Brevet FR2778499A1 — publié le 19991112

La présente invention concerne des antennes du type à plaque notamment mais non exclusivement utilisables dans des radiotéléphones portatifs. On sait que les téléphones portatifs connaissent un développement très important dans de nombreux pays. Un des objectifs recherchés par les concepteurs de radiotéléphones est de miniaturiser le plus possible ceux-ci afin de les rendre d'une utilisation de plus en plus aisée. Un des éléments qui soulève un problème en regard de cette miniaturisation est l'antenne du radiotéléphone. Dans l'énorme majorité des radiotéléphones connus, l'antenne est externe et augmente donc l'encombrement de l'appareil. Un autre problème lié à la conception des radiotéléphones réside dans le fait que actuellement deux bandes de fréquences sont utilisées dans les réseaux de radiotéléphones portatifs. On trouve d'une part la bande dite GSM qui correspond à une bande de fréquences allant de 890 MHz à 960 MHz et la bande de fréquences dite DCS 1800 dont la bande de fréquences va de 1 710 MHz à 1 880 MHz. Il serait donc intéressant de disposer de radiotéléphones qui puissent fonctionner dans l'une et dans l'autre des bandes de fréquences selon le réseau utilisé. [l est relativement aisé de prévoir dans le radiotéléphone des circuits électroniques capables de traiter en émission et en réception des signaux correspondant à deux bandes de fréquences différentes typiquement celles qui ont été mentionnées ci- dessus. En revanche, le problème de l'antenne correspondant à deux bandes est plus délicat. On a déjà proposé une antenne du type à plaque dans un radiotéléphone. Cette antenne peut être disposée à l'intérieur du radiotéléphone même et cela diminue donc considérablement l'encombrement. Cependant, dans cette solution connue, l'antenne à plaque ne peut fonctionner que pour une seule bande de fréquences. Il existe donc un réel besoin pour disposer d'une antenne du type à plaque qui soit utilisable notamment pour des téléphones portatifs et qui permette de travailler dans deux bandes distinctes de fréquences notamment pour les bandes de fréquences mentionnées ci-dessus. Un objet de la présente invention est donc de fournir un élément d'antenne ou une antenne complète du type à plaque qui puisse fonctionner dans un appareil portatif pour deux bandes de fréquences distinctes. Pour atteindre ce but, selon l'invention, l'élément d'antenne interne pour appareil portatif du type à plaque se caractérise en ce qu'il comprend: un corps en matériau diélectrique présentant une face inférieure, une face supérieure et quatre faces latérales, - une plaquette conductrice recouvrant ladite face supérieure, - une plaque conductrice recouvrant une des faces latérales, raccordée électriquement le long de son bord supérieur à un bord de ladite plaquette et munie de moyens de raccordement électrique s'étendant selon un deuxième bord parallèle au premier bord et destiné à raccorder ladite plaque conductrice à un plan de masse destiné à être disposé selon la face inférieure dudit corps électrique, les trois autres faces latérales étant dépourvues de métallisation, - des moyens traversant ledit corps diélectrique entre sa face inférieure et sa face supérieure, destinés à raccorder électriquement le point chaud d'un conducteur d'antenne à ladite plaquette, et - des moyens formant capacité pour réaliser un condensateur entre ladite plaquette et ledit plan de masse lorsque ledit élément d'antenne est monté sur le plan de masse, disposés à proximité de la face latérale du corps diélectrique opposée à celle qui est recouverte par ladite plaque conductrice, par quoi la face latérale opposée à celle qui est munie de ladite plaque forme une fente rayonnante correspondant à une première bande de fréquences et les deux autres faces latérales opposées non recouvertes de métallisation forment des fentes rayonnantes pour une deuxième bande de fréquences. On comprend que grâce à la présence d'une part de la fente rayonnante correspondant au court-circuit et d'autre part grâce aux deux autres faces fentes rayonnantes, il est possible effectivement d'utiliser l'antenne pour deux bandes de fréquences distinctes qui comme on le comprend correspondent respectivement à la demi-longueur d'onde, au quart