'aspect de la tranche de ladite antenne se prolongeant dans ladite direction principale.
  • L'antenne selon l'invention est ondulée dans la direction principale pour obtenir une ou plusieurs ondulations. Chaque ondulation se prolonge, dans ladite antenne, dans une direction perpendiculaire à la direction principale.
  • Suivant des modes de réalisation, l'antenne selon l'invention peut être ondulée sur une partie uniquement de sa longueur dans la direction principale.
  • Ainsi, l'antenne présente un profil ondulé sur une partie uniquement de sa longueur dans la direction principale.
  • Une telle antenne peut être réalisée de manière simple, même si la diminution de la longueur totale de l'antenne dans la direction principale sera limitée.
  • Dans une antenne à onde progressive, il est connu d'avoir :
    • une partie, dite partie d'« excitation » de l'antenne, utilisée pour alimenter l'antenne, et
    • une partie, dite partie « rayonnante » de l'antenne, utilisée pour l'émission ou la réception des ondes. Généralement, l'ouverture de l'antenne se trouve dans ladite partie rayonnante.
  • Suivant des modes de réalisation, l'antenne selon l'invention peut être ondulée uniquement sur au moins une partie, ou la totalité, de sa partie excitation.
  • Suivant des modes de réalisation, l'antenne selon l'invention peut être ondulée uniquement sur au moins une partie, ou la totalité, de sa partie rayonnante.
  • Suivant des modes de réalisation, l'antenne selon l'invention peut être ondulée sur la majorité de, et en particulier sur 90% de, et encore plus particulièrement sur toute, sa longueur dans la direction principale.
  • Cela permet d'obtenir une diminution plus importante de la longueur totale de l'antenne, dans la direction principale.
  • Suivant des modes de réalisation, au moins un motif d'ondulation présente un profil :
    • en demi-cercle : dans la suite, un tel motif d'ondulation peut être appelé motif d'ondulation cylindrique puisque l'ondulation se présente sous la forme d'un demi-cylindre dans l'antenne ;
    • en demi-ellipse dont le grand rayon est perpendiculaire à la direction principale : dans la suite, un tel motif d'ondulation peut être appelé motif d'ondulation elliptique ; ou
    • sinusoïdal.
  • Bien entendu, au moins un motif d'ondulation peut présenter un profil, ou une section, ayant toute autre forme, par exemple triangulaire, carrée, rectangulaire, etc.
  • Suivant des modes de réalisation, l'antenne selon l'invention peut comporter un unique motif d'ondulation.
  • Ainsi, il est possible d'ajuster la longueur de la partie ondulée de l'antenne. En d'autres termes, il est possible d'ajuster la longueur du motif d'ondulation, dans la direction principale. Alternativement, ou en plus, il est possible d'ajuster la largeur du motif d'ondulation, en particulier le diamètre du motif d'ondulation dans le cas où le motif d'ondulation est cylindrique, dans la direction principale. Cela permet d'une part d'ajuster la longueur totale de l'antenne dans la direction principale, mais surtout d'ajuster le comportement de l'antenne.
  • En effet, les inventeurs ont remarqué qu'en augmentant la largeur du motif d'ondulation dans la direction principale, en particulier lorsque le motif d'ondulation est un motif cylindrique ou présente un profil en forme de demi-cercle, il est possible de dépointer le comportement de ladite antenne, en comparaison à une antenne planaire ne comportant pas de motif d'ondulation. En d'autres termes, la réponse de l'antenne ainsi obtenue est dépointée par rapport à une antenne planaire ne comportant pas d'ondulation. De plus, les inventeurs ont remarqué que le dépointage suit la direction dans laquelle se forme l'ondulation et sera plus ou moins important en fonction de la largeur, et en particulier du diamètre, du motif d'ondulation.
  • Suivant des modes de réalisation, l'antenne à onde progressive selon l'invention peut comporter plusieurs motifs d'ondulations.
  • La présence de plusieurs motifs d'ondulation dans l'antenne selon l'invention permet de diminuer la longueur totale occupée par l'antenne, dans la direction principale. Pour un motif d'ondulation donné, plus le nombre de motifs d'ondulations est grand plus la longueur totale de l'antenne dans la direction principale est petite.
