Brevet FR2829621A1 — publié le 20030314

Le domaine de l'invention est celui des antennes à élément rayonnant relié à un plan de masse, destinées à fonctionner dans des plages de fréquences relativement basses, par exemple de 20 MHz à 10 GHz, à la rigueur 100 MHz à 1 GHz, comme on en utilise notamment sur des véhicules (terrestres ou aériens), par exemple pour transmettre au calculateur de bord les données des capteurs de pression des pneumatiques des roues, mais de petites dimensions par rapport à la longueur d'onde. Or le rendement de telles antennes dépend directement de la surface de leur plan de masse. Plus elles sont petites, moins leur rendement est bon. A 434 MHz, par exemple, l'idéal serait d'avoir un plan de masse de Â/4 de côté ou de diamètre, soit environ 20 cm, ce qui n'est pas possible. Voilà donc le problème posé que la demanderesse s'est attachée à résoudre et qui lui fait aujourd'hui proposer son invention. L'invention concerne ainsi une antenne à élément rayonnant relié à un plan de masse de petites dimensions par rapport à la longueur d'onde, caractérisée par le fait que le plan de masse relié à l'élément rayonnant est couplé à un plan de masse secondaire de plus grandes dimensions créant pour l'élément rayonnant un plan de masse équivalent intermédiaire. Ainsi, on a fait croître par couplage la surface du plan de masse et donc le rendement de l'antenne. On l'a également augmenté, du fait que, quand ce grand plan de masse secondaire métallique est naturellement présent, le petit plan de masse auquel est effectivement relié l'élément rayonnant forme écran entre cet élément rayonnant et le grand plan de masse secondaire pour diminuer le couplage entre eux, préjudiciable au rendement. Dans le cas d'un capteur de pression de pneumatique et donc d'une antenne d'émission, le plan de masse secondaire peut comporter le fond de l'évidement de la jante de roue. Pour reprendre l'exemple évoqué ci-dessus, à 434 MHz, un fonctionnement correct de l'antenne de l'invention est obtenu avec un petit plan de masse auquel est relié l'élément rayonnant d'une surface de 40 x 25 mm. Dans le cas d'une antenne de réception de données pour le calculateur d'habitacle, le plan de masse secondaire peut comporter le toît du véhicule. Dans la forme de réalisation préférée de l'antenne de l'invention, l'élément rayonnant est un élément conducteur, un fil ou un ruban, enroulé en spirale, l'antenne étant ainsi de type sabre enroulé. Ainsi, l'élément rayonnant peut avoir une longueur de /4, mais dans un encombrement beaucoup plus faible, comme on l'a vu plus haut. De préférence, le plan de masse auquel est relié l'élément rayonnant et le plan de masse secondaire sont couplés par effet capacitif, avantageusement, dans des conditions de rayonnement monodirectionnel en cas d'antenne d'émission, de rayonnement omnidirectionnel, en cas d'antenne de réception. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de deux formes de réalisation de l'antenne de l'invention, en référence au dessin annexé, sur lequel - la figure 1 est une vue en perspective de l'antenne, utilisée en émission pour un capteur de pression de pneumatique de véhicule automobile et - la figure 2 est une vue en perspective de l'antenne, dans une forme de réalisation double, utilisée en réception pour discriminer les capteurs de pression des roues d'un véhicule automobile. Schématiquement, la jante métallique d'une roue de véhicule automobile est constituée de deux disques 1, 2, avec un évidemment central cylindrique 3 sur chacun, réunis par une bande torique 4. Dans l'évidemment central 3 du disque externe 1 de la jante, on a placé, pour être associée à un capteur de pression, non représenté, une antenne de type sabre enroulé, avec son plan de masse 5 et l'élément rayonnant 6 ici constitué d'un fil conducteur enroulé en spirale dans un plan parallèle au plan de masse 5, avec une portion de fil 7 de liaison au plan de masse qui est perpendiculaire à ce plan. A proximité de cette portion de liaison 7, en un point E, le fil enroulé est relié à un connecteur d'excitation, non représenté, par un brin 8, sensiblement parallèle à la partie de liaison 7 de l'élément rayonnant. Par