Brevet FR2789522A1 — publié le 20000811

La présente invention concerne un dispositif pour l'émission et/ou la réception dirigée de rayonnements élec- tromagnétiques. Etat de la technique La présente invention concerne un dispositif pour l'émission et/ou.la réception dirigée d'ondes électromagnéti- ques, composé au moins d'un élément d'émission/réception ain- si qu'une lentille diélectrique. Au moins un élément d'émission/réception qui sera par la suite désigné de manière générale comme un élément d'antenne sert à l'excitation ou à la réception des ondes électromagnétiques. La lentille di- électrique sert à créer un effet directionnel c'est-à-dire à créer le lobe d'émission souhaité. Le dispositif selon l'invention est utilisé par exemple dans un système de radar pour véhicule servant à la détection des véhicules précé- dents. On connaît déjà un tel dispositif composé au moins d'un élément d'antenne ainsi que d'une lentille diélec- trique d'après le document EP 0 498 524 A2. Ce document dé- crit également un système de radar pour véhicule prévu pour la détection du véhicule précédent. Il s'agit dans ce cas d'un capteur radar bistatique, c'est-à-dire un capteur radar avec une antenne différente pour l'émission et pour la récep- tion. Indépendamment de cette particularité, chacune des deux antennes se compose d'une lentille diélectrique et au moins d'un élément d'antenne. La difficulté dans de tels disposi- tifs, en particulier pour une antenne d'émission, est que l'angle d'ouverture du ou des éléments d'antenne est généra- lement plus large que la lentille diélectrique. Cela signifie qu'une partie des ondes électromagnétiques obtenues passe à côté de la lentille diélectrique. Cette partie n'est donc pas focalisée dans la direction souhaitée, ce qui réduit le gain total d'antenne du dispositif. Le document WO 97/02496 décrit un capteur radar monostatique qui est également prévu pour équiper un véhi- cule. L'expression monostatique signifie que l'on utilise la même antenne pour l'émission et la réception. Dans ce cas, l'antenne se compose d'au moins trois éléments d'antenne ain- si que d'une lentille diélectrique disposée devant celle-ci. Pour éviter un débordement d'émission de la lentille, on dis- pose devant chaque élément d'antenne un dispositif à " tiges multiples " c'est-à-dire un organe diélectrique sensiblement en forme de cône, qui réalise du fait de ses particularités diélectriques, une préfocalisation de l'onde électromagnéti- que obtenue. La difficulté dans ce dispositif est d'obtenir un ajustage exact de chacun des éléments à " tiges multi- ples ". Chaque décalage aussi petit soit-il à partir de la position idéale conduit à nouveau à un débordement d'émission de la lentille. On connaît d'après le document DE 197 10 811 A1 un dispositif pour l'émission et/ou la réception d'ondes électromagnétiques dirigées. Ce dispositif se compose d'au moins un élément d'antenne, d'une lentille diélectrique et d'un organe diélectrique disposé entre l'élément d'antenne et la lentille diélectrique. Cet organe diélectrique évite le débordement d'émission de la lentille diélectrique et permet une préfocalisation des ondes électromagnétiques émises ou reçues par l'élément d'antenne. Pour simplifier l'ajustage exact nécessaire, l'organe diélectrique est étendu en sur- face. L'organe diélectrique en forme de pot ainsi obtenu réa- lise, en liaison avec une plaque de base sur laquelle sont disposés d'autres composants électroniques, un encapsulage hermétique, étanche pour l'élément d'antenne et les autres composants électroniques. But, solution et avantages de l'invention Le but de la présente invention est de réaliser un dispositif selon le préambule de la revendication princi- pale, remédiant à un débordement d'émission d'un élément de focalisation et permettant un ajustage exact de l'élément de préfocalisation. Selon l'invention, ce problème est résolu par un dispositif pour l'émission et/ou la réception d'ondes élec- tromagnétiques dirigées. Ce dispositif comprend au moins un élément d'émission/réception, au moins une lentille diélec- trique de focalisation et au moins un autre organe de préfo- calisation disposé entre l'élément d'émission/réception et la lentille diélectrique, un blindage étant disposé dans le plan entre l'élément d'émission/réception