  • Suivant des modes de réalisation, les motifs d'ondulations peuvent ne pas être alternatifs.
  • Dans ce cas, les motifs d'ondulation sont formés du côté d'une même face de l'antenne.
  • Ce mode de réalisation, permet de diminuer la longueur totale de l'antenne selon l'invention dans la direction principale, tout en limitant l'épaisseur de l'antenne.
  • Suivant des modes de réalisation, l'antenne à onde progressive selon l'invention peut comporter des motifs d'ondulations alternatifs.
  • Dans ce cas, les motifs d'ondulation alternatifs sont formés de part et d'autre de l'antenne, c'est-à-dire du côté de chacune des faces de l'antenne alternativement.
  • Ce mode de réalisation, permet de diminuer encore plus la longueur totale de l'antenne selon l'invention dans la direction principale, tout en augmentant l'épaisseur de l'antenne.
  • Suivant des modes de réalisation, les motifs d'ondulation peuvent avoir une amplitude identique, en particulier dans une direction perpendiculaire à la direction principale.
  • Par « amplitude » d'un motif d'ondulation, on entend l'amplitude réelle, c'est-à-dire la valeur absolue de l'amplitude du motif d'ondulation, sans prise en compte du sens du motif d'ondulation. En d'autres termes on entend par « amplitude », la valeur absolue de la hauteur maximale du motif d'ondulation.
  • Suivant des modes de réalisation, les motifs d'ondulation peuvent présenter une amplitude amplifiée ou amortie, dans la direction principale.
  • Par exemple, l'amplitude des motifs d'ondulation peut augmenter, progressivement ou de manière discrète, dans la direction principale, dans le sens de l'augmentation de la largeur de l'ouverture. Alternativement, l'amplitude des motifs d'ondulation peut diminuer, progressivement ou de manière discrète, dans la direction principale dans le sens de l'augmentation de la largeur de l'ouverture. Suivant encore d'autres modes de réalisation, l'amplitude des motifs d'ondulation peut augmenter, respectivement diminuer, puis diminuer, respectivement augmenter, dans la direction principale, dans le sens de l'augmentation de la largeur de l'ouverture.
  • Suivant des modes de réalisation, l'antenne selon l'invention peut être obtenue par pliage d'une antenne à onde progressive plane dans un moule.
  • Dans ce cas, une antenne à onde progressive planaire est obtenue, conformément à l'état de la technique. Cette antenne planaire est ensuite déformée, ou pliée, dans un moule ou dans une machine prévue à cet effet, pour obtenir au moins un motif d'ondulation dans la direction principale.
  • Le pliage peut être réalisée par déformation.
  • Le pliage peut être réalisée par thermoformage.
  • Suivant des modes de réalisation, l'antenne à onde progressive selon l'invention peut être réalisée par impression, et en particulier par impression hydrographique, sur un substrat présentant une surface ondulée.
  • Dans ce cas, la ou les couches formant l'antenne sont déposées directement sur le substrat par impression et l'au moins un motif d'ondulation est formé en même temps que l'impression de l'antenne.
  • Suivant un exemple de réalisation, une antenne à onde progressive, et en particulier une antenne à onde progressive Vivaldi, selon l'invention peut être obtenue par ondulation d'une structure planaire.
  • En particulier, une structure planaire d'antenne Vivaldi de longueur 10 cm avant ondulation, peut être ondulée pour obtenir, dans la direction principale, plusieurs motifs d'ondulation. La réduction de la longueur obtenue après ondulation est de :
    • i) 16%pour 10 ondulations cylindriques (10 demi-cylindres) de diamètre 5mm : autrement dit, l'antenne ondulée ainsi obtenue présente une longueur de 8,4cm alors que la longueur d'une antenne Vivaldi planaire de l'état de la technique est de 10cm ;
    • ii) 25% pour 6 ondulations de largeur 8.36 mm selon un profil sinusoïdal amplifié : autrement dit, l'antenne ondulée ainsi obtenue présente une longueur de 7,5cm alors que la longueur d'une antenne Vivaldi planaire de l'état de la technique est de 10cm.
    Les réductions de longueur indiquées plus haut sont obtenues sur des cas réels. En théorie, la réduction de longueur peut atteindre 27% pour toutes les antennes avec des ondulations cylindriques, et 29% pour les ondulations selon un profil sinusoïdal.