effet capacitif, le plan de masse 5 est couplé au fond 9 de l'évidemment 3 de la jante et finalement à une bonne partie du disque 1 de la jante, sur une surface notablement plus étendue que celle du seul petit plan de masse 5 de l'antenne. Pour fixer les idées, le plan de masse 5, ici rectangulaire, a une surface de (40 x 25) mm2, l'élément rayonnant 6 se trouvant à une distance de ce petit plan de masse de 4 à 15 mm. Le couplage du petit plan de masse 5 de l'antenne et du grand plan de masse que constitue la jante crée, pour l'élément rayonnant 6, un plan de masse équivalent, de surface intermédiaire entre celles des deux plans de masse couplés, propice à un rendement satisfaisant de l'antenne. De surcroît, le petit plan de masse 5 forme écran entre l'élément rayonnant 6 et la jante, ce qui est également propice à un bon rendement. On notera que pour des raisons d'étanchéité, il n'est pas raisonnable de vouloir directement relier l'élément rayonnant à la jante pour faire de celleci l'unique plan de masse de l'antenne, de grandes dimensions. De façon simple, l'ensemble de l'antenne, avec son plan de masse et son élément rayonnant, est disposé dans un boîtier monté sur le disque de jante par l'intermédiaire d'un goujon fixé et à la jante et au boîtier, les isolements nécessaires étant naturellement ménagés. Le dessin de la figure 2 illustre une réalisation particulière dans laquelle deux éléments rayonnants 16,26, analogues à l'élément rayonnant 6, sont reliés à un même plan de masse 15 en étant toutefois séparés l'un de l'autre par une cloison 17 formant écran, perpendiculaire au plan 15. Pour le reste et chacun des éléments rayonnants, les caractéristiques de cette antenne double sont quasiment les mêmes que celles de l'antenne simple, à la différence près que les plans de masse sont couplés pour un diagramme omnidirectionnel. Grâce à la cloison 17 d'isolement des lobes, en fait, le diagramme de rayonnement de chaque élément rayonnant ne s'étend que dans un demi-espace. Une telle antenne double sera utilisée en antenne de réception des données de quatre capteurs de pression des quatre roues (21-24) d'un véhicule automobile, pour les discriminer les unes des autres, en décalant le plan de la cloison 17 par rapport au plan médian longitudinal 18 du véhicule, non seulement pour décaler les niveaux moyens de réception des deux roues d'un même côté, droit ou gauche, sur l'élément rayonnant correspondant- élément rayonnant droit 16 et roue avant droite 22 et roue arrière droite 24, d'une part, et élément rayonnant gauche 26 et roue avant gauche 21 et roue arrière gauche 23, d'autre part-mais pour également décaler les niveaux moyens de réception des deux roues avant ou arrière sur l'un des éléments rayonnants. Ainsi, le niveau moyen de réception du capteur de la roue avant droite 22 sur l'élément rayonnant 16 sera notablement plus élevé que le niveau moyen de réception du capteur de la roue avant gauche 21 et inversement. REVENDICATIONS 1. - Antenne à élément rayonnant (6) relié à un plan de masse (5) de petites dimensions par rapport à la longueur d'onde, caractérisée par le fait que le plan de masse (5) relié à l'élément rayonnant (6) est couplé à un plan de masse secondaire (9, 1) de plus grandes dimensions créant pour l'élément rayonnant (6) un plan de masse équivalent intermédiaire. 2.-Antenne selon la revendication 1, dans laquelle le plan de masse secondaire comporte le fond (9) de l'évidemment (3) de la jante (1, 2) d'une roue de véhicule automobile. 3.-Antenne selon la revendication 1, dans laquelle le plan de masse secondaire comporte le toît d'un véhicule automobile. 4.-Antenne selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle l'élément rayonnant (6) est un élément enroulé en spirale conférant à l'antenne un type sabre enroulé. 5.-Antenne selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle le plan de masse (5) auquel est relié l'élément rayonnant (6) et le plan de masse secondaire (9) sont couplés par effet capacitif. 6.-Antenne selon l'une des revendications 1 à 5, dans laquelle au plan de masse (15) sont reliés deux éléments rayonnants (16,26) séparés par une cloison (17) d'isolement de lobes.