Brevet FR2794574A1 — publié le 20001208

La présente invention a pour objet un système d'antenne rétractable bi-bande. De façon plus précise, l'invention concerne un système d'antenne constitué, d'une part, par une antenne fixe et, d'autre part, par une antenne rétractable qui permet d'émettre et de recevoir pour ce qui est de chacune des deux antennes dans deux bandes de fréquences différentes. De tels systèmes d'antenne sont utilisables notamment, mais non exclusivement, pour équiper des radiotéléphones portatifs ou des matériels similaires. Des systèmes d'antennes rétractables équipant des radiotéléphones sont en soi connues. Les figures annexées 1 a et 1 b montrent de façon simplifiée un radiotéléphone équipé d'un système d'antenne de ce type. Le radiotéléphone comprend un carter en matériau isolant 12 dans lequel on trouve différents circuits et composants électroniques 14 et notamment des circuits d'alimentation du système d'antenne et des circuits d'adaptation d'impédance. A la partie supérieure du carter 12, on trouve une enveloppe en matériau isolant ou radôme 16 solidaire du carter dans lequel est montée une antenne fixe 18 en forme de bobine. Le radôme 16 et la bobine 18 permettent le passage d'une antenne 20 de forme sensiblement rectiligne appelée habituellement antenne-fouet. Cette antenne peut prendre une position sortie comme cela est représenté sur la figure 1a ou une position rentrée comme cela est représenté sur la figure lb. On comprend que, lorsque l'antenne-fouet 20 est en position rentrée, c'est l'antenne fixe en forme de bobine 16 qui servira à l'émission et à la réception des signaux électromagnétiques. En revanche, lorsque l'antenne-fouet 20 est sortie, c'est celle-ci qui sert à l'émission et à la réception. Dans les systèmes d'antenne connus, il n'est possible de recevoir et d'émettre de façon convenable que dans une seule bande de fréquences. Or, on sait que, notamment en Europe, il existe deux grands réseaux de radiotéléphones portatifs correspondant respectivement au système dit GSM et au système dit DCS. Le système GSM correspond à une bande de fréquences de 890 à 960 MHz, alors que le système DCS correspond à une bande de fréquences de 1 710 à 1 880 MHz. II ne s'agit là bien sûr que de deux exemples de bandes de fréquences utilisables dans des réseaux de radiotéléphone. On comprend qu'il existe un réel besoin de disposer de systèmes d'antenne qui puissent travailler aussi bien dans le réseau GSM que dans le réseau DCS. Plus généralement et en fonction de l'évolution possible de ces réseaux, il est intéressant de disposer d'un système d'antenne pouvant fonctionner pour deux bandes de fréquences nettement distinctes. Or, il s'avère que les systèmes d'antenne, aussi bien en ce qui concerne l'antenne fixe en forme de solénoïde que l'antenne mobile fouet, ne peuvent recevoir et émettre convenablement que dans une seule bande de fréquences. Un objet de la présente invention est de fournir un système d'antenne comportant une antenne fixe en forme de solénoïde et une antenne rétractable rectiligne qui puisse effectivement fonctionner dans deux bandes de fréquences sensiblement distinctes. Pour atteindre ce but selon l'invention, le système d'antenne rétractable bi-bande pour appareil portatif comportant un boîtier, ledit système d'antenne comprenant une antenne fixe en forme de bobine logée dans une enveloppe isolante extérieure au boîtier ou radôme et une antenne tige mobile à travers ladite antenne fixe entre une position sortie et une position rentrée à l'intérieur de ladite enveloppe et dudit boîtier se caractérise en ce que chaque antenne dudit système d'antenne est apte à émettre et à recevoir dans une première bande de fréquences centrée sur une longueur d'ondes M et dans une deuxième bande de fréquences centrée sur une longueur d'ondes a,2 avec M > k,2 ; en ce que ladite antenne fixe comporte une première portion de bobine comportant N1 spires avec un pas P1 et une deuxième portion de bobine comportant N2 spires avec un pas P2 (P1 étant différent de P2) ; et en ce que ladite antenne mobile comporte une âme conductrice sensiblement