Brevet FR2627636A1 — publié le 19890825

DISPOSITIF D'ALIMENTATION ET DE RAYONNEMENT D'UNF, ENERGIE MICRO-ONDE La présente invention a pour objet un dispositif combiné d'alimentation et de rayonnement d'une énergie micro-onde. Dans certaines applications, on souhaite disposer d'antennes aussi petites et légères que possibles. Une solution consiste à recourir, dans ce cas, à des technologies du type de celles qui sont utilisées pour les circuits imprimés, où ltantenne comporte un ensemble de sources rayonnantes élémentaires du type micro-ruban, alimenté par un circuit de distribution. Par ailleurs, l'obtention d'un diagramme de rayonnement de qualité impose un blindage aussi parfait que possible du circuit de distribution. La présente invention a pour objet un dispositif comportant une source rayonnant tine énergie micro-onde, du type micro-ruban ctest-å-dire constituée par un motif conducteur, un milieu diélectrique et un plan de - masse, alimentée par une ligne de transmission d'énergie micro-onde du type micro-ruban ou triplaque. L'ensemble est réalisé de telle sorte - que la ligne d'alimentation soit formée dlun substrat diélectrique sur une première face duquel on dépose au moins un plan de masse - que, en ce qui concerne la source * le motif conducteur soit porté par l'une des faces du substrat, * le plan de masse soit constitué par une plaque conductrice * le diélectrique soit constitué au moins en partie par un isolant disposé entra le substrat et le plan de masse. - et que le conducteur central (dans le cas d'une ligne triplaque) ou le ruban conducteur (dans le cas d'une ligne micro-ruban) soit disposé entre le plan de masse de la source et celui de la ligne. De la sorte, d'une part on utilise un seul substrat diélectrique recevant des conducteiirs sur une ou deux de ses faces et, d'autre part, le blindage de la ligne de transmission est assuré complètement, par son plan de masse d'un côté et par celui de la source de l'autre côté. D'autres objets, particularités et résultats de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée b titre d'exemple non limitatif et illustrée par les figures annexées, qui représentent : - les figures 1, a et b, respectivement une vue en coupe et une vue de dessus d'un premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention, dans lequel la ligne d'alimentation est du type micro-ruban - les figures 2, a et b, respectivement une vue en coupe et une vue de dessus d'un deuxième mode de réalisation du dispositif selon l'invention, dans lequel la ligne d'alimentation est du type micro-ruban - les figures 3, a et b, respectivement une vue en coupe et une vue de dessus d'un troisième mode de réalisation du dispositif selon l'invention, dans lequel la ligne d'alimentation est du type micro-ruban - la figure 4, une vue en coupe d'un quatrième mode de réalisation du dispositif selon l'invention, dans lequel la ligne d'alimentation est du type triplaque - la figure 5, une vue en coupe d'un cinquième mode de réalisation du dispositif selon l'invention, dans lequel - la ligne d'alimentation est du type triplaque; Sur ces différentes figures d'une part les mêmes références -se rapportent aux mêmes éléments et, d'autre part, l'échelle réelle n'a pas été respectée pour la clarté du dessin. Les figures 1, a et b, représentent donc respectivement une vue en coupe dans un plan XOZ et une vue de dessus dans un plan XOY normal au précédent, d'un premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention. Sur cette figure, on a représenté l'extrémité du circuit de distribution, constituée par une ligne de transmission d'énergie micro-onde. Cette ligne est ici du type micro-ruban et est donc formee par un ruban conducteur 4 disposé sur une face d'un substrat diélectrique- 1 ; sur l'autre face du substrat 1 est disposé une couche conductrice 3 se comportant comme un court-circuit et appelée plan de masse de la ligne. Les éléments 3 et 4 sont de préférence des couches métalliques déposées sur le substrat l suivant la technologie utilisée pour les circuits imprimes. Cette sorte de ligne présente, ainsi qu'il est connu, l'avantage sur d'autres lignes de transmission d'être légère et compacte.T.outefois, elle présente en général plus de pertes et, pour réduire celles-ci au minimum, on choisit pour réaliser le substrat diélectrique 1 un matériau à faibles pertes. En outre, on le choisit de préférence caractérisé par un faible coefficient de dilatation thermique, de façon à présenter une bonne stabilité mécanique. Des matériaux chargés de fibres de verre disposées aléatoirement conviennent par exemple. La source rayonnant l'énergie micro-onde est également du type micro-ruban ; elle comporte donc un motif conducteur1 repéré 2, une surface conductrice, repérée 5, sensiblement parallèle au motif 2 et formant le plan de masse de la source, ces deux éléments 2 et 5 étant séparés par un milieu diélectrique. Les sources micro-ruban sont connues en soi et par exemple décrites dans l'ouvrage "Microstrip antennas" de I. S. BAHL et P. BHARTIA. Dans ce mode de réalisation, le motif 2 est disposé sur le substrat 1, sur la même face que le plan de masse 3 de la ligne, une épargne 8 étant prévue dans ce dernier pour le motif 2. Cette disposition est mieux visible sur la figure lb, où on a illustré à titre d'exemple un motif 2 de forme sensiblement triangulaire, étant entendu que ce motif peut être de forme quelconque. Le plan de masse de la source est constitué par une plaque conductrice 5, disposée sensiblement parallèlement au substrat 1 du côte de la face de celui-ci qui porte le conducteur 4. Entre le plan de masse 5 et le substrat 1, on dispose un diélectrique 6 constitué par un matériau ayant de préférence une faible constante diélectrique, tel que de l'air ou une mousse plastique.De la sorte, le diélectrique de la source est formé, pour partie de son épaisseur e, par le substrat 1 et, pour la partie restante, par le milieu 6. La connexion entre le conducteur 4 de la ligne et le motif 2 de la source est réalisée par un passage conducteur 7 formé à travers le substrat 1. Ce passage 7 peut être constitué par un trou métallisé, un rivet, un fil conducteur ou tout autre moyen connu. En fonctionnement, la source, alimentée par la ligne de transmission via le passage 7, émet une énergie micro-onde dans la direction OZ, normale au plan du substrat 1. Il apparaît ainsi que le blindage de la ligne de transmission est complètement assuré - du côte de l'émission, par le plan de masse 3 de la ligne - de l'autre côté, par le plan de masse 5 de la source. En outre, il n'est utilisé qu'un seul substrat diélectrique faibles pertes (3), ce qui est un avantage tant au niveau du coût des matériaux et de la fabrication, qu'au niveau de l'encombrement et du poids. Enfin, le fait que le diélectrique de la source soit, au moins pour partie, constitué par le milieu 6 permet - de choisir un milieu à très faible constante diélectrique, tel qu air ou mousse, donc a faibles pertes - d'augmenter le cas échéant l'épaisseur e et, par suite, la largeur de la bande de fréquence de fonctionnement du dispositif. Les figures 2a et 2b représentent respectivement une vue en coupe, dans le plan YOZ, et une vue de dessus, dans le plan XOY, d'un deuxième mode de réalisation du dispositif selon l'invention. Sur ces figures, on retrouve le substrat diélectrique 1 portant sur une face le conducteur 4 et sur l'autre face le plan de masse 3 de la ligne, ainsi que le motif 2 de la source et son plan de masse 5, séparé du substrat 1 par le diélectrique 6. Toutefois, dans ce mode de réalisation, le motif 2 de la source est situé dans le prolongement du conducteur 4, sur la même face du substrat i ; iI est ainsi alimenté directement, sans qu'il soit nécessaire de prévoir une traversée telle que 7 sur les figures 1. Le motif 2 est représenté, sur la figure 2b, également triangulaire à titre d'exemple. Dans ce mode de réalisation, le diélectrique de la source est entièrement constitué par le milieu 6. Le motif 2 rayonne à travers le substrat 1, toujours dans la direction OZ. A cet effet, une épargne 8 est ménagée dans le plan de masse 3, au droit du motif 2. Les figures 3a et 3b représentent un troisième mode de réalisation du dispositif selon l'invention, vu respectivement en coupe dans le plan YOZ et de dessus selon le plan XOY. Sur ces figures, on retrouve encore la ligne de transmission formée par le substrat 1, le conducteur 4 et le plan de masse 3, ainsi que la source formée par le motif 2, le plan de masse 5 et le milieu diélectrique 6. Dans ce mode de réalisation, le motif 2 est, comme dans le cas de la figure 1, situé sur la même face du substrat 1 que le plan de masse 3, dans lequel on a ménagé une épargne 8 pour placer le motif 2. Toutefois, l'alimentation du motif 2 est réalisée ici non plus par une traversée 7 mais par couplage avec l'extrémité 40 de la ligne 4, extrémité souvent dénommée palette, dont la longueur L prlse selon l'axe (OY) du conducteur 4 est voisine du quart de la longueur d'onde de fonctionnement du dispositif. La figure 4 représente une vue en coupe dans le plan YOZ d'un quatrième mode de réalisation du dispositif selon l'invention, dans lequel la ligne d'alimentation est du type triplaque. Dans ce mode de réalisation, la ligne d'alimentation est donc constituée par un conducteur central, repéré 41, disposé entre deux plans de masse et séparé de ces derniers par un milieu diélectrique. L'un des plans de masse est constitué par la plaque conductrice 5, l'autre plan de masse étant formé par le dépôt conducteur 3 sur le substrat diélectrique 1. Le milieu diélectrique de la ligne triplaque est le milieu 6 précédent. La source est, comme précédemment, du type micro-ruban et elle est constituée par - le motif conducteur 2, disposé ici sur celles des faces qui porte le plan de masse 3, une épargne 8 étant prévue à cet effet dans ce dernier - la plaque conductrice 5 formant plan de masse de la source - le milieu diélectrique 6. En