Brevet FR2299736A1 — publié le 19760827

La présente invention concerne une antenne radioélectrique. La demande de brevet Français déposée par la demanderesse sous le numéro 74 19 491 du 6.6.1974 décrit une antenne radioélectrique comportant un conducteur et un diélectrique placés de façon à ce que le diélectrique soit traversé nécessairement par une partie, au moins, de l'énergie émise ou reçue par le conducteur. Ces demandes de brevets décrivent des antennes de structure simple, et indiquent des matériaux diélectriques appropriés. L'invention porte sur des antennes plus compliquées et sur leur procédé de fabrication. Selon l'invention, le procédé de fabrication d'une antenne radioélectrique comportant un conducteur et un diélectrique placés l'un par rapport à l'autre de façon qu une partie au moins de l'énergie émise-ou reçue par le conducteur traverse nécessairement le diélectrique, comporte les opérations suivantes on fabrique au moins deux corps diélectriques associés, comportant au moins une paire de surfaces destinées à être accouplées on prépare l'une au moins de ces surfaces pour lui permettre de recevoir un matériau conducteur en des emplacements déterminés ; on place un matériau conducteur dans ces emplacements déterminés; on applique un adhésif sur les parties desdites surfaces qui ne correspondent pas auxdits emplacements déterminés ; et on fait adhérer l'un à l'autre les deux corpus diélectriques, au niveau desdites surfaces destinées à être accouples, le matériau con dlleteur étant placé audits emplacements déterminés. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels -La figure 1 est une représentation éclatée en perspec tive d'une antenne de type Yagi fabriquée conformément à l'inven- tison -La figure 2 est un tableau de caractéristiques diélectriques ; -La figure 3 est une représentation en perspective, partiellement éclatée, d'une autre antenne de type Yagi ; -Les figures 4 et 5 sont des représentations en coupe d'autres antennes -La figure 6 est une représentation en perspective d' une antenne de type reflex -La figure 7 représente une tige conductrice et un disque de matériau diélectrique ; et -La figure 8 est une représentation en coupe d'une autre antenne. On se réfèrera maintenant à la figure 1 qui représente une antenne comprenant deux corps diélectriques associés, 1 et 2, des tiges conductrices 3 à 6, et une feuille d'adhésif 7 Une connexion, sous forme d'un câble coaxial, est représentée en 8. Les corps 1 et 2 sont des demi-cylindres comportant des faces planes respectives 9 et 10, destinés à être associés. Les tiges conductrices 3 sont dimensionnées de façon à constituer les directeurs de l'antenne Yagi, les tiges 4 et 5 constituent les dipôles de cette antenne, et la tige 6 sert de réflecteur. Pour permettre aux tiges 3 à 6 de remplir leurs fonctions, les surfaces 9 et 10 comportent des logements respectifs 13 à 16 et 23à26, destinés aux tiges conductrices.Les logements 13, 23 reçoivent les tiges 3 constituant le directeur, les logements 14, 24 et 15, reçoivent respectivement les tiges 4 et 5 constituant les dipôles, et les logements 16 et 25 reçoivent~la tige 6 servant de réflecteur. 'écartement entre les logements est celui que doivent avoir les tiges de l'antienne Yagi. Les gorges 18 et 28 reçoivent l'extrémité du râble coaxial 8, ainsi que les conducteurs 17 et 19 qui connectent respectivement le conducteur central 11 et la gaine 12 du capable 8 aux dipôles 4 et 5. La feuille d'adhésif 7 a la même forme que les surfacés 9 et 10, mais comporte des ouvertures 20 dont le nombre et la position correspondent aux logements 13 à 16 et à la gorge 18. Pour monter l'antenne, on relie les conducteurs 17 et 19 aux dipôles 4 et 5, respectivement, par un moyen approprié quelconque. On place ensuite le corps 1 avec la-face 9 dirigée vers le haut, puis on introduit les tiges 3 à 6 dans les logements respectifs 13 à 16, et on introduit le câble 8 et les conducteurs 17 et lg dans la gorge 18. On place ensuite la feuille d'-adhésif 7 sur la face 9. Lorsque la feuille 7 est en place, les tiges 3 à 6, ltextrémité du cabale 8 et les conducteurs 17 et 19 font saillie à travers les ouvertures 20. On met ensuite en place le second corps 2, de façon à ce que sa-face 10 vienne en contact avec la feuille 7.Lorsque le second corps 2 se trouve dans cette position, les parties en saillie destiges 3 à 6, de l'extrémité du câble 8, et des conducteurs 17 et 19 pénètrent dans les logements 23 à 26 et dans la gorge 28. La feuille d'adhésif 7 lie l'une à l'autre les