de longueur d'onde et à la demi-longueur d'onde. On comprend également que grâce à la présence de la capacité on obtient un bon accord entre la sonde ou le conducteur d'antenne et l'antenne elle- même pour les deux bandes de fréquences dans lesquelles peut travailler l'antenne. L'invention concerne également une antenne interne du type à plaque pour appareil portatif qui se caractérise en ce qu'il comprend un élément d'antenne du type défini précédemment, une plaque conductrice constituant le plan de masse et une alimentation dont le point chaud est raccordé à ladite plaquette et dont la masse de l'alimentation est raccordée à la plaque conductrice formant le plan de masse de l'antenne. On comprend qu'ainsi à partir de l'élément d'antenne, il est aisé de réaliser l'antenne complète par adjonction d'un plan de masse. L'invention concerne également l'application d'une antenne interne du type à plaque pour appareil portatif du type défini ci-dessus à la réalisation d'un radiotéléphone portatif qui se caractérise en ce que la plaque conductrice formant le plan de masse est constituée par la plaque de masse des circuits du radiotéléphone. En outre, de préférence cette plaque conductrice est interposée entre le circuit imprimé du radiotéléphone et l'élément d'antenne par quoi ladite plaque conductrice forme un plan réflecteur pour l'antenne formant ainsi une directivité et donc une protection contre les rayonnements électromagnétiques pour l'utilisateur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit de plusieurs modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemple non limitatifs. La description se réfère aux figures annexées sur lesquelles: la figure 1 est une vue en perspective montrant le principe de réalisation de l'antenne à plaque; la figure 2 est une vue de détail montrant un mode préféré de réalisation de la capacité de l'antenne; la figure 3 est une vue en perspective montrant un mode de montage de l'élément d'antenne sur le plan de masse; et la figure 4 est une vue schématique montrant l'implantation d'une antenne dans un radiotéléphone. En se référant tout d'abord à la figure 1, on va décrire la structure d'ensemble de l'antenne à plaque selon l'invention. Comme le montre la figure 1, l'antenne comprend un bloc 10 en matériau diélectrique qui présente une face supérieure 12, une face inférieure 14 et quatre faces latérales parallèles deux à deux respectivement les faces 16 et 18 et les faces 20 et 22. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, les faces supérieure 12 et inférieure 14 forment entre elles un angle dièdre a, cet angle dièdre étant compris entre 0 et 45 et de préférence entre 0 et 25 . La face supérieure 12 du bloc diélectrique 10 est recouverte par une couche de métallisation conductrice 24 qui forme ainsi une plaquette conductrice et la face inférieure 14 repose également sur une plaque conductrice 26 formant le plan de masse. La face 18 est également recouverte par une métallisation 28 reliée électriquement au plan de masse 26 et à la plaquette conductrice 24 formant ainsi un court-circuit. En revanche, les faces latérales 20, 22 et 16 sont dépourvues de métallisation. L'antenne comporte également une sonde 30 ou conducteur d'alimentation qui comportet un point chaud 32 relié à la plaquette conductrice 24 et une masse reliée au plan de masse 26. Dans l'exemple décrit, le conducteur d'alimentation se présente sous forme d'un conducteur coaxial mais d'autres modes de réalisation pourraient être envisagés. De préférence, l'alimentation d'antenne 30 est disposée à proximité du bord 18 muni du court- circuit 28 et de la face latérale 22. L'antenne comporte également une capacité représentée symboliquement par 34 qui relie électriquement le plan de masse 26 et la plaquette conductrice 24. De préférence, cette capacité 34 est disposée à proximité de la face latérale 20 et de la face latérale 16. En d'autres termes, on peut dire que la capacité 34 est diagonalement opposée à l'alimentation d'antenne 30. L'antenne à plaque ainsi constituée permet un fonctionnement dans deux bandes de fréquences qui sont respectivement définies par les fentes rayonnantes constituées par les faces latérales 20 et 22 et d'autre part par la face latérale 16 opposée au court-circuit 28. Si