rectiligne noyée au moins jusqu'à proximité de son extrémité interne au boîtier dans un matériau isolant, la longueur L de l'âme conductrice étant définie par la relation suivante L=8.2 On comprend que grâce au fait que l'antenne fixe en forme de bobine est constituée par deux portions de bobine raccordées entre elles qui présentent des pas différents, permet d'obtenir effectivement une réception et une émission dans deux bandes de fréquences sensiblement distinctes dans des conditions satisfaisantes pour l'antenne fixe. On peut indiquer que cette différence de pas pour les deux demi-bobines permet d'obtenir des couplages capacitifs différents pour les deux demi-bobines, ce qui autorise la réception effective dans deux bandes de fréquences. De la même manière, le choix de la longueur utile de l'antenne- fouet rétractable permet également d'obtenir une bonne réception et une bonne émission dans deux bandes de fréquences distinctes lorsque l'antenne-fouet est sortie tout en maintenant la longueur totale de l'antenne dans des valeurs compatibles avec les dimensions actuelles des boîtiers des radiotéléphones. Un autre objet de l'invention est de permettre la fourniture d'un système d'antenne du type précédemment indiqué qui, de plus, permette la fabrication et le montage du système d'antenne sur le radiotéléphone ou sur un appareil similaire dans des conditions économiques optimales. On sait en effet que le prix de revient du radiotéléphone doit être abaissé de plus en plus, puisque celui-ci n'est le plus souvent considéré que comme un accessoire économique par rapport au coût de l'abonnement de l'utilisateur au réseau de radiotéléphone. 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 limitatif. La description se réfère aux figures annexées, sur lesquelles - les figures 1 a et 1 b déjà décrites montrent un radiotéléphone équipé d'un système d'antenne standard ; - la figure 2 montre en coupe verticale un système d'antenne selon l'invention, l'antenne-fouet étant rétractée ; - les figures 3a et 3b montrent respectivement en coupe verticale et en coupe horizontale un premier mode de réalisation du radôme du système d'antenne ; - la figure 4 montre en coupe verticale un deuxième mode de réalisation de ce radôme ; - la figure 5 est un schéma montrant le mode préféré de réalisation de la bobine formant l'antenne fixe ; - la figure 6 est un schéma montrant un mode préféré de réalisation de l'antenne-fouet ; et - la figure 7 montre un exemple de circuit d'adaptation du système d'antenne. En se référant tout d'abord à la figure 2, on va décrire l'ensemble du système d'antenne. Celui-ci comprend essentiellement une pièce de connexion électrique 30 et de fixation mécanique sur le boîtier. Un radôme ou enveloppe isolante 32 qui contient l'antenne fixe 34 constituée par une bobine conductrice. On trouve enfin l'antenne rectiligne rétractable ou antenne-fouet 36. L'élément de connexion 30 et de maintien comporte d'une part comme on l'expliquera plus en détail ultérieurement une partie mécanique 38 servant à la liaison entre l'organe 30 et le radôme 32. Elle comporte également un filetage 40 de fixation indémontable de la pièce de connexion 30 sur le boîtier du radiotéléphone. Elle comporte enfin une zone 42 de liaison électrique entre l'antenne fixe 34 et les circuits du radiotéléphone. De plus, lorsque l'antenne 36 est en position sortie, la zone 42 établit une connexion électrique entre cette antenne et les circuits du radiotéléphone. Comme le montre mieux la figure 3a, le radôme 34 qui a la forme d'une pièce de révolution comporte un manchon cylindrique interne 44 dans lequel peut coulisser l'antenne-fouet 36. Ce manchon peut être une partie intégrante de l'enveloppe externe 46 du radôme 34 ou être une pièce rapportée 44' comme le montre la figure 4. La partie externe 46 du radôme et le manchon interne 44 définissent une zone annulaire borgne 48 destinée à recevoir l'antenne fixe 34. De préférence, pour assurer la liaison mécanique entre le radôme 32 et la pièce de connexion 30, l'enveloppe externe du radôme comporte une pluralité de gorges internes telles que 50 dont le