surfaces 9 et 10, et maintient l'antenne montée. La feuille 7 est constituée par un adhésif industriel non conducteur, comme par exemple la résine époxy, et est de pré férenceprédécoupée à la forme désirée. Cet adhésif ne nuit pas aux propriétés diélectriques des corps 1 et 2. De plus, l'adhésif sert de joint isolant les logements 13 à 16 et 23à26 par rapport à l'atmosphère. Il peut être nécessaire de soumettre ltantenne à une température ou une pression élevée pour obtenir l'adhésion nécessaire entre les deux corps. On considèrera maintenant plus en détail la structure des corps 1 et 2. Les caractéristiques de l'antenne doivent être telles que le produit de la fréquence de travail de l'antenne par la racine carrée de la constante diélectrique des corps diélec triques 1 et 2 soit égal ou supérieur à 5x 109 -. Dans ces conditions, les tiges 3 à 6 peuvent avoir des dimensions nettement plus faibles que les éléments correspondant des antennes classi- ques. La constante diélectrique des corps 1 et 2 est comprise de préférence dans la plage allant de 100 à 10.000. Les propriétés diélectriques que doivent posséder les corps 1 et 2 sont obtenues de préférence en utilisant le matériau diélectrique décrit dans les demandes de brevets mentionnées précédemment.Le matériau diélectrique peut être mis en oeuvre sous deux formes différentes, à savoir : soit sous forme d'une masse solidifiée par l'adJonction d'un agent solidifiant approprié, soit sous forme d'une poudre contenue dans un bottier creux en matière plastique. L'agent solidifiant est choisi en fonction du procédé de solidification. Le procédé de solidimation utilisé dépend du coût, de la forme du corps, et de la complexité des surfaces destinées à être accouplées. (Dans exemple de la figure 1, les faces 9 et 10 sont planes, mais on verra dans les exemples ultérieurs que ce n'est pas toujours le cas.) On peut utiliser quatre procédés de solidation d rents,à savoir: le pressage isostatique, l'extrusion, le moulage, et le moulage glissant . Les quatre procédés mettent à profit les propriétés céramiques du matériau diélectrique. Dans les quatre cas, le matériau diélectrique se présente initialement sous forme de poudre.Lorsqu'on utilise le pressage isostatique, la poudre diélectrique subit une compression isostatique 11 amenant à la forme que l'on désire donner au corps, après quoi celui-ci est soumis à une cuisson. Au cas ou un usinage est nécessaire, il peut être accompli soit avant soit après la cuisson. Si l'usinage est effectué après cuisson, il est nécessaire d'utiliser des outils diamantés, ou des outils équivalents. Dans le procédé d'extrusion, on mélange la poudre diélectrique avec un liant organique, puis on la soumet à une extrusion sous pression. On effectue ensuite la cuisson et l'usinage (si nécessaire), comme dans le cas du pressage isostatique. En général, le procédé d' extrusion ne convient pas si le corps doit eAtre courbé dans deux dimensions.Dans le procédé de moulage,on mélange la poudre- diélectrique avec un polymère, dans une proportion de 11 ordre de 20% en poids. Le moulage permet généralement d'obtenir en une seule opération unocorps ayant la forme désirée. Le moulage glissant convient lorsque le corps n est pas trop épais, Dans ce cas, on mélange la poudre diélectrique avec des adhésifs et des milieux de suspension appropriés, puis on coule le mélange. Le corps obtenu-peut nécessiter un traitement ultérieur pour acqué rir une bonne résistance mecanique. L'autre façon de procéder consiste à fabriquer un bottier creux en matière plastique ayant la forme désirée pour 'le corps, et à remplir ensuite ce bottier de poudre diélectrique. Si les parois du bottier ne sont pas trop épaisses, et si la poudre remplit complètement l'intérieur du bottier, ce boitier de matière plastique ne dégrade pas les propriétés diélectriques du corps. Lorsqu'on utilise un bottier pour fabriquer un corps, le matériau diélectrique n'est pas mélangé avec d'autres substances. Au contraire, lorsqu T un corps est formé par extrusion, moulage ou moulage glissant , le matériau diélectrique est mélangé.avec une ou plusieurs autres substances. Le mélange a nécessairement une constante diélectrique plus faible que celle du matériau d'origine. Quel que soit le corps considéré, la diminution de la constante diélectrique dépend de deux facteurs. Le premier de ces facteurs est la proportion des autres substances dans le mélange, et le second est la densité du mélange, résultant de la pression et de la chaleur mises en Jeu dans les différents