EP4572014A1 - Antenne omnidirectionnelle et ensemble antennaire associé - Google Patents

Antenne omnidirectionnelle et ensemble antennaire associé Download PDF

Info

Publication number
EP4572014A1
EP4572014A1 EP24219966.9A EP24219966A EP4572014A1 EP 4572014 A1 EP4572014 A1 EP 4572014A1 EP 24219966 A EP24219966 A EP 24219966A EP 4572014 A1 EP4572014 A1 EP 4572014A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
antenna
radiating element
radiation pattern
antenna according
omnidirectional
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
EP24219966.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Thierry Mazeau
Anthony Ghiotto
Clément BOURRETERE
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
Thales SA
Universite de Bordeaux
Institut Polytechnique de Bordeaux
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Thales SA
Universite de Bordeaux
Institut Polytechnique de Bordeaux
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, Thales SA, Universite de Bordeaux, Institut Polytechnique de Bordeaux filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Publication of EP4572014A1 publication Critical patent/EP4572014A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01Q9/0471—Non-planar, stepped or wedge-shaped patch
    • 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
    • H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
    • H01Q9/28—Conical, cylindrical, cage, strip, gauze, or like elements having an extended radiating surface; Elements comprising two conical surfaces having collinear axes and adjacent apices and fed by two-conductor transmission lines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/02—Details
    • H01Q19/021—Means for reducing undesirable effects

