Brevet FR2841388A1 — publié le 20031226

applique a la surveillance d'une piste d'atterrissage ou de decollage. L'invention concerne les antennes a polarisation circulaire, et plus precisement les anten nes presentant un diagram me de rayonnement de revolution autour d'un axe et presentant un maximum de rayonnement dans le plan perpendiculaire a la direction de cet axe. On a propose, dans FR 78 30 676, une antenne formant un brin en helice autour d'un axe geometrique. Toutefois ce type d'antenne s'avere mal adapte pour l'obtention d'une polarisation circulaire. Le but de ['invention est d'ameliorer les antennes existantes et de proposer une antenne qui soit simple de realisation, et de dimension reduite, tout en fournissant une polarisation circulaire naturelle qui soit particulierement neKe. Ce but est atteint selon ['invention grace a une antenne incluant une serie de brins situes sensiblement dans un meme plan principal, chacun des brins etant alimente par un meme fil conducteur, caracterisee en ce que chacun de ces brins decrit un segment initial qui est radial par rapport a un axe geometrique perpendiculaire au plan principal, puis chacun des brins se prolonge selon un arc de cercle centre sur cet axe geometrique, puis decrit a nouveau un segment sensiblement radial, dirige en direction de l'axe geometrique, longeant ainsi un segment radial du brin voisin sans le toucher. D'autres caracteristiques, buts et avantages de ['invention appara^'tront a la lecture de la description detaillee qui va suivre, faite en reference a la figure unique cijointe, representant en perspective une antenne selon une variante preferee de ['invention. Sur cette figure, I'antenne est constituee de trots elements principaux, a savoir un fil d'alimentation rigide et rectiligne 100, un ensemble 200 de quatre brins rayonnants, et un plan de masse 300. Les quatre brine, references 210, 220, 230 et 240, vent situes dans un plan perpendiculaire a l'axe du fil 100, et le plan de masse 300 est place parallelement au plan principal des brine. La forme generale delimitee par les brins ainsi que le plan de masse 300 vent tous deux centres geometriquement sur le fil d'alimentation 100. Le fil 100 definit done ici un axe principal de symetrie X de l'antenne. Chaque brin 210, 220, 230, 240 est electriquement relic au fil 100. A partir du fil d'alimentation 100 chaque brin presente une forme semblable a celle du brin 212, que l'on decrira maintenant. Le brin 210 decrit d'abord un segment initial 210 qui est ici strictement radial et qui se termine a distance de l'axe X par un coude 213, coude 213 qui initie alors la partie en arc de cercle 214 du brin considere 210. Cette partie ou segment en arc de cercle 214 decrit ici un angle de autour de ['axe, pour se terminer a nouveau par un coude 215 a angle droit. Ce second coude 215 initie alors un segment terminal 216 du brin considere dirige vers l'axe de symetrie X, s'arretant a proximite de l'axe 100 sans le toucher. Chacun des brins presente la meme configuration, la partie en arc de cercle tournant autour de l'axe 100 dans un meme sens (trigonometrique ou inverse trigonometrique) pour chaque brie. Cheque brin tourne ici dans le sens inverse trigonometrique par rapport a l'axe X. L'ensemble des brins definit par son contour une forme circulaire separee en quatre arcs de 90 . Chacun des brins decrit, par ses deux segments rectilignes et son segment en arc de cercle, le contour d'un quartier constituent le quart d'un disque. Ces quartiers vent directement cote a cote les uns des autres et, les brins ayant tous le meme sens trigonometrique ou inverse trigonometrique, chaque segment radial qui est relic au fil central est borde par un segment radial, qui, lui, n'est pas relic au fil d'alimentation 100. Ainsi, non seulement ltensemble des quatre brins 210 a 240 definit une configuration generale circulaire autour de cet axe geometrique X, mais chacun de ces brins decrit en outre deuX segments sensiblement radiaux, situes a 90 I'un de l'autre, et longeant chacun un segment voisin appartenant a un brin voisin. Ainsi, ['ensemble des brins 210, 220, 230 et 240 forme quatre couples de segments paralleles et radiaux, cheque segment considere d'un couple appartenant a un brin different. Ces couples des segments paralleles vent presents tous les 90 degree autour de l'axe de symetrie de l'antenne. Le