Brevet FR2818016A1 — publié le 20020614

Le domaine d'application privilégié de l'invention est celui des terminaux mobiles des réseaux de radio-téléphonie cellulaire, mais la présente demande concerne plus généralement encore les antennes et pas uniquement celles qui équipent ces terminaux, même si les problèmes qui sont résolus par l'invention sont nés avec ces terminaux mobiles. Proclamons tout de suite que la demanderesse a cherché à proposer une antenne universelle, c'est-à-dire une antenne à large bande, pouvant être utilisée dans plusieurs bandes d'exploitation de fréquences, et qui ne soit pas sensible, ou trop sensible, aux éléments perturbateurs de son environnement. Précisons tout de suite aussi qu'il s'agit d'une antenne monobloc à polarisation linéaire. En téléphonie cellulaire, généralement, une pluralité d'exploitants opèrent respectivement dans des bandes de fréquences différentes. On connaît ainsi la bande GSM, autour de 900 MHz environ, la bande DCS, autour de 1800 MHz, la bande PCS, autour de 1900 MHz et, aujourd'hui, la bande UMTS, autour de 2 GHz. Des antennes bi-bande existent déjà sur le marché. Certaines comprennent des motifs imprimés sur céramique. Elles sont chères, difficiles à régler et sensibles à leur environnement. A cet endroit, précisons que les éléments perturbateurs d'une antenne de radiotéléphonie comprennent, notamment, le haut-parleur, le vibreur, la masse de la carte de circuit imprimé. On connaît aussi, comme antennes bi-bande, les antennes"hélice". Elles sont souvent volumineuses et, surtout, on ne peut pas les plaquer contre un circuit imprimé. C'est ainsi que la demanderesse propose son invention d'antenne dépourvue des inconvénients de celles de l'art antérieur. A cet effet, l'invention concerne une antenne monobloc à polarisation linéaire et à large bande, caractérisée par le fait qu'elle comporte un profil à deux portions dans le prolongement l'une de l'autre, une première portion globalement rectiligne et une deuxième portion en spirale. La demanderesse a pu constater, de façon surprenante, que l'ensemble des deux portions de l'antenne participait à son rayonnement dans le bas de la bande, la portion en spirale, dans le haut de la bande. On remarquera qu'on connaissait déjà des antennes spirale. Mais ces antennes, d'une part, sont à polarisation circulaire et, d'autre part, sont limitées à leur seule portion en spirale, si bien qu'il est même permis de douter qu'elles appartiennent au même domaine technique que l'antenne de l'invention. Dans une première forme de réalisation de l'antenne de l'invention, elle est filaire. Dans une deuxième forme de réalisation, l'antenne est un ruban présentant, vu dans l'épaisseur, les deux portions globalement rectiligne et en spirale. On peut dire que, vue dans son épaisseur, l'antenne-ruban se présente comme un fil. L'avantage de la deuxième forme de réalisation en ruban, par rapport à la première forme de réalisation filaire, est d'élargir encore la bande passante pour faire de l'antenne, au-delà d'une antenne bi-bande à une seule fréquence d'accord haute, une antenne multi-bande, à plusieurs fréquences d'accord hautes. L'antenne de l'invention est donc une antenne à au moins une fréquence d'accord haute. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante des deux formes de réalisation de l'antenne, en référence au dessin annexé, sur lequel : -la figure 1 est une vue de profil de la première forme de réalisation filaire de l'antenne et - la figure 2 est une vue en perspective de la deuxième forme de réalisation en ruban de l'antenne de l'invention. On a pris ici l'exemple d'une antenne monobloc à polarisation linéaire pour terminal mobile de radiotéléphonie cellulaire raccordée électriquement sur une carte de circuit imprimée 1 (1'), l'ensemble étant disposé dans une coque de terminal, non représentée. L'antenne est fixée mécaniquement à la coque par collage, par des brides ou par des clips. On peut aussi utiliser l'antenne de l'invention comme antenne d'un terminal radio d'abonné, mettant en oeuvre, mais parmi d'autres, des fonctions de radiotéléphonie cellulaire, ou d'un répéteur domotique, raccordé au réseau téléphonique commuté par fil, d'une part, et à un réseau de radiotéléphonique cellulaire, d'autre part. En référence à la figure 1, l'antenne est un élément filaire 2, à deux portions 3 et 4 dans le