  • Chaque antenne selon l'invention donnée en exemple ci-dessus, a été caractérisée en ce qui concerne ses caractéristiques fonctionnelles. Ainsi, les mesures réalisées montrent que, chaque antenne ondulée selon l'invention présente un coefficient de réflexion :
    • similaire à celle d'une antenne planaire de l'état de la technique, quelle que soit l'ondulation ou le nombre d'ondulations ;
    • très proche entre l'antenne ondulée selon l'invention et une antenne planaire selon l'état de la technique, et ce pour toute la plage de mesure [1-18 GHz].
    Ainsi, la diminution de la longueur dans la direction principale a été obtenue sans impacter la performance de l'antenne.
  • De plus, en ce qui concerne les caractéristiques de rayonnement, les diagrammes et les gains sont similaires entre une antenne ondulée selon l'invention, et une antenne planaire selon l'état de la technique, et ce jusqu'à une certaine fréquence dépendant de l'ondulation. A partir de cette fréquence le diagramme de rayonnement change et la polarisation croisée devient majoritaire car un champ électrique est formé entre les pics d'ondulations. On notera que plus la longueur ondulée Lo entre les crêtes de deux motifs d'ondulations adjacents est petite, plus la polarisation croisée devient majoritaire à partir de fréquences élevées, ce que l'on observe bien sur le gain réalisé entre le cas d'ondulation sinusoïde amplifiée (cas ii)) où la polarisation croisée Ephi est majoritaire à partir de 5 GHz, tandis que pour le cas i) (Lo = 15.7mm) la polarisation croisée devient majoritaire à partir de 10.5 GHz.
  • On note en outre, qu'avec des ondulations avec un diamètre important, il est possible de rendre le diagramme en élévation de l'antenne moins directif à certaines fréquences. Par exemple, avec une antenne Vivaldi réalisée à partir d'une structure planaire de 10 cm comportant 2 ondulations cylindriques (2 demi-cylindres) de diamètre 25mm, l'ouverture du diagramme en élévation est plus large entre 4.4GHz et 6.8 GHz.
  • Une antenne selon l'invention peut être une antenne Vivaldi, une antenne Vivaldi antipodale, ou une antenne Vivaldi antipodale équilibrée, ou tout autre type d'antenne à onde progressive.
  • Suivant un autre aspect de la présente invention, il est proposé un dispositif équipé d'une telle antenne.
  • Le dispositif selon l'invention peut être un récepteur d'ondes.
  • Alternativement, le dispositif selon l'invention peut être un émetteur d'ondes
  • Le dispositif selon l'invention peut être utilisé pour des applications ultra large bande, des applications 5G, des applications de type radar. En particulier, le dispositif selon l'invention peut être utilisé pour des applications radar ultra large bande (ULB), communications sans fil ULB, goniométrie, etc. Plus généralement, le dispositif selon l'invention peut être utilisé pour toutes les applications utilisant des antennes à onde progressive.
    • Description des figures et modes de réalisation
  • D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de réalisation nullement limitatif, et des dessins annexés sur lesquels :
    • la FIGURE 1 est une représentation schématique d'exemples de réalisation non limitatifs d'antennes à onde progressive selon l'état de la technique ; et
    • les FIGURES 2-7 est une représentation schématique d'exemples de réalisation non limitatifs d'une antenne à onde progressive selon l'invention.
  • Il est bien entendu que les modes de réalisation qui seront décrits dans la suite ne sont nullement limitatifs. On pourra notamment imaginer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à de l'état de la technique antérieur. Cette sélection comprend au moins une caractéristique de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie est uniquement suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure.
  • Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.
  • La FIGURE 1 est une représentation schématique d'exemples de réalisation non limitatifs d'antennes à onde progressive selon l'état de la technique.
  • En particulier, la FIGURE 1 donne une représentation de trois antennes à onde progressive 102-106 de l'état de la technique. Chaque antenne 102-106 est représentée selon une vue de dessus AA indiquée par la flèche en pointillée dans la vue de côté, et selon une vue de côté BB, également appelé vue de profil, indiquée par une flèche pleine dans la vue de dessus AA.