Definitions

  • the present invention relates to an omnidirectional radiation antenna and an antenna assembly comprising such an antenna. More specifically, the invention relates to a hemispherical antenna having an omnidirectional radiation pattern.
  • an omnidirectional radiation pattern antenna or omnidirectional antenna.
  • an omnidirectional antenna is used as a common radio frequency antenna at the center of a hemispherical array antenna.
  • a hemispherical array antenna comprises a plurality of radiating elements carried by the external surface of a hemispherical radome.
  • the internal surface of this radome carries a plurality of transmitting/receiving modules, each transmitting/receiving module addressing one or more associated radiating elements.
  • a wireless link for example a radio frequency - RF link.
  • each transmitter/receiver module is equipped with an individual RF antenna
  • the low-level electronics are connected to a common RF antenna.
  • the common RF antenna is placed at the center of the hemisphere formed by the array antenna, or near the center, in particular slightly set back from the center along the antenna's axis of symmetry to compensate for too small an opening of the antenna's main lobe.
  • the aim is to use an omnidirectional antenna capable of producing hemispherical radiation, i.e. one whose main lobe of the radiation pattern has a solid opening angle of 2 ⁇ , to excite the transmission/reception modules distributed over the hemispherical radome.
  • antennas that are presented as omnidirectional, such as dipole antennas, monopole antennas, collinear antennas, helical antennas, etc.
  • these antennas do not generate an omnidirectional radiation pattern: if at a very high attenuation (-12dB), the effective radiation pattern can approach an omnidirectional radiation pattern, the more the attenuation is reduced (-6dB) and the more the effective radiation pattern deviates from an omnidirectional radiation pattern.
  • the radome which carries a metal layer, internally delimits a cavity, which confines the electromagnetic waves.
  • the RF signals emitted by the common antenna and each of the individual antennas of the transmitting/receiving modules are confined inside this cavity, so that the background noise level inside the cavity is high.
  • the implemented antenna must be able to operate well above the background noise level, i.e. it must exhibit an omnidirectional radiation pattern even at low attenuation (around -3dB).
  • the aim of the invention is therefore to propose an antenna that can address this problem.
  • the invention relates to an omnidirectional antenna and an antenna assembly comprising such an omnidirectional antenna in accordance with the appended claims.
  • THE figures 1 , 2 And 3 illustrate a preferred embodiment of an antenna assembly 10 according to the invention.
  • the antenna assembly 10 comprises an omnidirectional antenna 20 and a support element 30 for this omnidirectional antenna.
  • the omnidirectional antenna 20 is hemispherical. It has the shape of a half-sphere with center O and radius R.
  • An XYZ coordinate system is attached to the center O of the hemisphere.
  • the antenna element 10 is symmetrical with respect to the YZ plane and with respect to the XZ plane.
  • the omnidirectional antenna 20 successively comprises, from the inside to the outside, a metal layer 22 forming the electrical mass, a support layer 24 and a metal radiating element, or “patch”, 26.
  • the support layer 24 forms a hemispherical dome, the outer surface of which is at the distance R from the center O.
  • the support layer 24 is made of a dielectric material whose relative permittivity is adapted.
  • the metal layer 22 covers the inner surface of the support layer 24.
  • a patch is a planar radiating element, according to the present invention, it is a three-dimensional radiating element, shaped on the outer surface of the support layer 24, and consequently constituting a curved surface. At the apex point B for example, this surface has both a non-zero curvature in the YZ plane and a non-zero curvature in the XZ plane.
  • Patch 26 is bounded by two longitudinal edges, 33 and 34, and by lateral edges, 35 and 36.
  • a low attenuation omnidirectional radiation pattern is obtained by adapting the curvature of the edges of the radiating element.
  • the longitudinal edge 33 correspond to the intersection of the sphere of center O and radius R and a horizontal plane, parallel to the XY plane, but at a height h above it.
  • the lateral edges are on a circle of radius Rp whose center is on the Z axis.
  • the longitudinal edges In top view ( Figure 1 ), the longitudinal edges have a concavity oriented towards the center O of the antenna 20. They have an adapted curvilinear length L2.
  • the lateral edge 35 correspond to the intersection of the sphere of center O and radius R and a cylinder of axis C2, respectively a cylinder of axis C1, and radius Rc, the axis C2, respectively the axis C1, being parallel to the axis Z and lying in the plane XZ.
  • the longitudinal edges have a concavity oriented away from the center O of the antenna 20. They have a suitable curvilinear length L3.
  • the lateral edges correspond to the intersection of the sphere with center O and radius R and a cylinder with elliptical section.
  • the distance between the C1 axis, respectively C2, and the Z axis also allows, by modifying the position of the corners of the patch, to reduce the length L3 by increasing the length L2.
  • the excitation of the patch 26 is carried out by a port P.
  • the port P is connected to the core 42 of a coaxial cable 40 allowing the connection of the radiating element of the omnidirectional antenna 20 to the low-level electronics (not shown in the figures).
  • the core circulates through a via 25 arranged through the metal layer 22 and the support layer 24.
  • the sheath 44 of the coaxial cable 40 is electrically connected to the metal layer 22, i.e. to the ground potential.
  • point P is located in the YZ plane of symmetry of patch 26, but outside the Z axis.
  • the offset of point P relative to apex B of patch 26 makes it possible to adjust the impedance of the patch to, for example, 50 Ohms while operating the patch in a mode similar to the TM10 mode of a planar radiating element.
  • adjusting the curvature of the edges of the “patch” makes it possible to play on the diffraction phenomena at the edges of the patch to obtain hemispherical radiation.
  • a convex shape of the lateral edges 33 and 34 advantageously follows a line of iso amplitude of the electric field.
  • the field evolves between its maximum values along the lateral edges 35 and 36.
  • a concave shape of the lateral edges makes it possible to compensate for the asymmetry of the field according to the XOZ plane.
  • the aim is to adjust the radiation pattern for a given resonance frequency F0.
  • F0 resonance frequency
  • the support element 30 is of truncated cone shape around the Z axis. Its large base is circular, of radius R0, and its small base is circular with center 0 and radius R.
  • the support element 30 has a height h0. It has a half-opening at the apex A of the cone equal to ⁇ .
  • the support element 30 consists of a metallic side wall 23.
  • the small base of the support element 30 has an annular collar 31 which is also metallic.
  • the metallic layer 22, the collar 31 and the side wall 32 form an equipotential brought to the ground potential.
  • the antennal element just presented can have a large number of variants.
  • the antenna element can be limited to the omnidirectional antenna, without a support element.
  • the opening angle is greater than 180°.
  • Such an opening angle is too large for the common RF antenna application in a hemispherical array antenna.
  • the metal support element then advantageously allows to "repel" the electric field and thus reduce the opening of the radiating element compared to that of the isolated omnidirectional antenna.
  • the shape of the support element the radiation pattern can be adapted. For example, by varying the value of the half-opening angle. For example, by varying the contour of the large base of the support element, which instead of being circular could be elliptical or peanut-shaped.
  • the radiating element could be excited by a plurality of ports, including a pair of differentially fed ports.
  • the excitation of the radiating element can use any known technique (via feed, slot feed, etc.).
  • the value of the relative permittivity of the dielectric material constituting the support can also be adjusted.
  • the omnidirectional antenna has the advantage of generating an electromagnetic wave that is homogeneous in amplitude, with linear polarity throughout the half-space.
  • the antenna with or without its support element remains compact, which facilitates its integration, particularly in the case of use as a central RF antenna housed inside a hemispherical radome.