procédés.Ces deux facteurs ont néanmoins une influence prévisible, et il est possible dten tenir compte au moment de la conception. Le tableau de la figure 2 indique aux colonnes 3 à 6 les valeurs des constantes diélectriques obtenues pour quatre corps réalisés avec des matériaux diélectriques ayant respectivement des constantés diélectriques de 5.000, 4.000, 3D00 et 2.000. La colonne 1 indique le pourcentage, en volume, du matériau ajouté pour faire un mélange. La colonne 2 indique la constante diélectrique du matériau ajouté. Les surfaces des corps qui sont destinées à être accouplées doivent être préparées pour recevoir le matériau conduc- ter de l'antenne. La préparation de ces surfaces dépend en partie du procédé de fabrication des corps, et en partie de la forme me sous laquelle se présente le matériau conducteur. On considèrera tout d'abord l'antenne de la figure 1, pour laquelle le matériau conducteur se présente sous forme des tiges 9 à 6. On prépare la face 9 du corps 1 en réalisant les logements 13 à 16. Si le corps 1 est fabriqué par un procédé de moulage quelconque , la réalisation de cesogements peut etre intégrée à ce procédé. Dans les autres procédés, les logements doivent être réalisés par un usinage distinct, ou par une opération analogue.La gorge 18 est fabriquée en même temps que les logements 13 à 16, et de la même manière. Si, comme il est probable, le corps 2 est fabriqué par le meme procédé que le corps 1, la face 10 est préparée de la même manière que la face 9, de façon à la munir des logements 23 å 26 et de la gorge 28. Dans une autre configuration, le câble coaxial 8 peut être connecté aux dipôles 4 et 5 à travers l'un des corps 1 ou 2. DEDans une variante, le matériau conducteur peut se présenter sous la forme d'un dépôt effectué dans les logements. Ce dépôt peut être effectué par la technique des couches minces par la technique des couches épaisses, par pulvérisation par plasma ou par dépôt chimique. Dans tous ces procédés, la surface concernée doit être protégée momentanément par un masque. Du fait des faibles quantités de matière déposées,ces procédés permettent 1' utilisation économique de dépôts d'argent à la place de tiges de cuivre ou d'aluminium. Si des dépôts minces suffisent, on peut n' effectuer le dépôt que sur l'une des faces destinées à être accouplées, l'autre face ne comportant pas de logement et ne recevant pas de dépôt. La figure 3 représente une structure différente d'an- tenne Yagi, dans laquelle un disque réflecteur 21 remplace la tige 6, constituant le réflecteur de la figure 1. Les corps associés 1 et 2 sont raccourcis, et les logements 16 et 26 n'existent pas. Le disque réflecteur 21 est constitué par une surface métallisée placée sur une extrémité d'un cylindre court 22. Le cylindre court 22 est fabriqué avec le meme matériau que les corps 1 et 2, et constitue un troisième corps associé aux deux premiers. Le disque réflecteur 21 constitue une surface qui est accouplée aux extrémités raccourcies des corps 1 et 2 à l'aide d'un disque d'adhésif 27. I1 est commode d'utiliser le même matériau adhésif pour le disque 27 et la feuille 7. Il est possible de construire des antennes de structure plus complexe. Par exemple, dans l'antenne représentée sur la figure 4, on utilise trois corps associés 30, 31 et 32, et le matériau conducteur se présente sous forme de deux surfaces 29. Les corps 30 et 31 comportent des disques 33 et 34 à partir desquels s'élèvent des cônes 35 et 36. Le troisième corps 32 a la forme d'un tambour muni de logements coniques à chaoune de ses extrémités. Le matériau conducteur se présente sous forme de métallisations déposées sur les surfaces des cônes 35 et 36. L1 antenne est montée en plaçant des anneaux adhésifs 37 et 38 autour des bases des canes 35 et 36, et en introduisaht les cônes dans les logements respectifs du corps 32. Les corps 30, 31 et 32 sont constitués par le même matériau que les corps 1 et 2 de la figure 1. Les conducteurs 29a qui sont connectés aux surfaces côniques 29 sont maintenus en position par les anneaux 37 ét 38. Dans l'antenne représentée sur la figure 5, le matériau conducteur se présente sous la forme d'un fil 39 enroulé autour d'un corps cylindrique 40 et placé dans une gorge héliçoIdale 41 ménagée à la surface du cylindre. Le corps 40 est entouré d'un manchon de matériau adhésif 42, luimeAme logé dans un corps tubulaire 43. Si on désire utiliser un réflecteur, on peut fixer à l'une des extrémités des corps 40 et 43 un cylindre court 44 muni d'une surface métallisée 45, en employant