  • Chaque antenne 102-106 peut être réalisée sous la forme d'une unique couche. Alternativement, chaque antenne 102-106 peut être réalisée sous la forme de plusieurs couches disposées sur une même face ou sur des faces différentes dans le cas par exemple d'une antenne antipodale. De manière générale, chaque antenne 102-106 peut être une antenne Vivaldi, une antenne Vivaldi antipodale, ou une antenne Vivaldi antipodale équilibrée.
  • Chaque antenne 102-106 comporte une ouverture 110, se prolongeant suivant une direction 112, appelée direction principale. Cette direction principale 112 correspond à la direction de la longueur de l'antenne.
  • L'ouverture 110 est formée entre au moins deux zones conductrices 114 et 116. Chaque zone conductrice 114-116 peut être réalisée en tout matériau conducteur d'électricité, par exemple en cuivre. Les zones conductrices 114-116 peuvent se trouver sur une même couche ou sur des couches différentes empilées l'une sur l'autre. La forme des zones conductrices 114-116 n'est pas limitée à celle représentée sur la FIGURE 1.
  • L'ouverture 110 est un élément essentiel de l'antenne. Elle se prolonge suivant la direction principale 120. De plus, la largeur de l'ouverture 110 augmente dans la direction principale 112 de sorte que l'ouverture comporte une extrémité étroite et une extrémité large. Dans le cas de l'antenne 102, la largeur de l'ouverture 110 augmente de manière progressive suivant une croissance exponentielle. Dans le cas de l'antenne 104, la largeur de l'ouverture augmente de manière progressive suivant une croissance linéaire. Dans le cas de l'antenne 106, la largeur de l'ouverture augmente de manière progressive suivant une croissance linéaire sur une partie de la longueur de l'antenne 106 dans la direction principale, puis reste constante ensuite. Bien entendu, ces exemples sont donnés à titre indicatifs et ne sont nullement limitatifs.
  • Quel que soit l'exemple donné en FIGURE 1, et de manière générale, une antenne à onde progressive de l'état de la technique présente une forme planaire. En d'autres termes, le profil de l'antenne est rectiligne comme montré sur la FIGURE 1 pour chacune des antennes 102-106. Dit autrement, chaque antenne 102-106 forme un plan, ou présente une tranche rectiligne.
  • L'épaisseur de l'antenne est négligeable en comparaison avec la largeur et la longueur de l'antenne, ces dernières pouvant différer en fonction de l'application dans laquelle l'antenne est utilisée. Par exemple, l'antenne à onde planaire de l'état de la technique peut présenter une épaisseur d'une centaine de µm, alors que la longueur de l'antenne peut atteindre 10cm dans la direction principale 112.
  • La FIGURE 2 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation non limitatif d'une antenne à onde progressive selon l'invention.
  • L'antenne 200 de la FIGURE 2 est représentée selon une vue de profil de côté. Dit autrement, la FIGURE 2 montre la tranche de l'antenne 200.
  • L'antenne 200 de la FIGURE 2 comporte toutes les caractéristiques d'une antenne à onde progressive de l'état de la technique, et en particulier de l'une quelconque des antennes 102-106 de la FIGURE 1.
  • En plus, et à la différence des antennes 102-104 qui sont planaires, l'antenne 200 de la FIGURE 2 est ondulée dans la direction principale 112, de sorte que son profil comporte plusieurs motifs d'ondulations.
  • Dans l'exemple non limitatif de la FIGURE 2, l'antenne 200 comporte 10 ondulations cylindriques 202. En particulier, chaque ondulation correspond à un demi-cylindre se prolongeant dans la direction perpendiculaire à la direction principale 112. Chaque ondulation 202 forme, dans le profil de l'antenne 200, un motif d'ondulation, sous la forme d'un demi-cercle. En d'autres termes, chaque ondulation 202 présente une section en demi-cercle.
  • Dans l'exemple représenté sur la FIGURE 2, et de manière nullement limitative, l'antenne 200 comporte des motifs d'ondulations alternatifs formés de part et d'autre de l'antenne 200, c'est-à-dire du côté de chaque face de l'antenne 200.
  • Ainsi, l'antenne 200 se présente sous la forme d'une structure planaire ondulée dans la direction principale 112.