Landscapes

  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

La présente invention concerne une antenne omnidirectionnelle (20) comportant un élément rayonnant (26), une couche métallique (22) portée à un potentiel de référence de manière à constituer une couche de masse, et des moyens d'excitation (40) de l'élément rayonnant, l'élément rayonnant étant disposé au-dessus de la couche de masse, qui se caractérise en ce que l'élément rayonnant (26) est constitué par une lamelle métallique conforme à une surface courbe, la surface courbe présentant une courbure de Gauss strictement positive en chacun de ses points.

Description

  • La présente invention concerne une antenne à rayonnement omnidirectionnel et un ensemble antennaire comportant une telle antenne. Plus précisément, l'invention porte sur une antenne hémisphérique présentant un diagramme de rayonnement omnidirectionnel.
  • Diverses applications peuvent nécessiter la mise en oeuvre d'une antenne à diagramme de rayonnement omnidirectionnel, ou antenne omnidirectionnelle. Dans le présent document, est considérée l'application spécifique dans laquelle une antenne omnidirectionnelle est utilisée en tant qu'antenne radiofréquence commune au centre d'une antenne réseau hémisphérique.
  • Une antenne réseau hémisphérique comporte une pluralité d'éléments rayonnants portés par la surface externe d'un radome hémisphérique. La surface interne de ce radome porte une pluralité de modules d'émission / réception, chaque module d'émission / réception adressant un ou plusieurs élément rayonnant associé.
  • Pour transmettre les signaux d'émission, de réception et/ou de pilotage des composants actifs, entre une électronique bas niveau et chacun des modules d'émission / réception, il est préférable de mettre en oeuvre une liaison sans fil, par exemple une liaison radiofréquence - RF.
  • Alors que chaque module d'émission / réception est équipé d'une antenne RF individuelle, l'électronique bas niveau est connectée à une antenne RF commune.
  • L'antenne RF commune est placée au centre de la demi-sphère que forme l'antenne réseau, ou au voisinage du centre, notamment légèrement en retrait du centre le long de l'axe de symétrie de l'antenne pour compenser une ouverture trop faible du lobe principal de l'antenne.
  • On cherche à utiliser une antenne omnidirectionnelle propre à produire un rayonnement hémisphérique, c'est-à-dire dont le lobe principal du diagramme de rayonnement présente un angle solide d'ouverture de 2π, pour exciter les modules d'émission / réception répartis sur le radome hémisphérique.
  • On connait des antennes qui sont présentées comme étant omnidirectionnelles, comme les antennes dipolaires, les antennes monopolaires, les antennes colinéaires, les antennes hélicoïdales, etc.
  • Par exemple, le document FERREIRA D.B. et al., "An efficient approach to the analysis and synthesis of spherical-circular thin microstrip antennas", ANTENNAS AND PROPAGATION SOCIETY INTERNATIONAL SYMPOSIUM (APSURSI), 2010 IEEE, IEEE, PISCATAWAY, NJ, USA, 11 juillet 2010 (2010-07-11), pages 1-4, XP032146197, DOI: 10.1109/APS.2010.5562184,ISBN: 978-1-4244-4967-5 divulgue une antenne dont l'élément rayonnant forme une calotte sphérique.
  • Le document HUFF G.H. et al, "A Spherical Inverted-F Antenna (SIFA)", IEEE ANTENNAS AND WIRELESS PROPAGATION LETTERS, IEEE, PISCATAWAY, NJ, US, vol. 8, 1 janvier 2009 (2009-01-01), pages 649-652, XP011257495, ISSN: 1536-1225, divulgue une antenne dont l'élément rayonnant prend la forme d'un fuseau à la surface d'une sphère, qui s'étend entre deux méridiens et entre deux parallèles.
  • Le document US 6 281 847 B1 divulgue une antenne comportant une pluralité d'éléments rayonnants, mais conformées sur un cylindre.