et la lentille diélec- trique, ce blindage comprenant au moins un passage pour l'autre organe de préfocalisation et entourant cet autre or- gane de préfocalisation en le maintenant en place dans le passage. Cette solution présente l'avantage de remédier à un débordement d'émission de la lentille diélectrique de focali- sation grâce au blindage selon l'invention. De plus, l'autre organe de préfocalisation est maintenu dans sa position fixe du fait qu'il est maintenu dans le passage du blindage. Ceci présente l'avantage, en particulier lors du montage de l'organe de préfocalisation, de permettre un ajustage exact. Il est particulièrement avantageux que l'autre organe de préfocalisation soit une antenne diélectrique à tige (polyrod) et/ou une lentille diélectrique, et/ou une plaque diélectrique à plans parallèles, et/ou un diaphragme à trou ou à fente et/ou une lentille à plaque de métal. Toutes ces variantes du dispositif selon l'invention sont particu- lièrement appropriées pour préfocaliser les ondes électroma- gnétiques émises par l'élément d'émission/réception et/ou reçues par celui-ci dans la direction de la lentille diélec- trique. Selon un mode de réalisation particulier du dis- positif selon l'invention, le blindage est réalisé pour ab- sorber les ondes électromagnétiques. Cette absorption évite d'une manière très particulière le débordement de l'élément de focalisation. De manière avantageuse, le blindage repose sur la plaque de circuit imprimé et/ou entoure l'élément d'émission/réception approximativement sous la forme d'une cloche. Du fait de cette réalisation du dispositif selon l'invention, les éléments d'émission/réception sont recou- verts de manière sûre comme source prépondérante d'ondes électromagnétiques. La dimension du blindage n'est pas plus grande que nécessaire. Selon une autre réalisation avantageuse de l'in- vention, le blindage entoure l'élément d'émission/réception jusqu'à l'endroit auquel se trouve le passage de manière étanche aux hautes fréquences. A l'emplacement o se trouve le passage, selon la présente invention, se trouve l'autre organe de préfocalisation, qui focalise les ondes électroma- gnétiques mais sans les absorber totalement ni les couper. Ce blindage étanche aux hautes fréquences élimine de manière avantageuse toute émission parasite haute fréquence qui ne peut ainsi pas sQrtir du dispositif selon l'invention. Comme matériau pour le blindage on utilise avan- tageusement une matière plastique chargée au moins avec du graphite ou des fibres d'acier. Selon le rapport de mélange entre le graphite et la matière plastique ou les fibres d'acier et la matière plastique, ces matériaux avantageux of- frent une absorption et une protection particulièrement bon- nes pour les ondes électromagnétiques. Selon une réalisation avantageuse du dispositif selon l'invention, l'élément d'émission/réception est un élé- ment d'antenne " étiquette " selon la technique des conduc- teurs à bande. Cette sorte d'élément d'antenne présente entre autres l'avantage de pouvoir être produit en grande série et d'avoir des dimensions particulièrement petites. L'utilisation du dispositif selon l'invention s'avère alors particulièrement avantageuse lorsque les ondes électromagnétiques se trouvent dans le domaine des micro- ondes, ce qui est particulièrement le cas dans un système de radar pour véhicule servant à la détection du véhicule précé- dent. Selon un mode de réalisation avantageux du dispo- sitif selon l'invention, la plaque de circuit imprimé com- porte au moins un autre circuit. Cela présente l'avantage que les composants constituant le circuit sont également recou- verts par le blindage. Description d'exemples de réalisation La présente invention sera décrite par la suite au moyen d'exemples de réalisation représentés aux figures. Ainsi: - la figure 1 est un premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention, - la figure 2 est une vue différente du blindage du dispositif selon l'invention, - la figure 3 est un autre exemple de réalisa- tion du dispositif selon l'invention, - la figure 4 est une coupe d'un élément d'antenne diélectrique à tiges (polyrod). La figure 1 montre un premier exemple de réalisa- tion du dispositif selon l'invention pour l'émission et/ou la réception dirigée d'ondes