fonctionnement, le motif 2 de la source est alimenté par couplage avec le conducteur 41 de la ligne, de fanon analogue å ce qui est décrit figure 3, et rayonne dans la direction OZ à travers le substrat I. La figure 5 représente une vue en coupe dans le plan YOZ d'un cinquième mode de réalisation du dispositif selon l'invention, dans lequel la ligne d'alimentation est du type triplaque. Dans ce mode de réalisation, la ligne d'alimentation est identique à ce qui est décrit figure 4, mais le motif (2) de la source est ici disposé sur l'autre face du substrat 1, le plan de masse 3 présentant une épargne 8 au niveau du motif 2. Le diélectrique de la source est ici constitué pour partie par le substrat 1 et pour partie par le milieu 6. L'ex ciB*fon du motif 2 est ici encore réalisée par couplage avec le conducteur 41. Il est à noter que, dans le cas où la ligne de distribution est du type trîplaque on a décrit un seul mode d'excitation du motif 2, å savoir le couplage avec le conducteur 41 à travers un diélectrique ; bien entendu, d'autres modes d'excitation sont possibles, comme le contact électrique, par fil ou autre, entre le conducteur 41 et le motif 2, ou encore le contact direct, le motif 2 étant alors placé en bout du conducteur 41 de la ligne triplaque. On a ainsi décrit différents mode de réalisation d'un dispositif d'alimentation et de rayonnement d'une énergie micro-onde, qui est particulièrement adapté å la réalisation des sources élémentaires d'une antenne à balayage électronique. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'alimentation et de rayonnement d'une énergie micro-onde, comportant une source rayonnante et une ligne de transmission de l'énergie alimentant la source la source comportant un motif conducteur (2), un plan de masse (5) et un milieu diélectrique (6 ; 1) séparant le motif et le plan de masse le dispositif étant caractérisé par le fait que la ligne comporte un substrat diélectrique (1) portant sur sa première face au moins un plan de masse (3), le conducteur de la ligne (4 ; 41) étant disposé entre le plan de masse (5) de la source et le plan de masse (3) de la ligne que le motif (2) de la source est porté par l'une des faces du substrat diélectrique (1), et que le diélectrique de la source comprte un milieu isolant (.6) disposé entre le substrat (1) et le plan de masse (5) de la source. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la ligne est du type micro-ruban, son conducteur (4) formant ruban étant disposé sur la deuxième face du substrat. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le motif (2) de la source est disposé sur la première face du substrat (1), dans une épargne (8) réalisée à cet effet dans le plan de masse (3) de la ligne, et qu'il est relié au ruban (4) de la ligne par l'intermédiaire d'un passage conducteur (7) > traversant le substrat (1). 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le motif (2) de la source est disposé sur la deuxième face du substrat (1) dans le prolongement du ruban (4) de la ligne et en contact électrique avec ce dernier, le plan de masse (3) de la ligne comportant une épargne (8) au niveau du motif (2). 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le motif (2) de la . source est disposé sur la première face du substrat (1), dans une épargne (8) réalisée å cet effet dans le plan de masse (3) de la ligne; et qu'il est alimenté par couplage a travers le substrat (1), à partir de l'extrémité (40) du ruban (4) formant palette, s'étendant sur une longueur prédéfinie (L) sous le motif (2). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la longueur prédéfinie (L) est de l'ordre du quart de la longueur d'onde de fonctionnement du dispositif. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la ligne est du type triplaque, que son deuxieme plan de masse est formé par le plan de masse (5) de la source, et que son conducteur (41) formant conducteur central est disposé entre le substrat (1) et le plan de masse (5) de la source. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le motif (2) de la source est disposé sur l'une des deux faces du substrat (1), le premier plan de masse (3) de la ligne comportant une épargne (8) au niveau du motif (2), et que le motif est alimenté par couplage à partir de l'extrémité du conducteur (41) de la ligne. 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caråctérisé par le fait que le motif (2) de la source est sensiblement de forme triangulaire. 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le milieu diélectrique (6) séparant le substrat (1) du plan de masse (5) de la source est un milieu à faible constante diélectrique. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le milieu diélectrique (6) est constitué d'air ou de mousse. 12. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le plan de masse (3) de la ligne, et le motif (2) de la source sont des dépôts métalliques réalisés sur l'une des ou les deux faces d'un substrat (1) diélectrique faibles pertes.