fil d'alimentation 100 est ici un fil rectiligne s'arretant au centre des brine, et ne se prolongeant pas au-dela du plan de ces derniers. Ce fil d'alimentation 100 est constitue par le conducteur central d'un cable coaxial. L'armature exterieure 150 de ce cable coaxial s'arrete, quant a elle, bien avant le conducteur interne du cable coaxial. L'armature externe coaxiale 150 est en liaison electrique avec le plan de masse 300, qui forme un disque conducteur de diametre sensiblement egal au diametre du cercle des brins et parallele a ce dernier. Ce disque plein 300 se trouve a une distance des brins tres inferieure a la longueur d'onde. L'armature externe du cable coaxial le relic a un potentiel different de celui alimentant les brine. Ainsi les deux conducteurs 100 et 150 du cable coaxial vent relies aux bornes d'une source electrique, ici non representee, qui se trouve au dela du plan de masse 300, a ['oppose des brine. Le plan de masse 300 se trouve done entre cette source et le plan des brine. Le circuit d'alimentation de l'antenne non represente peut etre realise par exemple a ['aide diun circuit en technologie planaire imprime, une alimentation selon cette technologie pouvant en variante etre placee en tout endroit de l'antenne, par exemple sur le plan de masse 300. L'axe mecanique constitue par le fil d'alimentation 100 est egalement l'axe de symetrie du diagramme de rayonnement. Un maximum de rayonnement est emis sur ['horizon, c'est a dire axialement autour du fil 100 et dans la direction du plan des brine, tandis qu'un minimum de rayonnement est present dans la direction definie par l'axe de symetrie. Sur une bande de frequence relative assez large (>10%), I'antenne genere une polarisation circulaire naturelle. En effet, sur cette bande de frequence, la partie centrale de l'antenne, et en particulier le fil vertical d'alimentation 100 de l'antenne, genere une composante du champ electromagnetique polarisee verticalement ayant un maximum a ['horizon. La partie peripherique en forme de cercle de l'antenne genere quant a elle une composante du champ electromagnetique polarisee horizontalement ayant egalement un maximum a ['horizon. La geometric de l'antenne permet en outre d'obtenir un dephasage de 90 entre ces deux composantes rayonnees et une meme amplitude pour chacune d'elles. Une polarisation circulaire est done obtenue avec un maximum dirige a ['horizon. Le sens d'enroulement des brins fixe la polarisation principale. Ainsi, le sens d'enroulement inverse trigonometrique tel que presente ici implique une polarisation circulaire droite. Le gain obtenu avec cette antenne est typiquement de 2 dB pour des angles d'elevation compris entre 0 et 60 . Chaque brin a une longueur de ltordre d'une demi-longueur d'onde a la frequence de travail, c'est a dire de l'ordre d'une demi-longueur d'onde a la frequence privilegiee pour cette antenne. Afin d'elargir la bande des frequences de fonctionnement, des brins supplementaires peuvent etre superposes aux quatre brins initiaux. Ces brins supplementaires peuvent etre relies electriquement ou non aux brins initiaux et peuvent etre de meme dimension ou non que les brins initiaux. Un fonctionnement en mode multifrequence est aussi possible, soit au moyen de l'empilement de plusieurs ensembles de brins tel que celui decrit ici, preferentiellement selon des plans paralleles et superposes et de diametres differents, soit au moyen d'un multiplexeur relic a un ensemble de brins coplanaires. L'epaisseur totale de l'antenne proposee est faible devant la longueur d'onde (typiquement de l'ordre de 0.051), ce qui la rend compacte. L'antenne presentee ici est tres compacte car ses brins vent replies. Le diametre exterieur du cercle compose des quatre brins rayonnants est de l'ordre de 0.251, ou est la longueur d'onde de travail privilegiee pour cette antenne. Un diametre aussi faible permet un encombrement reduit de l'antenne au regard de la longueur d'onde. Les differents elements de cette antenne peuvent etre realises en metal. La masse de cette antenne, deja faible, peut, par le choix d'un materiau adapte, etre encore plus falble. L'alimentation de l'antenne se fait par un fil unique et aucun circuit de dephasage additionnel n'est necessaire a son fonctionnement ce qui en fait une structure simple a realiser tent au niveau electrique, qu'au niveau mecanique. Cette antenne