  • Cependant, dans les faits, ces antennes ne génèrent pas un diagramme de rayonnement omnidirectionnel : si à une très forte atténuation (-12dB), le diagramme de rayonnement effectif peut s'approcher d'un diagramme de rayonnement omnidirectionnel plus l'atténuation est réduite (-6dB) et plus le diagramme de rayonnement effectif s'écarte d'un diagramme de rayonnement omnidirectionnel.
  • Or, pour l'application en tant qu'antenne RF commune d'une antenne réseau hémisphérique, le radôme, qui porte une couche métallique, délimite intérieurement une cavité, qui confine les ondes électromagnétiques. Les signaux RF émis par l'antenne commune et chacune des antennes individuelles des modules d'émission / réception sont confinés à l'intérieur de cette cavité, de sorte que le niveau du bruit de fond à l'intérieur de la cavité est élevé.
  • En conséquence, il faut que l'antenne mise en oeuvre puisse fonctionner bien au-dessus du niveau du bruit de fond, c'est-à-dire qu'elle exhibe un diagramme de rayonnement omnidirectionnel même à faible atténuation (autour de -3dB).
  • Le but de l'invention est alors de proposer une antenne permettant de répondre à ce problème.
  • A cet effet, l'invention a pour objet une antenne omnidirectionnelle et un ensemble antennaire comportant une telle antenne omnidirectionnelle conformes aux revendications annexées.
  • L'invention apparaîtra plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins dans lesquels :
    • [Fig. 1] la figure 1 est vue de dessus d'un ensemble antennaire selon l'invention ;
    • [Fig. 2] la figure 2 est vue de côté de l'ensemble antennaire de la Figure 1 ;
    • [Fig. 3] la figure 3 est une section axiale de l'ensemble antennaire de la Figure 1 ; et,
    • [Fig. 4] la figure 4 représente le diagramme de rayonnement de l'ensemble antennaire de la Figure 1 dans deux plans axiaux orthogonaux.
  • Les figures 1, 2 et 3 illustrent un mode de réalisation préféré d'un ensemble antennaire 10 selon l'invention.
  • L'ensemble antennaire 10 comporte une antenne omnidirectionnelle 20 et un élément de support 30 de cette antenne omnidirectionnelle.
  • L'antenne omnidirectionnelle 20 est hémisphérique. Elle présente la forme d'une demi-sphère de centre O et de rayon R.
  • Un repère XYZ est attaché au centre O de la demi-sphère.
  • L'élément antennaire 10 est symétrique par rapport au plan YZ et par rapport au plan XZ.
  • Comme visible en coupe sur la Figure 3, l'antenne omnidirectionnelle 20 comporte successivement, de l'intérieur vers l'extérieur, une couche métallique 22 formant la masse électrique, une couche de support 24 et un élément rayonnant métallique, ou « patch », 26.
  • La couche de support 24 forme un dôme hémisphérique, dont la surface extérieure est à la distance R du centre O. La couche de support 24 est réalisée dans un matériau diélectrique dont la permittivité relative est adaptée.
  • La couche métallique 22 recouvre la surface intérieure de la couche de support 24.
  • Si dans l'état de la technique un patch est un élément rayonnant planaire, selon la présente invention, il s'agit d'un élément rayonnant tridimensionnel, conformé sur la surface extérieure de la couche de support 24, et constituant par conséquent une surface courbe. Au point d'apex B par exemple, cette surface présente à la fois une courbure non nulle dans le plan YZ et une courbure non nulle dans le plan XZ.
  • Le patch 26 est délimité par deux bords longitudinaux, 33 et 34, et par des bords latéraux, 35 et 36.
  • Selon l'invention, un diagramme de rayonnement omnidirectionnel à faible atténuation est obtenu en adaptant la courbure des bords de l'élément rayonnant.