  • Dans l'exemple, représentée, chaque ondulation présente une largeur de 5mm et l'antenne 200 comporte 10 ondulations alternatives. Dans cet exemple, la longueur totale LA de l'antenne est de 8,4 cm pour une longueur linéaire de la structure planaire de 10 cm (longueur dépliée). Ainsi, dans la direction principale 112, l'antenne 200 présente une longueur inférieure de 16% par rapport à une antenne planaire de l'état de la technique. La réduction de longueur indiquée plus haut donne la valeur réellement mesurée dans un cas particulier. En théorie, la réduction de longueur peut atteindre 27%.
  • La FIGURE 3 est une représentation schématique d'un autre exemple de réalisation non limitatif d'une antenne à onde progressive selon l'invention.
  • L'antenne 300 de la FIGURE 3 est représentée selon une vue de profil de côté. En d'autres termes, la FIGURE 3 montre la tranche de l'antenne 300.
  • L'antenne 300 de la FIGURE 3 comporte toutes les caractéristiques d'une antenne à onde progressive de l'état de la technique, et en particulier de l'une quelconque des antennes 102-106 de la FIGURE 1.
  • En plus, et à la différence des antennes 102-104 qui sont planaires, l'antenne 300 de la FIGURE 3 est ondulée dans la direction principale 112, de sorte que son profil comporte plusieurs motifs d'ondulations.
  • Dans l'exemple non limitatif de la FIGURE 3, l'antenne 300 comporte 5 ondulations cylindriques 302. En particulier, chaque ondulation 302 correspond à un demi-cylindre se prolongeant dans la direction perpendiculaire à la direction principale 112. Chaque ondulation 302 forme, dans le profil de l'antenne 300, un motif d'ondulation, sous la forme d'un demi-cercle. En d'autres termes, chaque ondulation 302 présente une section en demi-cercle.
  • Dans l'exemple représenté sur la FIGURE 3, et de manière nullement limitative, l'antenne 300 comporte des motifs d'ondulations alternatifs formés de part et d'autre de l'antenne 300, c'est-à-dire du côté de chaque face de l'antenne 300.
  • Ainsi, l'antenne 300 se présente sous la forme d'une structure planaire ondulée dans la direction principale 112.
  • Dans l'exemple, représentée, chaque ondulation 302 présente une largeur de 10mm et l'antenne 300 comporte 5 ondulations alternatives. Dans cet exemple, la longueur totale LA de l'antenne est de 7,5 cm pour une longueur linéaire de la structure planaire de 10 cm (longueur dépliée). Ainsi, dans la direction principale 112, l'antenne 300 présente une longueur inférieure de 25% par rapport à une antenne planaire de l'état de la technique.
  • La FIGURE 4 est une représentation schématique d'un autre exemple de réalisation non limitatif d'une antenne à onde progressive selon l'invention.
  • L'antenne 400 de la FIGURE 4 est représentée selon une vue de profil de côté. En d'autres termes, la FIGURE 4 montre la tranche de l'antenne 400.
  • L'antenne 400 de la FIGURE 4 comporte toutes les caractéristiques d'une antenne à onde progressive de l'état de la technique, et en particulier de l'une quelconque des antennes 102-106 de la FIGURE 1.
  • En plus, et à la différence des antennes 102-104 qui sont planaires, l'antenne 400 de la FIGURE 4 est ondulée dans la direction principale 112, de sorte que son profil comporte plusieurs motifs d'ondulations.
  • Dans l'exemple non limitatif de la FIGURE 4, l'antenne 400 comporte 2 ondulations cylindriques 402. En particulier, chaque ondulation 302 correspond à un demi-cylindre se prolongeant dans la direction perpendiculaire à la direction principale 112. Chaque ondulation 402 forme, dans le profil de l'antenne 400, un motif d'ondulation, sous la forme d'un demi-cercle. En d'autres termes, chaque ondulation 402 présente une section en demi-cercle.
  • Dans l'exemple représenté sur la FIGURE 4, et de manière nullement limitative, l'antenne 400 comporte des motifs d'ondulations alternatifs formés de part et d'autre de l'antenne 400, c'est-à-dire du côté de chaque face de l'antenne 400.
  • Ainsi, l'antenne 400 se présente sous la forme d'une structure planaire ondulée dans la direction principale 112.
