Brevet FR2073314A1 — publié le 19711001

207331^ La présente invention concerne une antenne destinée à émettre des signaux, issus d'une ligne de transmission, sous forme d'ondes dans l'espace et vice-versa, comportant une extrémité d'une ligne plane de transmission munie d'un conduc-5 teur intérieur plat et de un ou deux conducteurs extérieurs plats, les conducteurs plats intérieur et extérieurs étant isolés les uns des autres au moyen d'un diélectrique. le cas où la ligne de transmission consiste en un conducteur 10 intérieur plat et deux conducteurs extérieurs plats, disposés chacun de part et d'autre et parallèlement au conducteur intérieur plat. Une antenne selon l'invention est cependant également applicable lorsque la ligne de transmission ne comporte qu'un conducteur extérieur plat. 15 l'impédance caractéristique d'une ligne plane de transmis sion est déterminée par la largeur du conducteur plat intérieur et par la distance séparant les conducteurs plats extérieurs, ainsi que par la constante diélectrique de l'isolant. Une ligne plane de transmission idéale présente des conducteurs plats infiniment 20 larges et un conducteur intérieur plat infiniment mince. En pratique, le conducteur intérieur plat consiste, par exemple, en une feuille mince de cuivre. La largeur des conducteurs plats extérieurs est choisie de telle sorte que le conducteur plat intérieur puisse avoir la même largeur que le conducteur plat intérieur 25 d'une ligne de transmission idéale. La largeur des conducteurs plats extérieurs est également choisie de telle sorte qu'une prolongation par mode de guide d'onde non désiré soit rendue impossible. De tels modes existent dès que le modèle symétrique est interrompu, ce qui est causé par exemple par une fente sur le conducteur plat exté-30 rieur. Afin de simplifier le dimensionnement de la ligne de transmission, il peut souvent convenir d'entourer celle-ci d'une coquille métallique, par exemple en aluminium. On sait que 1'on peut obtenir une antenne en réalisant une fente dans l'un des conducteurs plats extérieurs, près de l'extrémité du conducteur plat 35 intérieur, à angle droit par rapport au conducteur intérieur et symétriquement par rapport à celui-ci. Une telle antenne est mal adaptée à la ligne de transmission. Elle a en outre un faible * On ne considérera dans la description faite ci-après que J 70 38150 -2- 207331': rendement 8t elle est à bande étroite. Il est connu également de combiner un' certain nombre de fentes de différentes longueurs selon un ordre périodique logarithmique afin d'obtenir une antenne à large bande. La grandeur d'une telle antenne devient cepen-5 dant proportionnelle au nombre de fentes nécessaires pour obtenir une impédance d'adaptation suffisamment bonne. Cela signifie que l'utilisation de cette antenne comme antenne élémentaire dans un groupe.d'antennes est rendue impossible ou très difficile lorsque, pour ces applications,il est nécessaire que la distance 10 entre des antennes élémentaires adjacentes soit de l'ordre de la moitié de la longueur d'onde. La présente invention vise donc une antenne ne présentant pas les inconvénients ci-dessus et qui sera décrite plus en détail ci-après en référence aux dessins annexés représentant différentes formes dé réalisation d'une an-15 tenne selon l'invention. Sur ces dessins : la figure 1 représente une vue éclatée d'une forme de réalisation d'une antenne selon l'invention ; les figures 2a à 2c et 3a à 3d représentent plusieurs va-20 riantes d'un détail d'une antenne selon l'invention, à savoir la forme de la fente ; et la figure 4 représente une variante d'un 'autre détail d'une antenne selon l'invention, à savoir l'extrémité du conducteur plat intérieur. 25 On a représenté sur la figure 1 le conducteur plat intérieur 1 et son extrémité 8 d'une ligne plane de transmission 1, 2, 4. Ce conducteur intérieur 1 est fixé sur une plaque 2 de matériau diélec' trique, par exemple une matière plastique. Cette plaque 2 est munie de deux bras 3 dirigés vers l'extérieur, de chaque côté de ladite 30 plaque et dans le plan du conducteur intérieur. Une autre plaque 4 semblable, avec des bras vers l'extérieur 5, est réalisée dans le même matériau que la plaque 2. Ces deux plaques sont fixées l'une à l'autre de telle sorte que le conducteur intérieur 1 soit compris entre elles. La surface de chaque plaque, dirigée vers 35 l'extérieur à partir du conducteur intérieur 1 et parallèle à ce dernier, est revêtue d'une couche de matériau conducteur et forme un conducteur extérieur plat 6 et 11 respectivement. 