  • Dans le mode de réalisation préféré, le bord longitudinal 33, respectivement le bord longitudinal 34, correspondent à l'intersection de la sphère de centre O et de rayon R et d'un plan horizontal, parallèle au plan XY, mais à une hauteur h au-dessus de celui-ci. Dit autrement, les bords latéraux sont sur un cercle de rayon Rp dont le centre se trouve sur l'axe Z. En vue de dessus (Figure 1), les bords longitudinaux présentent une concavité orientée vers le centre O de l'antenne 20. Ils présentent une longueur curviligne L2 adaptée.
  • Dans le mode de réalisation préféré, le bord latéral 35, respectivement le bord latéral 36, correspondent à l'intersection de la sphère de centre O et de rayon R et d'un cylindre d'axe C2, respectivement d'un cylindre d'axe C1, et de rayon Rc, l'axe C2, respectivement l'axe C1, étant parallèle à l'axe Z et reposant dans le plan XZ. En vue de dessus (Figure 1), les bords longitudinaux présentent une concavité orientée à l'écart du centre O de l'antenne 20. Ils présentent une longueur curviligne L3 adaptée. En variante, les bords latéraux correspondent à l'intersection de la sphère de centre O et de rayon R et d'un cylindre à section elliptique.
  • La distance entre l'axe C1, respectivement C2, et l'axe Z permet également, en odifiant la position des coins du patch, de réduire la longueur L3 en augmentant la longueur L2.
  • L'excitation du patch 26 est réalisée par un port P. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures, le port P est connecté à l'âme 42 d'un câble coaxial 40 permettant la connexion de l'élément rayonnant de l'antenne omnidirectionnelle 20 à l'électronique bas niveau (non représentée sur les figures). L'âme circule à travers un via 25 ménagé à travers la couche métallique 22 et la couche de support 24.
  • La gaine 44 du câble coaxial 40 est reliée électriquement à la couche métallique 22, c'est-à-dire au potentiel de masse.
  • Avantageusement, le point P est situé dans le plan YZ de symétrie du patch 26, mais hors de l'axe Z. Le décalage du point P par rapport à l'apex B du patch 26 permet d'ajuster l'impédance du patch à par exemple 50 Ohms tout en faisant fonctionner le patch dans un similaire au mode TM10 d'un élément rayonnant plan.
  • Selon l'invention, l'ajustement de la courbure des bords du « patch » permettent de jouer sur les phénomènes de diffraction au niveau des bords du patch pour obtenir un rayonnement hémisphérique.
  • Dans le mode TM10 le champ est maximum au niveau des bords longitudinaux 33 et 34.
  • Une forme convexe des bords latéraux 33 et 34 suit avantageusement une ligne d'iso amplitude du champ électrique.
  • Le champ évolue entre ses valeurs maximales le long des bords latéraux 35 et 36. Une forme concave des bords latéraux permet de compenser la dissymétrie du champ selon le plan XOZ.
  • Il est à noter que l'on cherche à ajuster le diagramme de rayonnement pour une fréquence de résonnance F0 donnée. L'homme du métier pourrait croire que réduire le rayon R de l'antenne hémisphérique peut conduire au diagramme de rayonnement hémisphérique recherché. Cependant, en diminuant le rayon, la fréquence de résonnance augmente. De plus, les phénomènes de diffraction deviennent prépondérant et, de manière contrintuitive, conduisent en fait à une réduction de l'ouverture du lobe principal de l'antenne et non pas à son ouverture.
  • L'élément de support 30 est de forme tronconique autour de l'axe Z. Sa grande base est circulaire, de rayon R0, et sa petite base est circulaire de centre 0 et de rayon R. L'élément de support 30 présente une hauteur h0. Il présente une demi-ouverture au sommet A du cône égale à θ.
  • Comme visible sur la coupe de la Figure 3, l'élément de support 30 est constitué d'une paroi latérale 23 métallique. Pour assurer la continuité électrique entre la paroi latérale 23 de l'élément de support 30 et la couche métallique 22 de l'antenne 20, la petite base de l'élément de support 30 présente une collerette annulaire 31 également métallique. Ainsi, la couche métallique 22, la collerette 31 et la paroi latérale 32 forment une équipotentielle portée au potentiel de masse.
