Brevet FR2791815A1 — publié le 20001006

ANTENNE COMPACTE. La présente invention a pour objet une antenne compacte pour signaux U.H.F, destinée en particulier, mais non exclusivement, à l'émission de signaux, à une fréquence de plusieurs centaines de MégaHertz, pour la transmission de signaux codés ou analogues. Dans les conditions normales d'émission/réception, correspondant à une puissance rayonnée convenable avec un gain compris entre 0 et 2 dB ISO, la dimension nominale d'une telle antenne émettant à une fréquence de 433 MégaHertz est d'environ un quart de la longueur d'onde, soit 17 centimètres. Dès que l'on tente de réduire d'un facteur significatif, par exemple d'un facteur trois, les dimensions et donc l'encombrement d'une telle antenne de façon à l'incorporer dans un équipement de volume réduit, la puissance de signal rayonné devient très faible par rapport à l'antenne de référence, l'atténuation constatée pouvant atteindre, voire dépasser 20 dBr. Cette atténuation importante du signal radioélectrique rayonné diminue la portée de la communication radio établie dans des proportions considérables quel que soit la type d'antenne mis en oeuvre : dipôle simple, dipôle replié, boucle accordée ou non, plaques capacitives, etc. Une autre particularité bien connue des antennes est liée à leur environnement immédiat ce qui correspond à la notion d'espace libre ( milieu idéal vide ou air ou milieu peu conducteur ou peu absorbant). Ainsi un dipôle quart d'onde cesse de fonctionner correctement dès que son plan de sol devient trop petit ou dès que l'on rapproche l'élément rayonnant à petite distance ( par exemple deux centimètres ou moins) d'une masse métallique. De même, un dipôle replié perd ses caractéristiques dès que l'on tente de l'installer près d'une masse métallique. Une antenne à plaque capacitive est encore plus sensible à son environnement immédiat, des phénomènes de désaccord venant s'ajouter aux phénomènes d'absorption et de réflexions parasites. La présente invention a pour objet de pallier ces inconvénients et en particulier de réduire de façon très importante l'espace occupé par l'antenne. Selon l'invention, l'antenne compacte pour signaux à haute fréquence est caractérisée en ce qu'elle est constituée par trois plaques planes conductrices, de forme sensiblement rectangulaire, ces trois plaques étant agencées réciproquement pour constituer une structure quasi trièdrique. Les désignation de horizontale, verticale et inclinée se rapportent à la désignation des différents parties de l'antenne telle qu'elle est représentée sur les figures annexées, étant entendu que celle-ci peut fonctionner dans n'importe quelle position. Selon une autre caractéristique de l'invention, la troisième face du trièdre est de forme sensiblement trapézoïdale. Ainsi, au fur et à mesure que la hauteur de la troisième plaque augmente, la distance entre la plaque et une masse métallique verticale voisine croit ce qui diminue l'influence électrique de la dite masse. Selon une autre caractéristique de l'invention, une petite capacité montée entre le haut de la troisième plaque et la le haut de la plaque verticale permet d'accorder l'antenne. Les deux faces perpendiculaires constituent une surface " froide " audessous ou derrière laquelle peuvent être montés les composants de l'émetteur et/ou du récepteur sans risque d'accrochage. L'impédance très faible dans le bas de la troisième plaque, croît avec la hauteur, selon une loi de constantes réparties qui assure la circulation du courant dans la plaque, la self augmentant alors que la capacité décroît. Il s'est avéré que l'antenne selon l'invention présentait un diagramme d'émission comparable à celui de deux dipôles perpendiculaires. Outre ses caractéristiques dimensionnelles, l'antenne selon l'invention assure également un autre avantage important. Il est en effet possible de la disposer à proximité d'une masse métallique et, sous la plaque horizontale, les composants actifs de l'étage d'émission ne subissent aucune rétroaction nuisible susceptible de perturber le fonctionnement de l'ensemble. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre d'un mode particulier de réalisation, donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins qui représentent: - la figure 1, une vue en perspective de l'antenne selon l'invention; - la figure 2, une vue de l'antenne avant son pliage; - la figure 3, une vue de l'équivalent électronique de la plaque d'émission. Sur l'ensemble des figures, les mêmes références désignent les mêmes éléments. Au cours du fonctionnement, l'antenne se présente sous la forme d'un trièdre comprenant trois faces ou plaques 1,2 et 3. La plaque active est la plaque 1 qui est inclinée par rapport à la plaque 2 ou plaque de base, d'un angle a d'environ 40 . Les plaques 2 et 3 constituent une surface froide et sont reliées à la masse du circuit émetteur-récepteur par des picots 20. La plaque 3 est perpendiculaire à la plaque 2. Le signal à émettre est appliqué dans la zone ponctuelle 10 par la ligne 13. La base de la plaque 1 est reliée aux plaques 2 et 3 par un petit tronçon de ligne 14. Aux fréquences considérées, les lignes 13 et 14 se comportent comme des inductances. Optionnellement, un petit condensateur ajustable 18 de faible capacité (quelques picofarads) peut être branché entre le bord supérieur 12 de la plaque 1 et le bord supérieur de la plaque verticale 3 ce qui permet d'obtenir un accord fin. Mais, l'antenne peur être réglée, lors de la fabrication en repliant plus ou moins le rebord 12a qui est parallèle à la plaque 3 et à une distance d de ladite plaque pour constituer un condensateur. L'antenne selon l'invention peut être fabriquée en une seule opération de découpe d'une plaque métallique, par exemple en cuivre, ce qui donne le flan représenté à plat sur la figure 2. Comme cela apparaît mieux sur cette figure, la plaque 1 est de forme légèrement trapézoïdale de sorte que sa grande base 11 se trouve en bas et sa petite base 12 en hauteur lorsque la plaque 2 est horizontale. La plaque 2 peut présenter des ouvertures 19 pour permettre le passage d'outils de fixation et les picots 20 sont destinées à permettre la fixation des plaques ainsi que leur raccordement à la masse sur un circuit imprimé. Les plaques 1,2 et 3, sont pliées comme symbolisé par les traits de pliage en pointillés pour donner la configuration représentée sur la figure 1. Des pattes 16,17 permettent de connecter entre le haut de la plaque 1 et le haut de la plaque 3 le petit condensateur d'accord 18. La figure 3 représente l'équivalent électronique d'une ligne de courant sur la plaque 1 lorsqu'un signal lui est appliqué dans la zone 10. Pratiquement, un ensemble de lignes de courant divergent à partir du point 10. On retrouve sur cette figure la masse M et la ligne d'entrée 13, le point commun 10 entre les lignes 13 et 14 étant porté à une impédance de l'ordre de 8 ohms. Dans le bas de la plaque 1, la capacité est significative et elle décroît au fur et à mesure que l'on s'élève le long de ladite plaque. On a représenté sur la figure 3 un ensemble de capacités C1,C2,....Cn dont la valeur décroît au fur et à mesure que l'on s'élève le long de la plaque 1. Il s'agit, bien entendu, d'une représentation schématique, la capacité variant d'une manière continue. Par contre, la self également représentée schématiquement par des bobines L1,L2, Ln varie en sens inverse c'est à dire qu'elle croît lorsque l'on s'élève sur la plaque 1. L'antenne à trois plaques selon l'invention présente des caractéristiques dimensionnelle d'un grand intérêt par rapport à un dipôle. Alors que l'encombrement d'une antenne classique est de 17 cm, en supposant qu'il existe, par ailleurs un plan de sol suffisant que l'on peut évaluer à un minimum de 20 cm2, l'antenne selon l'invention n'occupe, par exemple, qu'un espace de 2cm x 2cm x 1,5cm. Bien que la description qui vient d'être donnée concerne une antenne d'émission, une telle antenne peut, bien entendu être utilisée pour la réception de signaux. Il va de soi que de nombreuses variantes peuvent être apportées, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Antenne compacte pour signaux à haute fréquence caractérisée en ce qu'elle est constituée par trois plaques planes conductrices (1,2,3), de forme sensiblement rectangulaire, ces trois plaques étant agencées réciproquement pour constituer une structure quasi trièdrique. 2 Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce que la troisième face (1) du trièdre est de forme légèrement trapézoïdale, la grande base (11) étant au voisinage de la plaque (2) et reliée à celle-ci par une ligne (14) et la petite base (12) venant en regard de la plaque (3), le signal à émettre étant injecté dans une zone (10) par une ligne (13). 3 Antenne selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'une petite capacité d'accord (18) est montée entre le bord (12) de la plaque (1) et le haut de la plaque (3). 4 Antenne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les deux faces perpendiculaires (2,3) constituent une surface c composants de l'émetteur. Antenne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est obtenue par découpe d'une plaque métallique suivie d'un pliage.