Brevet FR2596585A1 — publié le 19871002

-- 1 -Antenne réseau sur circuit imprimé La présente invention se rapporte à une antenne réseau sur circuit imprimé. Une antenne réseau sur circuit imprimé se présente comme une pla5 que, constituée d'un ou plusieurs circuits imprimés superposés, dont l'un a sur une de ses faces des dipoles rayonnants, et sur l'autre face un arbre de distribution de l'énergie. Ces plaques de circuit imprimé ont une surface sensiblement équivalente aux antennes paraboliques de gain équivalent et doivent être 10 maintenues rigidement par une structure arrière. Cette structure arrière empêche les "dépointages" et déformations dues au vent et à la gravité, elle nécessite une interface avec le circuit imprimé. L'invention a pour objet d'alléger ou même de supprimer cette 15 structure arrière en rigidifiant l'antenne par une plaque avant à ouvertures rayonnantes. L'invention propose à cet effet une antenne réseau sur circuit imprimé de forme allongée, comprenant au moins un circuit imprimé, ce premier circuit imprimé étant constitué d'un substrat sur lequel sont 20 disposés des éléments rayonnants sur une première face, et un arbre de distribution d'énergie sur une deuxième face, caractérisée en ce qu'elle comprend une structure avant de forme allongée, superposée sur la première face de ce circuit imprimé, cette structure avant étant constituée d'un substrat percé d'ouvertures rayonnantes disposées en 25 regard des éléments rayonnants de ce circuit imprimé. Avantageusement l'invention comporte un deuxième circuit qui est superposé par sa première face sur la deuxième face du premier circuit imprimé, un plan de masse étant disposé sur la deuxième face de ce deuxième circuit imprimé. La solution proposée permet de limiter les couplages entre éléments rayonnants, inconvénient que l'on rencontre sur les antennes réseaux classiques. De plus cette structure permet de placer des pièges autour des ouvertures. Par ailleurs la structure avant a l'avantage de protéger l'antenne 35 des chocs mécaniques (projectiles, transports etc...) et permet de 15 20 25 30 35 -2 tendre sans difficulté un radÈme souple. De plus il n'y a plus de problème de positionnement mécanique des éléments constitutifs entre eux, on peut faire épouser à ce nouveau type d'antenne la forme que l'on veut, ce qui permet de l'intégrer facilement a une structure préexistante. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple non limitatif, en références aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 illustre une antenne réseau de l'art connu, - la figure 2 illustre une antenne réseau selon l'invention, - les figures 3 et 4 illustrent une vue de dessus et une vue en coupe selon le plan IV-IV d'une structure avant selon l'invention, - la figure 5 illustre une première variante d'antenne réseau selon l'invention, - la figure 6 illustre une seconde variante d'antenne réseau selon l'invention. L'antenne réseau de l'art connu, représentée à la figure 1, se présente sous la forme d'une plaque constituée d'un premier 10 et d'un second 11 circuits imprimés superposés, le premier ayant sur l'une de ses faces des dipoles rayonnants 12 et sur l'autre un arbre 13 de distribution d'énergie qui permet d'alimenter ces dipoles par des traversées 14 pour permettre à ces dipoles 12 d'émettre une radiation radioélectrique et le second ayant sur sa deuxième face, qui est extérieure, un plan de masse 15. La dimension des dipoles rayonnants 12, de l'arbre de distribution d'énergie 13, et du plan de masse 15 ont été volontairement augmentées pour la clarté du dessin, mais ce sont de simples dépâts métalliques. Pour pallier à la fragilité d'un tel ensemble, cette antenne comporte une structure arrière 16 qui permet de la rigidifier. L'antenne réseau selon l'invention, représentée à la figure 2, comprend elle-aussi deux circuits imprimés 10, 11 tels que décrits précédemment, mais la structure arrière 16 a été allégée. Cette antenne comporte de plus une structure avant 20 constituée d'une plaque métallique, percée d'ouvertures 21 de formes coniques, superposée à la première face du premier circuit imprimé 10, chaque ouverture 21, de direction perpendiculaire à la surface de ce premier circuit imprimé 10, étant en regard d'un élément rayonnant 12. Sur la figure 2 à été représenté un radôme 22 qui permet de protéger l'antenne en cas d'intempéries. La structure avant 20, telle que représentée en vue de face et en 5 coupe aux figures 3 et 4, permet de rigidifier l'antenne, et de faire varier le diagramme de rayonnement de l'antenne, en utilisant des directions d'ouvertures différentes. La figure 5 représente