et notamment ['ensemble des brine, est facilement realisable en technologie plaquee, ctest a dire par exemple en realisant ['ensemble des brins sous la forme d'un circuit imprime sur un film substrat. Plus generalement, I'antenne selon ['invention et facilement realisee en production de eerie. Selon une variante egalement avantageuse, les brins vent realises en technologie plaquee (circuits imprimes) ou en technologie filaire. Selon une autre variante egalement avantageuse, plusieurs series de brins de diametres sensiblement egaux ou differents vent superposees, les brins etant contactes entre eux ou non, de sorte qu'un fonctionnement en mode multifrequence est obtenu. REVENDICATIONS 1. Antenne incluant une serie de brins (210, 220, 230, 240) situes sensiblement dans un meme plan principal, chacun des brins etant alimente par un meme fil conducteur (100), caracterisee en ce que chacun de ces brins (210, 220, 230, 240) decrit un segment initial (212) qui est radial par rapport a un axe geometrique (X) perpendiculaire au plan principal, puis chacun des brins se prolonge selon un arc de cercle (214) centre sur cet axe geometrique (X), puis decrit a nouveau un segment sensiblement radial (216), dirige en direction de l'axe geometrique (X), longeant ainsi un segment radial (222) du brin voisin sans le toucher. 2. Antenne selon la revendication 1, caracterisee en ce que le fil d'alimentation (100) des brins (210, 220, 230, 240) est constitue par un fil rigide rectiligne (100) confondu avec l'axe geometrique (X). 3. Antenne selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caracterisee en ce que chaque brin (210, 220, 230, 240) decrit un arc de cercle (214), selon un meme sens de rotation autour de l'axe (X), de sorte que pour cheque brin (210, 220, 230, 240) considere, le segment radial d'extremite (216) de ce brin (210, 220, 230, 240) borde un segment radial initial (222) d'un brin voisin. 4. Antenne selon l'une quelconque des revendications precedentes, caracterisee en ce que ['ensemble des brins (210, 220, 230, 240) decrit un a pourtour circulaire de diametre sensiblement egal a li4 ou est la longueur d'onde de travail privilegiee de l'antenne. 5. Antenne selon l'une quelconque des revendications precedentes, caracterisee en ce que l'antenne inclut egalement un plan conducteur parallele (300) au plan principal geometrique incluant les brins (210, 220, 230, 240), qui forme plan de masse de l'antenne. 6. Antenne selon la revendication precedente, caracterisee en ce que le fil d'alimentation (100) est constitue par le conducteur central (100) d'un conducteur coaxial, et en ce que le plan de masse (300) est alimente par ['armature externe (150) de ce conducteur coaxial. 7. Antenne selon la revendication precedente, caracterisee en ce que le conducteur central (100) du cable coaxial presente son extremite au contact des brins (210, 220, 230, 240), et ['armature externe (150) du cable coaxial presente son extremite au contact du plan de masse (300). 8. Antenne selon l'une quelconque des revendications 5 a 7, caracterisee en ce que le plan de masse (300) forme un disque plein de diametre sensiblement egal au diametre de la forme decrite par ['ensemble des brins (210,220, 230,240). 9. Antenne selon l'une quelconque des revendications precedentes, caracterisee en ce que les brins vent au nombre de quatre, decrivant chacun par leur portion circulaire un arc de cercle (214) decrivant un angle d'environ 90 . 10. Antenne selon l'une quelconque des revendications precedentes, caracterisee en ce qu'elle presente plusieurs series de brins (210, 220, 230, 240), chaque serie etant forrnee par des brins coplanaires dans un plan principal particulier, chacune de ces series de brins (210, 220, 230, 240) decrivant une forrne generale de disque, et ces disques etant superposes en recouvrement les uns des autres et de diametres differents. 11. Antenne selon l'une quelconque des revendications precedentes, caracterisee en ce que les brins (210, 220, 230 et 240) vent realises en technologie plaquee (circuits imprimes) ou en technologie filaire. 12. Antenne selon l'une quelconque des revendications precedentes, caracterisee en ce que plusieurs series de brins (210, 220, 230, 240) de diametres sensiblement egaux ou differents vent superposees, les brins etant contactes entre eux ou non, de sorte qutun fonctionnement en mode