70 38150 -3- 2073314 Sur le conducteur 6 de ces deux conducteurs extérieurs, sont réalisées 11 fentes 7a à Jf de telle sorte qu'elles coupent le conducteur intérieur 1. Chacune de ces fentes, par exemple 7a est ajustée pour l'émission ou la réception de signaux à une 5 certaine fréquence par le fait que la largeur de la fente 7a est un multiple de la moitié de la longueur d'onde et que la fente est située à une distance, comptée à partir de l'extrémité 8 du conducteur intérieur, qui est un multiple impair du 1/4 de la longueur d'onde, moyennant quoi la longueur d'onde est calculée à partir 10 de la fréquence du signal en fonction du milieu de transmission existant. La distance à l'extrémité du conducteur intérieur plat est mesurée à partir du point où la ligne de symétrie de la fente coupe la ligne de symétrie du conducteur et parallèlement à ce dernier. 15 Une fente réalisée dans le conducteur plat extérieur d'une antenne du type ci-dessus peut être ajustée à une certaine fréquence mais elle émettra ou recevra des signaux dans une bande étroite autour de cette fréquence. Une antenne avec une telle fente est à bande étroite. En réalisant plusieurs fentes dans le conducteur 20 plat extérieur, chacune ajustée à une certaine fréquence, et si les fréquences pour lesquelles les fentes sont ajustées sont suffisamment proches les unes des autres pour que la largeur de bande des fentes se recouvre partiellement, on obtient une antenne à large bande. Ce cas est représenté sur la figure 1 avec les fentes 25 supplémentaires 7b à 7f. La figure 2a montre comment plusieurs fentes forment ensemble une découpe présentant deux bras opposés en gradins. Cette découpe a été réalisée en disposant un certain nombre de fentes parallèles si près l'une de l'autre qu'il n'y a pas de conducteur extérieur 30 entre elles. On peut considérer que les différentes fentes ont des longueurs différentes et leurs extrémités donnent une forme en gradins aux deux côtés opposés de la découpe. On a représenté sur la figure 2a une découpe consistant en quatre fentes 12a, 12b, 12ç et 12d,- dans laquelle les extrémités de la fente la plus longue 35 portent la référence 12a et les extrémités de la fente la plus courte portent la référence 12d. Les figures 2b_et 2c_représentent deux autres types concevables de découpe . Ces formes de réalisation 70 38150 -4- 2073314 conviennent souvent du point de vue fabrication lorsque deux fentes doivent être de toutes façons disposées très près. La figure 3a représente une variante d'une découpe selon la figure 2. La découpe de la figure 3a présente deux côtés 5 exactement opposés l'un à l'autre, en gradins décroissants symétriquement de la ligne centrale, vers l'extérieur, aux bords des côtés. On peut dans ce cas réaliser la découpe par une fente longue dont les extrémités portent la référence 13a sur la figure 3a et par deux fentes plus courtes 13b et 13c., une sur chaque 10 côté de la fente longue 13a, et qui sont elles-mêmes de même longueur. En plus, sont disposées deux fentes encore plus courtes 13d et 13e une sur chaque côté des autres fentes. Les fentes les plus courtes 13d et 13e sont de même longueur entre elles. De la même façon, des fentes supplémentaires peuvent être disposées sur chaque côté 15 des autres fentes. On a représenté sur les figures 3b, 3ç et 3à d'autres formes concevables de découpe. Cette dernière peut également être telle qu'une extrémité seulement corresponde à l'une des figures tandis que l'autre extrémité est coupée, comme représenté sur la figure 3d. 20 En se reportant à la figure 3a, il y a lieu de noter qu'en partant'de cette forme de découpe, on peut réaliser une configuration de plusieurs fentes séparées l'une de l'autre, dans.laquelle la fente la plus longue est disposée au milieu et les fentes plus courtes de chaque côté de cette fente la plus longue. Ainsi, 25 plusieurs fentes avec projections extérieures rappellent la découpe de la figure 3a. La figure 4 illustre un exemple ce la façon dont la partie extérieure du conducteur plat intérieur 1 peut être réalisée selon une forme décroissant symétriquement. Les distances comprises entre 30 les fentes et 1'extrémité du conducteur sont alors déterminées de telle sorte que le premier gradin 9 soit compté comme extrémité du conducteur, lorsque la position, de la fente doit être déterminée pour être adaptée à la plus grande longueur d"onde. En conséquence, le gradin extérieur 10 du conducteur plat intérieur doit être le 35 point de départ du calcul de la distance à la fente qui doit être adaptée à la plus petite longueur d'onde. En réalisant 1'extrémité du conducteur de cette manière, on obtient une distance plus élevée 70 38150 2073314 entre les fentes, avec une largeur de bande maintenue. La figure représente un conducteur à troig^radins» adapté à trois fentes. En plus du type représenté sur la figure 4, le conducteur plat intérieur peut être coupé à angle droit, comme représenté 5 sur la figure 1 , ou il peut être d'un type analogue à la première, extrémité de la découpe des figures 3b, 3ç_, 3d. Selon une autre variante, le conducteur plat intérieur a une forme en gradins croissant de telle sorte qu'elle s'élargisse graduellement ou continuellement vers son extrémité. 