  • Dans l'exemple, représentée, chaque ondulation 402 présente une largeur de 25mm et l'antenne 400 comporte 2 ondulations alternatives. Dans cet exemple, la longueur totale LA de l'antenne est de 7,3 cm pour une longueur linéaire de la structure planaire de 10 cm (longueur dépliée). Ainsi, dans la direction principale 112, l'antenne 400 présente une longueur inférieure de 27% par rapport à une antenne planaire de l'état de la technique.
  • La FIGURE 5 est une représentation schématique d'un autre exemple de réalisation non limitatif d'une antenne à onde progressive selon l'invention.
  • L'antenne 500 de la FIGURE 5 est représentée selon une vue de profil de côté. En d'autres termes, la FIGURE 5 montre la tranche de l'antenne 500.
  • L'antenne 500 de la FIGURE 5 comporte toutes les caractéristiques d'une antenne à onde progressive de l'état de la technique, et en particulier de l'une quelconque des antennes 102-106 de la FIGURE 1.
  • En plus, et à la différence des antennes 102-104 qui sont planaires, l'antenne 500 de la FIGURE 5 est ondulée dans la direction principale 112.
  • Dans l'exemple non limitatif de la FIGURE 5, l'antenne 500 comporte une seule ondulation cylindrique 502. En particulier, l'ondulation 502 correspond à un demi-cylindre se prolongeant dans la direction perpendiculaire à la direction principale 112. L'ondulation 502 forme, dans le profil de l'antenne 500, un motif d'ondulation, sous la forme d'un demi-cercle. En d'autres termes, l'ondulation 502 présente une section en demi-cercle.
  • Ainsi, l'antenne 500 se présente sous la forme d'une structure planaire ondulée dans la direction principale 112.
  • Dans l'exemple, représentée, l'ondulation 502 présente une largeur de 50mm. Dans cet exemple, la longueur totale LA de l'antenne est de 7.3cm pour une longueur linéaire de la structure planaire de 10 cm (longueur dépliée). Ainsi, dans la direction principale 112, l'antenne 500 présente une longueur inférieure de 27% par rapport à une antenne planaire de l'état de la technique.
  • Dans tous les exemples qui viennent d'être décrits, chaque antenne est ondulée en utilisant une ondulation cylindrique, c'est-à-dire dont la section est en forme de demi-cercle. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à une antenne comportant des ondulations cylindriques, et d'autre formes d'ondulation peuvent être utilisées, telle que par exemple des ondulations de section elliptique, triangulaire, carrée, rectangulaire, sinusoïdale, etc.
  • La FIGURE 6 est une représentation schématique d'un autre exemple de réalisation non limitatif d'une antenne à onde progressive selon l'invention.
  • L'antenne 600 de la FIGURE 6 est représentée selon une vue de profil de côté. En d'autres termes, la FIGURE 6 montre la tranche de l'antenne 600.
  • L'antenne 600 de la FIGURE 6 comporte toutes les caractéristiques d'une antenne à onde progressive de l'état de la technique, et en particulier de l'une quelconque des antennes 102-106 de la FIGURE 1.
  • En plus, et à la différence des antennes 102-104 qui sont planaires, l'antenne 600 de la FIGURE 6 est ondulée dans la direction principale 112, de sorte que son profil comporte plusieurs motifs d'ondulations.
  • Dans l'exemple non limitatif de la FIGURE 6, l'antenne 600 comporte 6 ondulations sinusoïdales amplifiées de sorte que l'amplitude des ondulations augmente dans la direction principale, dans le sens dans lequel largeur de l'ouverture de l'antenne augmente.
  • Dans l'exemple représenté sur la FIGURE 6, et de manière nullement limitative, l'antenne 600 comporte des motifs d'ondulations alternatifs formés de part et d'autre de l'antenne 600, c'est-à-dire du côté des deux faces de l'antenne 600.
  • Ainsi, l'antenne 600 se présente sous la forme d'une structure planaire ondulée sinusoïdalement dans la direction principale 112.
  • Dans l'exemple, la longueur totale LA de l'antenne est de 7,5 cm pour une longueur linéaire de la structure planaire de 10 cm (longueur dépliée). Ainsi, dans la direction principale 112, l'antenne 600 présente une longueur inférieure de 25% par rapport à une antenne planaire de l'état de la technique.