  • Le diagramme de rayonnement de l'élément antennaire 10 est représenté sur la Figure 4. Plus précisément, le graphe A est le gain en fonction de l'angle d'émission dans le plan XZ, alors que le graphe B est le gain en fonction de l'angle d'émission dans le plan YZ.
  • Si l'on définit l'ouverture angulaire entre les directions d'émission où l'amplitude est réduite de 3dB par rapport à l'amplitude maximale (le long de la direction du lobe principal DX sur le diagramme de la Figure 4A et DY sur le diagramme de la Figure 4B) alors on obtient un angle αX de 165 deg environ dans le plan de la Figure 4A, et un angle αY de 200 deg environ dans le plan de la Figure 4B.
  • La Figure 4 résulte d'une simulation faite pour un élément antennaire fonctionnant à 10 GHz, soit une longueur d'onde caractéristique dans le vide de 30 mm.
  • L'antenne présente les dimensions caractéristiques suivantes :
    • le rayon de la demie-sphère de support du patch : R= 1,16.λ0 ;
    • La distance entre le patch et le plan de mase : e = 0,025. λ0 ;
    • Le rayon des bords latéraux : Rp=0,12. λ0 ;
    • La longueur curviligne bord à bord selon la direction Y , L3 = 0,25.λ0 , soit 7 mm et selon la direction X, L2 L2 = 0,1.λ soit 2,5 mm ;
    • Distance entre C1 et C2 vaut 0,95.λ0 ;
  • L'élément de support présente les dimensions caractéristiques suivantes : h0 =0,28.λ0 soit 8mm ; Ro = 0,35.λ0 soit 10 mm (soit un demi angle θ au sommet d'environ 30°)/
  • Sur les figures 2 et 3 le champ électrique E rayonné à l'infini (R ∞) par l'élément antennaire 10 a été représenté de manière illustrative en différents points. L'onde émise est polarisée linéairement.
  • L'élément antennaire venant d'être présenté peut connaître un grand nombre de variantes.
  • Tout d'abord l'élément antenne peut se limiter à l'antenne omnidirectionnelle, sans élément de support. Cependant, les simulations montrent que dans ce cas, l'angle d'ouverture est supérieur à 180°. Un tel angle d'ouverture est trop important pour l'application d'antenne RF commune dans une antenne réseau hémisphérique. L'élément de support métallique permet alors avantageusement de « repousser » le champ électrique et réduire ainsi l'ouverture de l'élément rayonnant par rapport à celle de l'antenne omnidirectionnelle isolée. En jouant sur la forme de l'élément de support, le diagramme de rayonnement peut ainsi être adapté. Par exemple, en jouant sur la valeur du demi-angle d'ouverture. Par exemple encore, en jouant sur le contour de la grande base de l'élément de support, qui au lieu d'être circulaire pourrait être elliptique ou en forme de « cacahuète ».
  • Au lieu d'un port d'excitation, l'élément rayonnant pourrait être excité par une pluralité de ports, notamment une paire de ports alimentés en différentiel.
  • L'excitation de l'élément rayonnant peut reprendre n'importe quelle technique connue (alimentation par via, par fente, etc.).
  • La valeur de la permittivité relative du matériau diélectrique constitutif du support peut également être ajustée.
  • L'antenne omnidirectionnel présente l'avantage de générer une onde électromagnétique homogène en amplitude, avec une polarité linéaire dans tout le demi espace.
  • Elle est facile à réaliser. Elle est composée d'un seul élément rayonnant (pas de matrice pour garder la cohérence et la phase).
  • L'antenne avec ou sans son élément de support reste compact, ce qui facilite son intégration, notamment dans le cas d'usage en tant qu'antenne RF centrale logée à l'intérieur d'un radome hémisphérique.

