Brevet FR2666691A2 — publié le 19920313

FR 2666691 A2 19920313 FR 9011299 A 19900907 La présente invention concerne un perfectionnement apporté à une antenne qui a fait l'objet de la demande de brevet principal nO 90 09006 déposée le 11 juillet 1990 aux noms des présentes demanderesses. Dans la description de cette demande, on mentionnait l'utilisation d'une pastille de forme carrée qui est pourvue de deux couples de fentes parallèles entre elles et situées symétriquement par rapport à un axe de symétrie du carré qui passe par deux côtés opposés, chaque couple étant perpendiculaire à l'autre. Le but de cette structure particulière était de pouvoir obtenir une antenne dont le rayonnement a une polarisation circulaire ou elliptique à deux fréquences. Une telle antenne comportait, comme toutes les antennes décrites dans la demande de brevet principal, une seule fente d'alimentation parallèle à deux fentes parmi les quatre de la pastille. De ce fait, son fonctionnement en polarisation circulaire est impossible. On a donc été amené à concevoir une antenne qui est pourvue de quatre fentes d'alimentation perpendiculaires deux à deux et alimentant, chacune d'elles, le couple de fentes de la pastille qui lui est parallèle. Ainsi, selon le mode d'alimentation des fentes d'alimentation, on obtient une antenne à deux fréquences d'accord auxquelles le rayonnement émis a soit une polarisation linéaire, soit une polarisation circulaire. On peut ainsi avoir une antenne fonctionnant à deux fréquences avec, à chacune d'elles, des polarisations linéaires orthogonales entre elles. On peut aussi obtenir une antenne fonctionnant à deux fréquences auxquelles le rayonnement émis a une polarisation circulaire soit droite, soit gauche. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaitront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels: la Fig. 1 est une vue de dessus d'une antenne salon l'inuention, et la Fig. 2 est un diagramme de Smith obtenu par mesure sur une antenne selon l'invention. A la Fig. 1, on reconnait la plaque support 1 qui est représentée de forme carrée mais qui peut être de forme quelconque et la pastille métallique 7. On rappelle que la plaque 1 est surmontée d'une couche 5 d'un matériau diélectrique sur laquelle est prévue la pastille 7. Prise en sandwich entre la plaque 1 et la couche diélectrique 5, est prévue une couche métallique intermédiaire 3. Une plaque de protection 6 est prévue sur la couche diélectrique 5 (voir, pour les références ci-dessus, les Figs. 1 et 2 du brevet principal). L'antenne peut être protégée par une autre couche 6 qui vient la coiffer. Un exemple d'antenne selon la présente invention est représenté à la Fig. 1. I1 comporte, sous la plaque 1, au lieu d'une seule ligne d'alimentation 2 comme les antennes décrites dans le brevet principal, quatre lignes d'alimentation 2a, 2b, 2c et 2d. La couche métallique intermédiaire est pourvue, au lieu d'une seule fente 4, de quatre fentes 4a, 4b, 4c et 4d identiques, rayonnées et perpendiculaires deux à deux. Les lignes d'alimentation 2a, 2b, 2c et 2d sont respectivement associées aux fentes d'alimentation 4a, 4b, 4c et 4d. Vues de dessus, elles sont ainsi respectivement sur les médiatrices des segments de droite que forment les fentes 4a, 4b, 4c et 4d. Afin que l'alimentation de l'antenne se fasse correctement, la longueur de chaque ligne d'alimentation 2 en aval de la fente 4 correspondante est déterminée. Pour tenir compte de cette longueur et éviter le croisement des lignes d'alimentation 2a, 2b, 2c et 2d, celles-ci sont, à leurs extrémités libres, coudées, par exemple, vers l'extérieur de l'antenne, pour devenir parallèles aux fentes 4a, 4b, 4c et 4d correspondantes. La pastille 7 est pourvue de deux couples de fentes 8a, 9a et 8b, 9b. Les fentes 8 et 9 d'un couple sont situées au voisinage des côtés opposés de la pastille 7 et les longent parallèlement sur pratiquement