un disque adhésif 46. Les corps 40 et 43, et éventuellement le cylindre court 44, sont constitués par le même matériau que les corps 1 et 2 de la figure 1. L1antenne reflex représentée sur la figure 6 comporte deux corps associés constitués par deux parallélépipèdes rectangles 47 et 48 dont les faces 49 et 50 sont accouplées à l'aide d'une feuille d'adhésif 51. Les faces 49 et 50 comportent des logements en forme de L, 52 et 53, qui reçoivent deux monopoles et les conducteurs de raccordement correspondants.La feuille d' adhésif 51 possède des ouvertures (non représentées) qui correspondent aux logements 52 et 53. Les parallélépipèdes 47 et 48 sont réunis à l'aide de la feuille d'adhésif 51, puis on métallise l'une des surfaces du bloc obtenu, par exemple la surface 54, pour constituer un réflecteur. La surface 55 du bloc obtenu est munie d'une feuille semi-transparente ayant une résistance effec tive de 378 5t0. .Les parallélépipèdes 47 et 48 sont constitués par le même matériau que les corps 1 et 2 de la figure 1. Dans une autre structure possible (non représentée ) pour une antenne Yagi, les corps 1 et 2 de la figure 1 sont creux et remplis de poudre diéleetrique. Les logements 13 sont remplacés par une ouverture. Les tiges 3 sont disposées dans cette ouverture et sont fixées aux extrémités du corps 1 par un adhésif. Le corps 2 possède une ouverture qui remplace les logements 23 et qui coïncide avec l'ouverture du corps 1. Dans l'antenne mon tée, la poudre diélectrique pénètre dans les ouvertures. Les tiges 3 sont done en contact direct avec cette poudre, sauf à leurs extrémités. On considèrera maintenant la figure 7 qui représente un disque 51 dont chaque face est munie d'une gorge 62, les deux gorges étant parallèles entre elles. Chaque ore peut être disposée selon un diamètre d'une face du disque. Les gorges 62 ont une section semi-cir-culaire, et un rayon légèrement supérieur à celui d'une tige conductrice 63. Au montage, on place une tige 63 dans une gorge 62, de façon que les extrémités de la tige soient équidistantes de la périphérie du disq')e, et on maintient la tige en position à 11 aide d'un adhésif î moitié de la tie 7 fait alors saillie à l'extériewc du disque. Un second disque est placé face à face contre le premier, en alignement axial avec ce dernier. La moitié de la tige 63 qui fait saillie du premier disque pénètre dans une gorge 62 du second disque.Lorsque la tige 63 est placée de cette manière, elle empêche la rotation relative des deux disques. On monte ensuite d'autres tiges et d'autres disques jusqu'à obtenir une antenne complète. Les disques peuvent être maintenus assemblés par n'importe quel moyen approprié, par exemple en fixant chaque disque aux disques adjacents à l'aide d'un adhésif, ou en introduisant les disques dans un boitier approprié, de la manière indiquée sur la figure 8. Les parties inoccupées des gorges 62 doivent être remplies avec un matériau diélectrique pouvant se présenter sous la forme d'une- poudre ou d'une masse durcie. Ce matériau diélectrique est de préférence le même que celui qui constitue le disque 61. Une antenne Yagi nécessite un dipode et eelui-ci est réalisé en plaçant dans une gorge -62 deux tiges conductrices disposées à une certaine distance l'une de l'autre. Le disque utilisé dans ce but comporte des gorges 64 creusées dans ltune de ses faces, pour permettre le passage de conducteurs reliés au dipôle. Les gorges 64 sont représentées en pitillé sur la figure 7, du fait qu'on peut utiliser pour l'antenne deux types de disques, l'un avec les gorges 64, l'autre sans. Suivant une variante, tous les disques peuvent être munis de gorges 616 qui ne sont utilisées outen fonction des besoins. L'antenne représentée sur la figure 8 utilise 6 disques El. Les forges 69 reçoivent des tires conductrices 63, sauf aux extrémités dé l'antenne.Xa longueur de chaque tige dé-pend de sa position et de sa fonction dans l'antenne Yagi. L'espacement entre les tiges 63 est déterminé par l'épaisseur des disques 61, et dépend de la gamme de fréquence dans laquelle 1'antenne doit être utilisée. Après montage et collage des disques et des tiges, 1' ensemble résultant est placé dans un boîtier constitué par deux cylindres creux 65 et 66 filetés extérieurement au voisinage de leur extrémité ouverte. Un manchon 67 fileté intérieurement,fixe l'un à l'autre les cylindres 65 et 66, et bloque l'ensemble des disques et des tiges à l'intérieur du bottier. Le manchon 67 comporte des pivots 68. L'antenne peut tourner autour de l'axe de ces pivots, de