nombre est égal au moins à 2 et de préférence égal à 3. Le fond des gorges 50 est équipé de dentures 52. Symétriquement, l'extrémité de liaison mécanique 38 de la pièce de connexion 30 comporte trois nervures 54 aptes à coopérer avec les gorges 50. Ces nervures 54 sont de préférence également munies de cannelures. On comprend qu'après avoir mis en place la bobine fixe 34 dans l'espace annulaire 48, on peut engager le radôme 32 sur l'extrémité de connexion de la pièce 30. Par déformation élastique de la partie inférieure du radôme, les nervures 54 pénètrent dans les gorges 50 assurant une liaison indémontable du radôme sur la pièce 30. En outre, la coopération des cannelures et des dentures interdit la rotation du radôme par rapport à la pièce 30 et donc par rapport au boîtier du radiotéléphone. Il est également nécessaire que, lorsque l'antenne fouet 36 est en position rentrée, l'extrémité supérieure 36a de cette antenne soit maintenue mécaniquement dans le radôme afin d'empêcher une sortie accidentelle de cette antenne. Pour obtenir ce résultat, de préférence le manchon 44 comporte des nervures longitudinales telles que 56 par exemple au nombre de 3. L'extrémité terminale 36a de l'antenne-fouet 36 comporte un diamètre accru de telle manière que la coopération des nervures 36 et de la partie terminale 36a de l'antenne assure la solidari- sation mécanique temporaire de cette antenne en position rentrée. En se référant maintenant à la figure 5, on va décrire plus en détail un mode préféré de réalisation de l'antenne fixe 34 qui est constituée par une bobine conductrice formant ainsi un solénoïde. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, la bobine 34 est constituée par une première portion de bobine Bi et par une deuxième portion de bobine B2. La première portion de bobine Bi comporte N1 spires et présente un pas P1. De la même manière, la deuxième portion de bobine B2 comporte N2 spires et présente un pas P2. Les nombres de spires N1 et N2 peuvent être égaux mais le pas P1 est toujours différent du pas P2. On obtient ainsi dans la bobine B, une capacité de couplage de spires différente de celle qui se présente dans la portion de bobine B2. On obtient ainsi une adaptation de l'antenne pour recevoir les signaux électromagnétiques dans les deux bandes de fréquences. Le nombre de spires N1 et N2 des deux portions de bobines est compris entre 2 et 4, N1 et N2 pouvant bien sûr être des nombres fractionnaires correspondant à un nombre non entier de spires pour chaque portion de bobine. Le pas P1 de la portion de bobine B1 est de préférence compris entre 1 et 2 mm alors que le pas P2 de la deuxième portion de bobine est de préférence compris entre 1 et 3 mm. Le diamètre d des deux portions de bobine est de préférence compris entre 3 et 6 mm. De préférence, la longueur développée de la totalité de la bobine est de l'ordre de 4 à 20% près. La bobine constituée par les deux portions de bobine peut avoir une forme générale légèrement tronconique. II est en particulier intéressant que la spire S1 de la bobine la plus proche du boîtier du radiotéléphone présente un diamètre légèrement inférieur à celui des autres spires. Cela permet d'assurer une liaison mécanique et une liaison électrique entre la bobine et la pièce de connexion 30. Cela permet également d'avoir une liaison mécanique de la bobine 30 à l'intérieur du radôme qui ne nécessite aucune opération de collage ou opération similaire. En effet, l'immobilisation de la bobine résulte du serrage de la dernière spire S1 sur la pièce de connexion et du maintien de cette bobine entre le fond du logement annulaire du radôme et un épaulement de la pièce de connexion 30, la bobine présentant un certain effet ressort. La figure 6 montre un mode préféré de réalisation de l'antenne-fouet. Elle comprend une âme conductrice 60 qui est noyée dans un matériau isolant 62. L'extrémité inférieure 64 de l'antenne conductrice est raccordée à l'âme 60. En revanche, l'extrémité supérieure 66 de l'antenne est dépourvue d'âme conductrice sur une longueur L1 qui est au moins égale à la longueur L'1, non développée, de la bobine fixe. La