toutes leurs longueurs. De plus, les fentes 8a ou 9a d'un couple sont perpendiculaires aux deux fentes 8b et 9b de l'autre couple. Enfin, vue de dessus, chaque fente d'alimentation 4 est parallèle à deux fentes 8 et 9 d'un même couple et est située sensiblement à égale S s ~ distance de ces deux fentes. A la Fig. 1, les fentes d'alimentation 4a, 4b, 4c et 4d sont rayonnées. Selon une configuration plus générale qui donne également entière satisfaction, les fentes 4a et 4c sont parallèles aux fentes 8b et 9b de la pastille.7 eet sont symétriques l'une de l'autre par rapport au centre de la pastille 7. De même, les fentes 4b et 4d sont parallèles aux fentes 8a et 9a et sont symétriques par rapport au centre de la pastille 7. Chaque fente 4 est donc décalée par rapport au centre de la pastille 7, longitudinalement afin d'éviter les chevauchements de deux fentes 4 parallèles, et transversalement pour permettre l'adaptation à l'impédance souhaitée. On a réalisé une antenne présentant les caractéristiques de l'antenne décrite ci-dessus et la configuration représentée à la Fig. 1. Ses dimensions sont les suivantes. La plaque 1 a une épaisseur d'environ 0,8 mm et forme un carre d'environ 150 mm de côté. Elle est constituée dans un matériau présentant une constante diélectrique de 2,55. La couche 5 a une épaisseur de 3,2 mm et est constituée dans un matériau de constante diélectrique voisine de 1. Les fentes d'alimentation 4a, 4b, 4c et 4d sont rayonnées et ont une longueur de 18 mm et une largeur de 2 mm. La pastille 7 présente la forme d'un carré dont le côté est de 47mm. Entre les côtés longitudinaux externes des deux fentes 8 et 9 de chaque couple, est prévue une distance d de 44 mm. La largeur w des fentes 8 et 9 est de 1,5 mm et leur longueur 1 est de 40 mm. Enfin, la plaque de protection 6 a une épaisseur de 1,6 mm et présente une constante diélectrique de 2,55. La courbe de la caractéristique d'impédance de cette antenne est montrée à la Fig. 2 selon un abaque de Smith. Elle a été obtenue en effectuant une succession de mesures et en alimentant l'antenne par la ligne d'alimentation 2a et en reliant des charges de 50 ohms aux autres lignes d'alimentation 2b, 2c et 2d. On y voit les points obtenus résultats des - mesures à différentes fréquences et, en particulier, les points P1 et P2 respectivement aux fréquences de 2,225 GHz et 3,215 GHz. On constate qu'en ces points l'antenne présente une réactance pratiquement nulle et une résistance d'environ 50 ohms. Elle a donc un fonctionnement à deux A ces deux fréquences, les couplages d'une ligne d'alimentation 2 quelconque (2a par exemple) avec une autre ligne d'alimentation orthogonale (2b ou 2d) sont de -23 dB à 2,225 GHz et -13,7 dB à 3,215 GHz. On a alimenté cette antenne, par la ligne 2a, avec une premier signal et, par la ligne 2b, avec un second signal de même fréquence que le premier mais déphasé de 900, les lignes 2c et 2d étant respectivement chargées par des résistances de 50 ohms. On obtient alors un rayonnement à polarisation circulaire dont le taux d'ellipticité, dans l'axe principal d'émission de l'antenne, est, à la première fréquence de fonctionnement de 2,225 GHz, de 1,4 dB et, à la seconde fréquence de 3,215 GHz, de 0,4 dB. A ces fréquences, les gains sont respectivement de 5 dB et 6 dB. En fonctionnement à deux fréquences, l'antenne selon l'invention peut être utilisée de différentes manières. Par exemple, en l'alimentant, par les lignes 2a et 2b, avec un même signal à une première fréquence de fonctionnement et, par les lignes 2c et 2d, avec un même signal à une seconde frequence de fonctionnement, elle émet quatre rayonnements à polarisation linéaire dont les deux, à la première fréquence, et les deux autres, à la seconde fréquence sont orthogonaux entre eux. On peut également l'alimenter, par les lignes 2a et 2b, avec deux signaux à la première fréquence de fonctionnement déphasés de 900 