l'on appelle L la longueur des faces 20 et 22 et L' la longueur de la face 16 opposée au court-circuit on comprend que la fente rayonnante 16 correspond à une bande de fréquences dont le quart de la longueur d'onde est sensiblement égale à L et que les fentes 20 et 22 permettent un fonctionnement dans une bande de fréquences dont la demie longueur d'onde est sensiblement égale à la longueur L'. Il faut également ajouter pour que l'antenne que l'on vient de décrire soit accordée pour fonctionner dans ces deux bandes de fréquences qu'il est nécessaire de prévoir la capacité 34 réalisant l'accord. De préférence, le matériau diélectrique constituant le bloc 10 présente une permittivité relative sr = 6 et un angle de perte dont la tangente est égale à 104. Un matériau utilisable est une céramique. Dans le cas o les deux bandes de fréquences sont celles qui ont été mentionnées précédemment, c'est-à-dire les bandes GSM et DCS 1800 les longueurs L et L' peuvent être égales à 3 cm. La hauteur h de la fente rayonnante 16 est égale à 5 mm et la hauteur h' du court-circuit est égale à 2 mm. Il faut ajouter que la plaquette conductrice 24 et le court-circuit 18 peuvent être réalisés soit effectivement par des plaques conductrices fixées sur les faces correspondantes du bloc diélectrique 10, soit par des métallisations réalisées sur ces faces. Le plan de masse 26 est constitué par une plaque conductrice. En se référant à la figure 2 on va décrire un mode préféré de réalisation de la capacité 34. Celle-ci est constituée par une extension 36 de la plaquette conductrice 24, cette extension présente une partie courbée 38 qui est donc parallèle à la face 20 du bloc diélectrique. L'extrémité recourbée 38 est écartée de la face 20 et s'arrête au- dessus de la plaque de masse 26 et se termine par une portion 39 repliée vers la face latérale du bloc 10 en matériau diélectrique. On comprend que ce mode de réalisation de la capacité est particuliè- rement avantageux puisqu'il ne nécessite aucun composant particulier. Il va cependant de soi que la capacité 34 pourrait être constituée par une capacité classique raccordée électriquement à la plaquette conductrice 24 et au plan de masse 26. Lorsque l'antenne est montée dans un radiotéléphone il peut être intéressant d'utiliser comme plan de masse de l'antenne la plaque de masse des circuits électroniques du radiotéléphone. Dans ce cas, l'antenne proprement dite résultera de la réunion d'un élément d'antenne 50 représenté sur la figure 3 fixé sur une plaque conductrice de masse 52. Dans ce cas, l'élément d'antenne 50 comporte le bloc diélectrique 10 déjà décrit, la plaquette conductrice 24 et le court- circuit 28. Pour assurer la continuité électrique lorsque l'élément d'antenne 50 est monté sur la plaque 52 il est intéressant de prévoir sur le bord inférieur 28a du court- circuit 28 un joint conducteur compressible 54 qui assurera le contact électrique lors de la fixation de l'élément d'antenne sur la plaque 52. La figure 4 illustre de manière schématique le montage d'une antenne dans un radiotéléphone 60. Sur cette figure, on a représenté de façon simplifiée, le boîtier 62 avec son micro 64 et son écouteur 66. On a représenté également le clavier 68 du radiotéléphone, ainsi que son afficheur 69. A l'intérieur du boîtier 62 on a fait apparaître la plaque de masse 70 des circuits électroniques 72 du radiotéléphone et la batterie 74. Sur cette plaque 70 est monté l'élément d'antenne représenté sur la figure 3. On comprend que la disposition de l'élément d'antenne est particuliè- rement intéressante puisqu'elle est de dimension réduite, qu'elle peut utiliser la plaque de masse du circuit du radiotéléphone comme plan de masse d'antenne et que de plus l'antenne 50 qui inclut le plan de masse 70 est disposée par rapport à la plaque conductrice 70 de telle manière que celle-ci constitue un plan réflecteur pour l'antenne ce qui assure ainsi la directivité du rayonnement électromagnétique émis par l'antenne et protège ainsi l'utilisateur de l'antenne. REVENDICATONS 1. Elément d'antenne interne pour appareil portatif du type à plaque, caractérisé en ce qu'il comprend: - un corps en matériau diélectrique présentant une face inférieure, une face supérieure et quatre faces latérales, - une plaquette