longueur L de l'âme conductrice est donnée par la formule L = g Â i , M étant la plus courte des deux longueurs d'ondes centrales des deux bandes de fréquences. Cette valeur constitue un bon compromis entre la longueur pratiquement possible pour l'antenne et une bonne émission et une bonne réception dans les deux bandes de fréquences, notamment si celles-ci correspondent au GSM et au DCS. La figure 7 montre un exemple de réalisation d'un circuit d'adaptation 80 pour parfaire l'accord sur les deux bandes de fréquences. Ce circuit est connecté entre le point d'alimentation de l'antenne D et le point d'alimentation E des circuits du radiotéléphone. Ce circuit 80 est constitué par les circuits selfiques 82 et 84 et la capacité 86. Dans le cas des bandes GSM et DCS, les valeurs sont les suivantes L1 = 10nH L2=2,7nH C2 = 2,2 pF REVENDICATIONS 1. Système d'antenne rétractable bi-bande pour un appareil portatif comportant un boîtier, ledit système d'antenne comprenant une antenne fixe en forme de bobine logée dans une enveloppe isolante extérieure au boîtier et une antenne tige mobile à travers ladite antenne fixe entre une position sortie et une position rentrée à l'intérieur de ladite enveloppe et dudit boîtier, caractérisé en ce que ledit système d'antenne est apte à émettre et à recevoir dans une première bande de fréquences centrée sur une longueur d'ondes M et dans une deuxième bande de fréquences centrée sur une longueur d'ondes U avec k,1 > 1.2 ; en ce que ladite antenne fixe comporte une première portion de bobine comportant N1 spires avec un pas P1 et une deuxième portion de bobine comportant N2 spires avec un pas P2 (P1 étant différent de P2) ; et en ce que ladite antenne mobile comporte une âme conductrice sensiblement rectiligne noyée au moins jusqu'à proximité de son extrémité interne au boîtier dans un matériau isolant, la longueur L de l'âme conductrice étant définie par la relation suivante 5 L=8-Â2 2. Système d'antenne selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pas P1 est compris entre 1 et 2 mm, en ce que le pas P2 est compris entre 1 et 3 mm, et en ce que le nombre de spires ou de fractions de spire N1 et N2 des portions de bobine est supérieur ou égal à 2 et inférieur ou égal à 4. 3. Système d'antenne selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la longueur développée de la bobine formant l'antenne fixe est proche de 1 à 20%. 4. Système d'antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que à son extrémité externe, l'antenne mobile comporte une longueur L1 dépourvue d'âme conductrice, ladite longueur L1 étant au moins égale à la longueur non développée de ladite antenne fixe. 5. Système d'antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un organe de connexion électrique comportant des premiers moyens de fixation mécanique sur ledit boîtier, des deuxièmes moyens de fixation mécanique de ladite enveloppe isolante et des moyens de liaison électrique avec la bobine de ladite antenne fixe. 6. Système d'antenne selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite enveloppe est réalisée en un matériau élastiquement déformable et en ce qu'elle comprend une extrémité de fixation munie intérieurement d'au moins deux gorges annulaires pourvues de cannelures et en ce que les deuxièmes moyens de fixation de l'organe de connexion électrique comprennent au moins deux nervures annulaires munies de cannelures aptes à coopérer avec les gorges de ladite enveloppe. 7. Système d'antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite enveloppe comprend une paroi externe et un manchon interne ménageant entre eux un espace annulaire borgne ouvert vers le boîtier, ladite bobine formant l'antenne fixe étant logée dans ledit espace annulaire borgne. 8. Système d'antenne selon la revendication 7, caractérisé en ce que la face interne du manchon de ladite enveloppe isolante comporte au moins deux nervures longitudinales et en ce que l'extrémité externe de l'antenne mobile présente un diamètre externe supérieur à celui de sa partie courante, apte à coopérer avec lesdites nervures lorsque l'antenne mobile est en position rétractée.