l'un par rapport à l'autre et, par les lignes 2c et 2d, avec deux autres signaux à la seconde fréquence de fonctionnement et déphasés de 900 l'un par rapport à l'autre. On obtient alors deux rayonnements à polarisation circulaire respectivement à la première fréquence et à la seconde fréquence. Pour chaque fréquence de fonctionnement, suivant le sens du déphasage entre les signaux d'alimentation, +900 ou -900, on obtient des polarisations circulaires droites ou gauches. La portée de l'invention n'est pas limitée à l'antenne qui est décrite ici mais englobe également les antennes à alimentation par 2 fentes qui, vue de dessus, auraient la configuration représentée à la Fig.l, mais qui ne comporteraient pas les fentes 4c et 4d ni, par conséquent, les lignes d'alimentation associées 2c et 2d. Dans cette configuration à deux lignes d'alimentation, les fentes 4a et 4b peuvent être décalées longitudinalement et transversalement par rapport au centre de la pastille 7. REVENDICATIONS 1) Antenne selon la revendication 11 du brevet principal, c'est-à-dire du type micro-onde à alimentation par fente comprenant une première plaque (1) en matériau diélectrique dont la face supérieure est surmontée d'une couche métallique (3) prise en sandwich entre la plaque (1) et une couche (5) en matériau diélectrique recouverte d'une pastille métallique (7), ladite antenne pouvant être munie d'une couche métallique (10) parallèle à la couche (1) et sous elle ainsi que, au-dessus de la pastille 7, d'une seconde plaque (6) en matériau diélectrique, la pastille (7), de forme rectangulaire ou carrée, étant pourvue de deux couples de fentes (8a, 9a et 8b, 9b) parallèles entre elles et situées symétriquement par rapport à un axe de symétrie du carré de la pastille (7) qui passe par ses côtés opposés, une fente (8a, 9a, 8b ou 9b) d'un couple étant perpendiculaire aux deux fentes de l'autre couple, caractérisée en ce que la couche métallique (3) est pourvue d'au moins deux fentes identiques (4a et 4b) perpendiculaires entre elles et respectivement parallèles aux deux fentes (8a et 9a, 8b et 9b) desdits couples de fentes et en ce que, sous la plaque (1), sont prévues au moins deux lignes d'alimentation (2a et 2b) respectivement associées auxdites fentes (4a et 4b). 2) Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que la couche métallique (3) est pourvue de quatre fentes identiques (4a, 4b, 4c et 4d), perpendiculaires entre elles deux à deux et respectivement parallèles aux deux fentes (8a et 9a, 8b et 9b) d'un couple de fentes sur la pastille 7, et en ce que, sous la plaque 1, sont prévues quatre lignes d'alimentation (2a, 2b, 2c et 2d) respectivement associées aux quatres fentes (4a, 4b, 4c et 4d). 3) Antenne selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que chaque ligne d'alimentation (2a, 2b, 2c, 2d) est sur la médiatrice du segment de droite que forme la fente associée (4a, 4b, 4c, 4d). 4) Antenne selon une des revendications 2 ou 3, caracrîsée en ce que, vues de dessus, les fentes (4a et 4b) sont respectivement symétriques des fentes (4c et 4d) par rapport au centre de la pastille 7. 5) Antenne selon la revendication 4, caractérisée en ce que les fentes d'alimentation (4a, 4b, 4c et 4d) sont rayonnées. 6) Antenne selon la revendication 5, caractérisée en ce que chaque fente d'alimentation (4a, 4b, 4c, 4d) est à égale distance des deux fentes (8a, 9a, 8b, 9b) d'un couple de fentes de la pastille (7) qui sont parallèles à elle. 7) Antenne selon une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'extrémité libre de chaque ligne d'alimentation (2a, 2b, 2c, 2d) est courbée pour venir parallèle à la fente associée (4a, 4b, 4c, 4d). 8) Antenne selon une des revendications précédentes, caractérisée en ce que, dans chaque couple de fentes, les deux fentes (8 et 9) sont respectivement situées au voisinage des côtés opposés de la pastille (7) et les longent parallèlement.