conductrice recouvrant ladite face supérieure, - une plaque conductrice recouvrant une des faces latérales, raccordée électriquement le long de son bord supérieur à un bord de ladite plaquette et munie de moyens de raccordement électrique s'étendant selon un deuxième bord parallèle au premier bord et destiné à raccorder ladite plaque conductrice à un plan de masse destiné à être disposé selon la face inférieure dudit corps électrique, les trois autres faces latérales étant dépourvues de métallisation, - des moyens traversant ledit corps diélectrique entre sa face inférieure et sa face supérieure, destinés à raccorder électriquement le point chaud d'un conducteur d'antenne à ladite plaquette, et - des moyens formant capacité pour réaliser un condensateur entre ladite plaquette et ledit plan de masse lorsque ledit élément d'antenne est monté sur le plan de masse, disposés à proximité de la face latérale du corps diélectrique opposée à celle qui est recouverte par ladite plaque conductrice, par quoi la face latérale opposée à celle qui est munie de ladite plaque forme une fente rayonnante correspondant à une première bande de fréquences et les deux autres faces latérales opposées non recouvertes de métallisation forment des fentes rayonnantes pour une deuxième bande de fréquences. 2. Elément d'antenne selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites faces supérieure et inférieure du corps diélectrique font un angle dièdre compris entre 0 et 45 , la face latérale recouverte par la plaque conductrice ayant une hauteur au plus égale à celle de la face latérale qui lui est opposée. 3. Elément d'antenne selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit angle dièdre est compris entre 0 et 25 . 4. Elément d'antenne selon l'une quelconque des revendications 1 et 3, caractérisé en ce que la longueur du corps diélectrique selon la direction orthogonale à la plaque conductrice correspond sensiblement au quart de la longueur d'onde de la première bande de fréquences, et en ce que la longueur dudit corps diélectrique correspond sensiblement à la moitié de la longueur d'onde de la deuxième bande de fréquences. 5. Elément d'antenne selon l'une quelconque des revendications 1 et 4, caractérisé en ce que lesdits moyens formant capacité et lesdits moyens de connexion à l'alimentation sont disposés à proximité de deux arêtes non adjacentes du corps diélectrique. 6. Elément d'antenne selon l'une quelconque des revendications 1 et 5, caractérisé en ce que lesdits moyens formant capacité comprennent une extension de ladite plaquette conductrice formant une surface plane s'étendant parallèlement à une des faces latérales du corps diélectrique et dont la longueur est inférieure à celle de la partie en regard de la face latérale. 7. Elément d'antenne selon l'une quelconque des revendications 1 et 6, caractérisé en ce que ladite plaquette et ladite plaque conductrices sont constituées par des métallisations disposées sur les faces dudit corps diélectrique. 8. Elément d'antenne selon l'une quelconque des revendications 1 et 7, caractérisé en ce que lesdits moyens de raccordement électrique de la plaque conductrice comprennent une bande de matériau conducteur compressible. 9. Antenne interne du type à plaque pour appareil portatif caractérisée en ce qu'elle comprend: - ledit élément d'antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à8. - une plaque conductrice constituant le plan de masse; et - une alimentation dont le point chaud est raccordé à ladite plaquette et dont la masse de l'alimentation est raccordée à la plaque conductrice formant le plan de masse de l'antenne. 10. Application d'une antenne interne du type à plaque pour appareil portatif selon la revendication 9, à la réalisation d'un radiotéléphone portatif, caractérisée en ce que la plaque conductrice formant le plan de masse est constituée par la plaque de masse des circuits du radiotéléphone. 11. Application d'une antenne interne du type à plaque selon la revendication 9, caractérisée en ce que la plaque de masse de l'antenne est disposée dans ledit radiotéléphone pour constituer un plan réflecteur pour l'antenne ralisant ainsi une directivité de l'antenne et donc une protection contre les rayonnements électromagnétiques pour l'utilisateur.