électromagnétiques. Cet exemple de réalisation est par exemple un système de radar pour véhi- cule, pour la détection du véhicule précédent représenté en coupe dans cette figure. Le dispositif selon l'invention se compose d'un boîtier 10 fermé dans la direction du rayonne- ment par une lentille de focalisation diélectrique 11. Une plaque de circuit imprimé 13 se trouve sur une plaque de base 12 à l'intérieur du boîtier 10. Dans cet exemple de réalisa- tion, la plaque de circuit imprimé 13 porte trois éléments d'émission/réception 14. De plus, un circuit de commutation est intégré à la plaque de circuit. La plaque de circuit imprimé 13 avec ses éléments d'émission/réception 14 et le circuit de commutation 15 est entourée en forme de cloche par un blindage 16 selon l'invention; ce blindage est fixé sur la plaque de base. A l'intérieur du blindage 16, des perçages sont prévus aux endroits des éléments d'émission/réception 14 sur la plaque de circuit imprimé 13. Des organes de préfoca- lisation 17 sont installés dans ces passages. Cette disposi- tion des organes de préfocalisation 17 dans les passages du blindage 16, permet de fixer les organes de préfocalisation dans leur position. Un rayonnement haute fréquence parasite du cir- cuit électrique peut passer vers l'élément d'émis- sion/réception dans la zone entre le blindage 16 et la plaque de base 12. Ce circuit regroupe des composants connus par l'homme de l'art pour un système de radar pour véhicule, tra- vaillant dans le domaine des micro-ondes. Pour retenir ou ab- sorber de manière suffisante ce rayonnement haute fréquence parasite pour que celui-ci ne sorte pas du boîtier 10 à tra- vers la lentille diélectrique de focalisation 11, on réalise le blindage 16 en un matériau absorbant ou constituant une barrière pour les ondes électromagnétiques haute fréquence. La matière plastique chargée de graphite ou de fibres d'acier s'avère particulièrement appropriée en tant que matériau pré- sentant ces caractéristiques. Les éléments d'émission/réception 14 représentés à la figure 1 sont réalisés sous la forme d'éléments d'antenne " étiquette " selon la technique des bandes. Dans le cas de l'émission, les ondes électromagnétiques émises par ces éléments d'antenne sont préfocalisées par l'organe de préfocalisation 17 et focalisées finalement dans la direction de destination par la lentille diélectrique 11. Cette direc- tion est, dans le cas d'un système de radar pour véhicule, par exemple un véhicule précédent. Dans la direction de ré- ception, le cheminement des ondes électromagnétiques s'inverse de manière correspondante. Un tel système de radar pour véhicule tel que celui montré dans la figure 1 peut être, par exemple, réalisé sous la forme d'un système de radar monostatique. Ce système de radar permet d'émettre et de recevoir simultanément des ondes électromagnétiques. La figure 2 montre un blindage 20 qui pourrait être une vue en direction de la lentille diélectrique 11 du blindage 16 représenté à la figure 1. A l'intérieur du blin- dage 20 se trouvent trois passages 21 dans lesquels, comme le montre la figure 1, peuvent être installés des organes de préfocalisation. On a de plus représenté à titre d'exemple trois points de fixation 22 qui, de manière analogue à la fi- gure 1, peuvent servir à relier de manière fixe le blindage à une plaque de base dans un système de radar pour véhi- cule. La liaison avec les points de fixation 22 peut se faire par exemple à l'aide de vis. Il sera également possible de prévoir un collage ou une fixation à l'aide de crochets, du blindage 20. La figure 3 montre un deuxième exemple de réali- sation du dispositif selon l'invention pour l'émission et/ou la réception d'ondes électromagnétiques. Cet exemple de réa- lisation est également un système de radar pour véhicule dans lequel les éléments semblables à ceux de la figure 1 portent les mêmes références. La différence fondamentale avec l'exemple de réalisation précédent réside dans le fait que la plaque de circuit imprimé 33, disposée sur la plaque de base 12, est plus grande que la plaque de circuit imprimé 13 selon la figure 1. Du fait de la plus grande dimension de la plaque de circuit 33, le blindage 36 repose directement sur la pla- que de circuit. Un avantage important de ce mode de réalisa- tion est que l'unité