Claims (10)

  1. Antenne (20) hémisphérique présentant un diagramme de rayonnement omnidirectionnel, l'antenne comportant un élément rayonnant (26), une couche métallique (22) portée à un potentiel de référence de manière à constituer une couche de masse, et des moyens d'excitation (40) de l'élément rayonnant, l'élément rayonnant étant disposé au-dessus de la couche de masse, caractérisée en ce que l'élément rayonnant est constitué par une lamelle métallique conforme à une surface courbe qui est une sphère de centre O et de rayon R, l'élément rayonnant étant symétrique à la fois par rapport à un plan longitudinal (YZ) et un plan transversal (XZ), les plans longitudinal et transversal étant orthogonaux entre eux, leur intersection définissant un axe central (Z), un apex (B) de l'élément rayonnant étant situé sur l'axe central, l'élément rayonnant (26) étant délimité par des bords longitudinaux (33, 34) et par des bords latéraux (35, 36), la courbure des bords latéraux et/ou des bords longitudinaux étant adaptée pour que le diagramme de rayonnement de l'antenne soit omnidirectionnel même à faible atténuation.
  2. Antenne selon la revendication 1, pour laquelle le diagramme de rayonnement à faible atténuation est un le diagramme de rayonnement à -3dB, l'antenne présentant, dans chaque plan passant par l'axe central (Z), un diagramme de rayonnement à faible atténuation a une ouverture du lobe principal d'au moins 160°.
  3. Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les bords longitudinaux (33, 34) sont concaves.
  4. Antenne selon la revendication 3, dans la quelle les bords longitudinaux sont sur un cercle dont le centre se trouve sur l'axe central.
  5. Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les bords latéraux (35, 36) sont convexes.
  6. Antenne selon la revendication 5, dans la quelle les bords latéraux sont chacun à l'intersection de la sphère de centre O et de rayon R et d'un cylindre dont l'axe est parallèle mais distinct de l'axe central.
  7. Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les moyens d'excitation de l'élément rayonnant de l'antenne permet d'exciter l'élément métallique en au moins un port d'excitation (P), le port d'excitation étant situé à l'écart d'un apex (B) de l'élément rayonnant.
  8. Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'élément rayonnant est porté sur une face externe d'une couche de support (24) en un matériau diélectrique, une face interne de la couche de support portant la couche de masse.
  9. Antenne selon la revendication 8, dans laquelle les surfaces externe et interne de la couche de support sont des demi-sphères concentriques, la couche de support ayant une épaisseur constante.
  10. Ensemble antennaire (10), caractérisé en ce qu'il comporte une antenne hémisphérique (20) présentant un diagramme de rayonnement omnidirectionnel selon l'une quelconque des revendications précédentes, et un élément de support (30), l'élément de support supportant l'antenne hémisphérique, l'élément de support ayant une paroi externe métallique portée au potentiel de référence, la présence de l'élément de support modifiant le diagramme de rayonnement de l'antenne hémisphérique pour ajuster son ouverture.
EP24219966.9A 2023-12-15 2024-12-13 Antenne omnidirectionnelle et ensemble antennaire associé Pending EP4572014A1 (fr)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2314287A FR3157020A1 (fr) 2023-12-15 2023-12-15 Antenne omnidirectionnelle et ensemble antennaire associé.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4572014A1 true EP4572014A1 (fr) 2025-06-18