prolongement l'une de l'autre. La première portion 3 est ici rectiligne et son extrémité opposée à l'autre portion d'antenne constitue le pied d'antenne 5 fixé, ici soudé, sur la carte 1. On notera que cette première portion, avec son pied d'antenne, pourrait ne pas être parfaitement rectiligne et que quelques ondulations ou autres discontinuités seraient tolérables. Quant à la deuxième portion 4, elle est conformée en spirale. Dans le cas de la réalisation de la figure 1, l'antenne s'étend sensiblement dans un plan, ici parallèle à celui de la carte 1. Et c'est dans une direction d'observation perpendiculaire à ce plan que le profil de l'antenne comporte, dans le prolongement de la position rectiligne 3, la portion 4 vue en spirale. Orthogonalement à cette direction, l'antenne est vue comme un fil. C'est la longueur totale des deux portions d'antenne, donc fil déroulé, qui détermine la fréquence d'accord basse, la fréquence d'accord haute étant définie par la seule portion en spirale 4. Pour la fréquence d'accord basse, l'antenne peut être assimilée, aux parasites près, à une antenne quartd'onde de la longueur totale de l'antenne. A titre d'exemple, la fréquence basse peut être de 900 MHz, la fréquence haute de 1800 MHz. Mais il est facile de prévoir que la fréquence d'accord haute ne soit pas le double de la fréquence d'accord basse. En référence à la fréquence 2, l'antenne est un ruban 12 enroulé en partie sur lui-même en spirale dans une portion 14 au-delà d'une portion ici plane 13 prolongée par cette portion en spirale. C'est dans son épaisseur que l'antenne présente le profil aux deux portions rectiligne 23 et en spirale 24. Autrement dit, c'est dans une direction d'observation parallèle aux faces 25 du ruban, ou perpendiculaire à ses tranches latérales 26 définissant son épaisseur, que le profil de l'antenne comporte, dans le prolongement l'une de l'autre, la portion ici rectiligne 23 et la portion en spirale 24. Cette portion en spirale 24 est ici enroulée sur elle-même autour d'un axe orthogonal aux plans des tranches 26. La partie d'extrémité 15 de la portion plane 13 de l'antenne, opposée à la portion en spirale 14, constitue le pied de l'antenne, par lequel elle est fixée, ici soudée, sur la carte 1', tout en restant dégagée du plan de masse du terminal, s'il s'agit d'un terminal. Le pied d'antenne 15 est ici soudé par l'une des faces du ruban, après torsion de 90 . On aurait pu en variante, à cet endroit, effiler le ruban. Comme dans la forme de réalisation précédente, c'est la longueur du ruban déroulé qui détermine la fréquence d'accord basse, la fréquence d'accord haute étant définie par la seule portion en spirale 14,24. Au plan fréquentiel, la forme de réalisation en ruban se distingue de l'antenne filaire par un élargissement vers le haut de la bande de fréquences permettant ainsi, et par exemple, un accord, non seulement à 900 et 1800 MHz, mais également à 1900, voire 2000 MHz, permettant ainsi une exploitation dans les bandes UMTS et PCS. A titre purement indicatif encore, si l'épaisseur de la carte de circuit imprimé peut avoir une épaisseur d'environ 3 mm, la largeur des faces du ruban d'antenne peut elle être égale à environ 10 mn. REVENDICATIONS 1-Antenne monobloc à polarisation linéaire et à large bande, caractérisée par le fait qu'elle comporte un profil à deux portions dans le prolongement l'une de l'autre, une première portion (3 ; 23) globalement rectiligne et une deuxième portion en spirale (4 ; 24). 2-Antenne selon la revendication 1, qui est filaire. 3-Antenne selon la revendication 2, qui s'étend sensiblement dans un plan. 4-Antenne selon la revendication 3, dans laquelle la deuxième portion d'antenne (4) présente un profil en spirale dans une direction d'observation perpendiculaire au plan de l'antenne. 5-Antenne selon la revendication 1, qui est un ruban en partie enroulé sur lui-même, présentant dans son épaisseur (26) le profil à portion globalement rectiligne (23) et portion en spirale (24). 6-Antenne selon l'une des revendication 1 à 5, dans laquelle la longueur de tout le profil détermine une fréquence d'accord basse. 7-Antenne selon l'une des revendications 1 à 6, dans laquelle le profil en spirale détermine au moins une fréquence d'accord haute. 8-Terminal mobile de radiotéléphonie cellulaire comportant une antenne selon l'une des revendications 1 à 7.