façon à pouvoir être orientée de la manière désirée. Si les tiges sont remplacées par un matériau conducteur déposé dans les gorges 62, on peut empeeher la rotation relative des disques adjacents en réalisant une encoche de positionnement à la circonférence de chaque disque, et en dotant d'une saillie longitudinale correspondante la surface intérieure des cylindres 65 et 66 constituant le bottier. Si l'on n'utilise pas de bottier, on munit chaque disque 61 d'un ergot de positionnement sur l'une de ses faces, et d'un logement correspondant dans la face opposée. Lorsque deux disques sont placés face à face, l'ergot de l'un des disques pénètre dans le logement de l'autre. I1 va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées aux dispositifs décrits et représentés sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS -I. Procédé de fabrication d'une antenne-radioélectrique comportant un conducteur et un matériau diélectrique placés l'un par rapport à l'autre de façon que le matériau diélectrique une soit nécessairement traversé par/partie, au moins, de lténergie émise ou reçue par le conducteur, caractérisé en ce que: on fabrique au moins deux corps diélectriques associés comportant au moins une paire de faces destinées à être accouplées ; on prépare au moins une paire desdites faces de façon qu'elles puissent recevoir un matériau conducteur en des emplacements déterminés ; on place un matériau conducteur auxdits emplacements déterminés S on introduit un adhésif sur les parties desdites faces qui ne correspondent pas auxdits emplacements déterminés ; et on fait adhérer les uns aux autres lesdits corps diélectriques, au niveau desdites faces, le matériau conducteur étant présent auxdits emplacements déterminés. -2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que s on fabrique deux corps ayant chacuri la forme d'un demi-cylindre ; et on fait adhérer ces corps l'un à l'autre pour former un cylindre. -3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que : on fabrique un troisième corps en forme de cylindre court, et on fait adhérer ce cylindre court à une extrémité du cylindre formé par les deux demi-cylindres fixés ltun à l'autre. -4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que : on fabrique deux corps ayant chacun la forme d'un disque à partir duquel s'élève un uncône central ; on-métallise les surfaces des connes ; on fabrique un troisième corps en forme de tambour muni d'un logement conique à chaque extrémité ; et on fixe chacun desdits cônes dans chaque logement conique, à l'aide d'un adhésif. -5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en que: on fabrique un premier corps en forme de cylindre, comportant en surface un logement hélicoïdal ; on introduit un fil dans le logement ; on fabrique un second corps en forme de manchon et on fixe le cylindre à l'intérieur du manchon, en faisant adhérer ce cylindre à surface intérieure du manchon. -6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que : on fabrique un troisième corps en forme de cylindre court ; et on fait adhérer le cylindre court audit cylindre, après que ce dernier a été fixé à l'intérieur du manchon. -7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que : on fabrique deux corps ayant chacun la forme d'un paral lélépipède rectangle ; et on fixe ces corps l'uns al'autre à 1' aide d'un adhésif. -8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que : on fabrique plusieurs corps ayant chacun la forme d'un disque dont les faces planes constituent lesdites faces desti nez à être accouplées ; on ménage une gorge dans chacune desdites faces ; on introduit une tige conductrice dans la gorge d'un certain 3-tombre de corps . on assemble les corps et les tiges pour former un cylindre dans lequel une tige est intercalée entre tous les corps adjacents ; et on fixe lesdits corps les uns aux autres. -9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'on fixe les corps les l.ms âllX autres à à s'aidez d',m adhésif. -10. Procédé selon la revendication R-, caractérisé en ce t e : on fabrique lm boîtier constitué sar deux cylindres creux filetés extérieurement au voisinage de leur extrémité ouver-+e ; on fabrique un manchon fileté intérieurement ; on introduit dans les cylindres creux l'ensemble constitué par les corps et les tiges assemblés ; et on fixe lesdits corps les uns aux autres en amenant les cylindres creux l1un contre l'autre en faisant tourner le manchon vissé sur les cylindres. -11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on munit le manchon de pivots.