10 Une antenne selon l'invention présente une impédance adaptée à la ligne de transmission du fait que les fentes sont orientées selon le conducteur ou sont à angle droit par rapport à ce dernier. Les fentes ne doivent pas être décalées d'une di^g'fcaitoe. telle qu'elles ne coupent pas le conducteur et ne doivent pas non plus être 15 disposées de façon qu'elles soient parallèles au conducteur, car l'antenne est alors pincée. En combinant l'orientation et l'emplacement des fentes, on peut obtenir facilement une bonne adaptation entre l'antenne et la ligne de transmission. Un avantage de fabrication d'une antenne selon l'invention 20 réside dans le fait qu'il est possible de la reproduire par photogravure. On peut partir de deux plaques de matériau diélectrique, dont on revêt les deux faces d'une mince feuille de cuivre. Sur la première plaque, le cuivre n'est pas touché et sur une face de l'autre plaque, on grave le conducteur plat intérieur. On as-25 semble les plaques de façon que les faces complètement revêtues de cuivre soient dirigées vers l'extérieur. Ces faces extérieures constituent les conducteurs extérieurs plats et l'on grave les fentes sur l'un ou les deux de ces conducteurs extérieurs. On peut bien entendu partir d'une plaque dont les deux faces sont 30 revêtues de cuivre et. d'une plaque dont une seule face est revêtue de cuivre, ce qui évite un stade de gravure. A titre d'exemple de dimensionnement, on prendra une antenne réalisée selon la figure 1, mais munie de 11 fentes. Dans ce cas, la distance entre la fente centrale (la 6ème) et l'extrémité du 35 conducteur plat intérieur est de l'ordre de 15 millimètres, la 70 38150 -6- 2073314 longueur de la fente la plus longue de 11 ordre de 12,5 millimètres et la longueur de la fente la plus courte de l'ordre de 10,5 millimètres, la largeur des fentes est de l'ordre de 0,1 millimètre et la distance entre elles est au maximum de 0,2 millimètre. 5 .Une telle antenne présente une gamme de fréquences couvrant de 9,5 à 12 GHz avec un taux d'ondes stationnairee supérieur à 2. Il va de soi que la présente invention a été décrite ci-dessus à titre purement indicatif, mais nullement limitatif, et que l'on pourra lui apporter toutes modifications de détail con-10 formes à son esprit sans sortir de son cadre. 70 38150 -7- 2073314 REVENDICATIONS 1. Antenne d'ondes dans l'espace à partir d'une ligne de transmission et vice-versa, comprenant une ligne plane de transmission munie d'un conducteur plat intérieur et de un ou deux 5 conducteurs plats extérieurs, dans laquelle les conducteurs intérieur et extérieurs sont isolés les uns des autres par un diélectrique, caractérisée par le fait qu'elle comporte des fentes de différentes longueurs dans l'un ou les deux des conducteurs plats extérieurs de sorte que les fentes coupent le conducteur 10 plat intérieur, la longueur de chaque fente étant adaptée à l'émission ou à la réception de signaux dsune certaine fréquence et la distance comprise entre chaque fente et l'extrémité du conducteur intérieur plat étant adaptée à ladite fréquence, pour obtenir une antenne à large bande. 15 2. Antenne selon la revendication 1, dans laquelle l'ensem ble des fentes ne forme qu'une découpe du conducteur plat extérieur9 ladite découpe ayant deux côtés opposés formant respectivement des gradins. 3. Antenne selon la revendication 2, dans laquelle les côtés 20 en gradins et les extrémités de la découpe, respectivement, décroissent symétriquement à partir de la ligne centrale vers les bords des côtés. 4. Antenne selon lsmie quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle la partie extérieure du conducteur plat intérieur 25 décroît symétriquement à partir de la ligne centrale vers les bords. 5. Antenne selon la revendication 1, dans laquelle l'ensemble des fentes ne forme qu'une découpe du conducteur plat extérieur, ladite découpe ayant deux côtés opposés et deux extrémi- 30 tés, respectivement, dont la distance varie de façon continue.