  • La FIGURE 7 est une représentation schématique d'un autre exemple de réalisation non limitatif d'une antenne à onde progressive selon l'invention.
  • L'antenne 700 de la FIGURE 7 est représentée selon une vue de profil de côté. En d'autres termes, la FIGURE 7 montre la tranche de l'antenne 700.
  • L'antenne 700 de la FIGURE 7 comporte toutes les caractéristiques d'une antenne à onde progressive de l'état de la technique, et en particulier de l'une quelconque des antennes 102-106 de la FIGURE 1.
  • En plus, et à la différence des antennes 102-104 qui sont planaires, l'antenne 700 de la FIGURE 7 est ondulée dans la direction principale 112, de sorte que son profil comporte plusieurs motifs d'ondulations.
  • Dans l'exemple non limitatif de la FIGURE 7, l'antenne 700 comporte dix(10) ondulations cylindriques 702. En particulier, chaque ondulation 702 correspond à un demi-cylindre se prolongeant dans la direction perpendiculaire à la direction principale 112. Chaque ondulation 702 forme, dans le profil de l'antenne 400, un motif d'ondulation, sous la forme d'un demi-cercle. En d'autres termes, chaque ondulation 702 présente une section en demi-cercle.
  • Dans l'exemple représenté sur la FIGURE 7, et de manière nullement limitative, l'antenne 700 comporte des motifs d'ondulations qui ne sont pas alternatives, et qui sont formées uniquement d'un côté de l'antenne 700, c'est à dire du côté d'une même face de l'antenne 700.
  • Ainsi, l'antenne 700 se présente sous la forme d'une structure planaire ondulée dans la direction principale 112.
  • Dans les exemples décrits en référence aux FIGURES 2-7, chaque antenne ondulée 200, 300, 400, 500, 600 et 700 présente un coefficient de réflexion :
    • similaire à celle d'une antenne planaire de l'état de la technique, quelle que soit l'ondulation ou le nombre d'ondulations ;
    • très proche entre l'antenne ondulée selon l'invention et une antenne planaire selon l'état de la technique, et ce pour toute la plage de mesure [1-18 GHz].
    Ainsi, la diminution de la longueur dans la direction principale a été obtenue sans impacter la performance de l'antenne.
  • De plus, en ce qui concerne les caractéristiques de rayonnement, les diagrammes et les gains sont similaires entre une antenne ondulée selon l'invention, et une antenne planaire selon l'état de la technique, et ce jusqu'à une certaine fréquence qui dépend de l'ondulation. A partir de cette fréquence, le diagramme de rayonnement change et la polarisation croisée devient majoritaire car un champ électrique est formé entre les pics d'ondulations. On notera que plus la longueur ondulée Lo entre les crêtes d'ondulation consécutives est petite, plus la polarisation croisée devient majoritaire à partir de fréquences élevées, ce que l'on observe bien sur le gain dans le cas d'ondulation sinusoïde amplifiée (FIGURE 6) où la polarisation croisée Ephi est majoritaire à partir de 5 GHz, tandis que pour l'antenne 200 de la FIGURE 2 (Lo = 15.7mm), la polarisation croisée est majoritaire à partir de 10.5 GHz.
  • On note en outre, qu'avec des ondulations avec un diamètre important, il est possible de rendre le diagramme en élévation de l'antenne moins directif à certaines fréquences. Par exemple, avec une antenne Vivaldi réalisée à partir d'une structure planaire de 10 cm comportant 2 ondulations cylindriques de diamètre 25mm, c'est-à-dire l'antenne 400 de la FIGURE 4, l'ouverture du diagramme en élévation est plus large entre 4.4 et 6.8 GHz.
  • Par ailleurs, il est également possible de dépointer le faisceau rayonné en n'utilisant qu'une seule ondulation de diamètre élevé sur toute la longueur, telle que l'antenne 500 de la FIGURE 5. Le dépointage suit la direction dans laquelle l'ondulation est formée, et est plus ou moins important en fonction de la largeur, et en particulier du diamètre, de l'ondulation. Dans l'exemple de la FIGURE 5, l'antenne ondulée a un dépointage d'environ 35° par rapport à une antenne planaire, et ce sur toute la bande de fréquence.