Family

ID=91248088

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP24219966.9A Pending EP4572014A1 (fr) 2023-12-15 2024-12-13 Antenne omnidirectionnelle et ensemble antennaire associé

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP4572014A1 (fr)
FR (1) FR3157020A1 (fr)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6281847B1 (en) 1998-12-17 2001-08-28 Southern Methodist University Electronically steerable and direction finding microstrip array antenna
KR200313932Y1 (ko) * 2003-02-14 2003-05-22 정부교 전방향 수신형 위성 안테나 구조

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6281847B1 (en) 1998-12-17 2001-08-28 Southern Methodist University Electronically steerable and direction finding microstrip array antenna
KR200313932Y1 (ko) * 2003-02-14 2003-05-22 정부교 전방향 수신형 위성 안테나 구조

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FERREIRA D B ET AL: "An efficient approach to the analysis and synthesis of spherical-circular thin microstrip antennas", ANTENNAS AND PROPAGATION SOCIETY INTERNATIONAL SYMPOSIUM (APSURSI), 2010 IEEE, IEEE, PISCATAWAY, NJ, USA, 11 July 2010 (2010-07-11), pages 1 - 4, XP032146197, ISBN: 978-1-4244-4967-5, DOI: 10.1109/APS.2010.5562184 *
GREGORY H HUFF ET AL: "A Spherical Inverted-F Antenna (SIFA)", IEEE ANTENNAS AND WIRELESS PROPAGATION LETTERS, IEEE, PISCATAWAY, NJ, US, vol. 8, 1 January 2009 (2009-01-01), pages 649 - 652, XP011257495, ISSN: 1536-1225 *
HUFF G.H: "ANTENNAS AND WIRELESS PROPAGATION LETTERS", IEEE, article "A Spherical Inverted-F Antenna (SIFA)"

Also Published As

Publication number Publication date
FR3157020A1 (fr) 2025-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2004870C (fr) Dispositif rayonnant multifrequence
EP0575211B1 (fr) Motif élémentaire d'antenne à large bande passante et antenne-réseau le comportant
EP0899814B1 (fr) Structure rayonnante
FR2626980A1 (fr) Transpondeur de radar secondaire
EP3844844A1 (fr) Antenne pour emettre et/ou recevoir une onde electromagnetique, et systeme comprenant cette antenne
EP1188202B1 (fr) Dispositif d'emission et/ou de reception de signaux
EP2610966B1 (fr) Antenne compacte large bande à très faible épaisseur et à double polarisations linéaires orthogonales opérant dans les bandes V/UHF
EP1554777A1 (fr) Antenne a materiau bip multi-faisceaux
EP0131512A1 (fr) Antenne à couverture quasi torique à deux réflecteurs
EP4572014A1 (fr) Antenne omnidirectionnelle et ensemble antennaire associé
EP3175509B1 (fr) Antenne log-periodique a large bande de frequences
Hinostroza Design of wideband arrays of spiral antennas.
EP0860895A1 (fr) Antenne résonnante pour l'émission ou la réception d'ondes polarisées
EP4148902A1 (fr) Systeme electromagnetique avec deviation angulaire du lobe principal de rayonnement d'une antenne
EP4203191A1 (fr) Antenne radiofréquence planaire à polarisation circulaire
JPH06291538A (ja) マイクロ波偏波レンズ装置
EP2889955B1 (fr) Structure antennaire compacte pour télécommunications par satellites
EP4396901B1 (fr) Antenne multi-bandes
FR3108797A1 (fr) Antenne directive large bande à émission longitudinale
EP3155689B1 (fr) Antenne plate de telecommunication par satellite
EP2610965B1 (fr) Antenne compacte à large bande à double polarisation linéaire
FR3152197A1 (fr) Système de réseau d’antennes multi-bandes et superdirectif
FR3152094A1 (fr) Système antennaire et antenne réseau correspondante
FR3157019A1 (fr) Antenne réseau hémisphérique améliorée
EP2371032A1 (fr) Antenne omnidirectionnelle tres large bande

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20251120