complète composée de la plaque de circuit 13, des éléments d'émission/réception 14, du disposi- tif de circuit de commutation 15, des organes de préfocalisa- tion 17 et du blindage 36, peut être montée séparément et placée en tant qu'unité complète dans le boîtier 10 sur la plaque de base 12. Dans le premier exemple de réalisation aussi bien que dans le second, le blindage 16, 36 est en une seule pièce. Toutefois, le fait de réaliser le blindage en plu- sieurs parties fait également partie de l'invention. Il im- porte seulement que les pièces de blindage aient les qualités d'absorption ou d'étanchéité aux ondes électromagnétiques dé- crites précédemment. La figure 4 montre une antenne diélectrique à tige, particulièrement avantageuse en tant qu'organe de pré- focalisation dans les passages du blindage. Cette antenne di- électrique à tige 40 dévie les ondes électromagnétiques à recevoir ou à émettre, de manière particulièrement avanta- geuse. On peut également installer comme organes de préfoca- lisation, des lentilles diélectriques, des plaques diélectriques parallèles, des diaphragmes à trou ou fente ou des lentilles à plaques métalliques. Selon le mode de réali- sation du dispositif de l'invention, il peut être avantageux d'installer uniquement des organes de préfocalisation du même type ou des organes de préfocalisation de type différent. Les blindages 16 et 36 représentés dans les exem- ples de réalisation avec les organes de préfocalisation cor- respondants 17 peuvent, par exemple, être réalisés par une injection à plusieurs composants. Dans ce cas, on réalise d'abord le blindage 16, 36 par injection et les éléments de préfocalisation en matériau conducteur de micro-ondes sont installés pour l'injection suivante. Un tel mode de réalisa- tion permet d'obtenir le blindage avec les organes de préfo- calisation intégrés de manière particulièrement économique et précise. Ce procédé de réalisation précis est nécessaire pour pouvoir ajuster de manière exacte les organes de préfocalisa- tion dans un montage ultérieur. R E V E N D I C A T I ON S 1 ) Dispositif pour l'émission et/ou la réception d'ondes électromagnétiques, comprenant: - au moins une plaque de circuit (13, 33) avec au moins un élément d'émission/réception (14), - au moins une lentille diélectrique de focalisation (11) et - au moins un autre organe de préfocalisation (17) disposé entre l'élément d'émission/réception (14) et la lentille diélectrique (11), caractérisé en ce que - un blindage (16, 36) est disposé dans le plan entre l'élément d'émission/réception (14) et la lentille diélec- trique (11), - le blindage (16, 36) présente au moins un passage (21) pour l'autre organe de préfocalisation (17), - le blindage (16, 36) entoure l'organe de préfocalisation (17) en le fixant dans sa position. 2 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'autre organe (17) est - un élément d'antenne diélectrique à tige et/ou - une lentille diélectrique et/ou - des plaques diélectriques dans des plans parallèles et/ou - un diaphragme à trou - un diaphragme à fente et/ou - une lentille à plaques métalliques. 3 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le blindage (16, 36) absorbe les ondes électromagnétiques. 4 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le blindage (16, 36) repose sur la plaque de circuit imprimé (13, 33) et/ou entoure l'élément d'émission/réception (14) à la manière d'une cloche. ) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le blindage (16, 36) entoure de manière étanche aux hautes fréquences au moins l'élément d'émission/réception (14) jus- qu'à l'endroit du passage (21). 6 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le blindage (16, 36) se compose d'au moins un des matériaux suivants: - de la matière plastique chargée de graphite ou - de la matière plastique chargée de fibres d'acier. 7 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément d'émission/réception (14) est réalisé sous la forme d'un élément d'antenne " étiquette " selon la technique des conducteurs à bande. 8 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ondes électromagnétiques sont dans le domaine des micro- ondes. 9 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque de circuit imprimé (13, 33) comporte au moins un circuit de commutation (15).