  • Dans les exemples décrits, et de manière générale, l'antenne selon l'invention peut être n'importe quel type d'antenne à onde progressive, par exemple une antenne à onde progressive de type Vivaldi, Vivaldi antipodale, ou encore Vivaldi antipodale équilibrée. En particulier, l'ouverture de l'antenne peut être de toute forme, la ou chaque zone conductrice entre lesquelles est formée l'ouverture de l'antenne peut être de toute forme.
  • Chacune des antennes 200, 300, 400, 500, 600 et 700, et en particulier une antenne à onde progressive ondulée selon l'invention, peut être est obtenue par différentes techniques.
  • Par exemple, chacune des antennes 200, 300, 400, 500, 600 et 700, et en particulier une antenne à onde progressive ondulée selon l'invention, peut être est obtenue pliage, formage ou thermoformage, d'une antenne à onde progressive plane, en particulier dans un moule ou une machine prévue à cet effet. Dans ce cas, une antenne à onde progressive planaire est obtenue, conformément à l'état de la technique. Cette antenne planaire est ensuite déformée, ou pliée, pour obtenir au moins un motif d'ondulation dans la direction principale.
  • Suivant un autre exemple de réalisation, chacune des antennes 200, 300, 400, 500, 600 et 700, et en particulier une antenne à onde progressive ondulée selon l'invention, peut être réalisée par impression, et en particulier par impression hydrographique, sur un substrat/support présentant une surface ondulée selon le profil d'ondulation souhaité. Dans ce cas, la ou les couches formant l'antenne sont déposées directement sur le substrat par impression et l'au moins un motif d'ondulation est formé en même temps que l'impression de l'antenne.
  • De manière générale, l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits qui sont donnés à titre d'illustration. De nombreuses variantes peuvent être imaginées aux exemples donnés ci-dessus sans sortir du cadre de l'invention telle que définie dans les revendications.

Claims (13)

  1. Antenne (200;300;400;500;600;700) à onde progressive comprenant une ouverture (110) :
    - se prolongeant suivant une direction principale (112),
    - présentant une largeur qui augmente dans ladite direction principale (112) ;
    caractérisée en ce que ladite antenne (200;300;400;500;600;700) se présente sous la forme d'une structure planaire ondulée dans ladite direction principale (112) de sorte que le profil de ladite antenne (200;300;400;500;600;700) comporte au moins un motif d'ondulation (202;302;402;502;602;702).
  2. Antenne (200;300;400;500;600;700) selon la revendication précédente, caractérisée en qu'elle est ondulée sur la majorité de, et en particulier sur 90% de, et encore plus particulièrement sur toute, sa longueur dans la direction principale (112).
  3. Antenne (200;300;400;500;600;700) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'au moins un motif d'ondulation (202;302;402;502;602;702) présente un profil :
    - en demi-cercle,
    - en demi-ellipse dont le grand rayon est perpendiculaire à la direction principale, ou
    - sinusoïdal.
  4. Antenne (500) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un unique motif d'ondulation (502).
  5. Antenne (200;300;400;600;700) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comporte plusieurs motifs d'ondulations (202;302;402;602;702).
  6. Antenne (200;300;400;600) selon la revendication 5, caractérisée en ce que son profil comporte des motifs d'ondulations (202;302;402;602) alternatifs.
  7. Antenne (200;300;400) selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisée en ce que les motifs d'ondulation (202;302;402) ont une amplitude identique.
  8. Antenne (600) selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisée en ce que les motifs d'ondulation (602) présentent une amplitude amplifiée ou amortie, dans la direction principale (112).
  9. Antenne (200;300;400;500;600) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est obtenue par pliage d'une antenne à onde progressive plane dans un moule.
  10. Antenne (200;300;400;500;600) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle réalisée par impression, et en particulier par impression hydrographique, sur un substrat présentant une surface ondulée.
  11. Dispositif équipé d'une antenne (200;300;400;500;600;700) à onde progressive selon l'une quelconque des revendications précédentes.
  12. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un émetteur d'ondes, ou d'un récepteur d'ondes.
  13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un radar à ultra large bande.
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