une variante de l'invention sur laquelle, les éléments rayonnants sont constitués d'une pastille 23 disposée au 10 bout d'une petite tige 24, ce qui permet de modifier le diagramme de rayonnement de cette antenne. Sur la figure 6, qui représente une antenne de structure analogue à celle de la figure 2, des gorges annulaires 30 ont été percées dans la plaque métallique, qui compose la structure avant 20, autour des 15 extrémités extérieures des ouvertures 21 pour former des pièges qui permettent de symétriser le diagramme de rayonnement. L'antenne selon l'invention peut être utilisée par exemple dans une gamme de fréquences allant de 1GHz à plus de 20 GHz. Plus la fréquence est élevée plus les éléments rayonnants sont proches et plus 20 l'épaisseur de la structure avant diminue. Il est bien entendu que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et que l'on pourra remplacer ses éléments constitutifs par des éléments équivalents sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Ainsi la structure avant 20 peut être constituée par exemple d'un substrat en plastique dont les surfaces ont été métallisées. Ainsi la structure arrière 16 n'est plus obligatoire, car la fixation de l'antenne peut être réalisée grâce à la structure avant 20. De plus les éléments rayonnants peuvent être, comme représenté sur 30 la figure 2, des dipoles rayonnants 12 liés à l'arbre de distribution 13 par le circuit imprimé. Mais ce peut être aussi de petites antennes, liées à l'arbre de distribution par le circuit imprimé, ou toute autre forme d'éléments rayonnants. Les ouvertures rayonnantes 21 peuvent prendre des formes autres que 35 coniques, par exemple des formes cylindriques, dont les dimensions 1 1 4 seront fonction de la fréquence et du gain désiré et dont l'axe peut être orienté à volonté par rapport à la direction normale à la plaque supportant les éléments rayonnants, afin de conformer à volonté le lobe. Ces ouvertures peuvent être disposées les unes par rapport aux autres d'une 5 manière différente à celle représentée à la figure 3. En effet leur position dépend de celle des éléments rayonnants sur le premier circuit imprimé. L'antenne de l'invention a été représentée sous la forme d'une plaque, mais elle peut avoir une forme quelconque: cylindrique, 1 conique, et même une épaisseur variable, lui permettant de s'adapter à toute structure existante. - 20 -5 REVENDICATIONS 1/ Antenne réseau sur circuit imprimé, de forme allongée, comprenant au moins un circuit imprimé (10), ce premier circuit imprimé (10) étant constitué d'un substrat sur lequel sont disposés des éléments rayon5 nants (12) sur une première face, et un arbre de distribution d'énergie (13) sur une deuxième face, caractérisée en ce qu'elle comprend une structure avant (20) de forme allongée, superposée sur la première face de ce circuit imprimé (10), cette structure avant (20) étant constituée d'un substrat percé d'ouver10 tures (21) rayonnantes disposées en regard des éléments rayonnants (12) de ce circuit imprimé. 2/ Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que un deuxième circuit (11) est superposé par sa première face sur la deuxième face du premier circuit imprimé (10), un plan de masse (15) étant disposé sur la 15 deuxième face de ce deuxième circuit imprimé (11). 3/ Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que elle comprend une structure arrière (16) allégée. 4/ Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le substrat qui constitue la structure avant (20) est métallisé 20 sur toutes ses surfaces. / Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le substrat qui constitue la structure avant (20) est métallique. 6/ Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, carac25 térisée en ce que la structure avant (20) est percée d'ouvertures (21) de forme conique. 7/ Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la structure avant (20) est percée d'ouvertures (21) de forme cylindrique. 8/ Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la structure avant est percée d'ouvertures (21) dont la direction est perpendiculaire à la surface du premier circuit imprimé (10). 9/ Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, 35 caractérisée en ce que des pièges, constitués de gorges (30) de formes -6- annulaires, sont disposés autour des extrémités extérieures des ouvertures (21) percées dans la structure avant (20). / Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que elle a la forme d'une plaque. 11/ Antenne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque élément rayonnant (12) est constitué d'une pastille (23) disposée du bout d'une petite tige (24).